Conexão entre a TSM e a ZCAS

Conexão entre a TSM e a ZCAS

Tatiane Felinto Barbosa2007

SUMÁRIO Introdução ZCAS (Características, padrões da circulação,

origem e manutenção) Interação entre a ZCAS e a TSM do Atlântico Sul- Objetivo- Modelos Numéricos (MCGA e MCGO)- Experimentos- Dados- Metodologia- Resultados- Conclusões

INTRODUÇÃO Atmosfera e oceano – principais componentes do sistema climático.

Apresentam características físicas distintas. Densidade, capacidade térmica e inercial do oceano é muito maior em

relação a atmosfera. Variações nas propriedades físicas do oceano ocorrem em escala de

tempo maior que as da atmosfera. Interação – Interface:

- gradientes de temperatura e densidade acentuados;- dinâmica acoplada através dos processos de troca de calor e momentum;

Oceano (TSM) – atmosfera: a TSM influencia no aquecimento e aumenta a umidade – circulação (escala de tempo e clima).

Atmosfera – Oceano: atmosfera dirige a circulação dos oceanos através dos fluxos de momentum e calor;

TSM (condição de contorno) força anomalias climáticas (interanual, sazonal e intrasazonal) através dos fluxos de momentum e calor.

INTRODUÇÃO Padrões de TSM do Atlântico modulam a posição e intensidade da

precipitação sobre a Amazônia (Liebman e Marengo, 2001);

Variabilidade da ZCAS associada a variabilidade da TSM (Robertson e Mechoso, 2000; Barreiro et al., 2002);

ZCAS

É uma persistente faixa de nebulosidade com orientação noroeste/sudeste, que se estende do sul a Amazônia ao Atlântico Sul-central associada a uma zona de convergência em baixos níveis (Kousky, 1988).

Períodos de enchente na região sudeste e veranicos na região sul

estão associados a ZCAS no sudeste e vice-versa

Características da ZCASQuadro (1994)

Presença do vórtice ciclônico em altos níveis sobre o NEB e oceano Atlântico Tropical;

Penetração de sistemas frontais oriundos do sul do continente sul americano;

Orientação NW-SE da faixa de nebulosidade desde a região da Amazônia até o Atlântico.

Padrões na circulação de grande escalaQuadro (1994)

Cavado semi-estacionário em 500 hPa a leste dos Andes;

Faixa de vorticidade relativa anticiclônica em 200 hPa orientada na mesma direção da ZCAS;

Movimento ascendente (ω<0) na região das ZCAS em níveis médios;

Forte gradiente de θe em 500 hPa (contraste de massas de ar);

Penetração de ar frio ao sul da faixa de nebulosidade em baixos níveis;

Região de convergência de umidade.

Origem e Manutenção

liberação de calor latente na América do Sul:

o aquecimento localizado sobre o continente apresenta papel fundamental para a existência dessas zonas de convergência;

efeitos de temperatura da superfície do mar do Atlântico;

• alinhamento da ZCAS com região de forte gradiente de TSM.

EFEITOS TÉRMICOS

dinamicamente, a formação de um cavado na baixa troposfera com orientação NW-SE e de um anticiclone em ar superior, está associada à resposta estacionária da atmosfera a uma forçante localizada de calor;

confluência de baixos níveis associada aos Andes;

a influência dos Andes parece ser decisiva na posição e confinamento do campo de baixa pressão nos baixos níveis (Baixa do Chaco) em resposta à liberação de calor latente na Amazônia/Brasil Central;

EFEITOS DINÂMICOS


efeitos remotos na manutenção do cavado a ela associado:

• estudos numéricos indicam que a posição da ZCPS tem fundamental importância no estabelecimento e controle da ZCAS, via “ancoramento” do cavado em altitude.

Casarim e Kousky (1986) mostraram que a convecção na região centro-oeste do Pacífico, especificamente na ZCPS, implicava numa posterior intensificação da ZCAS, sugerindo um mecanismo de propagação do tipo oscilação de 30-60 dias.

