Nelson Jesus Ferreira (INPE,
Orientador)
E-mail: nejefe@hotmail.com
ANÁLISE
DE SISTEMAS METEOROLÓGICOS POR MEIO DO PADRÃO DE OSCILAÇÃO PRINCIPAL
Resumo
Este estudo tem como
objetivo avaliar a variabilidade espaço-temporal dos sistemas dominantes de
propagação de grande escala que afetam a America do Sul utilizando a técnica
Principal Oscillation Pattern (POP). Pretende-se analisar as oscilações de
escala sinótica bem como estabelecer como esses fenômenos afetam o Brasil. As
analises serão feitas utilizando-se principalmente dados diários de velocidade
potencial, geopotencial derivados das reanálises do National Centers for
Environmental Prediction, EUA. O período de estudo estende-se de janeiro de
2001 a dezembro de 2010.
Diversos trabalhos já
documentaram as principais características dos sistemas de tempo que afetam a
América do Sul (AS) nas diversas escalas de variabilidade. Nesse contexto,
destacam-se os sistemas de escala sinótica como frentes, ciclones extratropicais,
a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e vórtices ciclônicos na média e
alta troposfera.
Na escala sinótica os
sistemas frontais e a ZCAS são considerados os principais causadores de
precipitação na região. Na escala intra sazonal, a atuação da Oscilação Madden
Julian (OMJ), durante o verão austral, influencia a posição e intensidade da
ZCAS. A OMJ é considerada o principal modo de variabilidade na escala intra sazonal atuando na região tropical do globo (Madden e Julian, 1971, 1972).
Esta oscilação consiste de eventos episódicos de convecção organizada
originando-se no Oceano Índico, propagando-se para leste (Madden e Julian,
1994) e modulando a atividade convectiva principalmente na região da Indonésia,
Oceano Pacífico Equatorial Central, Nordeste e Sudeste do Brasil (Casarin e
Kousky, 1986; Kousky e Kayano, 1994; Madden e Julian, 1994; Liebmann et al.,
1999; De Souza e Ambrizzi, 2006; Castro e Cavalcanti, 2006).
Vários estudos sugerem a
existência de uma relação entre a oscilação intrasazonal (OIS) a posição e
intensidade da ZCAS (Casarin e Kousky, 1986; Nogués-Paegle e Mo, 997; Liebmann
et al., 1999; Carvalho et al., 2004). Uma das características mais notáveis
dessa conexão é a alternância de períodos secos e úmidos entre a porção subtropical
e a região da ZCAS durante o verão austral. Esse dipolo de precipitação e
circulação é referido como padrão gangorra na AS (Casarin e Kousky, 1986; Grimm
e Silva s, 1995; Nogués-Paegle et al., 1997; Nogués-Paegle et al., 2000).
Dentre as técnicas utilizadas
para a identificação dos padrões simultâneo de variabilidade temporal
dos sistemas meteorológicos, o uso das Funções Ortogonais Empíricas (EOF) tem
sido extensivamente utilizado no Brasil. Entretanto, deve-se destacar que no
caso das EOFs os padrões obtidos e os coeficientes associados descrevem
essencialmente sinais estacionários, ou seja, uma estrutura espacial fixa, cuja
amplitude varia com o tempo (von Storch et al., 1988). Por outro, se quisermos
analisar uma estrutura de sinais que se propagam no espaço deve-se utilizar
dois padrões tal que o coeficiente do primeiro está defasado/adiantado em
relação ao coeficiente do segundo, metodologia essa denominada Padrão de
Oscilação Principal (em inglês: Principal Oscillation Pattern (POP)).
O presente Projeto tem
como objetivo avaliar os padrões dominantes de propagação dos sistemas
atmosféricos que afetam a America do Sul utilizando a técnica POP.
Especificamente pretende-se: Modelar sistemas de duas variáveis associadas às
equações dinâmicas lineares para monitorar a propagação de sistemas
meteorológicos, e avaliar padrões espaciais de propagação dos sistemas
atmosféricos de escala global que afetam a América do Sul.
A área de estudo
contemplada no presente trabalho envolve um domínio global (600 N a 400 S).
Nesse domínio ênfase será dada a análise das oscilações de altas frequências focando
sistemas propagantes na média e alta troposfera, como vórtices migratórios de
latitudes subtropicais e médias e ciclones extratropicais. O período de estudo
será de 2001 a 2010.
O presente Projeto
contempla o uso dos seguintes de média diária das componentes zonal e
meridional do vento e geopotencial nos níveis atmosféricos de 850, 500 e 250
hPa obtidas do conjunto de dados da Reanálise do National Centers for
Environmental Prediction (NCEP) ( Kalnay et al., 1996) e disponíveis em
http://www.cdc.noaa.gov. Os dados das reanálises encontram-se disponíveis em
uma grade com espaçamento de 2,50de latitude e longitude. As componentes zonais
e meridionais serão utilizadas para calcular as componentes divergentes do
vento (velocidade potencial) seguindo a formulação apresentada por Bluestein,
(1993) .
Os resultados obtidos através das análises:
A figura 1 mostra o comportamento
médio da radiação de ondas longas emergentes sob a América do Sul e suas
vizinhanças, durante o período de 2001 a 2010.
Os valores baixos de OLR
estão associados com a temperatura do topo das nuvens convectivas nos trópicos,
ou indiretamente com precipitações, e os valores mais elevados estão associados
com a temperatura de nuvens baixas de seus topos, ou a superfície terrestre.
Observa-se que em média
grande parte da região noroeste do Brasil é caracterizada por atividade
convectiva, que também se estende ao longo da Zona de Convergência
Intertropical (ITCZ) no oceano Atlântico Tropical Norte.
Os valores baixos de OLR
ao sul de 40º sul estão associados a passagem de sistemas frontais.
Destaca-se, nessa figura a
presença das altas subtropicais do pacífico Sul e do Atlântico Sul,
caracterizados por altos valores de OLR, e a subsidência.
A figura 3 mostra o padrão
espacial do 1ºmodo da EOF da variável OLR, período de 2001-2010, a escala a
direita se refere a amplitude do sinal. Esse padrão espacial reflete a presença
da Zona de Convergência do Atlântico Sul, que se estende da Amazônia até o
Oceano Atlântico Sudoeste, por outro lado as anomalias positivas OLR centradas
no sul do Brasil refletem as áreas de subsidência associadas às Zonas de
Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), tipicamente ao longo da ZCAS, durante o
período de verão observa-se atividade convectiva e consequentemente a
precipitação.
A figura 3 ilustra uma
série temporal do 1ºmodo da OLE, perído de 2001-2002. Nota-se que em algumas
situações como em 27/03 e 29/04 de 2001 a amplitude do padrão espacial do
1ºmodo de EOF é bem expressiva. A periodicidade dos mínimos e máximos dessa
série temporal evidencia a natureza intra-sazonal, aproximadamente trinta dias
do 1ºmodo.
1ªimagem
2ª imagem
3ª imagem
Conclusão
Através do
estudo do POP, EOF para desenvolver e interpretar os sistemas meteorológicos
que afetam a América do Sul, em destaque o Brasil, e a partir dos resultados
obtidos, tem-se que a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) é um dos
principais sistemas atuante na América do Sul, e demarcando o período de seca e
estiagem no nordeste do Brasil, outro principal sistema atuante no noroeste da
América do Sul, e do Brasil é a Zona de Convergência Intertropical (ITCZ)
delimitando uma região com extensa faixa de nebulosidade, caracterizada por atividade convectiva.