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1965
VARIABILIDADE E SUSCEPTIBILIDADE CLIMÁTICA: Implicações Ecossistêmicas e Sociais
de 25 a 29 de outubro de 2016 Goiânia (GO)/UFG
DETERMINAÇÃO DOS TIPOS DE TEMPO DE JENKINSON E COLLISON PARA
REGIÃO SUL DO BRASIL DURANTE O PERÍODO DE 1948-2014
CAMILA DE SOUZA CARDOSO 1 PABLO SARRICOLEA 2 MAGALY MENDONÇA 3
RESUMO: O objetivo deste trabalho é identificar os tipos sinóticos de Jenkinson e Collison
para região Sul do Brasil entre os anos de 1948 a 2014. Para isto, foram utilizados dados de
pressão atmosférica ao nível médio do mar, proveniente da reanálise I do NCEP/NCAR. Os
resultados mostraram o predomínio do regime anticiclônico (ANT), seguido do tipo advectivo
(ADV) com 33% e o máximo mensal no mês de setembro quando atinge 44% das
ocorrências. O tipo ciclônico (CYC) ocorre em 29% dos casos anualmente. Os padrões
sinóticos J&C são consistentes com a climatologia da região.
Palavras-chave: Tipos Sinóticos, Jenkinson & Collison, circulação atmosférica.
ABSTRACT: This objective of this paper is to identify the synoptic types of Jenkinson and
Collison for Southern Brazil for the period 1948 - 2014. Gridded sea level pressure data was
obtained from the reanalysis I NCEP/NCAR. The results showed the predominance of
anticyclonic regime (ANT), followed by advective type (ADV). The cyclonic type (CYC)
occurs in 29% of cases annually. The synoptic patterns J&C are consistent with the climate
of the region.
Key words: Weather Tips, Jenkinson & Collison, atmospheric circulation.
1 – Introdução
A região Sul do Brasil, que compreende os estados do Paraná, Santa
Catarina e Rio grande do Sul, está localizada ao sul do trópico de Capricórnio, se
destaca grande variabilidade climática entre suas diferentes regiões geográfica. A
diversidade de sistemas meteorológicos atuantes na região é marcante, resultando
num padrão sazonal bem definido ao longo do ano, com verões quentes e invernos
1 Meteorologista, Mestre em Geografia, Doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal de Santa Catarina. E-mail: [email protected] 2 Doutor em Geografia pela Universidade de Barcelona. Professor Assistente do Departamento de Geografia da Universidade do Chile. E-mail: [email protected] 3 Doutora em Geografia. Professora Associada do Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal de Santa Catarina. E-mail: [email protected]
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frios, com precipitação bem distribuída ao longo do ano na parte sul da região e um
regime pluviométrico de monção no setor norte da região (Grimm, 2009).
O termo sinótica (do grego synoptikos) significa elaborar uma visão geral de
um todo e a climatologia sinótica é um ramo de estudo da meteorologia, tendo como
foco a investigação da influência da circulação nos padrões meteorológicos. Yarnal
(1993) define climatologia sinótica como “o estudo da relação entre a circulação
atmosférica e os climas locais e regionais”.
Técnicas subjetivas de classificação sinótica foram proposta por diversos
pesquisadores (Hess e Brezowsky, 1952; Lamb, 1972; ESCARDÓ, 1981; Martín-
Vide, 1991; Capel Molina, 2000) e utilizadas nas últimas décadas por climatologista,
a qual baseia-se em análise de cartas sinóticas de superfície ou altitude, por um
período que pode se estender por décadas, no entanto, as técnicas subjetivas são
influenciadas pois são influenciadas pela experiência do pesquisador, não
produzindo resultados idênticos tornando-as intransferíveis para outras aplicações
(Grimalt et all, 2013; Sarricolea et all, 2014).
O critério de classificação sinótica desenvolvido por Lamb (1972), e baseado
em análises de cartas diárias de pressão à superfície para as Ilhas Britânicas, no
período de 1861 a 1971 conhecidas por Lamb Weather Types (LWT’s) foi adaptado
por El-Dessouky e Jenkinson (1975) e Jenkinson e Collison (1977), e este último é
uma das classificações sinóticas mais utilizadas, devido à simplicidade e eficiência
que tem na reprodução de tipos de tempo (Sarricolea et al, 2014). A Classificação
diária de J&C vem sendo constantemente atualizada, através do uso de dados de
reanálises aplicado por Jones et all (2013) para as Ilhas Britânicas.
