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Aula 5 – Modos de Variabilidade Climática
Prof. Dr. Mauricio M. Mata Laboratório de Estudos dos Oceanos e Clima (LEOC) 1º SEM. 2016 Terça-feira – 14:00/16:00h, sala 2119
PPGOGQG TE: Oceanos e Clima
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q Oscilação:qualquerfenômenoquetendeavariardeformaperiódica;
q Teleconexão:tendênciaparaospadrõesdecirculaçãoatmosféricaestaremrelacionados,diretaou indiretamente, sobregrandesáreasespacialmentenão-contíguas;
Oscilaçõeseteleconexões
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Oscilações
v As oscilações ocorrem quando o sistema éperturbadodeumaposiçãodeequilíbrioestável;
v Éreconhecidamenteumcicloprevisível,masestetermo não deve ser usado amenos que o períodotenhaumaregularidadereconhecível;
v Podeserusadocomoobalançodeumextremoaoutro,metadedeumciclo;
v Diversostiposdeoscilaçõessãoreconhecidos:
ü Dampedoscillation (Oscilação amortecida):diminuiçãoconstantedaamplitude.
OscilaçãoAmortecida
Oscilação
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Oscilações
v Diversostiposdeoscilaçõessãoreconhecidos:
ü Undamped/Neutral/PersistentOscillation(OscilaçãoNeutra):manutençãodaamplitudeconstante.
ü Unstable Oscillation (Oscilação Instável):crescimentodaamplitudeseguidoporqueda.
ü Stable Oscillation (Oscilação Estável): amplitudeconsistentecompequenasmudanças.
ü Forced Oscillation (Oscilação Forçada): forçaexternaatuandoperiodicamente.
ü Free Oscillation (Oscilação Livre): movimentoestabelecido externamente,mas que não recebemaisenergiaexterna.
OscilaçãoNeutra
OscilaçãoInstável
OscilaçãoEstável
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Oscilações
v Oscilações atmosféricas podem se ajustar aqualquerumdestestiposdeoscilação;
v De especial importância são os campos depressãoatmosférica;
v As oscilações possuem uma gama deperiodicidades: intrassazonal (> 1 ano);interanual (1 ano); quase-bienal (~2 anos);decadal(10anos),eetc;
v Asoscilaçõessãoderivadasestatisticamente,principalmente a partir da série de observaçãodepressãodelongoperíodo.
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q PrincipaisOscilaçõesouModosdeVariabilidade
Modosdevariabilidade
VariaçãoInteranual
Variaçãodecadal
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Modosdevariabilidadeclimá6ca
v Modo de variabilidade: éum padrão climático comcaracterísticas identificáveis,efeitosregionaisespecíficosecomportamentooscilatório.
v Mu i t o s modo s d evariabilidade são usados emclimatologia como índicespara representar o estadoclimático geral de umaregião,queéafetadaporumdeterminadopadrão.
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ElNiño-OscilaçãoSul(ENSO)
v O ENSO é um padrão de variabilidadeclimática devido as alterações das condiçõesatmosféricaseoceânicasnoPacíficoEquatorial;
v OtermoElNiñoéutilizadoparacaracterizaroaquecimento anômalo das águas superficiais dooceanoPacíficotropical;
v A componente atmosférica relacionada àsmudanças oceânicas durante o El Niño échamadadeOscilaçãoSul(SouthernOscillation);
v Escalatemporalcomfrequênciade3-7anos;
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AquecimentodoPacíficoleste
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ElNino/LaNina
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ElNino2015
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• Interação Oceano-Atmosfera: ENSO; • As conseqüências do fenômeno são de caráter Global
(Teleconexões)! Ex: Enchentes no Peru/Chile/Equador , secas na Austrália, Indonésia e NE Brasileiro, enchentes no Sul do Brasil; Quebra da safra de Anchoveta no Peru/Chile e na extração de guano.
