Thaís Marina Fernandes.

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1 Thaís Marina Fernandes.
Dinâmica dos Fenômenos de Baixa Frequência da Atmosfera: Observações, Teoria Linear e Não Linear. Artigo 1: The forcing of stationary wave motion by tropical diabatic heating. - A. Simmons. Thaís Marina Fernandes.

2 1. Introdução. Discussão: Algumas evidências de que variações longitudinais no aquecimento diabático tropical podem influenciar no movimento de ondas estacionárias em médias e altas latitudes. Motivação: principalmente do modelo ECMWF (previsão e circulação geral) . uma tendência a enfraquecer o padrão maior de ondas estacionárias na alta e média  troposfera. interesse em latitudes médias vem da evidência de que em regiões tropicais de aquecimento anômalo podem influenciar a onda estacionária extratropical. Foco: resultados de modelos teóricos e idealizados.

3 1.1. Introdução teórica. Teoria de propagação de onda de Rossby:
⇒ Mostra a solução simples para um movimento barotrópico em um plano beta latitudinalmente ilimitado. ⇒ Melhora essa equação para o caso barotrópico em medias e altas latitudes. ⇒ essa equação não satisfazer a condição limite inferior, por isso ele assume válida, para certos casos, a solução encontrada por Hoskins e Karoly (1981): l2 =β*/U-k2 (1) Onde l e k são componentes do número de onda. U é a velocidade zonal local .

4 1.1. Introdução teórica. Dois pontos dignos de nota, onde o modelo não funciona muito bem, mas ainda é possível obter informações, via teoria: natureza do movimento da onda perto de latitudes onde β* é muito pequeno; natureza singular do problema constante e linear para o movimento não dissipativo quando o fluxo médio zonal desaparece em uma ou mais latitudes.

5 2. Metodologia. Modelo 1: O modelo de equação primitiva linear e estacionária. Calcula a resposta de equação primária linear constante a uma forçante constante. Apresenta os cálculos para: i) uma região isolada com aquecimento diabático tropical e ii) quando a forçante do movimento da onda extratropical e dada não por aquecimento explícito, mas sim por um relaxamento do movimento constante da onda tropical em direção à sua distribuição climatológica. Problemas: a ausência de qualquer parametrização do efeito de distúrbios transitórios no movimento da onda forçada.

6 2. Metodologia. Modelo 2: Modelo barotrópico:
modelo de equação de vorticidade barotrópica não-linear dependente do tempo, onde a  forçante é fornecida por uma fonte de vorticidade isolada e estável. Este modelo usa uma representação espectral de uma versão barotrópica do modelo multi-nível descrito por Hoskins e Simmons (1975). Inclui a resposta a uma forçante tropical isolada para uma circulação climatológica básica,onde uma variação zonal é mantida por uma segunda forçante estável.

7 3. RESULTADOS.

8 3.1. Resposta extratropical para uma região isolada de aquecimento diabático.
Usamos: utilizamos o modelo linear, em estado estacionário, considerando que a única forçante vem de uma região isolada de aquecimento, localizada dentro da atmosfera tropical. Por que?: para saber em que medida o padrão climático de onda estacionária extratropical pode ser forçado por variações geográficas no tempo de atividade convectiva nos trópicos.

9 3.1. Resposta extratropical para uma região isolada de aquecimento diabático.
O artigo apresenta figuras (1 e 2) para a distribuição horizontal e vertical do aquecimento diabático, centrado em 135°E. Depois, apresenta imagens do campo geopotencial para o estado climatológico zonal médio de janeiro e para e para o forçamento padrão (figuras 1 e 2), para dois casos: Centrado em 135°E e 15°N (figura3); Centrado em 135°E e 45°N(figura4);

10 3.1. Resposta extratropical para uma região isolada de aquecimento diabático.
 A região isolada do aquecimento tropical evita, uma resposta extratropical que aparece como um trem de ondas com uma direção de propagação tanto para o pólo quanto na direção zonal de propagação.

11 3.1. Resposta extratropical para uma região isolada de aquecimento diabático.
Se compararmos essas figuras, teremos máximo de aquecimento em 700mb, o que é mais realista para latitudes médias e de menor amplitude. Também é possível ver (figura5) que a resposta extratropical a forçante tropical é altamente sensível ao estado médio zonal.

12 3.1. Resposta extratropical para uma região isolada de aquecimento diabático.
Outros estudos de sensibilidade também foram realizados, revelando: a resposta extratropical a forçante tropical é altamente sensível ao estado médio zonal(figura5); a amplitude do movimento da onda forçada também é sensível à latitude do forçamento máximo (figura 6), pois o crescimento da forçante se encontrar na região do vento do leste,o que atua como filtro para capturar distúrbios estacionários; O padrão desse movimento da onda também é afetado pela latitude, devido a natureza dessa forçante(figura6).

13 3.1. Resposta extratropical para uma região isolada de aquecimento diabático.
pouca sensibilidade às variações na altura do máximo de aquecimento de 300 a 500mb(figura7). Variação horizontal do aquecimento centrado em 15°N é altamente insensível a redução/aumento de 50% da escala meridional da região da forçante e inversamente proporcional a amplitude de resposta.

