fernanda araujo cerqueira profª: iracema cavalcanti climatologia dinÂmica

FERNANDA ARAUJO CERQUEIRA

PROFª: IRACEMA CAVALCANTI

CLIMATOLOGIA DINÂMICA

REGIÃO SUDESTE

• Relevo Acidentado e próxima ao Oceano Atlântico;

• Vegetação predominante: Mata Atlântica;OBS: exceções da Mata de Araucária (sul de São Paulo e nas regiões serranas) e a Caatinga (norte de Minas Gerais).

•Norte de Minas Gerais: características do Nordeste, fazendo parte da bacia do Rio São Francisco;

• Considerada uma região de transição entre climas úmidos e quentes dos trópicos e o clima mesotérmico do tipo temperado de latitudes médias;

• Uma das regiões mais urbanizada do mundo (ilha de calor). Fonte: Internet.

OBJETIVO

Fazer uma descrição dos aspectos dinâmicos e climatológicos de alguns sistemas

meteorológicos que afetam a Região Sudeste.

BRISASOcorrem devido à diferença horizontal de temperatura entre o continente e o

oceano.

Desde que a terra é mais quente que o oceano durante o dia, o vento em superfície flui localmente do mar para a terra (brisa marítima). Em altitudes mais altas, há um fraco escoamento de retorno, que flui da terra para o mar. A circulação durante a noite é oposta devido a terra estar mais fria que o mar

(brisa terrestre)

Fonte: Internet.

BRISAS° Influenciam nas características do escoamento do ar, na precipitação, na umidade e transporte de poluentes:

• 60 % dos casos de enchentes na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) entre março de 1999 e março de 2002 estavam associados à penetração de brisa marítima no período da tarde;

• Para o território paulista, a brisa terrestre produz uma redução dos totais e da freqüência das chuvas enquanto que a marítima produz um incremento. Além disso, a brisa marítima revela-se responsável pela maior precipitação de chuviscos;

° Pode ser intensificada quando uma ressurgência costeira é presente porque as anomalias negativas de TSM aumentam o contraste entre oceano e continente (principalmente no verão):

• Exemplo: Cabo Frio (Rio de Janeiro)

Fonte: Franchito et al., 1998

BRISAS

° Desenvolvimento e propagação: altamente dependentes da situação de grande escala:

• Posicionamento da zona de alta pressão: determinante na intensificação/desintensificação da célula de brisa e na sua propagação;

° Caracterização da variação diurna e sazonal dos ventos (padrões de entrada da brisa marítima) em São Paulo de Oliveira e Silva Dias (1982):I) Brisa padrão, na qual o vento passa de NW, no período da manhã, para SE à tarde;II) Ventos de NW no período da manhã passando à SE ou calmaria no período da tarde ou no início da noite;III) Intensificação da componente SE do período diurno.

Verde: sinótico

Vermelho: marítima

Azul: terrestre

Fonte: Cavalcanti et al, 2006.

BRISAS° Interações entre brisa marítima, topografia e ilha de calor:

• Ilha de calor favorece o surgimento de correntes ascendentes, fazendo com que a umidade proveniente das regiões oceânicas em situações de brisas marítimas seja transportada para níveis mais altos da atmosfera, e, assim, provocando a formação de células conectivas. Também age no sentido de retardar a penetração da brisa marítima;

• Efeito da topografia: provoca uma intensificação geral da circulação associada à brisa marítima.

° São Paulo:

• Contribuição para a intensificação da brisa marítima e sua maior extensão vertical: aumento do gradiente térmico entre oceano e a ilha de calor na metrópole;

• Efeito da topografia combina-se com o da ilha de calor para um maior desenvolvimento vertical da camada de mistura e, por conseqüência, um aumento na sua temperatura média. ° Rio de Janeiro:

• Sofrem influência da topografia local de formas distintas para as diferentes localidades da RMRJ.

° Serra do Mar:

• Clara influência da interação entre as brisas e a serra na freqüência da precipitação: caso 01/03/99 em São Paulo (ZCAS+brisa+ilha de calor) e caso 08/04 /2006- Caraguatatuba (cavado invertido+brisa).

CARAGUATATUBA

Fonte: Cavalcanti et al, 2006.

