Third Meeting of Co-Principal Investigators of the Project IAI CRN-055

Apresentação em tema: "Third Meeting of Co-Principal Investigators of the Project IAI CRN-055"— Transcrição da apresentação:

1 Third Meeting of Co-Principal Investigators of the Project IAI CRN-055
Relações entre os trópicos e subtrópicos associadas ao padrão bimodal da circulação de verão sobre a América do Sul Dirceu L. Herdies e Maria Assunção F. da Silva Dias Mar del Plata, Argentina

2 Objetivos Estudar o transporte de umidade entre os trópicos e subtrópicos associado ao padrão bimodal (ZCAS - NZCAS) da circulação de verão sobre a América do Sul. Estudar as diferenças ocorridas na população de sistemas convectivos de mesoescala sobre a América do Sul durante um ano de El Niño e um ano de La Niña.

3 Dados utilizados dados observacionais de vento coletados durante os experimentos de campo do WETAMC-TRMM/LBA e PACS-SONET dados diários de Radiação de Onda Longa obtidos do NOAA-CIRES dados mensais de precipitação coletados pelo satélite TRMM análises de 6 em 6 h de vento, umidade específica e fluxo de umidade integrado verticalmente obtidas pelo modelo do DAO/NASA imagens de 3 em 3 h do canal infravermelho do satélite GOES-8

4 O Padrão Bimodal da Circulação de Verão

5 Região do Experimento WETAMC/LBA
Abracos Região do Experimento WETAMC/LBA Localização das estações de radiossondagens

6 Vento Zonal Observado Análise
Embora a análise do DAO subestime os máximos e mínimos, o padrão de ventos em todos os níveis é semelhante ao observados no sítio de ABRACOS, mostrando o domínio de ventos de oeste em baixos níveis durante a terceira semana de Janeiro e na última de Fevereiro. O período de 19 de Janeiro a 21 de Fevereiro apresenta um domínio de ventos de leste. A semelhança entre os dois campos, observado e análise do DAO, sugerem que os produtos de assimilação podem ser bastante úteis para estudar as características gerais dessa região. As semelhanças entre os dados observados e as análises do DAO tornam-se mais claras na Figura 4, a qual mostra o campo de vento zonal em baixos níveis (850 hPa). Claramente podem ser distinguidos dois períodos de ventos dominantes de oeste, que estão de acordo com Rickenbach et al. (2002) que mostra que durante esse período os ventos de oeste estendem-se desde a superfície até 400 hPa. O primeiro período inicia em 14 de Janeiro e termina em 18 de Janeiro e o segundo inicia em 22 de Fevereiro e termina em 28 de Fevereiro. Durante o período de 19 de Janeiro a 21 de Fevereiro observa-se um domínio de ventos de leste. Oeste Leste

7 Definição do padrão bimodal
14-18 de Janeiro 22-28 de Fevereiro ZCAS Ventos de oeste 19 de Janeiro a de Fevereiro NZCAS Ventos de leste

8 Ventos de oeste leste Slide 5 A média sobre o primeiro período é caracterizada por forte atividade convectiva sobre a região do Brasil Central e Sudeste, estendendo-se até o Oceano Atlântico Sul. Esse padrão de convecção é característico de eventos de ZCAS. A Figura 5b mostra que durante o período de 19 de Janeiro a 21 de Fevereiro ocorreu uma diminuição da convecção em praticamente toda a região central da América do Sul, em particular sobre o Brasil central e sudeste. Na Figura 5c pode-se observar um aumento da convecção na região central da América do Sul, o que caracteriza uma bem definida ZCAS, que se estende desde o oeste da Amazônia, região central e sudeste do Brasil até o Atlântico sul adjacente.

9 Intensa convergência de fluxo de umidade sobre a região da bacia Amazônica, região Sudeste e Central do Brasil caracteriza a ocorrência da ZCAS. Está convergência estende-se sobre o Oceano Atlântico adjacente em um padrão muito próximo ao observado no campo de ROL, que representam área com convecção profunda. Divergência pode ser observada sobre o setor leste do Brasil, noroeste da Argentina, Paraguai, sul da Bolívia e norte do Chile. Durante os eventos de NZCAS pode se observar uma diminuição da convergência sobre a Amazônia, sudeste e central do Brasil, e convergência sobre o Paraguai e norte da Argentina. Durante os eventos ZCAS observa-se um padrão reverso do climatológico no campo de fluxo de umidade sobre o norte da Argentina e Paraguai, com fluxo predominante de sul. Isto se deve a presença de uma circulação ciclônica anômala entre 20oS e 25oS, a qual é predominante durante a ocorrência de ZCAS. Outra mudança significativa ocorre no fluxo de umidade no setor centro-oeste da Amazônia, em torno de 10oS-60oW, com a presença de fluxo de umidade de oeste durante o evento de ZCAS e domínio de ventos de leste durante o evento de NZCAS. Além disso, vale a pena ressaltar que na região central da América do Sul, durante o evento de ZCAS observa-se uma componente de norte bem mais definida e intensa do que durante o evento de NZCAS, caracterizando a intensificação do transporte dos trópicos para os extratrópicos. Nogués-Paegle e Mo (1997) ressaltam que o sistema de alta pressão do Atlântico Sul apresenta um deslocamento para oeste durante o evento de NZCAS, contribuindo para a supressão da convergência sobre a região central e sudeste do Brasil.

