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ANÁLISE de MUDANÇAS CLIMÁTICAS no ATLÂNTICO : Parte A TSM na COSTA AFRICANA 1964-2005

Teresinha de Ma. Bezerra S. Xavier

Airton Fontenele Sampaio Xavier

DCA/IAG/USP 2010 “Ciclo de Palestras sobre Técnicas Estatístico- Estocásticas em Climatologia e Meteorologia Geral”

INTRODUÇÃOEm XAVIER, XAVIER & ALVES (2000), no XI-CBMET, foram evidenciadas variações no Atlântico inter-tropical em 1964-99, respeito à TSM-SST e à pseudo-tensão do vento. Os resultados foram todos de caráter exploratório, com o emprego de técnicas gráficas, etc.

Novos resultados haviam sido apresentados, conforme :

1) XAVIER & XAVIER (2005), I SIC-“Simpós. Internacial de Climatologia” / SBMET, Fortaleza-CE, 23-27/Out/2005; 2) XAVIER, XAVIER, SILVA-DIAS & SILVA-DIAS (2006), 1a

Conferência Lusófona sobre o Sistema Terra, Lisboa 22-24/março/2006 / IGP-Portugal

Xavier & Xavier, 2010

O estudo de alterações climáticas da TSM-Temperatura da Superfície do Mar / SST-Sea Surface Temperature, no Atlântico, oferece interesse em vista de mudanças atribuíveis ao aquecimento global.

Para o Atlântico é apontada, em geral, a questão da atividade ciclônica no Hemisfério Norte (desde a fase de tempestade ciclônica até furacão). Assim, é relatado na literatura o aumento do número e a intensificação da força dos furações, em função de “ondas de leste”/ ”easterly waves” oriundas da costa da África, ao norte da linha equatorial.

Com respeito ao papel da temperatura do mar, SHAPIRO (1982) referia que temperaturas elevadas junto à África precedem as estações de furacões, mais ativas. Tais questões foram discutidas por vários outros pesquisadores.


Por outro lado, no Hemisfério Sul, as Ondas de Leste podem implicar em chuvas intensas no litoral leste do NE brasileiro, principalmente a partir de junho. No Ceará e restote do NE setentrional, se o fenômeno for mais forte, podem ocorrer chuvas intensas de pós-estação (junho até agosto). Conforme XAVIER, “TEMPO de CHUVA”, 2001, Cap. 11, pp. 365-383.

De fato, nesta exposição, evidenciamos o aumento da TSM/De fato, nesta exposição, evidenciamos o aumento da TSM/ /SST, principalmente em áreas junto ás costa africana. Porém/SST, principalmente em áreas junto ás costa africana. Porém este aumento também se observa em áreas a oeste, próximoeste aumento também se observa em áreas a oeste, próximo às Américas, como será visto na “Parte 2”.às Américas, como será visto na “Parte 2”.


ONDAS DE LESTE (Easterly Waves) ao norte do equador

Águas quentes são o “combustível” potencial para tempestades

http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/Images/atlantic_amsre_18sep05_lrg.jpg

DADOS E METODOLOGIA TSM / SST no Atlântico [ período 1964-2005 ] Para a TSM/SST = temperatura da superfície do mar / Atlântico inter-tropical, no período 1964-2005, os dados são os cedidos pelo Dr. Jacques Servain do IRD/ex-ORSTOM-Centre de Bretagne–França; ultimamente proces sados na FUNCEME-Ceará.

Tais arquivos para a TSM/SST, respeito a médias mensais e anomalias da TSM, vão de Janeiro/1964 até hoje, de 2 em 2 graus e entre 20 S e 30 N. Suas “médias” e anomalias são calculadas em cada mês e ano, nas Áreas A, B, C, D e G, bem como nas sub-áreas respectivas: A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2, entre 20S e 20N. Veja-se a FIGURA 1.


Figura 1Áreas (“caixas”) escolhidas para cálculos de temperaturas médias e componentes escalares da “pseudo-tensão” do vento no Atlântico ou respectivas anomalias fonte: Xavier & Xavier

Além das sub-áreas mencionadas, são acrescentadas as sub-áreas C3 e D3 (acima de C2 e D2, resp.) entre 2020 N e 30 N e 30 N. N.