SISTEMAS CONVECTIVOS

As nuvens exercem um significativo controle sobre a energia do sistema climático, e os parâmetros que definem as nuvens dependem

fortemente do estado do sistema.

° Estão acoplados com os jatos de baixos e altos níveis, relações

orográficas etc.

° Região Sudeste:• São mais presentes no verão;• São fortemente modulados pelo ciclo diurno;• Têm o mesmo padrão diurno que a convecção Amazônica e é também associada à convecção ligada a ZCAS;• O máximo de convecção ocorre entre 21 e 00Z e o mínimo às 15Z.• Inverno: deslocamento mais zonal comparado com o verão;• Verão: – Deslocamento de sudoeste para nordeste em muitos pontos;– Comparativamente percorrem uma distância maior e – Seu número e tempo de vida crescem consideravelmente.

CICLOGÊNESE E CICLONES

A identificação dos estágios de desenvolvimento dos ciclones extratropicais permite um acompanhamento do comportamento destes

sistemas. • W: vórtices no estágio de onda - uma saliência na banda de nuvem;

• A: estágio de formação – a nuvem se apresenta na forma de vírgula;

• B: a forma de gancho é predominante;

• C: estágio maduro – nuvem espiralada em torno de um centro definido;

• D: estágio de dissipação - compreende de uma concentração de nuvens no centro do vórtice (Dx) que, posteriormente, transforma-se em bandas circulares menos organizadas (Dy).

Fonte: Troup e Streten, 1972

CICLOGÊNESE E CICLONES° Ciclogêneses:

• A distribuição de TSM advecção de vorticidade em altos níveis, no litoral, exercem um papel importante na intensificação dos vórtices ciclônicos;

• Mais numerosas no verão;

• Rio Grande do Sul e o Uruguai: marcada tendência para máximas freqüencias de ciclogêneses, porém a trajetória preferida pelos vórtices ciclônicos, originados nesta região, foi para leste e sudeste, atingindo muitas vezes a Região Sudeste:

– Mecanismo de formação: instabilidade hidrodinâmica (verão) e a instabilidade baroclínica (inverno);

• Região leste do Sul/Sudeste, ao norte de 30ºS, sobre o oceano Atlântico: outra

área ciclogenética na América do Sul;

– Mecanismo de formação: associada à entrada de um cavado em níveis médios, que se intensifica ao atravessar os Andes. Inicialmente o ciclone deve possuir suporte dinâmico (situando-se à leste do cavado) e baroclinia (forte gradiente horizontal de temperatura e inclinação com a altura) para a sua formação e intensificação.

– Maturidade: barotrópico equivalente, permanecendo assim até sua dissipação.

• Bloqueio: também favorece à ocorrência de eventos ciclogenéticos no oceano

Atlântico na altura da Região Sudeste do país.

SISTEMAS FRONTAIS

Define-se como frente à interseção da superfície frontal com o nível da superfície. A frente ou um conjunto de frentes a que se chama sistema frontal é composto por uma frente fria, uma frente quente e um centro

de baixa pressão em superfície, denominado ciclone.

Fonte: Oliveira at al.(2001)

Início da formação da

onda frontal. Sistema frontal desenvolvido

SISTEMAS FRONTAIS

° As Regiões Sul e Sudeste são regiões frontogenéticas (Satyamurty & Mattos,1989);

° Verão:

• Intensificação através da associação com a Baixa do Chaco;

• Freqüentemente ficam semi-estacionados no litoral da Região Sudeste, devido à presença de vórtices ciclônicos em altos níveis na Região Nordeste, formando ZCAS;

• Climatologia (Bonda C): média anual de 5 sistemas

Fonte: Lemos e Calbete, 1996.

SISTEMAS FRONTAIS

Aspectos sinóticos dos sistemas que chegam à Região Sudeste (inverno) (Andrade, 2005).

