Uma análise estatística em busca de variáveis-assinatura locais da ZCAS

Universidade Federal Fluminense

Departamento de Engenharia de Recursos Hídricos e Meio Ambiente

David Marcolino Nielsen

Marcio Cataldi

André Luiz Belém

Motivação

Identificação da ZCAS em proxies paleoclimáticos

Melhor conhecimento sobre os modos de variabilidade da ZCAS

Suporte ao gerenciamento de recursos hídricos

Objetivo

Identificação da assinatura da ZCAS em variáveis ambientais

Dar suporte ao desenvolvimento de índices locais sobre a configuração da ZCAS

Definição das áreas de estudo

Posição média estimada de atuação da ZCAS Posição dos fundeios oceanográficos Entre -16°S e -28,5°S e -41°O e -43°O, com 2,5° x 2° de extensão lat. lon.

Elaboração das séries de ZCAS

Boletins Climanálise e Sínteses Sinóticas mensais INPE/CPTEC (online) Período entre jan/2000 e jun/2014 121 episódios de ZCAS/ZCOU no período

Variáveis explicativas potenciais

Dados diários: Reanalysis II (Kalnay et al., 1996)

Médias espaciais com o GrADS

• (5 séries de cada variável)

Anomalias diárias: climatologia do período

Vento vertical (ômega) 500 hPa Vento vertical (ômega) 850 hPa Vento vertical (ômega) 1000 hPa Vorticidade 500 hPa Vorticidade 850 hPa Vorticidade 1000 hPa Divergente horizontal 500 hPa Divergente horizontal 850 hPa Divergente horizontal 1000 hPa

Umidade específica a 2m ROL Temperatura do ar (superfície) Vento U 500 hPa Vento U 850 hPa Vento U 1000 hPa Vento V 500 hPa Vento V 850 hPa Vento V 1000 hPa Cobertura de nuvens

Correlações

Região D

Correlações

Região A

Probabilidade condicional – Primeira análise

Região A

Número de dias com

ZCAS/ZCOU por região

Anom + Anom - Anom + Anom - Anom + Anom - Anom + Anom - Anom + Anom -

Umidade específica a 2m 85% 15% 73% 27% 57% 43% 64% 36% 69% 31%ROL 7% 93% 13% 87% 15% 85% 17% 83% 19% 81%Temperatura do ar (superfície) 31% 69% 32% 68% 35% 65% 47% 53% 56% 44%Vento U 500 hPa 86% 14% 82% 18% 73% 27% 54% 46% 55% 45%Vento U 850 hPa 71% 29% 63% 37% 55% 45% 55% 45% 52% 48%Vento U 1000 hPa 74% 26% 67% 33% 60% 40% 60% 40% 53% 47%Vento V 500 hPa 38% 62% 37% 63% 31% 69% 25% 75% 19% 81%Vento V 850 hPa 35% 65% 43% 57% 45% 55% 41% 59% 34% 66%Vento V 1000 hPa 40% 60% 48% 52% 52% 48% 49% 51% 45% 55%Cobertura de nuvens 95% 5% 93% 7% 90% 10% 88% 12% 86% 14%Vento vertical (ômega) 500 hPa 15% 85% 19% 81% 19% 81% 19% 81% 19% 81%Vento vertical (ômega) 850 hPa 37% 63% 31% 69% 26% 74% 23% 77% 20% 80%Vento vertical (ômega) 1000 hPa 56% 44% 43% 57% 38% 62% 41% 59% 35% 65%Vorticidade 500 hPa 48% 52% 40% 60% 42% 58% 44% 56% 45% 55%Vorticidade 850 hPa 32% 68% 39% 61% 34% 66% 62% 38% 71% 29%Vorticidade 1000 hPa 30% 70% 36% 64% 37% 63% 26% 74% 27% 73%Divergente horizontal 500 hPa 59% 41% 50% 50% 45% 55% 35% 65% 35% 65%Divergente horizontal 850 hPa 19% 81% 25% 75% 31% 69% 34% 66% 25% 75%

Divergente horizontal 1000 hPa 28% 72% 25% 75% 26% 74% 23% 77% 20% 80%

A B C D E

Probabilidade de ocorrência de anomalias positivas e negativas das variáveis selecionadas em dias de ZCAS.