EFEITOS REMOTOS


Influência do acoplamento entre a escala convectiva (aquecimento via liberação de calor latente) e dinâmica (abaixamento da

pressão contribui para a manutenção e intensificação da convergência de massa e

vapor d’água)

Interação entre a TSM do Oceano Atlântico

Sul e a ZCAS(Interactions between sea surface

temperature over the South Atlantic Ocean and South Atlantic Convergence Zone)

Chaves, R. R.; Nobre, P.Geophysical Research Letters

2004

OBJETIVO

A VARIABILIDADE INTRASAZONAL E INTERANUAL DA CONVECÇÃO DE VERÃO

SOBRE A AMÉRICA DO SUL , PRINCIPALMENTE ASSOCIADA A ZCAS,

ESTÃO RELACIONADAS AOS PADRÕES DE TSM DO OCEANO ATLÂNTICO

MODELOS NUMÉRICOSMCGA CPTEC-COLA

• Versão T62L28 (trucamento no número de onde 62 e 28 níveis sigma);

• Equações primitivas: continuidade de massa para ar seco e vapor d’água,Primeira lei da termodinâmica e as do movimento;

• Formulação explícita da vegetação e interação com atmosfera (SIB);

MCGO MOM

• MOM2

• Representação em diferenças finitas;

• Domínio norte-sul: 40S a 40N;

• Resolução zonal de 1,5 e meridional de 0,5 nos trópicos (10S – 10N)

• Incremento linear de 3,5 entre 10S a 40S e 10N a 40N;

• 20 níveis na vertical (profundidade máxima de 2000 m) - 19 níveis entre 0 e 400m

• Condição de contorno superior: tensão do vento e fluxo de calor.

• Variáveis prognósticas: temperatura, salinidade, componentes zonal e meridionaldas correntes oceânicas.

MODELOS NUMÉRICOS

EXPERIMENTOS

Experimentos atmosféricos: usa campos de TSM para forçar o MCGA (atmosfera ativa e oceano passivo);

Experimentos oceânicos: usa os fluxos de momentum e radiação de onda curta obtidos dos experimentos com o MCGA para forçar o MCGO (oceano ativo e atmosfera passiva);

DADOS Campos climatológicos mensais da reanálise do NCEP-NCAR com

resolução espacial de 2,5 para as seguintes variáveis:Radiação de onda curta líquida (OC);Radiação de onda longa líquida (OL);Fluxo de calor latente (CL);Fluxo de calor sensível (CS);

TSM mensal do NCAR com grade de 1x1.

METODOLOGIA Experimento MCGA

TSM do NCEP (nov/2000 – fev/2001) como condição de contorno;

Integração por 120 dias;

Condições iniciais: análise das 12 UTC do NCEP dos dias 01 de novembro de 1995, 1996, 1998, 1999 e 2000;

Análise de DFM da média do conjunto;

Simulação de Controle (CTR)

Anomalia Quente (AQ)

Anomalia Fria (AF)

METODOLOGIA Experimento MCGA

“Spin-up”: modelo rodado por 31 anos utilizando componentes zonal e meridional da tensão do vento da climatologia da rodada do €PTEC-COLA (1982-1991) de Cavalcanti et al (2002) e fluxo de radiação de onda curta da climatologia do Smithsoniam Meteorological Table;

OBJETIVO: avaliar como a TSM do Atlântico Sul responde às variáveis atmosféricas resultantes dos experimentos com o MCGA;

METODOLOGIAExperimento MCGO MOM

Experimento OCTR: fluxo de momentum e radiação de onda curta da simulação CTR;

Experimento OF: fluxo de momentum e radiação de onda curta da simulação AF;

Experimento OQ: fluxo de momentum e radiação de onda curta da simulação AQ.

OBS: integração de nov/mar usando como “restart” o último mês de outubro da rodada de “spin-up”.