GRUPO I - sistemas que chegam ao Sudeste do Brasil pelo litoral

• Região de baixa pressão associada ao sistema frontal desloca-se para leste sobre o oceano;

• O cavado em baixos níveis estende-se até o RS (dia inicial +1) avançando para o Estado de São Paulo (dia do evento);

SISTEMAS FRONTAISGRUPO I - sistemas que chegam ao Sudeste do Brasil pelo litoral

° Níveis baixos:

•Observa-se o posicionamento da frente fria pela confluência dos ventos;

• Dia inicial: confluência do vento sobre o norte da Argentina;

• Dia inicial+1: encontra-se próximo à Santa Catarina, indicando um rápido avanço dos sistemas de um dia para o outro;


° Níveis médios:

• Dia inicial: advecção de vorticidade negativa sobre parte do Sul, São Paulo e Mato Grosso do Sul;

• Dia seguinte e no dia do evento: a advecção de vorticidade negativa torna-se mais intensa, favorecendo o desenvolvimento da pressão mais baixa em superfície.


° Altos níveis:

• O jato posiciona-se mais ao norte e o cavado associado à frente fria ligeiramente mais intenso quando comparado à frentes que não alcançam o Sudeste (não mostrado);

• Isto propicia o avanço do sistema frontal para o Sudeste, uma vez que, essa corrente de ar mais intensa em altos níveis não impede o avanço da frente fria.

SISTEMAS FRONTAISGRUPO II - sistemas que chegam ao Sudeste pelo interior (passando pelo

Centro-Oeste)

• Cavado associado à frente fria mais amplificado que no grupo anterior;

• Dia inicial+1: a alta sobre o Pacífico Sul encontra-se mais intensa;

• Dia do evento: alta pós-frontal centrada sobre a Argentina. Dois centros de máxima pressão (Pacífico e continente). Frente atingi o SE e CO;

• Com o passar dos dias, a alta do Pacífico Sul adentra pelo oeste da América do Sul e o cavado no Atlântico Sul associado ao sistema frontal se amplifica;

• Podem estar relacionados a incursões de ar frio nas latitudes mais baixas.


Centro-Oeste)

° Níveis médios:

• Forte advecção de vorticidade anticiclônica a leste dos Andes entre 30º-40ºS, responsável pela intensificação da alta em superfície;

• Crista a oeste dos Andes e um cavado sobre o leste da América do Sul;


Centro-Oeste)

° Níveis altos:

• Dia inicial e dia inicial +1: jato menos intenso do que no grupo anterior;

• Dia do evento: corrente de jato associada ao sistema frontal se intensifica e atinge a Região Sul, São Paulo e Mato Grosso do Sul;

SISTEMAS FRONTAISGRUPO III - sistemas que passam pelo interior, alcançando somente o

norte da Região Sudeste

• Dia inicial: PNM apresenta a alta sobre o Atlântico Sul mais para oeste e o cavado associado à frente fria mais amplificado que no grupo

anterior.

° Níveis altos: campo de anomalia de geopotencial• Dia inicial: área sob o domínio de uma crista, a qual no grupo I posicionava-se sobre o sul do Brasil (não mostrada), está sobre o oceano e menos intensa. A anomalia positiva de geopotencial sobre o Pacífico encontra-se mais próxima da costa do Chile;• No decorrer do período analisado esta anomalia positiva desloca-se para leste e se intensifica, transferindo energia para que o cavado associado à frente amplifique-se e atinja latitudes mais baixas.

SISTEMAS FRONTAISGRUPO III - sistemas que passam pelo interior, alcançando somente o

norte da Região Sudeste

SISTEMAS FRONTAISGRUPO IV - sistemas que chegaram até o sul da BA, mas deslocando-se

apenas pelo litoral, sem atingir nenhuma área no interior da Região Sudeste

• Dia do evento a frente se encontra sobre o oceano e a alta pressão pós-frontal atinge uma posição mais ao norte e a leste quando comparada aos outros casos, centrada em aproximadamente 30ºS e 40ºW.

LINHAS DE INSTABILIDADE

• É um tipo de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM’s);

• São conhecidos por causar tais fenômenos físicos em uma escala horizontal de 100 km ou mais, apresentando em particular, uma convecção estruturalmente organizada;

• Consistem de, basicamente, um conjunto de cumulonimbus alinhados que se deslocam de maneira uniforme, mantendo uma certa identidade durante seu tempo de vida, que varia de poucas horas até um dia;

• Freqüentemente, tem seu deslocamento por propagação enquanto os cumulonimbus que a formam têm um deslocamento próprio;

• Aparecem, freqüentemente, em situações frontais, tanto no setor quente quanto no frio;

• Região Sudeste: mais comuns no inverno, provocando ventos fortes e granizos, além de precipitação muito grande para este período;

Fonte: www.srh.weather.gov


• As linhas de instabilidade, em situações frontais podem ser de sei tipos (Houze at al., 1976):

I) Em função da sua formação no setor quente ou frio; II) Sua orientação paralela a frente quente ou fria;III) Sua formação em ondas regularmente espaçadas; IV) Se coincidem com a própria zona frontal.

