David Barriopedro IDL-CGUL, Universidade de Lisboa.

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1 David Barriopedro IDL-CGUL, Universidade de Lisboa

2 Constante solar: energia solar (SW) que atinge o topo da atmosfera S 0 =1368 W·m -2. A superfície terrestre re-emite energia em comprimentos de onda infra-vermelhos (LW). Três modos de mudar o balanço energético: 1) irradiância solar; 2) taxa de radiação reflectida (albedo); 3) radiação terrestre emitida ao espaço exterior O forçamento radiativo causado por factores antropogénicos no período 1750-2005 é uma ordem de magnitude maior do que o devido a mudanças na actividade solar (IPCC, 2007). Introducção IPCC (2007) S0S0

3 É a constante solar uma constante?. 1940’s: Ciclos de Milankovitch (~10 4 -10 5 anos): periodicidades nos parâmetros orbitais  glaciações. Ciclo Schwabe ou de actividade solar (~11 anos)  mudanças de ~1 W m -2 (0.1%) em S 0 Introdução dados de satélite (adaptado de Quinn and Fröhlich 1999) 1996 2000

4 Introdução Espectro solar (acima) e diferença fraccional na irradiância espectral solar no ciclo de 11 anos (embaixo). Lean (1998). Controvérsia: - Relações estatísticas fracas ou não estacionárias devidas a qualidade e período de dados - A existência de uma correlação não garante uma relação física causal  detecção/atribuição - As mudanças são muito pequenas para ter um efeito no clima  amplificação do sinal - Estudios sugerem uma influencia solar na circulação troposférica [e.g. Gleisner and Thejll 2003].

5 Variabilidade ‘secular’: mínimo de Spörer (AD 1420-1540), de Maunder (AD 1645-1715), etc. Eddy (1976, 1977): O mínimo de Maunder esteve associado com invernos severos (a Pequena Idade do Gelo, LIA) na Europa. Luterbacher et al. (2001): As condições extremas na Europa foram amplificadas no fim do mínimo de Maunder (LMM, 1675–1715) por uma alta frequência de situações de bloqueio no Atlântico norte Eddy (1976) Introdução Serie do índice de gelo invernal (um proxy de situações de bloqueio) desde 1501. Koslowski and Glaser [1999]

6 Bloqueios: Sistemas anticiclónicos persistentes e quase-estacionários que cortam o fluxo zonal e a propagação de tempestades, causando anomalias em temperatura e precipitação em regiões extratropicais e eventos extremos associados [e.g. Trigo et al. 2004]. Impactos: i) intensificação da circulação meridional com aquecimento na região de Groenlândia e arrefecimento na Europa continental; ii) deslocamento meridional das tempestades e os padrões de precipitação. H L Introdução Impactos associados de bloqueiosa em temperatura, precipitação e altura geopotencial 500 hPa. Temp & Z500 Prec & Z500

7 Dados de rádio fluxo 10.7 cm (NOAA). Invernos acima/em baixo do terceiro/primeiro tercile de actividade solar são classificados como anos de Alta (HS) / Baixa (LS) actividade solar. Detecção de bloqueios (Barriopedro et al. 2006): ventos do leste (i.e. inversões do gradiente meridional de pressões) de ~15º em longitude durante 5 ou mais dias. Período: 44 invernos (DJFM) entre 1955-2002 Método Serie de actividade solar 1955-2002

8 Os eventos persistentes são mais frequentes em LS do que em HS (Figura 1). Actividade solar tem impactos localizados na frequência de bloqueios (Figura 2), mas sem efeitos netos na actividade regional. Os resultados sugerem uma resposta espacial não-linear. Figura 2. Distribuição de dias de bloqueio em HS (continua), LS (descontínua) e media (ponteada). Em baixo: HS menus LS. Sinal solar na frequência e persistência Figura 1. Distribuição normalizada de eventos bloqueio e as suas escalas temporais características em HS (escuro) e LS (claro). LS HS LS

9 Os centros de acção estendem-se ao longo de todo o Atlântico em HS, mas estão confinados ao leste do Atlântico em LS (Figura 3). As diferenças na distribuição espacial afectam os padrões associados (Figura 4). Em LS (HS), o padrão aparece centrado em Islândia (Groenlândia). A circulação meridional associada aos bloqueios em LS causa baixas temperaturas em Europa, mas não durante HS. Figura 3. Frequência de centros de bloqueio no Atlântico em HS (vermelho) e LS (azul). Sinal solar na distribuição espacial Figura 4. Composites de anomalias de Z500 (linhas, CI 50 gpm) e temperatura 2-m (cores, CI 1ºC) para dias de bloqueio no Atlântico em HS (a) e LS (b).

10 É possível que os bloqueios tivessem contribuído para o arrefecimento da Europa durante o LMM (1675–1715)?. A ocorrência de temperaturas extremas (frias) durante eventos de bloqueio é mais provável nos anos de LS (Figura 5). A probabilidade decresce nos invernos de HS, nos quais um o impacto de bloqueios é só significativo na costa noroeste de Europa. Figure 5. Percentagem de dias de bloqueio ATL com anomalias de temperatura 2-m por embaixo do seu primeiro tercile (33%) em HS (a) e LS (b). As cores indicam valores acima do valor esperado (33.3%) com CI 5%. A linha grossa indica confiança ao 95%. Impactos associados

11 A actividade solar durante o actual mínimo solar tem decrescido a níveis não observados desde o inicio do século XX. Motivados pela ocorrência de recentes invernos frios em UK, Lockwood et al. (2010) encontraram que os invernos frios (relativos à tendência hemisférica) são mais frequentes em UK durante baixa actividade solar. Os resultados indicam que, apesar do aquecimento global, Europa podia apresentar nos próximos anos uma frequência de invernos relativamente frios maior do que na última década. Implicações Figure 6. a) Composites das anomalías de inverno de temperatura do Centro de Inglaterra (CET) para períodos de HS (vermelho), LS (azul) e diferentes umbrais f de actividade solar; a) significancia das diferenças segundo vários testes; c) amostra. Lockwood et al. (2010) Mean CET HS Mean CET LS Median CET HS Median CET LS

12 A frequência hemisférica de bloqueios não é afectada pela actividade solar. A ausência de uma resposta global é explicada por uma modulação solar das regiões preferentes de ocorrência de bloqueios nas bacias oceânicas (assimetrias intra-sectoriais). HS é associado a posições “espalhadas” de bloqueios ao longo do Atlântico, menor persistência e um padrão mais zonal. Os bloqueios LS são mais persistentes e acontecem sobre o leste do Atlântico, amplificando os seus impactos na Europa. Os bloqueios do Atlântico incrementam a probabilidade de ocorrência de dias de frio extremo em Europa durante LS. Os resultados apoiam a hipótese de que os bloqueios podiam ter tido um papel decisivo durante as condições de frio extremo que afectaram a Europa no LMM. Não obstante, o padrão responsável parece estar associado a um deslocamento para leste de bloqueios persistentes mais do que a uma actividade anomalamente alta de bloqueios em geral. Conclusões