Variabilidad de la precipitación y la temperatura del aire durante 1979-2020 en Cartagena, Lloró y Mocoa (Colombia) relacionada con El Niño Costero, Modoki y Canónico

Abstract

Se analiza la variabilidad de la temperatura del aire (Ta) y la precipitación (Pr) en las ciudades colombianas Cartagena, Lloró y Mocoa evaluando la influencia de los modos El Niño Oscilación del Sur (ENOS), conocidos como Canónico, Modoki y Costero, presentados durante 1979-2020. La búsqueda de la relación entre la variabilidad de la Ta y la Pr y la ocurrencia de eventos ENOS se realizó teniendo en cuenta al Oceanic Niño Index (ONI), Trans-Niño Index (TNI) y el Índice Costero El Niño (ICEN). La información mensual de Ta y Pr se obtuvo del reanálisis ERA5. Se calculó la densidad espectral de las series de interés identificando señales de procesos que las componen. Se extrajeron las componentes relacionadas con el ciclo ENOS y procesos de escala menor como la migración de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) y la Oscilación Madden-Julian (MJO) por medio del filtro pasa banda. Se realizó correlación cruzada entre las componentes objeto de investigación determinando el tiempo de respuesta de las señales encontradas. Se identificaron Eventos Climáticos Extremos (ECE) de Pr y las condiciones atmosféricas determinantes para su desarrollo. Las señales más dominantes de acuerdo con la densidad espectral coincidieron con ciclos de cuasi 3, 4 y 5 años típicos del ENOS, siendo estas componentes las que describieron en mayor medida la variabilidad de la Ta y la Pr. Los índices ONI e ICEN presentaron las mayores correlaciones y menores rezagos, especialmente con la Ta en todas las regiones, sin embargo, gran parte de los ECE ocurrieron en compañía, o precedidos, de eventos modo Modoki. El aporte del modo Costero no pudo ser determinado, ya que en los ECE identificados su presencia fue esporádica. Las señales asociadas a procesos de escala menor, que coinciden con ciclos de cuasi 4, 6, 7 y 11 meses relacionados con la ZCIT, y ciclos de cuasi 3 meses asociados a la MJO, solo se identificaron en las series de Pr con variación en su presencia y nivel de influencia en cada punto de estudio. En los municipios de Lloró y Mocoa se encontraron las mayores correlaciones con procesos de escala menor, destacando la influencia de la ZCIT en Lloró, y la MJO en Mocoa. En Cartagena, la Pr mostró mayor correlación con ENOS, especialmente con el índice ONI. La mayor parte de los extremos de Pr identificados, se encontraron acompañados o precedidos de eventos ENOS fríos. Se observó mayor número de ECE negativos de Pr en todas las regiones de estudio, sin embargo, en promedio, los ECE positivos de Pr fueron mucho más intensos. El nivel de influencia de ENOS fue desigual en todas las regiones de análisis. La Pr de Cartagena presentó las mayores correlaciones con respecto al ONI, sin embargo, exhibió una respuesta más rápida con relación al ICEN. Lloró presentó mejores valores de correlación con el ICEN, pero con rezagos desde 8 meses. En Mocoa se observaron diferencias entre el primer (1981-2010) y segundo (1991-2020) periodo base analizados, sin embargo, ambas mostraron respuestas aproximadamente simultáneas a la activación de la señal del ENOS, con correlaciones más altas para el índice ONI. Para futuras investigaciones enfocadas en identificar y analizar los efectos del modo Costero sobre el territorio colombiano, se recomienda expandir los estudios a un mayor número de regiones del país, con el fin de seguir avanzando en la comprensión de la influencia de este tipo de ENOS en diferentes áreas. (Texto tomado de la fuente).

The variability of air temperature (Ta) and precipitation (Pr) is analyzed in the Colombian cities of Cartagena, Lloró, and Mocoa, evaluating the influence of the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) modes, known as Canonical, Modoki, and Coastal, during the period 1979-2020. The search for the relationship between Ta and Pr variability and the occurrence of ENSO events was carried out considering the Oceanic Niño Index (ONI), Trans-Niño Index (TNI), and Coastal El Niño Index (ICEN). Monthly information of Ta and Pr was obtained from ERA5 reanalysis. The spectral density of the series of interest was calculated, identifying signals from processes that compose them. The components related to the ENSO cycle and smaller-scale processes such as the migration of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) and the Madden-Julian Oscillation (MJO) were extracted using a band-pass filter. Cross-correlation was performed among the components under investigation to determine the response time of the identified signals. Climate Extreme Events (CEE) of Pr were identified, along with the atmospheric conditions crucial for their development. The most dominant signals according to spectral density coincided with typical quasi 3, 4, and 5-year cycles of ENSO, and these components described the variability of Ta and Pr to a greater extent. The ONI and ICEN indices showed the highest correlations and shorter lags, especially with Ta in all regions. However, a significant portion of CEE occurred in conjunction with, or were preceded by, Modoki mode events. The contribution of the coastal mode could not be determined, since in the CEE identified its presence was sporadic. The signals associated with smaller-scale processes, which coincide with cycles of quasi 4, 6, 7, and 11 months related to the ITCZ, and quasi 3 months cycles associated with the MJO, were only identified in the Pr series with variation in their presence and level of influence in each region. In the municipalities of Lloró and Mocoa,the highest correlations with smaller-scale processes were found, highlighting the influence of the ITCZ in Lloró and the MJO in Mocoa. In Cartagena, Pr showed a higher correlation with ENSO, especially with the ONI index. Most of the identified CEE of Pr were accompanied or preceded by cold ENSO events. There was a higher number of negative CEE of Pr in all study regions; however, on average, positive CEE of Pr were much more intense. The level of influence of ENSO was unequal in all regions of analysis. Pr in Cartagena showed the highest correlations with the ONI, but exhibited a quicker response in relation to the ICEN. Lloró showed better correlation values with the ICEN, but with lags of up to 8 months. In Mocoa, there were differences between the first (1981-2010) and second (1991-2020) analyzed base periods; however, both showed approximately simultaneous responses to the activation of the ENSO signal, with higher correlations for the ONI index. For future research focused on identifying and analyzing the effects of the coastal mode on Colombian territory, it is recommended to expand the studies to a larger number of regions in the country, in order to further advance the understanding of the influence of this type of ENSO in different areas.