• Existe a presença de forte advecção de vorticidade ciclônica na formação de linhas de instabilidade pré-frontais nas Região Sudeste

• A ondas de gravidade geralmente contribuem para a organização de linhas de instabilidade e a passagem de uma frente fria estabelece condições essenciais para a propagação de ondas de gravidade; • A formação de onda de gravidade seria devido a dois processos básicos:– A convecção ao longo da frente fria provoca um desequilíbrio em termos de aquecimento transiente devido à liberação de calor latente e/ou um desequilíbrio de momento;– O ajuste geostrófico.

• A organização das linhas é suficiente para alterar os perfis de divergência e vorticidade em escala sinótica Scolar & Silva Dias (1982):


• Lindzen & Tung (1976), baseado na propagação de ondas de gravidade em dutos, conseguiu explicar a manutenção de uma linha de instabilidade por várias horas, sem dissipação da energia associada;•Esses dutos podem ser formados, por exemplo, por uma camada estaticamente estável e úmida na região frontal;• Essa camada pode atuar como um duto desde que: I) Exista uma camada superficial estável imediatamente abaixo, para impedir a interação com a superfície; II) Exista uma camada convectivamente instável acima, para atuar como refletor; III) A velocidade do vento acima da camada úmida seja próxima da velocidade da onda no duto.


FRIAGEM• Os declínios significativos de temperatura associados às incursões de ar frio nas Regiões Sul e Sudeste têm grande impacto social, pois ocasionam prejuízos, principalmente no setor agrícola;

• Durante os meses de maio até setembro a freqüente passagem de frentes frias seguidas de intensos anticiclones favorece a ocorrência de geadas que provocam grandes perdas econômicas;

• Exemplo:

As incursões de ar frio podem ser identificadas pela temperatura no dia do evento e pela queda de temperatura que provocam em relação às

condições atmosféricas prévias (Escobar & Bischoff, 2001).

Fonte: Marengo, J.

FRIAGEM

• Uma friagem típica na Região Sudeste é precedida dos seguintes eventos Mattos (2004): I) Esfriamento prévio em torno do sexto dia anterior;

II) Intensa amplificação da onda baroclínica do ar superior sobre o Pacífico Sul leste e Argentina em torno do quarto dia anterior;

III) Fusão de jatos subpolar e subtropical próximo ao litoral chileno em torno de três dias antes;

IV) Anticiclogênese a leste da Cordilheira dos Andes na Argentina no sexto e terceiro dia anterior;

V) Difluência dos ventos em altos níveis na costa leste a partir do dia anterior e concomitante ciclogênese na superfície na costa uruguaia;

VI) Forte advecção de ar frio desde o mar de Weddell ao sul da Amazônia entre o dia anterior e o do evento;

VII) Formação de um domo raso de ar frio (~275 K) entre 30ºS e 20ºS em 50ºW que se estende até 900 hPa no dia do evento associado a descida do ar de “origem estratosférica” (vorticidade potencial ~ 2 UPV);

VIII) Trajetória de anomalia ciclônica da vorticidade potencial isentrópica em 325 K desde 120ºW, 45ºS a 50ºW, 35ºS, no período de sete dias antes do dia do evento.

FRIAGEM

• Existem quatro principais modelos padrões de circulação em superfície que podem produzir declínios significativos de temperatura na cidade de São Paulo (Escobar & Andrade, 2002):

I)O padrão de circulação mais típico mostra o ingresso de uma frente fria com trajetória sudoeste/nordeste e seu anticiclone pós-frontal ingressando no continente por latitudes altas, próximas aos 47ºS;

FRIAGEM

II)O segundo modelo de circulação está associado a uma ciclogênese no oceano Atlântico na altura da Região Sul. A onda frontal formada durante o dia do evento (dia 0) foi o sistema meteorológico responsável para provocar advecção do ar mais frio desde o sul;

III)O terceiro e quarto modelo padrão estão associados à passagem de uma frente fria com trajetória predominantemente zonal e a forte ciclogênese ao leste da Argentina, respectivamente.