Metodologia Em Em Xavier & Xavier (2005)Xavier & Xavier (2005) e e Xavier et al (2006-a,b)Xavier et al (2006-a,b) a a Análise Análise de Variância (ANOVA)de Variância (ANOVA) foi o procedimento padrão para avaliar foi o procedimento padrão para avaliar a variação das TSM’s nas áreas (“caixas”/ “boxes”) a variação das TSM’s nas áreas (“caixas”/ “boxes”) mencionadas, de 30mencionadas, de 30oN a 20N a 20oS, em cada mês, ao longo de sub-S, em cada mês, ao longo de sub-períodos consecutivos. Haviam sido conside-rados com períodos consecutivos. Haviam sido conside-rados com respeito a 1964-2005, três sub-períodos de treze anos cadarespeito a 1964-2005, três sub-períodos de treze anos cada


Agora, para todas as áreas, passa-se a considerar no período 1964-2005: 1] quatro classes ou sub-períodos, de 10, 11, 10 e 11 anos consecutivos; 2] seis classes ou sub-períodos, comportando 7 anos consecutivos em cada um deles. Empreende-se análise exploratória respeito às mudanças ocorridas, mediante recursos gráficos da “linguagem” (ou “software”) R. Em cada gráfico são representadas, simul-taneamente, as mudanças detectadas de junho a dezembro, em cada área. Para este fim foram adaptados procedimentos da função matplot. Bem como, reorganizados os dados da TSM, no Atlântico através de programas em TURBO-PASCAL e/ou “scripts” em R.


Linguagem R Cabe notar que uma qualidade básica desta linguagem é ser “livre” Cabe notar que uma qualidade básica desta linguagem é ser “livre” ((freewarefreeware) e de códigos-fonte () e de códigos-fonte (source-codessource-codes) abertos, com versões ) abertos, com versões disponíveis para diversas plataformas. A par de excepcional disponíveis para diversas plataformas. A par de excepcional capacidade gráfica, comportando grande número de funções capacidade gráfica, comportando grande número de funções matemáticas e estatísticas, além de outros procedimentos e módulos matemáticas e estatísticas, além de outros procedimentos e módulos para aplicação em domínios os mais variados. De fato, constitui para aplicação em domínios os mais variados. De fato, constitui “dialeto” da “linguagem” S, esta basicamente a do “pacote” comercial “dialeto” da “linguagem” S, esta basicamente a do “pacote” comercial S_Plus. Alguns usuários possam se ressentir de algum incômodo por S_Plus. Alguns usuários possam se ressentir de algum incômodo por motivo de não envolver “menus”. Porém, esta mesma circunstância motivo de não envolver “menus”. Porém, esta mesma circunstância afinal lhe atribui características de grande flexibilidade, com afinal lhe atribui características de grande flexibilidade, com possibilidade de saídas gráficas, cálculos, etc., melhor adaptadas às possibilidade de saídas gráficas, cálculos, etc., melhor adaptadas às necessidades dos usuários ou às diversas modalidade de necessidades dos usuários ou às diversas modalidade de investigações empreendidas. investigações empreendidas.


RESULTADOS Áreas C1, C2, C3 próximo à costa africana noÁreas C1, C2, C3 próximo à costa africana no Hemisfério Norte, entre o equador e 30Hemisfério Norte, entre o equador e 30ooN.N. Na Na FIGURA 2FIGURA 2 temos a variação conjunta da TSM de temos a variação conjunta da TSM de junho a dezembro na junho a dezembro na Área (C1) entre o equador e Área (C1) entre o equador e 1010ooNN.. As linhas marcadas por As linhas marcadas por (1)(2)(3)(4)(1)(2)(3)(4), referem-se , referem-se às médias nos sub-períodos consecutivos em 1964-às médias nos sub-períodos consecutivos em 1964-2005, com 10,11,10,11 anos de durações2005, com 10,11,10,11 anos de durações.

Denota-se, claramente, que as médias em Denota-se, claramente, que as médias em junhojunho, , julhojulho, , agostoagosto, ......, , ......, dezembrodezembro, crescem nos últimos sub-, crescem nos últimos sub-períodos períodos (3)(4)(3)(4), , comparando aos dois primeiros comparando aos dois primeiros (1)(2)(1)(2). .

A variação total chegando a cerca de 1A variação total chegando a cerca de 1ooC, entre as C, entre as médias do primeiro para o quarto sub-períodosmédias do primeiro para o quarto sub-períodos..

Figura 2 Variação das médias nos sub-períodos consecutivos (1)(2)(3)(4) de 1964-2005, de junho a dezembro, na Área C1

Na FIGURA 3 exibe-se o comportamento na Área C2 entre 10oN e 20oN, também junto à costa da ÁfricaNesta área, a progressão mais nítida refere-se às médias no último sub-período (4), comparando às médias em (1)(2)(3), em todos os meses.

Aliás, as médias em (1)(2)(3) variaram pouco em junho e julho, como em novembro e dezembro. Em outubro, as diferenças entre as médias não são importantes.