10 A comparação entre as Figura 7a e 7b deixa clara a inversão que ocorre entre os dois períodos, com a presença de uma circulação ciclônica anômala em torno de 22oS-53oW, durante o período de ZCAS e uma circulação anticiclônica anômala na mesma região durante o período de NZCAS. Esses resultados estão de acordo com os obtidos por Jones e Carvalho(2002) que examinam as variações intrasazonais da circulação de vento em baixos níveis na Amazônia e seus efeitos de modulação em fases ativas e inativas do sistema de Monção da América do Sul.

11 Corte Zonal A seção transversal do fluxo meridional médio de umidade em 18oS deixa claro que o fluxo de umidade integrado verticalmente e a convergência ocorrem basicamente nos baixos níveis da atmosfera. Durante os eventos de ZCAS um intenso jato de baixos níveis (em torno de 900 hPa) transporta umidade tropical, oriundos do oceano Atlântico e região Amazônica para os subtrópicos, gerando intensa convecção nas regiões oeste, central e sudeste do Brasil. Durante o período de NZCAS o fluxo de norte torna-se mais fraco e deslocado para oeste, próximo a cordilheira dos Andes. Como resultado do deslocamento para oeste do jato de baixos níveis, o transporte de umidade para a região da ZCAS é interrompido e ocorre um aumento no transporte de umidade para a região norte da Argentina, Paraguai e sudoeste do Brasil, também conhecida como bacia do Prata, transporte este coerente com os resultados de simulações numéricas de Figueroa et al. (1995) e Gandu e Geisler (1991).

12 Vento zonal na região de Abracos Vento meridional na região do Prata
Pode-se comprovar a forte relação do campo de vento zonal sobre a região do WETAMC/LBA com o campo de vento meridional sobre os subtrópicos. Os ventos de sul nos subtrópicos apresentam uma forte correlação com os ventos de oeste na região do WETAMC/LBA, ocorridos durante a primeira quinzena de Janeiro e última semana de Fevereiro, coincidindo também com a ocorrência de ZCAS. O período em que o transporte é predominante de norte nos subtrópicos, coincide com o período de ventos predominantes de leste na região do WETAMC/LBA e a ausência de ZCAS, ou seja, de evento NZCAS. No campo de umidade específica também pode ser observada a relação entre os trópicos e subtrópicos, com uma diminuição da umidade específica na região dos subtrópicos durante o período de ventos de oeste na região do WETAMC/LBA, significando uma diminuição na advecção de umidade dos trópicos para a região da bacia do Prata. Também se pode observar um aumento da umidade específica na região do WETAMC/LBA durante a ocorrência de ventos de oeste nessa região, associado à presença da ZCAS. Halverson et al. (2002) também encontra essa alteração na umidade durante o mesmo período na região do WETAMC/LBA. Esses resultados estão de acordo com Nogués-Paegle e Mo (1997) que mostra que quando a ZCAS encontra-se ativa ocorre um enfraquecimento do transporte de umidade para o norte da Argentina, Paraguai e sul/sudoeste do Brasil. Por outro lado, o enfraquecimento da ZCAS (evento NZCAS) está associado à intensificação do transporte de umidade para o norte da Argentina, Paraguai e sul/sudoeste do Brasil, com importantes conseqüências para o balanço hidrológico sobre a região da bacia do Prata. q na região de Abracos q na região do Prata

