Dinámica y varibilidad de los calentamientos súbitos estratosféricos

Abstract

Los Calentamientos Súbitos Estratosféricos (SSWs) son fenómenos extremos en la estratosfera polar durante el invierno boreal. Se caracterizan por un calentamiento en la región polar en pocos días, y un enfriamiento en la región tropical debido a la intensificación de la circulación residual. Esta tesis analiza dos aspectos de los SSWs: 1) la variabilidad multidecadal de su ocurrencia y su impacto en la climatología estratosférica polar, y 2) su impacto en la estratosfera tropical. A partir de datos del reanálisis de ERA-40 (1957-2002) se observa un cambio en la distribución intraestacional de SSWs entre los periodos pre y post-1979. Esta diferente distribución lleva asociada cambios en la climatología de la temperatura de la estratosfera polar, y suponen una fuente importante de variabilidad estratosférica multidecadal. Por otro lado, se investiga por primera vez la propagación de la señal asociada a los SSWs en la estratosfera tropical, analizando datos de reanálisis de ERA-Interim (1979-2010) y del modelo CESM1-(WACCM4). Los resultados indican que la Oscilación Cuasi-Bienal (QBO) enmascara la propagación de la señal de los SSWs en trópicos. Se presenta una nueva metodología para filtrar la señal de la QBO, que caracteriza la evolución de los cambios de temperatura relativos a la fecha central del SSW. Se observa un enfriamiento generalizado de la estratosfera tropical durante los SSWs con dos diferencias entre las fases este y oeste de la QBO: 1) un mayor debilitamiento del enfriamiento asociado en la alta estratosfera durante la fase este y 2) una intensificación de la amplitud del enfriamiento de los SSWs en la baja estratosfera durante la fase este. Este comportamiento se explica por la modulación de la QBO de la propagación de ondas desde latitudes medias hacia la estratosfera subtropical, que provoca diferencias en la disipación de dichas ondas y generan enfriamientos en la región tropical ABSTRACT. Stratospheric Sudden Warmings (SSWs) are extreme events in the polar stratosphere during winter. They are characterized by a warming in a few days in the polar region, and a cooling in the tropical stratospheric region ought to an intensification of the residual circulation. This thesis analyzes two features of the SSWs: 1) the multidecadal variability of the SSW's occurrence and its impact on the polar stratospheric climatology, and 2) the SSW's impact on the tropical stratosphere. From ERA-40 reanalysis data (1957-2002) a change in the intraseasonal distribution of the SSWs is observed between pre- and post-1979 periods. This different distribution has an imprint in the seasonal march of the stratospheric polar temperature and it is an important source of multidecadal stratospheric variability. The first analysis on the tropical signal of the SSWs has been conducted, analyzing ERA-Interim (1979-2012) reanalysis and the model CESM1-(WACCM4). The results show that the Quasi-biennial Oscillaction (QBO) perturbs the analysis of the SSW's tropical signal. It is presented a new methodology that filters out the QBO temperature imprint and that is based on the characterization of the temperature evolution relative to the central day of the SSWs. A generalized cooling of the tropical stratosphere is observed during SSWs with two differences between west and east QBO phases: 1) a larger weakening of the associated cooling at high levels during east phase, and 2) a cooling enhancement at the lower stratosphere during the east QBO phase. These behaviours are explained by the QBO modulation of the wave propagation from midlatitudes towards the subtropical stratosphere, that causes differences on waves dissipation and generates associated different coolings in the tropical region.