Objetivo 2: avaliar a importância relativa entre os processos de “feedback” dinâmico e termodinâmico;

Experimento OCTR1, OF1 e OQ1: fluxo de momentum atmosférico dos experimentos CTR, AF e AQ e fluxo de onda curta prescrito pela climatologia da Smithsonian Meteorological Tables (Rosati e Miyakoda, 1988).

METODOLOGIAExperimento MCGO MOM

Tabela: Características dos experimentos com o MCGO: condições de contorno.

Os mecanismos que podem causar variação na TSM do Atlântico sul são os

processos de bombeamento de Ekman e a variação na quantidade de radiação incidente na superfície do oceano.

RESULTADOExperimento com o MCGA

Figura: Média de ROL (Wm-2): a) CTR, b) AF, c) QF .

Max convecção – norte max anomalia + de TSM e sul da língua de águas quente do oceano.

Diminuição da convecção na parte leste e central da AS

Max convecção – sobre a língua de água quente e ao norte de max anomalia + de TSM.


Diferença entre média de ROL (Wm-2) dos experimentos AF-CTR (a), AQ-CTR (b).


Campo de vento, divergência de umidade específica (entre 1000 e 500 hPa) e pressão.


Figura: Diferença do fluxo de umidade específica, componente divergente do fluxo de umidade específica (sombreado) e vento entre 1000 e 500 hPa.


Figura: Campo do vento em 200 hPa.

Desintensificação da Alta da Bolívia e

Cavado do Nordeste

Intensificação da Alta da Bolívia

(leste) e Cavado do Nordeste (norte)


AF AQ

-

Saldo negativo

Ganho de energia

Maior incidência de ROC

Menor convecção

Saldo positivo

Perda de energia

Menor incidência de ROC

Maior convecção

Saldo de radiação com o mesmo sinal a anomalia de TSM imposta

“Feedback” negativo (fluxo de calor e ATSM)

Anomalia positiva de TSM

Intensifica a ZCAS

Alteração do vento em baixos níveisinstabilização da atmosfera

nebulosidade

Diminui a radiação de onda curta

Desintensifica a anomalia de TSM

RESULTADOExperimento com o MCGO

Figura: Diferença entre a TSM dos experimentos.

Ausência de nuvens epadrão na circulação em baixos

níveis.

Similar ao saldo de

energia – TSM associado a

ROC.

Nebulosidade e padrão de vento associado a ZCAS modifica os padrões de intensidade da TSM.

Processo de “feedback” negativo entre TSM e a convecção da ZCAS é dominante na região oceânica.

RESULTADOExperimento com o MCGO

Figura: Velocidade de bombeamento de Ekman (contorno) e a advecção vertical de temperatura (sombreado).

Resfriamento devido ao bombeamento deEkman – circulação cliclônica em baixos níveis(ZCAS)

“Feedback” negativo termodinâmico >

“Feedback” negativo dinâmico

Velocidade de bombeamento de Ekman

Advecção vertical de temperatura : taxa de aquecimento do oceano devido ao bombeamento de Ekman

CONCLUSÕES As anomalias de TSM sobre o Atlântico Sul podem modificar o

padrão de convecção sobre a AS:

MCGA

Anomalia quente de TSM sobre o Atlântico:a) Intensifica a ZCAS na costa leste do Brasil e da sua porção

oceânica;b) Move a ZCAS para norte da sua posição climatológica – favorece

precipitação sobre o NEB e desfavorece sobre o Sudeste do Brasil;

Anomalia fria de TSM sobre o Atlântico:a) Enfraquece o sistema sobre o continente;b) Desintensifica da porção oceânica da ZCAS e a convecção na costa

leste do sul do NEB e Sudeste do Brasil;

CONCLUSÕESMCGO

A nebulosidade associada a ZCAS favorece o aparecimento de anomalias negativas ou a desintensificação das anomalias positivas de TSM sob a ZCAS – menor incidência de radiação solar na superfície do oceano;

Interações termodinâmicas envolvendo a radiação solar, a nebulosidade e a TSM são mais importantes que as interações dinâmicas através do bombeamento de Ekman (apenas para fortes eventos de ZCAS)

___________________________________________________

Na interação entre TSM do Atlântico sul e a convecção sobre a costa leste do Brasil e áreas adjacentes predomina um mecanismo de feedback negativo entre o oceano e atmosfera na região da ZCAS.

