L'oscil·lació de Madden-Julian (OEM) és un component fonamental de la variabilitat atmosfèrica tropical, que influeix significativament en els patrons meteorològics globals. Modula la convecció tropical, impulsa la variabilitat subestacional i interactua amb fenòmens climàtics a gran escala com ara l'Oscil·lació del Sud-El Niño (ENOS). Malgrat la seva importància, aspectes clau del seu cicle de vida, en particular el seu inici, durada i finalització, continuen sent poc coneguts. Comprendre aquestes dinàmiques és essencial per millorar les prediccions meteorològiques i la modelització climàtica. Una anàlisi estadística dels esdeveniments d'OEM revela que les seves durades i mides segueixen una doble distribució de llei de potència, cosa que suggereix una distinció entre esdeveniments petits i llargs, però sense una escala característica en aquestes dues categories. Una durada crítica d'aproximadament 27 dies marca un fort augment de la probabilitat de finalització d'un esdeveniment, independent de les fases inicial i final. Això suggereix un mecanisme d'esgotament intern en lloc d'un forçament extern, que pot tenir implicacions importants per a la predictibilitat de l'OEM en escales de temps subestacionals. En aquest marc, aquesta tesi doctoral examina l'evolució dels esdeveniments extrems de MJO i els seus impactes específics a Sud-amèrica durant l'estiu austral. Els esdeveniments extrems de MJO, definits per una classificació basada en llindars, es distingeixen dels esdeveniments febles mitjançant anàlisis compostes de la radiació d'ona llarga sortint (OLR), la funció del corrent de remolí i el potencial de velocitat. Els esdeveniments de MJO amb fases d'inici 2-3 i 6-7 s'analitzen en detall per determinar quines fases condueixen als impactes regionals més significatius i com les anomalies associades evolucionen amb el temps. Els resultats indiquen que els esdeveniments extrems de MJO produeixen anomalies de convecció més fortes a la regió equatorial a nivell mundial, amb centres de convecció potenciats o suprimits que presenten un desplaçament cap al sud-est en comparació amb els esdeveniments més febles. A més, aquests esdeveniments extrems de MJO exerceixen una influència notable sobre el Dipol Sud-americà (SAD), una característica clau de la variabilitat climàtica regional. L'estudi també explora com diferents fases ENSO modulen els esdeveniments extrems de MJO, afectant la seva freqüència, intensitat i els impactes posteriors en els patrons meteorològics sud-americans.

La Oscilación Madden-Julian (OMJ) es un componente fundamental de la variabilidad atmosférica tropical, que influye significativamente en los patrones climáticos globales. Modula la convección tropical, impulsa la variabilidad subestacional e interactúa con fenómenos climáticos a gran escala como El Niño-Oscilación del Sur (ENOS). A pesar de su importancia, aspectos clave de su ciclo de vida, en particular su inicio, duración y terminación, siguen siendo poco conocidos. Comprender esta dinámica es esencial para mejorar las predicciones meteorológicas y la modelización climática. Un análisis estadístico de los eventos de la OMJ revela que su duración y magnitud siguen una distribución de doble ley de potencia, lo que sugiere una distinción entre eventos pequeños y largos, pero sin una escala característica en estas dos categorías. Una duración crítica de aproximadamente 27 días marca un aumento drástico en la probabilidad de terminación de un evento, independientemente de las fases de inicio y fin. Esto sugiere un mecanismo de agotamiento interno en lugar de un forzamiento externo, lo cual podría tener implicaciones importantes para la predictibilidad de la OMJ en escalas de tiempo subestacionales. Bajo este enfoque, esta tesis doctoral examina la evolución de los eventos extremos de OMJ y sus impactos específicos en Sudamérica durante el verano austral. Los eventos extremos de OMJ, definidos mediante una clasificación basada en umbrales, se distinguen de los eventos débiles mediante análisis de composites de la radiación de onda larga (OLR), la función corriente y el potencial de velocidad. Los eventos de OMJ con fases de iniciación 2-3 y 6-7 se analizan en detalle para determinar qué fases provocan los impactos regionales más significativos y cómo evolucionan las anomalías asociadas con el tiempo. Los resultados indican que los eventos extremos de OMJ producen anomalías de convección más intensas en la región ecuatorial a nivel mundial, con centros de convección activa o suprimida que muestran un desplazamiento hacia el sureste en comparación con los eventos más débiles. Además, estos eventos extremos de OMJ ejercen una influencia notable en el Dipolo Sudamericano (SAD), una característica clave de la variabilidad climática regional. El estudio también explora cómo las diferentes fases del ENSO modulan los eventos extremos de OMJ, afectando su frecuencia, intensidad y sus consiguientes impactos en los patrones climáticos sudamericanos.

The Madden-Julian Oscillation (MJO) is a fundamental component of tropical atmospheric variability, influencing significantly on global weather patterns. It modulates tropical convection, drives sub-seasonal variability, and interacts with large-scale climate phenomena such as the El Niño–Southern Oscillation (ENSO). Despite its importance, key aspects of its lifecycle, particularly its initiation, duration, and termination, remain poorly understood. Understanding these dynamics is essential for improving weather predictions and climate modeling. A statistical analysis of MJO events reveals that their durations and sizes follow a double power-law distribution, suggesting a distinction between small and long events but without a characteristic scale in this two categories. A critical duration of approximately 27 days marks a sharp increase in the probability of an event’s termination, independent of the starting and ending phases. This suggests an internal exhaustion mechanism rather than external forcing, which may have important implications for the predictability of the MJO on sub-seasonal timescales. Under this framework, this PhD thesis examines the evolution of extreme MJO events and their specific impacts on South America during the austral summer. Extreme MJO events, defined by a threshold-based classification, are distinguished from weak events through composite analyses of outgoing longwave radiation (OLR), eddy streamfunction, and velocity potential. MJO events with initiation phases 2-3 and 6-7 are analyzed in detail to determine which phases lead to the most significant regional impacts and how the associated anomalies evolve over time. Results indicate that extreme MJO events produce stronger convection anomalies in the equatorial region globally, with enhanced or suppressed convection centers exhibiting a southeastern displacement compared to weaker events. Furthermore, these MJO extreme events exert a notable influence on the South American Dipole (SAD), a key feature of regional climate variability. The study also explores how different ENSO phases modulate extreme MJO events, affecting their frequency, intensity, and subsequent impacts on South American weather patterns.

Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Física