Anche El Niño ha i suoi numeri- Parte II – Confronto tra e con gli indici SOI, SOIBOM e MEI

Prima parte: Anche El Niño ha i suoi numeri

Autore: Franco Zavatti
Data di pubblicazione: 1 Ottobre 2016
Fonte originale: http://www.climatemonitor.it/?p=42415

 

Riassunto: Il confronto tra gli spettri degli indici ENSO mostra alcune diversità che modificano l’impronta spettrale del fenomeno rispetto a quanto si vede negli spettri delle temperature marine superficiali (SST). Questo complica un’eventuale definizione delle frequenze di El Niñ/La Niña.

La prima parte di questo post si trova su CM qui.

Gli indici che definiscono o meno la presenza di ENSO (El Niño/La Niña) sono calcolati in modo diverso:

  • SOI (Southern Oscillation Index) come differenza standardizzata della pressione a livello del mare (SLP) tra Tahiti e Darwin, nella forma (fonte)
        SOI = (Tahiti standardizzata - Darwin standardizzata) / MSD
        
    con MSD deviazione standard mensile.     
    
  • SOIBOM (SOI del Bureau Of Meteorology [BOM] australiano) nella forma (fonte, click About the SOI)
        		                [ Pdiff - Pdiffav ]
        		    SOIBOM = 10 -------------------
        		                  SD(Pdiff)
        		
    
        dove:
        Pdiff     =   (average Tahiti MSLP for the month) - (average Darwin MSLP 
                      for the month),
        Pdiffav   =   long term average of Pdiff for the month in question, and
        SD(Pdiff) =   long term standard deviation of Pdiff for the month in 
                      question.
    
    
  • MEI (Multivariate ENSO Index) si basa su 6 variabili climatiche misurate nel Pacifico tropicale, descritte brevemente qui. In breve, queste variabili sono:
    1. Pressione a livello del mare (SLP);
    2. Componenti zonale (lungo i parallel) e
    3. meridionale (lungo i meridiani) dei venti di superficie;
    4. Temperatura superficiale marina SST;
    5. Temperatura superficiale dell’aria;
    6. Frazione di copertura nuvolosa del cielo.

    Dopo qualche analisi intermedia, MEI viene calcolato come la prima componente principale (non ruotata) delle 6 variabili combinate, estratta dalla matrice di covarianza dell’insieme delle variabili. MEI<0 = La Niña; MEI>0 = El Niño.

Malgrado il modo diverso di combinare i dati e l’uso di dati diversi, il confronto tra i valori degli indici e le anomalie mesili delle SST della regione 3.4 mostra una notevole somiglianza, come si vede nelle figure 1 (pdf), 2 (pdf), e 3 (pdf).

 

cm71_fig1

Fig.1: Confronto tra l’indice SOI e l’anomalia SST delle regione 3.4. SOI ha il segno cambiato a causa della relazione inversa tra pressione e temperatura

 

cm71_fig2

Fig.2: Confronto tra l’indice SOI del BOM e le SST mensili della regione 3.4 moltiplicate per 10. SOIBOM ha il segno cambiato.

 

cm71_fig3

Fig.3: Confronto tra l’indice MEI e le SST mensili della regione 3.4. Qui non è necessario cambiare segno all’indice.

 

I tre indici sono quindi buone rappresentazioni dell’evoluzione temporale delle temperature (anomalie) della zona equatoriale del Pacifico, dove si propaga ENSO.

Gli spettri invece raccontano, almeno parzialmente, una storia diversa: buon accordo tra SOI e MEI pur con qualche differenza sia nella posizione (periodo) che nell’ampiezza relativa di alcuni massimi e diversità tra questi due indici e SOIBOM anche se si vede qualche somiglianza tra alcuni massimi. Le figure a (pdf), b (pdf) e c (pdf) mostrano gli spettri MEM degli indici e sono visibili nel sito di supporto.

I periodi (in anni) dei massimi spettrali delle regioni El Niño e degli indici sono nella tabella seguente, mentre il confronto diretto tra gli spettri è in fig.4 (pdf):

 

tabella-1

 

cm71_fig4

Fig.4: Spettri degli indici ENSO. Per un confronto più diretto l’ampiezza dell’indice SOIBOM è divisa per 10.

 

L’indice SOI mostra un massimo a circa 44 anni che trova un vago riscontro negli spettri degli altri indici mentre MEI ha un massimo a circa 67 anni, valore che compare con una certa frequenza negli spettri di altre variabili climatiche e che, però, qui si presenta come un ampio pianerottolo, quasi invisibile come massimo classico. SOIBOM evidenzia un massimo a circa 113 anni, non visibile negli spettri degli altri indici a causa della loro minore estensione temporale.

Gli spettri degli indici ENSO non mostrano la somiglianza visibile tra i valori degli stessi indici. Il processo di costruzione dell’indice cambia “l’impronta spettrale” di ENSO, contribuendo a rendere più caotica un’eventuale (im-possibile?) definizione delle frequenze caratteristiche di questo evento di interazione oceano-atmosfera del Pacifico equatoriale.

In particolare, i massimi netti delle SST delle regioni El Niño (vedi ad esempio questo grafico) vengono persi quasi completamente (resistono solo, con qualche difficoltà, i massimi a circa 2.3 e 2.8 anni e, bene, quello a 1.5 anni) e in alcuni casi si trovano in opposizione di fase rispetto ai massimi degli indici, come si vede in fig.5 (pdf).

 

cm71_fig5

Fig.5: Confronto tra gli spettri degli indici di fig.4 e lo spettro (linea nera tratteggiata) dell’anomalia di temperatura della regione 3.4 (valori mensili)

 

Tutti i grafici e i dati, iniziali e derivati, relativi a questo post si trovano nel sito di supporto qui, in particolare i grafici e i dati descritti scritti nel sito con un colore del testo diverso dal nero.