Na FIGURA 4 exibe-se o comportamento na Área C3 entre 20oN e 30oN, também junto à costa africana. Como na figura anterior, a menor variabilidade é em outubro. Em novembro e dezembro não há grandes diferenças entre as médias nos primeiros sub-períodos (1)(2)(3), porém com brusco aumento da ao passar ao último sub-período (4).

Quanto a junho, julho, agosto e setembro, os aumentos das médias da TSM são progressivos e mais regulares, com respeito às classes (1)(2)(3)(4).


Área GG (Golfo da Guiné)Na FIGURA 5 temos a variação conjunta da TSM de junho a dezembro na Área (GG) entre o equador e 10oN, ou Golfo de Guiné, vizinha à Área C1. As linhas marcadas por (1)(2)(3)(4) ainda se referem às médias nos sub-períodos consecutivos, em 1964-2005. Cabe notar que de setembro a dezembro o acréscimo das temperaturas médias nos sub-períodos (1)(2) foi pequeno, como também nos últimos sub-períodos (3)(4). Porém, com um salto nítido de (1)(2) para (3)(4). Quanto a junho e julho, é denotada discreta queda na TSM de (1) para (2), seguida porém de uma progressão da TSM com respeito aos sub-períodos (3)(4).


Figura 4 Variação das médias nos sub-períodos consecutivos (1)(2)(3)(4) de 1964-2005, de junho a dezembro, na Área GG (Golfo de Guiné)

Ciclo Sazonal em GG (Golfo da Guiné) Comparando a Figura 5 com as anteriores Figuras 2, 3 e 4, , denota-se no Golfo da Guiné ou área (GG) um ciclo sazonal da TSM distinto do ciclo sazonal nas áreas (C2) e (C3). Porém, já próximo do ciclo sazonal em (C1). Ver a Figura 5A.


Figura 5A Xavier & Xavier, 2010

Ciclo na Área GG e ciclos no Atlântico Inter-Ciclo na Área GG e ciclos no Atlântico Inter-tropical (áreas C e D no hemisfério norte e tropical (áreas C e D no hemisfério norte e áreas A e B no hemisfério sul) áreas A e B no hemisfério sul)De fato, pode-se comparar o ciclo na Área GG, com os ciclos nas áreas C e D no Atlântico Norte e nas áreas A e B no Atlântico Sul, conforme a Figura 5BFato curioso, mas explicável, é a variabilidade Fato curioso, mas explicável, é a variabilidade sazonal no Golfo de Guiné (em termos latitudinais sazonal no Golfo de Guiné (em termos latitudinais pertencente à bacia norte) comportar-se como nas pertencente à bacia norte) comportar-se como nas áreas A e B, na bacia suláreas A e B, na bacia sul..


Figura 5B Ciclos sazonais (“seasonal series plots”) para as médias da TSM/SST nas áreas D, C (bacia do Atlântico intertropical norte), áreas A, B (bacia do Atlântico intertropical sul) e G (Golfo da Guiné).

A explicação segue-se :

(i) A Área G (Golfo de Guiné) é “seqüestrada” do A Área G (Golfo de Guiné) é “seqüestrada” do hemisfério norte por estar encravada abaixo da hemisfério norte por estar encravada abaixo da “crossa” da África, conforme “crossa” da África, conforme Fig. 1Fig. 1, ou seja, sem , ou seja, sem influência direta dos alísios daquele hemisférioinfluência direta dos alísios daquele hemisfério;

(ii) Além disso, Além disso, a ZCIT/ITCZ, que de fato se comporta a ZCIT/ITCZ, que de fato se comporta como um “equador” funcional separando os regimes como um “equador” funcional separando os regimes eólicos dos dois hemisférios, em geral nunca desce eólicos dos dois hemisférios, em geral nunca desce abaixo da “crossa” africana, pois na sua migração abaixo da “crossa” africana, pois na sua migração para o sul da linha equatorial sempre progride em para o sul da linha equatorial sempre progride em diagonal, como se fosse presa numa “charneira” ou diagonal, como se fosse presa numa “charneira” ou “dobradiça” semi-móvel na costa proeminente da “dobradiça” semi-móvel na costa proeminente da África equatorial, acima da latitude zeroÁfrica equatorial, acima da latitude zero, conforme foi , conforme foi mostrado por XAVIER & XAVIER (1997) e XAVIER et al mostrado por XAVIER & XAVIER (1997) e XAVIER et al (2003).(2003).

