ANÁLISE DE MÚLTIPLAS ESCALAS DE TEMPO SOBRE A ANÁLISE DE MÚLTIPLAS ESCALAS DE TEMPO SOBRE A ATMOSFERA NO LESTE DA AMAZONIA DURANTE O ATMOSFERA NO LESTE DA AMAZONIA DURANTE O

EXPERIMENTO CIMELAEXPERIMENTO CIMELAMaria Isabel Vitorino1, Leonardo D. Abreu Sá2 e Pedro L. Silva Dias1

E-mail: isabel@model.iag.usp.br1 Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas - USP, São Paulo, SP, Brasil.

2Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, SP, Brasil – Museu Paraense Emílio Goeldi, Belém, PA, Brasil.

2. Dados e MetodologiaOs dados utilizados foram os da componente zonal do vento obtidos a partir das radiossondagens e as médias diárias da radiação de onda longa emergente (ROLE) e do vento zonal em 1000 hPa (U1000) das reanálises do NCEP/NCAR, com resolução horizontal de 2.5 x2.5º para o período de Janeiro de 1979 a Dezembro de 2003 (Kalnay et al., 1996; Liebmann e Smith, 1996).Para o cálculo dos coeficientes das ondeletas foram usados todos os períodos de dados de reanálises. Nesta análise considerou-se apenas o período do Experimento CIMELA para as análise de múltiplas escalas na banda de 2-100 dias. A análise de ondeletas (wavelets) (AO) analisa um sinal f(x) em cada posição x sobre um intervalo de escala a. Segundo a literatura (Farge, 1992; Daubechies, 1992; Foufoula-Georgiou e Kumar, 1994; Torrence e Compo, 1998) a AO é definida por:

A ondeleta utilizada é chamada de ondeleta-mãe que é a função Morlet. Esta ondeleta é complexa e possui características semelhantes àquelas do sinal meteorológico que se deseja analisar, tais como simetria ou assimetria, e variação temporal brusca ou suave (Weng e Lau, 1994). Os valores de exprimem a decomposição do sinal f(t) numa posição x e numa escala a.

4. ConclusãoOs resultados deste estudo revelam estruturas meteorológicas espaciais e temporais de grande e pequena escala associadas às modulações de escalas de diferentes frequências, durante o Experimento CIMELA, sugerindo uma análise mais detalhada das condições atmosféricas em tempo-escala.

AgradecimentosEste trabalho de pesquisa foi parcialmente financiado pelo PPG7/FINEP/MCT Projeto No 64.99.0425.00, e pelo MCT e CNPq/PADCT, através do Instituto do Milênio com os Projetos No 62.0056/01-0 e No 620065/01-0. O co-autor Leonardo Sá agradece ao CNPq pelo suporte, através da bolsa de produtividade em pesquisa No. 300329/1996-2 NV. 

Referências BibliográficaDaubechies, I.: Ten Lectures on Wavelets. SIAM, 357pp,1992.Farge, M.: Wavelet transforms and their applications to turbulence. Ann.Rev.Fluid Mech., 24, 395-457, 1992.Foufoula-Georgiou, E.; Kumar, P.: Wavelets in Geophysics: Wavelet analysis and its applications. San Diego, Academic Press, 1994, 372p.Lau, K.M.; Chan, P.H.: Short-term climate variability and atmospheric teleconnection as inferred from satellite derived outgoing long wave radiation. Part I: Simultaneous correlations. J.Atmos.Sci., 40, 2735-2750, 1983.Liebmann, B.; Smith, C. A.: Description of a Complete (interpolated) Outgoing Long wave Radiation Dataset. Bull. Amer. Meteor. Soc., 77, 1275-1277, 1996.Kalnay, E. e colaboradores: The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. Bull.Amer.Meteor.Soc., 77, 437-471, 1996.TKulkarni, J.R.: Wavelet Analysis of the Association between the Southern Oscillation and the Indian Summer Monsoon. Inter. Jour. Climat., 20, 89-104, 2000.Torrence, C.; Compo, G.P.: A practical guide to wavelet analysis. Bull.Amer.Meteor.Soc., 79, 61-78, 1998.Vitorino, M.I. Oscilações intrasazonais sobre a América do Sul e Oceanos Adjacentes Utilizando a Análise de Ondeletas. Tese de Doutorado. INPE, SP, 2003.Weng, H.; Lau, K.M.: Wavelet, period doubling, and time-frequency localization with application to organization of convection over the tropical western Pacific. J.Atmos.Sci., 51, 2523-2541, 1994.