ZCAS em período de

La Niña e El Niño

Ferreira, N. J.; Sanches, M.; Silva Dias, M. A .F.

2004

DADOS Reanálises do NCEP-NCAR (2,5) nos níveis padrão isobáricos e nos

horários 00, 06, 12 e 18 UTC de:Altura geopotencial;Temperatura do ar;Componentes zonal e meridional do vento;Umidade específica;

Radiação de onda longa (ROL) do NOAA-CIRES;

Período de estudo: dezembro, janeiro e fevereiro de 1980 a 2000.

METODOLOGIA Análise de casos de ZCAS identificados por: Quadro (1994),

Kodama (1992), Sanches e Silva Dias (1996) e Climanálise (1982-2000).

Características para identificar a ZCAS:a) Permanência de uma banda de nebulosidade por no mínimo 4

dias;b) Convergência de umidade na baixa troposfera;c) Penetração de ar frio ao sul da banda de nebulosidade;d) Presença de um cavado a leste da Cordilheira dos Andes em 500

hPa.e) Presença da alta da Bolívia em altos níveis e o cavado sobre o NEB

ou um Vórtice Ciclônico;f) Uma faixa de vorticidade anticiclônica em altos níveis.

METODOLOGIA Para identificar os compostos:a) Identificação do domínio espacial que tem como referência os

pontos onde os casos de ZCAS cruzam a costa leste do Brasil;b) Recorte de dados: 60 e 80 de longitude a leste e a oeste dos

pontos de referência; 40 de latitude para norte e para sul a partir dos pontos de referência;

c) Média aritmética desses pontos para a obtenção da posição média da ZCAS;

d) Translação dos dados obtidos no passo b para uma nova grade (12,5N a 55S e 0 a 90W)

e) Determinação de médias em campos mensais do comportamento em anos de atividade dos fenômenos El Niño (EN) e La Niña (LN);

Teste de t-student para a análise comparativa entre compostos de ZCAS para anos de EN e LN (significância de 90%).

RESULTADOS

RESULTADOS

RESULTADOS

CONCLUSÕES Composto em anos de El Niño:

1) Interação entre a ZCAS e a ZCIT é menos efetiva ao longo do verão;

2) Atividade convectiva sobre o continente é menos intensa que a do composto de todos os anos e desloca ligeiramente para oeste;

3) Na faixa oceânica da ZCAS observou-se um setor cuja atividade convectiva é mais intensa;

4) O campo de geopotencial e altos níveis mostrou um prolongamento para o oceano (resposta a atividade convectiva e aos distúrbios transientes);

5) Áreas de anomalias negativas de vorticidade relativa em altos níveis associado a circulação da ZCAS e a circulação de grande escala.

CONCLUSÕES Composto em anos de La Niña:

1) Ocorrência simultânea mais efetiva entre ZCAS e ZCIT;

2) Atividade convectiva mais intensa sobre o continente;

3)A subsidência ao norte da ZCAS é inibida pela circulação de grande escala; ao sul da ZCAS verificou-se que a circulação estende-se para o continente modulando a convecção tanto na parte oceânica quanto sobre o continente.

... Que o futuro nos aponte uma resposta mesmo que a gente não veja; e que ninguém tente complicar,pois é preciso simplicidade para fazê-la florescer...E que minha loucura seja perdoada, porque meta de mim é alguém que ama Meteorologia e a outra metade... Também!!!!!”

Márcio Aurélio Custódio(plágio)

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