FRIAGEM

• Há uma leve tendência positiva, principalmente a partir da década de 80, o que permite inferir que a cidade de São Paulo está sujeita dia a dia a uma maior vulnerabilidade aos declínios marcados de temperatura (variabilidade interdecadal).

ZONA DE CONVERGÊNCIA DO ATLÂNTICO SUL (ZCAS) E VÓRTICE CICLÔNICO DOS ALTOS

NÍVEIS (VCAN) NO NEB

• É caracterizada por uma banda de atividade convectiva que se estende desde a Região Amazônica até o Oceano Atlântico numa direção noroeste-sudeste (NW-SE);

• Típico dos meses de verão, quando a convecção tropical mais acentuada contribui para a geração e manutenção do fenômeno;

• Pode permanece estacionária por vários dias (mínimo quatro) sobre uma mesma região, provocando intensificação das chuvas nas regiões freqüentemente afetadas (Região Sudeste, por exemplo);

• Além do caráter de estacionaridade da ZCAS, gerando chuvas contínuas, a formação de sistemas convectivos embebidos neste cinturão promovem episódios de chuvas intensas e de curta duração;

• Há uma interação entre a ZCAS e o Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) no NEB, demonstrando que estes sistemas atuam juntos na época de verão são os principais responsáveis pelas chuvas na Região Sudeste.

• Características mais marcantes observadas nos campos analisados (Quadro, 1994):

i) Convergência de umidade em baixos e médios níveis na região de estabelecimento da ZCAS;

ii) No escoamento em 500hPa, a presença de um cavado sobre a costa leste da América do Sul (AS) orientado na mesma direção que a ZCAS. Este cavado, por sua vez, encontra-se associado a uma faixa de movimento vertical ascendente também com orientação NW/SE e localizada na média troposfera;

iii) Campo de temperatura potencial equivalente (Θe), em 500hPa, caracterizado pela presença de uma crista na região da ZCAS e um intenso gradiente de Θe ao sul da faixa de nebulosidade convectiva. Este gradiente define a separação entre a massa quente e úmida oriunda dos trópicos e a massa fria e seca procedente das latitudes média e altas e

iv) Faixa de movimento anticiclônico em altos níveis caracterizando as regiões típicas para a manifestação do fenômeno.





• Classificação sinótica da circulação atmosférica em superfície associada com episódios de ZCAS. Foram encontrados três padrões principais descritos abaixo (Escobar & Costa, 2006):

• O primeiro padrão de circulação mostra a formação de uma onda frontal no oceano Atlântico, na altura do norte da Região Sul do Brasil. Ao sul desse ciclone aparece configurado um intenso anticiclone que permanece quase estacionário durante o início do evento. Essa configuração de pressão em superfície está relacionada com situações típicas de bloqueio no oceano Atlântico Sul.



• O segundo modelo de circulação está associado à passagem de uma frente fria com trajetória predominantemente zonal que se termina acoplando a uma outra frente fria que já estava atuando sobre o oceano na altura da Região Sudeste. Por outro lado, sobre o sul do continente, a configuração de pressão mostra um sistema de baixa pressão intenso cujo cavado associado se estende até o norte da Argentina, Paraguai e parte do centro-sul do Brasil;



• O terceiro modelo de circulação representa um típico avanço de uma frente fria clássica desde o sul do continente. Esse padrão de seqüência mostra um intenso anticiclone no oceano Pacífico Sul, próximo à costa do Chile, do qual se desprende um pulso associado à frente fria que atinge o Sudeste do Brasil. Esse sistema frontal também apresenta um intenso ciclone extratropical associado que está localizado no oceano Atlântico Sul

JATOS SUBTROPICAIS

• Em altos níveis da atmosfera, próximo à tropopausa, existe uma região onde a componente do vento zonal, de oeste, atinge valores máximos (JATO). Esta componente aumenta com a altura devido à existência de gradientes meridionais de temperatura;