3. Resultados

3.1- Características de Múltiplas Escalas (1979-2003)

Figura 2. Escalograma de energia de ondeleta da componente zonal do vento em 1000 hPa (m2/s2) (a) e da radiação de onda longa (w2/m4) (b) (esquerda) e o espectro global (direita).

• Variabilidade atmosférica dominante nas escalas de alta frequência (2-10 dias), com mais regularidade para U1000 e na primavera, e verão para ROLE.

• As oscilações de baixa frequência (30-100 dias) são mais intensas e frequentes em ROLE do que em U1000.

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Abstract

This work aims to investigate meteorological time-scale variability in the Eastern Amazonia. The analysed data have been obtained during CIMELA (Mesoscale Circulation in the Eastern Amazon) Experiment that took place in happened from October 24th to November 17th 2003. One of the main purposes of the Experiment was to study how mesoscale circulations are influenced by distinct surface physical characteristics of the mesoscale atmospheric circulation. One of the Experiment sites was in Caxiuanã National Forest Reserve, located in northeastern Pará. The reanalysis date from NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) was used to evaluate large-scale atmospheric features and their possible influence on the studied region, during the period of the experiment. The wavelet analysis was applied to detect the main scales in which meteorological variables presented strongest variance.

1. IntroduçãoObservações meteorológicas têm revelado que a atmosfera da região tropical possui variabilidades de escalas de tempo que variam de algumas horas a vários anos e que estas interagem entre si determinando às condições atmosféricas locais e remotas da região (Lau e Chan, 1983; Weng e Lau, 1994; Kulkarni, 2000, Vitorino, 2003). Neste contexto, pretende-se determinar e analisar as escalas de tempo a leste da Amazônia associadas às oscilações atmosféricas de larga escala, através do método da transformada de ondeletas (Wavelet) durante o Experimento CIMELA (Circulações de Mesoescala a Leste da Amazônia) (24/10 a 17/11/2003). A Figura 1 mostra a região de estudo que é de floresta nativa, denominada de Caxiuanã.

Figura 1. Localização da região de estudo, Caxiuanã, PA, Brasil.

3.2 – Análise Sinótica de Grande Escala

Figura 3. Radiação de onda longa emergente (W/m2), durante o Experimento CIMELA.

Figura 4. Componente zonal do vento em 1000 hPa (m/s), durante o Experimento CIMELA.

Figura 5. Média do vento zonal na camada (superfície a 1km), durante os dias 27/10 a 07/11/03.

• A Figura 3 mostra a atuação de dois sistemas frontais (SF) (27 a 30/10, 01 a 05/11) (Climanálise, 2003). O segundo SF parece ter influenciado às condições de tempo em Caxiuanã, causando ventanias e precipitação local nos dias 4 e 5.

• A Figura 4 indica que a componente U1000 de leste esteve mais intensa na costa norte durante os dias 27-30/10, com diminuição em 31/10 e 01/11, voltando a intensifica de 02 a 07/11 . Os ventos de oeste estiveram mais acentuados entre os dias 30/10 a 01/11 em grande parte da Amazônia.O vento zonal na camada apresenta mudanças bruscas de intensidade de um dia para o outro, principalmente associado aos dois episódios de sistemas frontais.

3. Análise em Tempo Escala (27/10 a 17/11)

Figura 6. Parte real de ondeleta de U1000 e ROL para os dias 27/10 a 17/11/03.

•As oscilações de U1000 e ROL são semelhantes (20, 7, 4 e 2 dias. Ausência de oscilações intraszonais.

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