O CLIMA DA TERRA: Processos, Mudanças e Impactos Prof. TÉRCIO AMBRIZZI, Ph.D. Professor Titular ambrizzi@model.iag.usp.br Departamento de Ciências Atmosféricas Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Universidade de São Paulo

PROCESSOS FÍSICOS Processos climáticos Transferência de calor e massa na atmosfera O papel dos oceanos

PROCESSOS FÍSICOS Processos climáticos Elementos do Sol A radiação solar interceptada pela Terra Atributos do sistema Terra-Atmosfera Efeitos da atmosfera e da superfície da Terra Balanço global da radiação Médias espaço-temporal do balanço de radiação Transferência de calor e massa na atmosfera (Aula 2,3 e 4) Transferências de energia Força de Coriolis, jatos e ondas de Rossby Circulação geral da atmosfera Padrões secundários da circulação atmosférica Padrões regionais de circulação atmosférica Massas de ar, frentes e ciclones extratopicais A previsão de tempo Clima da Terra em geral O papel dos oceanos Processos climáticos do oceano As oscilações El Niño – La Niña

MASSAS DE AR FRENTES CICLONES EXTRA-TROPICAIS Sistemas de grande escala (escala sinótica): afetam grandes regiões (ex., parte de um continente) Longa duração (de um a vários dias) Alta previsibilidade

“ESCALA” DOS FENÔMENOS METEOROLÓGICOS Sistemas “muito” diferentes

MASSAS DE AR Definição: Um grande volume de ar, cobrindo uma superfície de centenas de km2, que tem temperatura e umidade relativamente constante na horizontal. Formação: Formam-se sobre grandes extensões da superfície terrestre com características homogêneas (oceanos, grandes florestas, desertos,etc.), onde permanecem por longo tempo. Geralmente são anticiclones semi-estacionários (ventos fracos, de deslocamento lento).

Classificação (de acordo com sua região de origem): características térmicas: quente (Equatorial-E e Tropical-T) fria (Polar-P, Ártica ou Antártica - A) características de umidade: muita umidade (marítima-m) pouca umidade (continental-c)

MASSAS DE AR que afetam a América do Sul mE mT mT cT mP mP

FRENTES Definição: Faixa (ou zona, ou “superfície”) de transição entre duas massas de ar de características diferentes Características: Normalmente é uma região onde: - a pressão tem um valor mínimo relativo - a temperatura e a umidade variam abruptamente - os ventos são mais fortes, mudam de direção e são confluentes - ocorre nebulosidade e precipitação A fronteira entre as massas de ar frio e quente sempre se inclina para cima, por sobre a massa de ar frio (que é mais denso). Quando as massas de ar se deslocam, o ar frio força o ar quente a subir, o que provoca a formação de nuvens e precipitação Tem larguras de 5 a 50 Km, comprimento de 500 a 5000 Km, e altura de 3 a 10 Km Tipos de Frentes: As frentes podem ser classificadas pelo movimento relativo das massas de ar quente e fria envolvidas.

FRENTE FRIA Quando uma massa de ar frio avança sob uma massa de ar quente `                                                       Ci – cirrus Cs – cirrustratus Ac – altocumulus Cb – cumulunimbus

Frente fria

FRENTE QUENTE Quando uma massa de ar quente avança sobre uma massa de ar frio Ci – cirrus Cs – cirrustratus As – altostratus Ns – nimbustratus St – stratus

Frente quente

FRENTES ciclone A A’ A A’ OCLUSA: Quando uma frente fria (de deslocamento mais rápido) ultrapassa uma frente quente do lado leste ou equatorial do ciclone ESTACIONÁRIA: Quando não há o avanço do ar frio nem o avanço do ar quente A A’ A A’ ciclone

CICLONES EXTRA-TROPICAIS ou “de latitudes médias” Definição: Área de baixa pressão, na forma de um núcleo fechado, onde os ventos giram no sentido horário no Hemisfério Sul A anti-horário no HN B

CICLONES EXTRA-TROPICAIS Características: convergência em superfície movimento ascendente do ar nuvens e tempestades geralmente associado a sistemas frontais em imagens de satélite tem aspecto de “virgula” no HN e “virgula invertida” no HS

CICLO DE VIDA DE UM CICLONE EXTRA-TROPICAL Estágio inicial Frente estacionária Baixa pressão entre dois anticiclones Ar frio ao sul, e quente ao norte, fluem quase paralelos à frente, mas em direções opostas região de “vorticidade” ciclônica (giro horário no HS)

Os ciclones no Hemisfério Sul

Cristas e Cavados em altitude A leste do cavado: região favorável à ciclogênese e ao deslocamento da frente fria “cristas” A leste da crista: região favorável à dissipação de ciclones