Áreas B1, B2 junto á costa africana no Hemisfério SulNas FIGURAS 6 e 7 temos a variabilidade da TSM/SST nos meses de junho a dezembro na Área (B1) entre o equador e 10oN e na Área (B2) entre 10o S e 200S, nas adjacências da costa africana. Nota-se, na Figura 6, no “slide” seguinte, aumento progressivo das médias da TSM na área (B1), nos meses junho a dezembro, respeito aos sub-períodos consecutivos (1)(2)(3)(4).


Figura 6 Variação das médias nos sub-períodos consecutivos (1)(2)(3)(4) de 1964-2005, de junho a dezembro, na Área B1

Também chama atenção o fato do ciclo sazonal em (B1) ser análogo ao da área (GG) ou Golfo da Guiné, embora (B1) se encontre na bacia sul do Atlântico inter-tropical, enquanto (GG) na bacia norte. Uma explicação já havia sido adiantada em XAVIER & XAVIER (2005), em parte pelo “seqüestro” do Golfo de Guiné, este ao abrigo da influência dos alísios do hemisfério norte.

Nota-se, na Figura 7, no “slide” seguinte, variação pouco apreciável das médias da TSM na área (B2), em todos os meses de junho a dezembro, respeito aos sub-períodos (1)(2)(3)(4) , ao comparar com o ocorrido nas demais áreas, especialmente em (B1).

Contudo, os ciclos sazonais de (B1) e (B2) são semelhantes, embora se denote deslocamento do mínimo da TSM, que na área (B1) dá-se em agosto, enquanto em (B2) ocorre em setembro/outubro.


Figura 7 Variação das médias nos sub-períodos consecutivos (1)(2)(3)(4) de 1964-2005, de junho a dezembro, na Área B2

A comparação entre os ciclos” sazonais em (B1) e em (B2) fica mais nítida colocando os dois gráficos lado a lado. 1] as variações da TSM em (B2) não são impor-tantes; 2] deslocamento mês em que se dá o “mínimo”: “agosto” em (B1); “setembro-outubro” em (B2).

CONCLUSÕES E DISCUSSÃOAs tendências de aumento das TSM no Atlântico intertropical observadas em XAVIER & XAVIER (2005) e XAVIER et al (2006-a) (2006-b), são reencontradas.

De resto, nosso desiderato foi mostrar como o emprego da Linguagem R possibilita análise expedita, exploratória, de alterações climáticas. Omitimos os resultados com respeito à análise para 6 (seis) sub-periodos, em vez de 4 (quatro). Mas os resultados são análogos, embora por vezes possa ser detectada no contexto da tendência de aumentos da TSM, também existência de alguma oscilação das médias, de curta-duração.

Por outro lado, em vez de considerar a variação das médias, é possível analisar a questão em termos de tendências das medianas ou outros quantis, bem como, variações dos máximos e mínimos em sub-intervalos consecutivos.

Obviamente, tal análise exploratória necessita ser seguida de testes estatísticos para avaliar a significância estatística dos resultados encontrados. Isto, em parte, havia sido empreendido nos trabalhos precedentes.

Por fim, uma análise mais detalhada dos ciclos sazonais exigiria a obtenção dos gráficos com as variações desde janeiro a dezembro, além da utilização de gráficos para “sub-séries sazonais”.

Comentários sobre a atividade ciclônica no Atlântico norteCerca de 60% das tempestades tropicais no Atlântico norte (85% dos maiores furacões), originam-se de ondas atmosféricas (“easterly waves”/“ondas de leste”) que se propagam da costa da África, primariamente entre 10o e 20oN, na região MDR (“main development region”).De fato, nossos resultados vêm demonstrando (inclusive pelas pesquisas precedentes desde o artigo de 2000 no XI-CBMET-Congresso Brasileiro de Meteorologia, a existência de um aumento importante da TSM/SST no Atlântico intertropical, principalmente nas adjacências ou junto da costa africana.


Note-se que as demais perturbações ciclônicas no Atlântico norte provêm de outras latitudes, mais baixas, entre o pólo e 25oN. Veja-se, a respeito, GOLDENBERG et al (2001). Assim, os aumentos dramáticos da TSM/SST por nós constatados nas sub-áreas C1 e C2, e na área GG (Golfo da Guiné), na bacia norte do Atlântico inter-tropical, fornecem em parte suporte às observações sobre a intensificação da atividade ciclônica nessa bacia norte, com aumento do número e força dos furacões.De fato, o aumento constatado refere-se ao período 1964-2005, restando a possibilidade de ser apenas ramo ascen-dente de pseudo-ciclo de maior amplitude, de sorte que no passado possa ter ocorrido outro período de TSM/SST elevadas na bacia norte do Atlântico intertropical, nas proximidades da África, coincidindo com intensificações da atividade ciclônica. Isto mereceria ser analisado.

