Classification of Large-Scale Environments that drive the formation of Mesoscale Convective Systems over Southern West Africa
Creators
- 1. University of Cape Coast
- 2. African Institute for Mathematical Sciences
- 3. Universität Innsbruck
- 4. UK Centre for Ecology & Hydrology
- 5. University of Cape Town
- 6. University of Ghana
- 7. Université d'Abomey-Calavi
Description
Abstract. Mesoscale convective systems (MCSs) are frequently observed over southern West Africa (SWA) throughout most of the year. However, it has not yet been identified what variations in typical large-scale environments of the West African monsoon seasonal cycle may favour MCS occurrence in this region. Here, six distinct synoptic states are identified and are further associated with being either a dry season, pre-, post-, or peak-monsoon synoptic circulation type using self organizing maps (SOMs) with inputs from reanalysis data. We identified a pronounced annual cycle of MCS numbers with frequency peaks in June and September which can be associated with peak rainfall during the major and minor rainy seasons respectively across SWA. Comparing daily MCS frequencies, MCSs are most likely to develop during post-monsoon conditions featuring a northward-displaced moisture anomaly (0.42 MCSs per day), which can be linked to strengthened low-level westerlies. Considering that these post-monsoon conditions occur predominantly from September and into November, these patterns may in some cases be representative of a delayed monsoon retreat. On the other hand, under peak monsoon conditions, we observe easterly wind anomalies during MCS days, which reduce moisture content over the Sahel but introduce more moisture over the coast. Finally, we find all MCS-day synoptic states to exhibit positive shear anomalies. Seasons with the strongest shear anomalies are associated with the strongest low-level temperature anomalies to the north of SWA, highlighting that a warmer Sahel can promote MCS-favourable conditions in SWA. These significant positive zonal shear anomalies for MCS days illustrate the importance of shear for MCS development in SWA throughout the year.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
ملخص. غالبًا ما يتم ملاحظة أنظمة الحمل الحراري المتوسطة (MCSs) في جنوب غرب إفريقيا (SWA) طوال معظم العام. ومع ذلك، لم يتم بعد تحديد الاختلافات في البيئات النموذجية واسعة النطاق للدورة الموسمية لغرب إفريقيا التي قد تفضل حدوث MCS في هذه المنطقة. هنا، يتم تحديد ست حالات إجمالية متميزة وترتبط أيضًا بكونها إما موسمًا جافًا أو نوع دوران إجمالية قبل أو بعد أو ذروة الرياح الموسمية باستخدام خرائط ذاتية التنظيم (SOMs) مع مدخلات من بيانات إعادة التحليل. حددنا دورة سنوية واضحة لأرقام MCS مع قمم التردد في يونيو وسبتمبر والتي يمكن أن ترتبط بذروة هطول الأمطار خلال مواسم الأمطار الرئيسية والثانوية على التوالي عبر SWA. بمقارنة ترددات MCS اليومية، من المرجح أن تتطور MCSs خلال ظروف ما بعد الرياح الموسمية التي تتميز بشذوذ الرطوبة النازحة شمالًا (0.42 MCSs في اليوم)، والتي يمكن ربطها بتقوية المناطق الغربية منخفضة المستوى. بالنظر إلى أن ظروف ما بعد الرياح الموسمية هذه تحدث في الغالب من سبتمبر وحتى نوفمبر، فقد تكون هذه الأنماط في بعض الحالات ممثلة لتراجع الرياح الموسمية المتأخر. من ناحية أخرى، في ظل ظروف ذروة الرياح الموسمية، نلاحظ شذوذًا في الرياح الشرقية خلال أيام MCS، مما يقلل من محتوى الرطوبة فوق الساحل ولكنه يدخل المزيد من الرطوبة على الساحل. أخيرًا، نجد أن جميع الحالات الشاملة ليوم MCS تظهر شذوذًا إيجابيًا في القص. ترتبط المواسم التي بها أقوى حالات شذوذ في القص بأقوى حالات شذوذ في درجات الحرارة المنخفضة إلى الشمال من SWA، مما يسلط الضوء على أن منطقة الساحل الأكثر دفئًا يمكن أن تعزز الظروف المواتية لـ MCS في SWA. توضح هذه الانحرافات الإيجابية الكبيرة في القص النطاقي لأيام MCS أهمية القص لتطوير MCS في SWA على مدار العام.Translated Description (French)