Na América do Sul, o método de classificação sinótica de Jenkinson e
Collison (1977) (J&C, daqui em diante) foi aplicado no Chile em trabalhos de Frias
(2008), Frias et all (2009) que utilizaram uma malha com 16 pontos de grade a partir
de dados de reanálise do ECMWF ERA-40, e por Sarricolea et all (2011), Sarricolea
e Martín-Vide (2013), Sarricolea et all (2014) com uma malha de 9 pontos de grade
centrados em diferentes regiões do Chile utilizando dados da reanálise do
NCEP/NCAR. No Brasil, ainda não há trabalhos na literatura com o uso do método
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de J&C, sendo objetivo deste trabalho a aplicação do método J&C para região Sul
do Brasil no período de 1949-2014.
2 – Material e métodos
O método de classificação de J&C utiliza exclusivamente dados de pressão
ao nível médio do mar, para um mínimo de 9 pontos de grade. Para este trabalho
foram obtidos dados para o período entre 1949 e 2014, do projeto reanálise I do
National Centers for Environmental Prediction/National Centers for Atmospheric
Research (NCEP/NCAR), com resolução espacial de 2,5° de lat/lon (Kalnay et al.,
1996). Utilizando o software GRADS (Grid Analysis and Display System) foram
extraídos 9 pontos de grade para as latitudes e longitudes apresentadas na Figura 1,
no horário das 12Z, totalizando 24.106 dados diários em cada ponto analisado.
A reanálise I do NCEP/NCAR foi produzida nos anos de 1990 por Kalnay et
al. (1996), e abrange um período de dados de 1948 até o presente. Esta reanálise é
construída a partir de dados meteorológicos de superfície em terra, navio,
radiossonda, aeronaves, satélite e outros, sendo atualizados constantemente e
disponibilizados publicamente através do página web do Climate Data Center
(CDC/NOAA), através do endereço
http://www.cdc.noaa.gov/cdc/data.ncep.reanalysis.html, com uma grade global de
resolução espacial de 2,5° latitude x 2,5° longitude, e dados nos horários das 0000,
0600, 1200 e 1800 UTC, diários e mensais, disponibilizando todas variáveis
meteorológicas e diferentes níveis atmosféricos.
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Figura 1: Localização Região sul do Brasil e grade de 9 pontos que foram extraídos os valores de pressão ao nível médio do mar.
A classificação de Jenkinson e Collison se baseia no estabelecimento de 8
variáveis, deduzidas, como já mencionado, exclusivamente a partir de pressão
atmosférica ao nível médio do mar. As variáveis calculadas para aplicação do
método J&C são:
P: Pressão média à superfície (hPa).
W: Componente zonal do vento (superfície) geostrófico, calculada como gradiente
de pressão entre 32,5º e 22,5º S.
S: Componente meridiana do vento(superfície) geostrófico, calculada como
gradiente de pressão entre 62.5ºW e 42.5ºW.
D: Direção do vento (º Azimute).
F: Velocidade do vento (m/s).
ZW: Componente zonal da vorticidade.
ZS: Componente meridiana da vorticidade.
Z: Vorticidade total.
As equações utilizadas para determinar os índices de circulação necessários
para identificação dos tipos de tempo de J&C para cada horário sinótico e ajustadas
para região Sul do Brasil são as seguintes:
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A partir dos valores das expressões analíticas anteriores e seguindo o método
de J&C se aplicam as 5 regras a seguir:
1) A direção de fluxo é dada por D (8 direções do vento são usados, levando em
consideração o sinal de W e S)
2) Se |Z| < F, há um tipo advectivo ou direcional puro, definido de acordo com a
regra 1 (N, NE, E, SE, S, SW, W e NW)
3) Se |Z| > 2F, há um tipo ciclônico (C) se Z > 0, ou anticiclônico (A), se Z < 0
4) Se F < |Z| < 2F, existe um tipo híbrido, dependendo do sinal de Z (regra 3) e a
direção do fluxo obtido na regra 1 (CN, CNE, CE, CSE, CS, CSW, CW, CNW, AN,
ANE, AE, ASE, AS, ASW, AW, ANW)
5) Se F < 6 ou |Z| < 6, existe um tipo indeterminado (U)
Dos 27 tipos de J&C o único tipo que não foi encontrado entre 1949 e 2014 foi
o indeterminado (U). Portanto, se obtiveram 26 tipos, os quais foram agrupadas em
10 categorias: A, C e 8 direções do vento (com tipos advectivos e híbridos), e
também em três grupos: ANT (A, AN, ANE, AE, ASE, AS, ASW, AW, ANW), CYC (C,
CN, CNE, CE, CSE, CS, CSW, CW, CNW) e ADV (N, NE, e, SE, S, SW, W e NW).