A respeito do papel da TSM/SST, SHAPIRO (1982) já referia que temperaturas elevadas junto à África precedem as estações de furações, mais ativas. Conforme SHAPIRO & GOLDENBERG (1998), TSM/SST mais elevadas podem de fato levar ao desenvolvimento das tempestades ciclônicas.

A estação dos furações no Atlântico norte vai de maio/junho a novembro/dezembro, porém a maioria de julho a novembro, coincidindo com os meses em que a TSM nas áreas G e C = C1+C2 apresentou aumentos mais dramáticos; além de coincidir com a faixa do máximo sazonal das temperaturas da TSM/SST, nessas áreas.

Note-se que o estudo de alterações climáticas da TSM no Atlântico oferece interesse em vista de mudanças atribuíveis ao aquecimento global.

Sobre todas essa questões, além de SHAPIRO (1982) e SHAPIRO & GOLDENBERG (1998), ver também: LANDSEA et al (1999), GOLDENBERG et al (2001), WEBSTER et al (2005), PIELKE Jr. Et al (2005), TRENBERTH (2005). Mencione-se, ainda, uma recente missão da NASA, na África, para investigar a origem e o desenvolvimento de furações no Hemisfério norte (campanha desen-volvida em agosto/setembro-2006, nas ilhas de Cabo Verde a 350 milhas da costa do Senegal e situada aproximadamente à altura de 16oN, portanto na área C2); veja-se NASA (2006).

BIBLIOGRAFIA 1. GOLDENBERG, S.B, LANDSEA, C.W., MESTAS- NUÑEZ, A.M.

& GRAY, W.M. (2001), Science, Vol. 293 (5529): 474-79.2. LANDSEA, C.W., PIELKE Jr., R.A., MESTAS-NUÑEZ, A.M. &

KNAFF, J.A. (1999), Climate Change, Vol. 42: 89-129. 3. NASA (2006), “NASA African Mission Investigates Origin,

Development of Hurricanes”, Earth Observatory, NASA-NEWS Archives, July 26, 2006.

4. PIELKE Jr, R.A., LANDSEA, C.W., MAYFIELD, M., LAVER, J. & PASCH, R. (2005), Bull. Amer. Meteorol. Soc., in press [on-line copy].

5. SHAPIRO, L.J. (1982), Monthly Weather Review, Vol. 110(8): 1014-23.

6. SHAPIRO, J. & GOLDENBERG, S.B. (1998), Journal of Climate, Vol. 11 (4): 578-90.

7. TRENBERTH, K.E. (2005). Science, Vol. 308 (5729): 1753-54.

8. WEBSTER, P.J., HOLLAND, G.J., CURRY, J.A. & CHANG, H.-R (2005), Science, Vol. 309 (5742): 1844-46.

9. XAVIER, A.F.S., XAVIER, T. de Ma.B.S. & ALVES, J.Ma.B. (2000), Anais/CD-ROM XI CBMET, 10 pp. Brasília. 10. XAVIER, T. de Ma.B.S. (2001), “Tempo de Chuva”, Cap.3,6/11, ABC Ed., Fortaleza-Ceará, 478pp. 11. XAVIER, T. de Ma.B.S. & XAVIER, A.F.S. (2005), Anais CD-ROM, SIC-Simpósio Internacional de Climatologia/SBMET-2005, 8 pp.12. XAVIER, T. de Ma.B.S., XAVIER A.F.S., SILVA-DIAS, P.L. da & SILVA-DIA, Ma.A.F. da (2006-a), 1ª Conferência Lusófona sobre o Sistema Terra, Lisboa, 22-24 março 2006, IGBP-Portugal, 4 pp.13. XAVIER, T. de Ma.B.S., XAVIER A.F.S., SILVA-DIAS, P.L. da & SILVA-DIA, Ma.A.F. da & ALVES, J.Ma.B. (2006-b), I Encontro Internacio-nal de Eventos Climáticos Aplicados ao Nordeste Brasileiro–Fortaleza-Ceará, 16-18 jan. 2006, FUNCEME14. XAVIER, T. de Ma.B.S., XAVIER A.F.S. & ALVES, (2006-a), Parte 1. XIV CBMET-Congresso Brasileiro de Meteorologia, Florianópolis, Novembro 2006, Anais CD-ROM, 8 pp.15. XAVIER, T. de Ma.B.S., XAVIER A.F.S. & ALVES, (2006-b), Parte 2, XIV CBMET-Congresso Brasileiro de Meteorologia, Florianópolis, Novembro 2006, Anais CD-ROM, 8 pp.

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