13 ZCAS NZCAS O complexo fluxo de umidade de grande escala entre os trópicos e extratrópicos é sumarizado nessa figura, a qual apresenta o fluxo médio de umidade integrado verticalmente ao longo dos contornos laterais das áreas definidas por A, B, C, D, E e F para os eventos de ZCAS e NZCAS. A figura também apresenta a convergência de fluxo de umidade integrado verticalmente médio sobre cada uma das áreas definidas acima. A maior contribuição para o balanço de umidade da bacia Amazônica é proveniente do Oceano Atlântico leste, além do fluxo de norte. Um diagrama conceitual dos diferentes caminhos do fluxo de umidade é gerado para o padrão bimodal da circulação de verão observada durante o experimento do WETAMC-TRMM/LBA. Na área C foi observado um reverso do padrão observado durante a ZCAS, com 1,4 mm/dia de convergência. Esse fator está associado à reversão do fluxo que ocorreu no contorno sul da área B. Fluxo de sul predomina durante o período de ZCAS, associado à circulação ciclônica observada sobre o Paraguai. O intenso fluxo de norte que ocorre durante o evento de NZCAS nesse contorno pode ser associado ao transporte de umidade da região tropical para a bacia do Prata, em associação com o Jato de Baixos Níveis ao longo da cordilheira dos Andes. A inversão do fluxo de umidade no contorno sul da área B está de acordo com os resultados de Min e Schubert (1997) que compararam diferentes produtos de assimilação sobre a região da bacia do Prata para dois eventos climáticos extremos, de seca e chuvas acima da média

14 População de Sistemas Convectivos de Mesoescala
Devido ao fato da variabilidade da precipitação de verão sobre a região da América do Sul ser em grande parte modulada pela presença da ZCAS e do JBN, e esses sistemas serem ambos influenciados pela ocorrência ou não de El Niño (Zhou e Lau, 2001), esse trabalho será realizado para o ano de 1998 (Janeiro e Fevereiro), ano de El Niño e para o ano de 1999 (Janeiro e Fevereiro), ano de La Niña. Um segundo fator que motivou a inclusão do ano de 1998 foram as grandes diferenças observadas no campo de precipitação entre os dois anos.

15 De acordo com Ferreira et al
De acordo com Ferreira et al. (2002) durante o ano de 1998 as precipitações estiveram acima da média climatológica na região da bacia do Prata e abaixo da média em todo o setor tropical até 20oS, com exceção do setor leste do Pacífico tropical e região costeira adjacente. No ano de 1999 as precipitações estiveram acima da média no setor Amazônico oeste e região da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), e em torno da média nas demais regiões.

16 1998 1999

17 Dados PACS-SONET Análises do DAO/NASA
A Figura apresenta a série temporal do vento meridional observado em Santa Cruz no nível de 850 hPa, juntamente com os dados de análise do vento meridional do DAO-1 para o mesmo período, para o ponto de grade mais próximo da estação. Na base da Figura é apresentado o período de ocorrência de ZCAS, segundo a análise do Boletim Climanálise (1998, 1999). Pode-se observar que as análises do DAO-1 reproduzem muito bem o campo de vento meridional nessa região, capturando as flutuações diárias do vento nesse nível. Entretanto, ressalta-se que em geral as análises não conseguem capturar os máximos e mínimos do campo de vento meridional. O fato de o vento estar sendo subestimado pode em parte estar associado ao horário de coleta dos dados que não coincide exatamente com o horário das análises, que são disponíveis apenas nos horários padrões das 00, 06, 12 e 18 GMT, enquanto que a coleta de dados da estação ocorreu em geral durante os horários das 11, 17 e 22 GMT, e principalmente devido à resolução horizontal e vertical do modelo que não é suficiente para resolver os máximos e mínimos locais. Análises do DAO/NASA

18 Localização das estações de radiossondagens
Embora os dados observados estão disponíveis apenas na segunda quinzena de Janeiro pode-se observar que durante 1999 as análises encontram-se bem mais próximo do observado do que durante 1998, capturando melhor os máximos e mínimos. Um dos fatores responsáveis por essa melhoria nas análises se deve ao fato que durante 1999 a disponibilidade de dados de radiossondagens utilizados na geração das análises é bastante superior à utilizada em Ressaltando-se que essa é uma comparação independente, visto que esses dados não fazem parte dos dados utilizados no processo de assimilação.

19 Critérios utilizados na definição dos Sistemas Convectivos de Mesoescala
área de cobertura definida pela isoterma de 220 K > 2x105 km2 área de cobertura definida pela isoterma de 210 K > 1x104 km2 excentricidade > 0,2 duração mínima de 6 horas consecutivas O software utilizado para fazer o acompanhamento dos sistemas convectivos foi o MASCOTTE – Maximum Spatial Correlation Tracking Technique (Carvalho e Jones, 2001). A hipótese utilizada pelo software MASCOTTE para a identificação do ciclo de vida dos sistemas convectivos está baseada na correlação espacial entre as regiões definidas por dois sistemas convectivos em imagens sucessivas. Os sistemas convectivos são definidos nas imagens do canal infravermelho do satélite GOES como regiões contíguas com Temperatura de Brilho (TB) menores ou igual a 220 K. Esse limiar tem sido utilizado para identificar as propriedades estruturais dos Complexos Convectivos de Mesoescala (MCC) por McAnelly e Cotton (1989). O Software utilizado para definir os sistemas e suas trajetórias foi o MASCOTTE (Carvalho e Jones 2001).