• Está associado à circulação da Célula de Hadley e geralmente fica localizada no limite polar dessa célula, entre as latitudes de 20S a 35S. Esta corrente é mais regular e sua posição média muda em direção ao equador no período de inverno e em direção aos pólos no verão;• A máxima intensidade dos ventos ocorre na área entre 20º-30ºS (centro ˜55m/s); • A característica geral do escoamento é de uma circulação ligeiramente anticiclônica sobre a América do Sul para os casos do Jato na banda citada acima. Quando há um mínimo nesta área, o Jato se desloca para sul, apresentando ainda uma circulação anticiclônica;

INFLUÊNCIAS

BLOQUEIOS

• A presença de um anticiclone quase estacionário de grande amplitude interrompe a progressão normal dos sistemas para leste;

• Característica da circulação atmosférica:

° Divisão do jato em dois ramos, que ocasiona um rompimento do padrão zonal;

° Anticiclone se forma em latitudes mais altas do que aquelas onde se localiza a alta subtropical e é freqüentemente acompanhado por uma baixa fria em baixas latitudes.

• Escoamento mais meridional onde os sistemas transientes de leste, como cavados e anticiclones, são desviados de suas trajetórias;

• Baixas migratórias ao se aproximarem de uma alta de bloqueio ficam estacionárias ou deslocam-se na periferia da alta, podendo causar condições de tempo duradouras sobre grandes áreas;

• Devido à natureza persistente, uma vez estabelecido um bloqueio, as condições de tempo associadas podem perdurar por vários dias.

• O escoamento nos altos níveis, que caracterizam um bloqueio deve satisfazer Rex (1950a):

I)A corrente zonal básica de oeste deve bifurcar, formando dois ramos;

II) Cada ramo deve transportar uma quantidade apreciável de massa;

III) O sistema de jato duplo deve se estender no mínimo por 45º de longitude;

IV) Uma rápida transição do fluxo zonal de oeste a montante para um do tipo meridional a jusante, precisa ser observado na bifurcação do escoamento;

V) Este padrão deve persistir, com reconhecida continuidade por pelo menos 10 dias.

• No HS, a duração mais provável parece estar entre 6 e 10 dias (Van Loon, 1956).

BLOQUEIOS

BLOQUEIOS• Exemplo de configuração de um bloqueio no oceano Atlântico:

• Domínio de dois centros de alta pressão semi-permanentes do Hemisfério Sul, a alta do oceano Pacífico e a do oceano Atlântico;

• No Atlântico se observa uma área com forte anomalia positiva, o que dá um indicativo de bloqueio e que impediu a passagem de frentes frias pelo continente brasileiro;

• No Pacífico há uma forte anomalia negativa de pressão mostrando que as frentes atuaram principalmente nas altas latitudes e sobre este oceano.

Fonte: www.cptec.inpe.br

TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR

A influência do Oceano Atlântico e Pacifico sobre o clima da América do Sul e áreas adjacentes é uma questão que ainda permanece em aberto,

bem como os processos físicos envolvidos nas conexões entre a TSM destas Bacias e a convecção sobre este continente e áreas adjacentes.

Ainda há muita divergência, porém será mostrado um dos trabalhos que afirmam a influência da TSM no SE.

TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR

ENOS

•As alterações de temperatura da superfície do Oceano Pacífico durante episódios El Niño e La Niña, são acompanhadas de alterações climáticas globais;

• Região Sudeste:

° El Niño:

– Primavera: número de eventos extremos de precipitação tendem a diminuir;– Janeiro: número de eventos extremos aumenta;

– Março: novamente uma diminuição destes eventos na região foco.

– Associação com a maior parte dos casos quentes em São Paulo;

° La Niña:

– Aumento no número de eventos extremos no final do inverno e na primavera (especialmente em outubro e novembro);– Janeiro: diminuição expressiva de eventos.– Associação com a maior parte dos casos frios em São Paulo;

• Invernos mais quentes em São Paulo em anos de El Niño podem estar

relacionados ao fortalecimento do Jato Subtropical no sul do Brasil e ao

conseqüente bloqueio das frentes frias.

fernanda araujo cerqueira profª: iracema cavalcanti climatologia dinÂmica

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