3 – Resultados e Discussão
Uma vez que os 24.106 dias do período analisado foram classificados de
acordo com os 26 tipos sinóticos de J&C, os valores dos parâmetros estatísticos
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básicos foram organizados na Tabela 1. O tipo sinótico mais frequente é o ‘A’
(anticiclônico), com 6.658 dias que representam 27.6 % do período e uma média
anual de aproximadamente 100 dias (100.9), seguido do tipo ‘C’ (ciclônico) com
3.033 dias (12.6%) e 46 dias por ano, do tipo ‘SW’ com 2.496 (10.4%) e 37.8 dias
por ano, do tipo ‘S’ com 2.055 dias (8.5%) e 31.1 dias por ano. Esses quatro tipos
sinóticos mais frequentes totalizam 59.1% dos dias. Os tipos ‘AS’ e ‘S’ ocorreram em
1.705 dos dias (7.1% e 6.8%), com média anual de aproximadamente 25 dias por
ano (25.8 e 24.8 dias), respectivamente. Os demais tipos sinóticos apresentaram
frequência absoluta inferior a 1000 dias, não excedendo 14 dias por ano (inferior a
4%), sendo que os fluxos de oeste (NW, CW, ASW, CSW) os mais comuns entre
eles totalizando percentuais de 3.7% para o tipo ‘W’, 3.3% o ‘CW’, 3.2% o ‘ASW’ e
2.7% o ‘CSW’. A somatória deste 10 tipos J&C totalizam 85.8% de todos os dias
entre os anos de 1949 e 2014.
Os quatro tipos J&C mais frequentes apresentam os seguintes máximos
anuais: ‘A’ com 137 dias no ano de 1978; ‘C’ com 83 dias em 1963; ‘SW’ com 67
dias em 1999; ‘S’ com 55 dias em 1965; ‘AS’ com 41 dias em 1993 e ‘W’ com 43
dias em 1951. Os demais tipos J&C não excederam 26 dias por ano. Ao analisar a
frequência mínima anual se observa que 11 tipos não ocorrem em alguns anos,
destes, 13 híbridos (AE, AN, ANE, ANW, CE, CN, CNE, CS, CSE, CSW) e 3
advectivos (E, NE e SE). Por outro lado, o coeficiente de variação (CV) mínimo é
próximo a 15% (14.3% e 16.3%) para os tipos ‘A’ e ‘SW’ (respectivamente), e os
maiores CV ocorrem nos fluxos ‘CE’ e ‘CNE’ com valores de 112.1% e 121.2%,
respectivamente.
Tabela 1: Número de dias, Média anual, Frequência Relativa (%), Máximo, Mínimo, desvio Padrão e Coeficiente de Variação (CV) dos tipos sinóticos J&C do período entre 1949-2014 para o Sul do
Brasil.
Tipo Lamb
Média Anual
% Máximo Mínimo Desvio Padrão
CV
A 6658 100.9 27.6 137 67 14.4 14.3 AE 76 1.2 0.3 4 0 0.8 72.8 AN 261 4.0 1.1 12 0 1.8 44.3 ANE 130 2.0 0.5 5 0 1.1 57.1 ANW 342 5.2 1.4 15 0 2.2 41.6 AS 1705 25.8 7.1 41 11 6.0 23.4
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ASE 376 5.7 1.6 18 2 2.5 43.8 ASW 783 11.9 3.2 23 2 3.9 32.8 AW 343 5.2 1.4 13 1 2.0 39.0 C 3033 46.0 12.6 83 18 9.6 20.9 CE 33 0.5 0.1 2 0 0.6 121.2 CN 112 1.7 0.5 5 0 1.0 58.2 CNE 45 0.7 0.2 4 0 0.8 112.1 CNW 355 5.4 1.5 11 1 2.0 38.0 CS 238 3.6 1.0 13 0 1.8 51.1 CSE 65 1.0 0.3 3 0 0.8 81.8 CSW 642 9.7 2.7 19 0 2.9 29.8 CW 794 12.0 3.3 22 3 3.2 26.7 E 121 1.8 0.5 6 0 1.4 75.8 N 353 5.3 1.5 13 1 1.9 36.2 NE 162 2.5 0.7 7 0 1.4 55.4 NW 886 13.4 3.7 26 6 3.2 24.1 S 2055 31.1 8.5 55 11 8.0 25.7 SE 403 6.1 1.7 16 0 2.5 41.3 SW 2496 37.8 10.4 67 24 6.2 16.3 W 1639 24.8 6.8 43 8 5.3 21.4
Ao reduzir os 26 tipos J&C para 10 categorias de acordo com as direções
(Figura 2) os tipos de ‘S’, ‘SW’ e ‘W’ aumentam em 90% sua predominância. O
predomínio da circulação anticiclônica corresponde a 33% dos tipos sinóticos
encontrados no Sul do Brasil, e isto ocorre especialmente pela forte influência do
Anticiclone Semipermanente do Atlântico Sul (ASAS) que está presente em todas as
estações do ano (Grimm, 2009). Em seguida, o domínio dos fluxos proveniente dos
quadrantes S, SW e W (16.59%, 16.27% e 11.52%, respectivamente) estão
associados penetração de anticiclones pós-frontais (Rodrigues et all, 2004).
