Clayson, Carol A.

Roberts, Jason B.

Robertson, Franklin R.

Taylor, Patrick

NASA Technical Reports Server

Thermodynamics of the MJO 
in the suppressed phase
Jason Roberts, NASA MSFC
Franklin Robertson, NASA MSFC
Carol Anne Clayson, WHOI
Patrick Taylor, NASA LRC
https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20150001412 2019-08-31T14:14:00+00:00Z
Outline
•Motivating questions 
• Datasets & Domain
• Validation of satellites
• Identification of MJO Types
• Matthews (2008) OLR Index
• Comparisons of different events
• OLR and Clouds   vs.
• AIRS/AMSU Temperature and Humidity
MJO Initiation, Propagation, and Failures
• Observational perspective
• MJOs initiate over the IO and the 
propagate eastward
• Some MJOs are considered 
primary while others follow a 
previous MJO event.
• Focus here on:
• What are the thermodynamic 
precursors for MJO initiation
• What are the differences between 
primary, succeeding, and non‐
MJO convection
Datasets
Satellite (2002 – 2013)
• MODIS
• AIRS/AMSU
• TMPA 3hr
• CERES SYN 3hr
• OAFLUX
In situ (2011)
• DYNAMO Ship & CSU 
Sounding Products 3b
• Use to examine capture 
of signals in satellite 
products
20N/S , 20E‐140E
• The general area of focus is for MJO 
events that initiation over the central 
(60E‐90E ) Indian Ocean 
AIRS‐AMSU Temperature and Humidity Retirvals
Relative Humidity AnomalyTemperature Anomaly (w.r.t DYNAMO time‐mean)
• DYNAMO soundings and AIRS/AMSU both show 3 pulses of mid‐level warming and moistening during Oct‐
Dec 2011 with about the same timing
• The amplitude of the RH anomalies are are about (10%) smaller than those from soundings.
• RH moistening anomalies persist a little longer while dry anomalies are  somewhat shorter in duration for 
AIRS/AMSU
RV/Revelle vs. MODIS/CERES/TRMM/OAFLUX
• The cloud fraction from MODIS show “OK” 
agreement with DYNAMO ceilometer 
• At least 3 reasons:
i) Point vs. 1‐degree spatial observations
ii) MOIDS CTP‐COT Fraction is based only   
on daytime, successful retrievals
iii) More sensitive to upper‐level clouds
• Despite sampling differences, MOIDS cloud 
fraction do capture the times of enhanced 
cloudiness with MJO convection
• CERES SWR, OAFLUX turbulent, and TRMM 
rainfall all show very good agreement on of 
timing and amplitude of signals on synoptic 
and intraseasonal time scales.
MJO – What’s in a name ?
• Follow Matthews (2008) to define an index based only on the 1st
two EOF/PC of 20‐200 day filtered OLR
• Form an (almost) quadrature pair of indices keyed only on 
the convective signal
• Using  phase space progression, we can identify at least 3 types 
of events
• Successive – A new MJO transitions from a preceding MJO
• Primary – An MJO starts from a non‐MJO state
• Non‐MJO – An organized convective pulse develops but   
does NOT propagate
A bird’s‐eye view  …. 
• You can clearly see the convective pulses in the OLR and Cloud Fraction (and Rainfall) product as you would expect
• However, looking at differences between MJO types results in some ambiguities
• For example, from 120E‐160E you might expect reduced cloud fraction for primary events than Non‐MJO events;
• Instead, the cloud fractions are fairly similar
Why? i) Cloud fraction is only one measure of a cloud ; ii) Clouds are only one influence on OLR
L
a
g
s
 
(
d
a
y
s
 
b
e
f
o
r
e
/
a
f
t
e
r
 
t
r
a
n
s
i
t
i
o
n
 
t
o
 
c
o
n
v
e
c
t
i
v
e
 
s
t
a
t
e
)
VS. Atmospheric Sounder’s View
• Prior to a Primary MJO event, a moist mid‐level (400‐700mb) is present that propagates eastward towards the 60E‐90E 
region where the convection becomes organized and amplified post‐ 0‐day. 
• For a Primary MJO event, there is a more moist mid‐layer just east of 60E‐90E, and significantly drier mid layer from 
110E‐140E. 
Composite Difference = (PRIMARY – NonMJO)
VS. Atmospheric Sounder’s View
• Primary MJO boundary layer temperatures are warmer just west of of 60E‐90E prior to deep convection
• Mid‐ to upper‐level temperature are generally cooler (~20% of anomalous values) east of 60E prior to and just after 
transition to convective state
• The temperature response to diabatic heating is likewise much stronger for Primary MJO events
Composite Difference = (PRIMARY – NonMJO)
Summary
• AIRS/AMSU temperature and humidity retrievals are able to capture 
the atmospheric response to MJO events, albeit with somewhat 
reduced amplitude
• Together with other A‐Train observations (e.g. CERES, MODIS), 
organized convective events were stratified into  successive, primary, 
and, non‐MJO events
• Those convective events that do not transition into a full‐fledged 
propagating MJO have distinct large‐scale environmental differences
• Primary MJO events occur under relatively cooler, wetter conditions over 60E‐
90E  with a large mid‐level dry anomaly over 110E‐140E.
• These differences, while marginally observable from cloud fraction 
and OLR, are readily apparent as differences in vertical sounder fields. 
Extras


Thermodynamics of the MJO in the Suppressed Phase

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

NASA Technical Reports Server