Boa Tarde, hoje irei publicar um trecho do meu trabalho de iniciação científica no INPE, durante 2012-2013, esse trabalho foi fator decisivo para a minha transferência para a graduação de meteorologia, espero que gostem!

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

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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.