14 3.2. Resposta tropical. Usamos:
Um modelo analítico dessa resposta examinada por Gill (1980). Uma interpretação desses resultados em termos de propagação de onda Usando o modelo de equação primitiva em estado estacionário, supondo o resfriamento newtoniano e a fricção de Rayleigh constantes; O uso das dissipações de variação espacial. Por que?: a resposta tropical a uma região isolada de aquecimento diabático é de interesse (apesar de não ser o foco do artigo).

15 3.2. Resposta tropical.

16 3.2. Resposta tropical. A figura 8 concorda com os resultados obtidos na teoria : Matsuno (1966), Gill (1 980) e Webster (1981). Assimetrias em 200mb: mostrando o vento médio zonal tem importância. Em 850mb (HN e HS): circulações ciclônicas desaparecem, na maior parte, devido a presença do vento médio zonal.

17 3.2. Resposta tropical. Outros resultados:
detalhes da estrutura vertical da perturbação da velocidade (figura9). Generalizamos a solução de Gill para a vizinhança da região de forçante. Que, embora a resposta extratropical (figura7) seja insensível ao perfil de aquecimento vertical, este não é o caso da resposta tropical. Variação da velocidade zonal média e do gradiente meridional de vorticidade absoluta média para a climatologia de janeiro, a 200mb, com a latitude(figura10)

18 3.3. A resposta extratropical para a formação tropical climatológica.
Porque?: Os cálculos anteriores sugerem que o aquecimento tropical pode ser importante para forçar parte do padrão de ondas estacionárias em latitudes médias e altas. Usaremos dados conhecidos com maior precisão: a forçante dada por um relaxamento para a distribuição climática do movimento das ondas tropicais estacionárias.

19 3.3. A resposta extratropical para a formação tropical climatológica.
A forçante tropical excita uma resposta em média e alta latitudes (comparações climatológicas). A ausência de qualquer fase substancial inclina-se na vertical entre 700mb e 300 mb, o que é uma característica do padrão climatológico que também vale a pena notar.

20 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade.
(a) Introdução: Modelo barotrópico; Uma forçante de vorticidade é adicionada em uma região tropical isolada, visto como o efeito de uma região de aquecimento tropical anômalo. (b) Fluxos zonais básicos uniformes: O artigo mostra os campos de perturbação nos dias 5 e10 (figura15) e o fluxo médio zonal de janeiro, ambos de acordo com o esperado pelos resultados de Hoskins e Karoly. Depois, a sensibilidade da resposta à latitude de forçamento máximo é ilustrada na figura16 para o estado básico zonal.

21 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade..
 as forçantes máximas em 5°N e 5°S exibem amplitudes menores do que para 15°N, como encontrado anteriormente.

22 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade.
(c) Fluxos básicos zonais não- uniformes: Obtemos uma resposta particularmente grande pode ser encontrada no caso de um fluxo  zonal básico variável. Comparável com o obtido nas figuras anteriores, porém atípicos para forçantes em outras longitudes não excitam uma resposta tão grande. .

23 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade..
(d) O mecanismo de resposta para grandes amplitudes: Análise da vorticidade Fluxo básico:os dois últimos termos do lado direito são zero . Resultados em 40°N (difícil apresentar em outras regiões). Para o fluxo básico não-uniforme a vorticidade é dominada pelos dois primeiros termos (figura 19). .

24 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade..
-Devido a essa diferença entre os dois primeiros termos tendência da vorticidade líquida é negativa.

25 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade..
O gradiente de vorticidade potencial depende da força do fluxo zonal básico,da escala de comprimento(zonal e meridional) e da região de perturbação anti-ciclônica máxima. Na figura 17: no dia 5 a amplitude de perturbação para o estado básico não- uniforme é cerca de três vezes maior do que a do estado zonal básico médio ⇒ vorticidade é 10 vezes maior na região do maior distúrbio. .

26 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade..
(e)Resposta não-linear: . a vorticidade anti-ciclônica se desenvolve na região de grande resposta e a não linearidade aumenta marginalmente a amplitude da resposta. no segundo caso, a solução não-linear mostra que a amplitude da resposta é substancialmente reduzida.

27 3.4. Efeitos da transisiência, fluxos básicos zonais não-uniformes e não linearidade.
(f) A propagação equatorial cruzada: É um outro efeito da introdução de um fluxo zonal básico variável. .

28 4. Conclusão. Difícil avaliar os aspectos quantitativos dos resultados: interações entre ondas estáveis ​​e transitória; falta de qualquer vorticidade direta forçante ou dissipante que acompanhe o aquecimento diabático. Há evidências (teóricas e de uso de modelos) que mostram uma influência significativa dos trópicos no padrão de onda permanente nas latitudes média e alta. Importância de simulações precisas (distribuição geográfica, a magnitude e a variabilidade temporal do aquecimento convectivo tropical, jato de latitude) para estudar o efeito do aquecimento diabático .

29 4. Conclusão. As soluções barotrópicas (fluxo básico de variação zonal): pode haver uma interação significativa entre uma onda estacionária forçada pré-existente e movimento de onda forçada em uma região tropical isolada. também pode ser excitada pelo forçamento extratropical. Consequência: a possibilidade de que as experiências com um modelo de circulação geral possam subestimar o efeito de condições de fronteira anômalas Outro resultado importante:a é que uma propagação equatorial substancial pode ocorrer na presença de uma região equatorial de fluxo oeste de extensão longitudinal limitada. .