20 Distribuição regional dos Sistemas Convectivos de Mesoescala
Durante 1999 foi registrado um aumento em torno de 100% no número total de sistemas convectivos ocorridos no mesmo período em Entretanto, observou-se uma redução de 50% no número de sistemas ocorridos na região subtropical e um número quase 5 vezes maior de sistemas na região equatorial. Esse resultado está de acordo com o esperado, principalmente no que diz respeito aos sistemas tropicais, que são diretamente influenciados pela ocorrência do fenômeno El Niño, que ocorre no Pacífico tropical, que com o deslocamento da Célula de Walker para leste resulta em um aumento da subsidência sobre a região tropical da América do Sul. Esses resultados também estão de acordo com o trabalho de Velasco e Fritsch (1987) que encontraram o dobro de sistemas convectivos de mesoescala nos subtrópicos durante o ano de El Niño ( ) quando comparado com o ano de não El Niño ( ). Na região da ZCAS foi observado quase o dobro de sistemas em 1999, quando comparado ao mesmo período de 1998.

21

22

23 Baixos Níveis Altos Níveis
Esse redução significativa no tamanho dos sistemas durante o período de Janeiro/Fevereiro de 1999 pode ser associado ao fato que durante 1998 o JBN apresentou-se mais intenso e mais bem definido do que durante 1999, transportando mais ar úmido e quente dos trópicos para os subtrópicos, numa situação semelhante de ZCAS e NZCAS, estudada no capítulo anterior. Um segundo fator que contribuiu para que os sistemas durante 1998 apresentassem uma área de cobertura maior está associado à intensificação do Jato Subtropical, e ao acoplamento de ambos, via circulação direta. A região de maior incidência desses sistemas está localizada exatamente na região de saída do JBN, onde ocorre a máxima convergência em baixos níveis que associado à entrada do Jato Subtropical em altos níveis, com seu máximo localizado ao sul dessa região, favorece o desenvolvimento de correntes ascendentes devido a divergência em altos níveis Altos Níveis

24 ZCAS A figura apresenta um diagrama tipo temporal da relação entre os valores médios do vento meridional em 850 hPa na região compreendida entre as longitudes de 65oW-55oW e a latitude/tempo da ocorrência dos sistemas convectivos na região subtropical. Dessa figura pode-se observar que o máximo médio do vento nesse nível ocorre entre 20oS e 30oS e como esperado, a ocorrência de sistemas na região da ASST (ST na figura) está associada à presença de ventos de norte e a ocorrência de sistemas na região da ZCAS (ZC na figura) está associado a presença de ventos de sul. A comparação entre os dois anos também fica mais clara no que diz respeito à intensidade do Jato de Baixos Níveis com a ocorrência de sistemas convectivos, durante 1998 os ventos de norte apresentam-se bem mais intensos, com um maior número de sistemas na região da ASST. Em 1999 observa-se que ocorreram ventos de sul mais intensos e que se estenderam por até 5 dias. Os primeiros dias de Janeiro de 1999 e últimos de Fevereiro, que apresentaram situações de ZCAS, mostram claramente o predomínio de sistemas convectivos do tipo ZC. Situação semelhante pode ser observada na segunda semana de Fevereiro de 1998.

25 ZCAS ZCAS

26 Conclusões Caracterização de um padrão bimodal da circulação de verão sobre a América do Sul, com ventos de oeste (leste) em baixos níveis sobre a região do experimento WETAMC/LBA associados à ocorrência de ZCAS (NZCAS); O transporte de umidade entre os trópicos e subtrópicos ocorre por dois caminhos principais, um associado à presença da ZCAS e outro ao JBN; A região da bacia do Prata, freqüentemente caracterizada como um sumidouro de umidade atmosférica, poderia ser classificada como uma fonte quando a ZCAS está presente; Em escala intrasazonal a ZCAS atua como um modulador da ocorrência do JBN e conseqüentemente na ocorrência de SCM na região da bacia do Prata; Em escala interanual pode-se associar a maior incidência de SCM na região da bacia do Prata a ocorrência de El Niño e a um número reduzido de sistemas na região dos Trópicos;

27 Sugestões para trabalhos Futuros
Utilizar os dados gerados pelos experimentos de campo para validar os diversos conjuntos de re-análise (DAO/NASA, NCEP/NCAR e ECMWF) sobre a região da América do Sul; Geração de um conjunto de dados de re-análise piloto de alta resolução utilizando o modelo ETA/CPTEC e os dados dos experimentos do LBA e SALLJEX; Estudar os efeitos da resolução da re-análise na caracterização do Jato de Baixos Níveis; Com a experiência adquirida com as re-análises pilotos, geração de um novo conjunto de re-análise de longo prazo com a inclusão de dados de precipitação.