ElNiño
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CirculaçãoAtmosférica
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CirculaçãoAtmosférica
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CirculaçãoOceânica
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ENSO
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ENSO
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ConsequênciasdoElNino
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ConsequênciasdoElNino
Dez-Jan-Fev
Jun-Jul-Ago
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ConsequênciasdaLaNina
Dez-Jan-Fev
Jun-Jul-Ago
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MedindooENSO
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• Interação Oceano-Atmosfera: ENSO; • Parte atmosférica
OscilaçãoSul
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ZonasdeConvergênciadoPacífico
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Darwin and Tahiti
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SouthernOscillationpattern:annualmean sealevelpressure
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SO:surfacetemperatureandannualprecipitation
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OscilaçãoSul-Fasealtadoíndice(LaNiña)
Alta
VentosdelesteEquatorial-maisfortedoqueamédia
Baixa
AumentoemPrecipitação
PNM–acimadamédia
TD
PNM–abaixodamédia
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OscilaçãoSul-Fasebaixadoíndice(ElNiño)
Alta
VentosdelesteEquatorial-maisfracodoqueamédia
Baixa
Reduçãodaprecipitação
PNM–abaixodamédia
TD
PNM–acimadamédia
AumentoemPrecipitação
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MonitoramentodocicloENOS(cont.)
ÍndicesOceânicos¨ Temperaturadasuperfíciedomar¨ TemperaturadaSubsuperfíciedomar
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RegiõesNiño
AregiãoNiño1+2-regiãoclássicadoElNiñoAregiãoNiño3.4-melhorindiceparaindicarascondiçõesemgeralrelacionadosaENOS.
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NiñoIndices
Anomaliasposi6vasmaioresocorremnolestedoPacíficoequatorial(Niño1+2e3regiões).Anomaliasnega6vastêmamesmamagnitudeemtodasasregiões.
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Niño3.4,EQSOIeU850
Anomaliasposi6vasdeTSMocorremcomanomaliasposi6vasdeventozonalem850-hPa(ventosdelestemaisfracodoqueamédia)eosvaloresnega6vosdoEQSOIevice-versa.
OEQSOIébaseadonadiferençadepressãoentreregiõesequatoriaissobreoPacíficoLesteeIndonésia.
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OceanicNiñoIndex(ONI)
• Baseadonamedidaprincipaldemonitoramento,previsão,eavaliaçãodoENOS(anomaliasdeTSMnaregiãoNiño-3.4)
• MediacorridadetrêsmesesdosvaloresdeanomaliasdeTSMnaregiãoNiño-3.4,combaseemumconjuntodeanáliseshistóricashomogêneasdeTSM[ExtendedReconstructedSST(version2),SmithandReynolds,2003,J.Climate,16,1495-1510]
• Usadoparacolocarascondiçõesatuaisemperspec6vahistórica
• DefiniçõesoperacionaisdoNOAAparaElNiñoeLaNiñasãodiretamenterelacionadascomoíndice
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ÍndicedeinclinaçãodaTermoclinaéadiferençanaprofundidadeanômaladaisotermade20ºCentreoPacíficoOcidental(160ºE-150ºW)elestedoPacífico(90º-140ºW).
CondiçõesnaCamadaSuperiordoOceanoPacíficoEquatorial
Oconteúdodecalordabacianacamadasuperiordooceanoequatorial(0-300m)émaioranteseduranteasfasesiniciaisdeepisódiosquentes(ElNiño)(compareosdoispainéisnotopo)emenoranteseduranteasfasesiniciaisdeepisódiosfrios(LaNiña).Ainclinaçãodatermoclinaoceânicaémenor(maior)duranteepisódiosquente(frio).
EpisódiosFriosEpisódiosQuentes
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DefiniçõesoperacionaisdoNOAAparaElNiñoandLaNiña
ElNiño:caracterizadopeloONIpositivomaiorouiguala0,5°C.
LaNiña:caracterizadopeloONInegativomenorouiguala-0,5°C.