Résumé. Les systèmes convectifs à méso-échelle (MCS) sont fréquemment observés sur le sud de l'Afrique de l'Ouest (SWA) pendant la majeure partie de l'année. Cependant, il n'a pas encore été identifié quelles variations dans les environnements typiques à grande échelle du cycle saisonnier de la mousson en Afrique de l'Ouest peuvent favoriser l'occurrence du SCM dans cette région. Ici, six états synoptiques distincts sont identifiés et sont en outre associés à un type de circulation synoptique en saison sèche, avant, après ou au pic de la lune à l'aide de cartes auto-organisatrices (SOM) avec des entrées provenant de données de réanalyse. Nous avons identifié un cycle annuel prononcé de nombres de MCS avec des pics de fréquence en juin et septembre qui peuvent être associés à des précipitations de pointe pendant les saisons des pluies majeures et mineures respectivement à travers SWA. En comparant les fréquences quotidiennes de MCS, les MCS sont les plus susceptibles de se développer dans des conditions post-mousson caractérisées par une anomalie d'humidité déplacée vers le nord (0,42 MCS par jour), qui peut être liée à des vents d'ouest de faible intensité renforcés. Étant donné que ces conditions post-mousson se produisent principalement à partir de septembre et jusqu'en novembre, ces schémas peuvent dans certains cas être représentatifs d'une retraite tardive de la mousson. D'autre part, dans des conditions de mousson de pointe, nous observons des anomalies de vent d'est pendant les jours MCS, qui réduisent la teneur en humidité sur le Sahel mais introduisent plus d'humidité sur la côte. Enfin, nous constatons que tous les états synoptiques MCS-day présentent des anomalies de cisaillement positives. Les saisons avec les plus fortes anomalies de cisaillement sont associées aux plus fortes anomalies de température de bas niveau au nord de SWA, soulignant qu'un Sahel plus chaud peut favoriser des conditions favorables au MCS dans SWA. Ces anomalies de cisaillement zonal positives significatives pour les jours de SCS illustrent l'importance du cisaillement pour le développement de la SCS en SWA tout au long de l'année.Translated Description (Spanish)
Resumen. Los sistemas convectivos a mesoescala (MCS) se observan con frecuencia en el sur de África Occidental (SWA) durante la mayor parte del año. Sin embargo, aún no se ha identificado qué variaciones en los entornos típicos a gran escala del ciclo estacional del monzón de África Occidental pueden favorecer la aparición de SQM en esta región. Aquí, se identifican seis estados sinópticos distintos y se asocian además con ser un tipo de circulación sinóptica de estación seca, pre, post o pico monzónico utilizando mapas autoorganizados (SOM) con entradas de datos de reanálisis. Identificamos un ciclo anual pronunciado de números de MCS con picos de frecuencia en junio y septiembre que pueden asociarse con picos de lluvia durante las temporadas de lluvias mayores y menores, respectivamente, en todo SWA. Al comparar las frecuencias diarias de SQM, es más probable que las SQM se desarrollen durante las condiciones posteriores al monzón con una anomalía de humedad desplazada hacia el norte (0,42 SQM por día), que puede vincularse a vientos del oeste de bajo nivel fortalecidos. Teniendo en cuenta que estas condiciones posteriores al monzón ocurren predominantemente a partir de septiembre y hasta noviembre, estos patrones pueden en algunos casos ser representativos de un retraso en el retiro del monzón. Por otro lado, en condiciones de monzón pico, observamos anomalías del viento del este durante los días de MCS, que reducen el contenido de humedad sobre el Sahel pero introducen más humedad sobre la costa. Finalmente, encontramos que todos los estados sinópticos del día de MCS exhiben anomalías de corte positivas. Las estaciones con las anomalías de cizallamiento más fuertes se asocian con las anomalías de temperatura de bajo nivel más fuertes al norte de SWA, lo que destaca que un Sahel más cálido puede promover condiciones favorables para MCS en SWA. Estas anomalías de cizallamiento zonales positivas significativas para los días de MCS ilustran la importancia del cizallamiento para el desarrollo de MCS en SWA durante todo el año.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصنيف البيئات واسعة النطاق التي تقود تشكيل أنظمة الحمل الحراري المتوسطة فوق جنوب غرب إفريقيا
- Translated title (French)
- Classification des environnements à grande échelle qui entraînent la formation de systèmes convectifs à méso-échelle sur le sud de l'Afrique de l'Ouest
- Translated title (Spanish)
- Clasificación de entornos a gran escala que impulsan la formación de sistemas convectivos a mesoescala en el suroeste de África
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4310379596
- DOI
- 10.5194/wcd-2022-61