EXEMPLO de Massa de Ar, Sistema Frontal e Ciclone Extra-tropical

EXEMPLO de Massa de Ar, Sistema frontal e Ciclone Extra-tropical

EXEMPLO de Massa de Ar, Sistema Frontal e Ciclone Extra-tropical

Efeitos da passagem da FF em São Paulo

Regiões de ocorrência de Ciclones Extra-tropicais na América do Sul (Gan e Rao 1991)

DENSIDADE MÉDIA DE CICLONES PARA O ANO DE 1990 (Reboita, Rocha e Ambrizzi 2007)

Regiões de ocorrência de Ciclones

TRAJETÓRIA SAZONAL DOS CICLONES OUTONO VERÃO PRIMAVERA INVERNO (Beu e Ambrizzi 2006)

CYCLONES, ANTICYCLONES AND COLD AIR MASS (Pezza and Ambrizzi 2005)

O ciclone (Furacão) “CATARINA”

O ciclone (Furacão) “CATARINA”

TRMM 26 de março 2004 12 UTC

TRMM 27 de março 2004 06 UTC

TRMM 27 de março 2004 11 UTC

Temperatura na superfície do mar

TRAJETÓRIA DO CATARIANA (Pezza e Simmonds, GRL, 2005)

Um ciclone mais antigo

RESUMO SOBRE AS FRENTES As FRENTES são as fronteiras entre duas massas de ar diferentes. FRENTE FRIA se move em direção ao ar quente FRENTE QUENTE se move em direção ao ar frio OCLUSÃO DE FRENTE possui pouco movimento relativo Em geral quando o ar quente e o ar frio se encontram há formação de nebulosidade e precipitação. O ar quente é mais capaz de reter o vapor d’água que o ar frio. Com o resfriamento desse ar, há condensação e precipitação.

FIGURA ESQUEMÁTICA DE UMA FRENTE QUENTE

FIGURA ESQUEMÁTICA DE UMA FRENTE FRIA

Frente Estacionária

A PREVISÃO DO TEMPO

Instrumentos e medidas A previsão do tempo Instrumentos e medidas Estações meteorológicas de superfície Radiosondagens Radar e Satélites Sistemas especiais: balões cativos torres micrometeorológicas aviões instrumentados

Rede de Estações Meteorológicas de superfície

Alguns instrumentos de uma Estação Meteorológica de superfície hidrógrafo pluviômetro

Alguns instrumentos de uma Estação Meteorológica de superfície Temperatura (bulbo seco e bulbo umido) barógrafo

Radiosonda

Radar

Imagens de Satélites

Medidas especiais

A rede de observação de superfície da WMO

Esquema dos componentes do sistema de telecomunicação global da WMO

“Cartas sinópticas” e diagramas

“PREVISÃO (NUMÉRICA)” CPTEC INMET

Previsão de ocorrências de geadas Previsão de ocorrências de Nevoeiros

detalhamento elevado) PREVISÃO DE TEMPO Dados Globais GTS (INMET) Satélite Geoestacionário e da Órbita Polar Redes de Observação Regional e Local Radar Meteorológico OBSERVAÇÕES DADOS ) ) ) Modelo Reg. ETA (CPTEC) Modelo de Mesoescala ) Mod. Global (CPTEC) ) CC FG CC FG MODELAGEM Técnicas de Interpretação, Validação, Métodos Estatísticos: MOS, PP, Adição de Valor, Detecção de Erros, Melhorias das Técnicas e Produtos Especiais PESQUISADOR METEOROLOGISTA ANALISTA Prev. de Curto Prazo (resolução média - maior detalhamento espacial) Prev. de Médio Prazo (baixa resolução espacial) Prev. de Curtíssimo Prazo (previsão imediata - detalhamento elevado) PRODUTOS

Bases Científicas para Avaliação Regional Modelos Globais A-O-C acoplados (Baixa Res.) Previsão de Ondas Planetárias, (C. C. Laterais) Modelos Globais Atmosféricos (Média Res.) Previsão de Enchentes, Secas, Escoamento, Dispersão de Poluentes Previsão de TSM, Umidade do Solo, etc. (C. C. na superfície) Modelos Regionais (Alta Res.) Modelos Hidrológicos, Gestão de Água, Poluição do Ar e das Águas (Altíssima Res.) Previsão do Clima Regional: Ts, Precipitação Ventos, etc Modelos Sócio-Econômicos Políticas Públicas Adaptado de J. Shukla, COLA/IGES

Previsão numérica do tempo Equações: 2a. Lei de Newton Continuidade Termodinâmica Representação Solução:

TEMPO SITES INTERESSANTES: http://www.grec.iag.usp.br http://www.master.iag.usp.br/ http://www.cptec.inpe.br/tempo/ http://www.cptec.inpe.br/prevnum/ http://www.inmet.gov.br/ http://www.dhn.mar.mil.br/ http://www.saisp.br/site/radar.html http://meted.ucar.edu/ http://www.photolib.noaa.gov/collections.html http://www.senamhi.gob.pe/aprendiendo/apren_meteo.htm http://www.meteoropara.hpg.ig.com.br/index.html