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ONI:Evoluçãodesde1950
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HistoricalElNiñoandLaNiñaEpisodesBaseadonoONIcomputadousandoRSST.v3b
Highest El Niño ONI Value
Lowest La Niña ONI Value
JJA 1951 – DJF 1951/52 1.2 ASO 1949 – JAS 1950 -1.4
DJF 1952/53 – JFM 1954 0.8 SON 1950 – JFM 1951 -0.8
MAM 1957 – JJA 1958 1.8 AMJ 1954 − NDJ 1956/57 -1.7
OND 1958 – FMA 1959 0.6 AMJ 1964 – DJF 1964/65 -0.8
MJJ 1963 – JFM 1964 1.4 JJA 1970 – DJF 1971/72 -1.3
AMJ 1965 – MAM 1966 1.9 AMJ 1973 – JJA 1974 -2.0
JAS 1968 – DJF 1969/70 1.1 SON 1974 – MAM 1976 -1.7
AMJ 1972 – FMA 1973 2.1 ASO 1983 – DJF 1983/84 -0.9
ASO 1976 - JFM 1977 0.8 SON 1984 – ASO 1985 -1.1
ASO 1977 – JFM 1978 0.8 AMJ 1988 – AMJ 1989 -1.9
AMJ 1982 – MJJ 1983 2.2 ASO 1995 – FMA 1996 -0.9
JAS 1986 – JFM 1988 1.6 JJA 1998 – FMA 2001 -1.7
AMJ 1991 – MJJ 1992 1.6 OND 2005 – FMA 2006 -0.9
ASO 1994 – FMA 1995 1.2 JAS 2007 – MJJ 2008 -1.5
AMJ 1997 – MAM 1998 2.4 JJA 2010 – MAM 2011 -1.5
AMJ 2002 – JFM 2003 1.3
JJA 2004 – DJF 2004/05 0.7
ASO 2006 – DJF 2006/07 1.0
JJA 2009 – MAM 2010 1.6
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O Mecanismo do ENSO
¨ Causa do “disparo” do fenômeno ainda desconhecida; ¨ Provavelmente tem origem na atmosfera; ¨ Ondas planetárias nos Oceanos (Rossby e Kelvin
Equatoriais) tem um papel importante; ¨ Efeitos de feedback entre o Oceano e a Atmosfera
maximizam o fenômeno;
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Oinício…aMJO(?)
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MJO
¨ TheMadden-JulianOscillationisalargecomplexofcloudsandraininitiatedovertheIndianOceanthatslowlyprogressesaroundtheworldalongtheequator.TheMJOhasalargeeffectontropicalmonsoonsandcyclones,aswellasotherweathersystemsoutsidethetropics.
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Formação dos ciclones gêmeos no Pacífico Ocidental Reversão dos ventos superficiais ao longo do Equador no Pacífico Ocidental
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Referências
http://www.elnino.noaa.gov/sites.html
http://www.pmel.noaa.gov/tao/elnino/nino-home.html
http://enos.cptec.inpe.br/
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ENSO–ÍndiceNINO
v Diversas áreas podem serutilizadas para o cálculo dasanomalias de SST dos índicesNINO;
v O índice mais utilizado é oNINO3.4, que consiste naanomalia da média da SST naregiãolocalizadaentre5°N-5°S e 170°W-120°W;
v O evento de El Niño ou LaNiña é identificado quando amédia corrida de 5 meses doíndice NINO3.4 exceder em+0.4°C (El Niño) ou -0.4°C (LaN i ñ a ) p o r 6 m e s e sconsecutivos.
La Niña (Feb 89) El Niño (Feb 98)
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ENSO–ÍndiceNINOFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
ELNIÑ
O
LANIÑ
A
v O índice NINO é determinado pela anomalia de SST em umadeterminadaregiãodoPacíficoEquatorial.
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ENSO-ÍndiceSOIFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
v O índice SOI (SouthernOscillation Index) é determinado peladiferençaentre a pressão atmosférica superficial entre a ilha do Tahiti e a cidade deDarwinnaAustrália.