A presença do sistema de baixa pressão na região do Chaco Argentino (Baixa
do Chaco), a qual se estende para Leste quando está mais fortalecida, em especial
nos meses de primavera e verão, tem forte influência na circulação do Sul do Brasil
(Grimm, 2009). Adicionalmente, nos meses de outono e inverno a atuação de
ciclones se torna mais frequente (Gan, 1992), resultando um padrão ciclônico (tipo
‘C’) frequente na região, ocorrendo em 12.58% dos dias analisados (Figura 2).
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Figura 2: Frequência dos tipos sinóticos reduzidos a 10 categorias para o Sul do Brasil (1949-2014).
Diferenciando os tipos híbridos advectivos anticiclônicos (ADVA) do
anticiclônico ‘A’ e dos advectivos (ADV) percebe-se que o predomínio do tipo ‘A’ não
é tão marcante como anteriormente, ocorrendo em aproximadamente 27% dos dias
(Figura 3). O tipo advectivos ADV ocorre em torno de 33% dos dias, sendo os tipos
‘C’ e ‘ADVA’ os menos frequentes, com aproximadamente 12% e 9%,
respectivamente. Ao comparar os períodos de 1949-1980 e 1981-2014, verifica-se
que a frequência dos tipos sinóticos se mantiveram apresentando variação de 1%
entre os dois períodos (Figura 3).
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Figura 3: Frequência de dias dos tipos sinóticos reagrupados em 5 categorias.
O regime anual dos tipos sinóticos reagrupados em 3 grupos segundo a
vorticidade (descrição no item 2 deste trabalho) nota-se que as circulações
anticiclônicos (ANT) ocorrem em maior número (aproximadamente 37% para os
períodos), seguida dos tipos ADV (advectivos) que ocorrem em torno de 33% dos
dias analisados e do tipo ‘CYC’ que ocorreram em 29% dos dias (aproximadamente)
para o Sul do Brasil (Figura 4). A maior frequência de dias ANT demonstra a forte
influência do ASAS nas condições atmosféricas da região (Grimm, 2009), o tipo ADV
está associado a alta frequência de sistemas transientes na região, como as frentes
frias, que se deslocam pelo Sul do Brasil ao longo do ano inteiro (Rodrigues et all,
2004), diferenciando a frequência do tipo ADV em relação ao ANT em apenas 4%.
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Figura 4: Percentual de Dias dos tipos sinóticos agrupados conforme o sinal da vorticidade para o
periodo de 1949-2015, 1949-1980 e 1981-2014.
4 – Considerações Finais
A classificação de J&C foi aplicada para um período de 65 anos (1949-2014)
de dados diários de pressão para o sul do Brasil, embora o método ainda não tenho
sido documentado para região verificou-se que os resultados são coerentes com a
climatologia sinótica já documentada para o Sul do Brasil, se mostrando muito
eficiente e de fácil aplicação. Dos 27 tipos de sinóticos J&C o único que não ocorreu
é o tipo ‘U’ (indeterminado), deste o tipo anticiclônico (‘A’) ocorre em maior
frequência Sul do Brasil, e quando os tipos sinóticos são reagrupados em 10
categorias a circulação ‘A’, se destaca pela alta frequência, em relação aos demais
tipos. O predomínio do tipo ‘A’ na circulação do Sul do Brasil ocorre devido a forte
influência do ASAS na circulação atmosférica da região, bem como pelo ingresso de
sistema de alta pressão pós-frontais. No entanto, quando se reduz a 5 categorias,
diferenciando os tipos híbridos ADVA e ADVC, nota-se que o tipo ‘A’ não se destaca,
sendo o tipo advectivo puro (ADV) o mais frequente. Quando se reduziu os tipos
J&C a 3 categorias, de acordo com o sinal da vorticidade, os dias com vorticidade
anticiclônico (ANT, sinal negativo da vorticidade) ocorre com maior frequência no Sul
do Brasil, com percentuais de 37% ao longo do ano. Ao separar o período analisado
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em 2 partes, os tipos sinóticos agrupados em 5 categorias e também em 3
categorias não sofreram tendências de aumento ou diminuição entre os anos de
1949-1980 e 1981-2014, apresentando frequência de ocorrência muito semelhante
entre ambos os períodos.
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