1997-1998 1981-1982
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ElNiño-OscilaçãoSul(ENSO)PR
ÓXIM
ASAULA
S
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OscilaçãoDecadaldoPacífico-PDO
v É um padrão de variabilidade climáticacentradonoOceanoPacíficoNorte;
v TambémchamadodeOscilaçãodoPacíficoNorte (NPO), Variação Decadal do Pacífico(PDV), Oscilação Interdecadal do Pacífico(IPO);
v FenômenodelongaduraçãodefinidopelastemperaturasdooceanosuperficialnoOceanoPacíficotropicalenordeste.
v Escala temporal entre 40-60 anos. Fasetípicapersistindopor20-30 anos.
v O índice utilizado para avaliar o PDO éderivado das anomalias mensais de SST aonortede20°NnoOceanoPacífico.
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PDO
–SSTanom(NE)
FaseQuenteouPositiva
FaseFriaouNegativa
+SSTanom(NE)
+SSTanom(Trópico)
–SSTanom(Trópico)
v Mudançanalocalizaçãodemassasdeáguaquentesefriasquelhesconfereminfluênciasobreaatmosferadeváriasformas–impactandoatéaregiãooestedosUSA.
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PDOFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
Dois ciclos PDO nos últimos 100 anos.
1947-1976.
1925-1946. 1977-1990s.
1890-1924.
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v Éumpadrãodevariabilidadeclimáticaquaseperiódico (periodicidade irregular) centrado noOceanoAtlânticoNorte;
v Fenômeno de longa duração definido pelastemperaturas do oceano superficial no OceanoAtlânticoNorte(between0° and 70°N).
v Escala temporal entre 50-80 anos (entrepicos).Fasetípicapersistindopor20-30 anos.
v OíndiceAMOécalculadoapartirdedadosde SST, determinando a média ponderada deáreasobretodooAtlânticoNorteentre0-70ºNe,emseguida,retirandoatendênciadosdados.
OscilaçãoMul6decadaldoAtlân6co-AMO
CorrelaçãoAMO/SST
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AMO
ü Quando o índice épositivo, o oceanoAtlântico Norte comoum todo está maisquente e o oceanoAtlânticoSulmaisfrio.
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AMOFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
RelaçãoentreafrequênciadeciclonestropicaiseoíndiceAMO.
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Teleconexões-AMO
v Índice AMO negativoàestaçõesmais friasnaAmé r i c a d o N o r t e ,especialmente na costaleste.
v A partir de 2009 oíndice AMO encontra-seem queda para valoresnegativos.
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OscilaçãodoAtlân6coNorte(NAO)
v É um padrão de variabilidade climática quedesempenhafortepapelnaregulaçãodoinvernodaEuropaeAméricadoNorte,centradonoAtl.Norte;
v ÉinfluenciadoporalteraçõesdabaixadaIslândiaedaaltadasBermuda-Açores;
v Escalatemporalvariadesemanasaalgunsmeses.Entretanto,cadafasepodepredominarporumou+anos.
v As fases positivas e negativas doNAOmodulamascondiçõestemporais(temperaturaeumidade)doHN.
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NAOFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
v +Intensificaçãodoswesterlies.
v O índice NAO é calculado a partir de medidas das variações no padrão normal de baixapressão atmosférica sobre a Islândia e alta pressão perto dos Açores e da Península Ibérica (édefinidoutilizando-seosmesesdeinverno–Dez/Mar).
Intensos (frio) invernos na Europa Décadas de 1940/1960
Inverno Europeu úmido (1990)
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NAO
FasePositiva
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OscilaçãoÁr6ca(AO)
v É um padrão de variabilidade climática devido a anomalias da baixa pressãoatmosféricasobreoÁrtico;
v TambémdenominadocomoModoAnularNorte(NAM-NorthernAnnularMode);
v Fenômenodefinidopelacomparaçãodapressãoatmosféricanaregiãopolareem45°N.
v Emalgunsestudosasoscilações: AO e NAOsão apontadas comonomes diferentes quei n d i c am o me smoaspectodevariabilidadeenãodiferentespadrõesdevariabilidade.
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AO/NAMFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
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AO/NAMFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
Índice NAO sobreposto ao
Índice AO
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AO/NAM
Na Fase Positiva o ar frio é confinado no
Ártico à o HN como um todo terá temperaturas mais amenas (quente)
Na Fase Negativa o enfraquecimento do
sistema de pressão permite o deslocamento de ar frio
para o sul e ar quente para o norte à o HN como um
todo terá temperaturas mais frias
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OscilaçãoAntár6ca(AAO)
v É um padrão de variabilidade climática centrado noHemisférioSul.PodeserdenominadotambémporModoAnularSul(SouthernAnnularMode–SAM)ouMododeAltaLatitude(HighLatitudeMode–HLM).v É representadopelaoscilaçãodos valoresdo sistemade pressão atmosférica superficial entre médias e altaslatitudes;v OSAMéumpadrãodevariabilidadede larga escalaquedominaacirculaçãoextratropicaldoHemisférioSulem escalas temporais que podem variar de semanas ameses.
v O índice SAMé calculadopeladiferençadapressãozonalaoníveldomarentreas latitudesde40ºS e 65ºS.Outrosmétodospodemserutilizadosparadeterminaçãodoíndice(EOF,PCA).
Pad
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ÍndiceSAMFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
v Tendência positiva do índice SAM – estudos indicam relação com a depleção de ozônio acima da Antártica e aumento dos gases estufa.
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SAM
v O SAM é definido por alterações nos ventos de oeste, que são conduzidos pelos contrastes de temperatura entre os trópicos e a região polar da Antártica.
v Os modos anulares geralmente possuem um padrão circular ('anular' significa em forma de anel) e uma variação entre fases positivas e negativas durante semanas ou meses.
v No modo positivo do SAM, o anel é mais forte e mais Sul, inibindo o transporte de ar Antártico. No modo negativo, um vórtice mais fraco, mais variável permite que o ar Antártico se desloque ao norte mais facilmente.
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DipolodoOceanoÍndico(IOD)
v É um padrão de variabilidade climáticacentradonoOceanoÍndicotropical;
v Fenômeno definido por variações dastemperaturas do oceano superficial noOceano Índico (costa de Sumatra e daÁfrica);
v É um padrão análogo ao ENSO,identificadoem1999;
v É aperiódico com escala temporalflutuandoentre2 ou +anos(entrepicos);
v OIODinfluenciaasmonçõesdeverãonaÍndia, tornando-a mais intensa em fasespositivasemaisfracasemfasesnegativas.
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IOD
v O índice IOD é calculado ap a r t i r d e d a d o s d e S S T ,determinando o gradiente de SSTentre o oceano Índico equatorialoeste (50E-70E and 10S-10N) eleste(90E-110E and 10S-0N).
FASE
NEG
ATI
VA
FASE
POSITI
VA
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IODFA
SEPOSITI
VA
FASE
NEG
ATI
VA
1997 – Fase positiva 1998 – Fase Negativa
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IOD
v Ventos superficiaisanômalos relacionadoscom variações de SST:i n t e n s i fi c a ç ã o /enfraquecimento dosalísios;
v Associado com secasna Austrália e chuvasexcessivasnaÁfrica;
v Representa apenas~10% davariânciatotal;
v Poucosestudos.FASEPOSITIVA FASE
NEGATIVAFASENEUTRA
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ENSOvs.IOD
v OfenômenodoElNiñofuncionacomum“ga:lho”paraoIOD.
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Resumindo...
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Resumindo
¨ TiposdeOscilaçõeseteleconexões;¨ PrincipaisOscilaçõeseModosdevariabilidade:escalas principais, padrões nos oceanos e naatmosfera;
¨ OscilaçãodecadaldoPacífico(PDO);¨ OscilaçãoMultidecadaldoAtlântico(AMO);¨ ElNiño-OscilaçãoSul(ENSO);¨ OscilaçãodoAtlânticoNorte(NAO);¨ Oscilação Artica (AO/NAM) e OscilaçãoAntártica(AAO/SAM);
¨ DipolodoOceanoÍndico(IOD).
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AMO
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NAO
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OscilaçãoMadden–Julian(MJO)
AHovmöllerdiagramofthe5-dayrunningmeanofoutgoinglongwaveradiationshowingtheMJO.Timeincreasesfromtoptobottominthefigure,socontoursthatareorientedfromupper-lefttolower-rightrepresentmovementfromwesttoeast.
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MJO