221397 484 499 327

Probabilidade condicional – Extremos

Elaborada a curva de permanência de todas as séries de anomalias Considerados apenas os 40% extremos

+ - % + - % + - % + - % + - %

Umidade específica a 2m 95% 5% 55 89% 11% 40 61% 39% 37 52% 48% 26 67% 33% 21ROL 1% 99% 72 4% 96% 67 3% 97% 54 1% 99% 62 1% 99% 60Temperatura do ar (superfície) 19% 81% 42 20% 80% 39 20% 80% 31 30% 70% 25 55% 45% 28Vento U 500 hPa 99% 1% 41 94% 6% 38 86% 14% 32 62% 38% 36 55% 45% 24Vento U 850 hPa 83% 17% 56 76% 24% 49 61% 39% 39 55% 45% 37 51% 49% 38Vento U 1000 hPa 87% 13% 54 77% 23% 48 67% 33% 39 61% 39% 35 46% 54% 36Vento V 500 hPa 25% 75% 35 21% 79% 32 13% 87% 35 15% 85% 43 7% 93% 47Vento V 850 hPa 29% 71% 48 37% 63% 46 46% 54% 45 39% 61% 46 30% 70% 42Vento V 1000 hPa 38% 62% 52 52% 48% 48 63% 37% 41 64% 36% 35 42% 58% 38Cobertura de nuvens 99% 1% 48 99% 1% 47 99% 1% 43 99% 1% 48 98% 2% 54Vento vertical (ômega) 500 hPa 5% 95% 63 6% 94% 62 7% 93% 57 6% 94% 57 3% 97% 52Vento vertical (ômega) 850 hPa 18% 82% 53 13% 87% 53 10% 90% 46 8% 92% 47 6% 94% 45Vento vertical (ômega) 1000 hPa 60% 40% 48 41% 59% 48 31% 69% 46 36% 64% 49 26% 74% 48Vorticidade 500 hPa 41% 59% 31 39% 61% 29 34% 66% 32 33% 67% 31 43% 57% 37Vorticidade 850 hPa 23% 77% 58 4% 96% 64 22% 78% 52 13% 87% 45 20% 80% 37Vorticidade 1000 hPa 26% 74% 50 29% 71% 46 28% 72% 39 17% 83% 44 10% 90% 42Divergente horizontal 500 hPa 67% 33% 49 50% 50% 43 43% 57% 44 32% 68% 43 38% 62% 44Divergente horizontal 850 hPa 8% 92% 56 13% 87% 51 25% 75% 45 22% 78% 46 12% 88% 46

Divergente horizontal 1000 hPa 10% 90% 52 9% 91% 50 10% 90% 43 6% 94% 43 3% 97% 41

A B C D E

Probablidade de ocorrência de anomalias extremas positivas e negativas das variáveis selecionadas, em dias de ocorrência de ZCAS. As

porcentages indicam a proporção de dias com ocorrência de ZCAS e anomalias extremas sobre o total de dias de ZCAS.

Probabilidade condicional combinada

a) considerando as ocorrências de ZCAS, qual é a probabilidade de x∩y ocorrer simultaneamente?

b) considerando todas as ocorrências de x∩y, qual é a probabilidade de a ZCAS estar configurada?

x y a b a b a b a b a b

ROL (-) Cobert. Nuv. (+) 90% 17% 86% 20% 49% 11% 80% 13% 77% 9%

ROL (-) Omega 500hPa (-) 82% 20% 77% 22% 75% 22% 75% 15% 76% 10%

Cobert. Nuv. (+) Omega 500hPa (-) 82% 20% 79% 22% 76% 22% 75% 15% 74% 10%

Cobert. Nuv. (+) Vento U 500hPa (+) 82% 18% 76% 20% 68% 18% 46% 10% 48% 7%

ROL (-) Vento U 500hPa (+) 81% 18% 73% 21% 64% 19% 46% 12% 44% 7%

Vento U 500hPa (+) Omega 500hPa (-) 75% 19% 69% 21% 61% 20% 47% 11% 44% 7%

Omega 500hPa (-) Div. 1000hPa (-) 67% 19% 66% 20% 67% 20% 69% 13% 71% 9%

Div. 1000hPa (-) Vento U 500hPa (+) 63% 17% 63% 19% 56% 17% 46% 10% 44% 7%

Omega 500hPa (-) Vort. 1000hPa (-) 63% 16% 54% 16% 55% 16% 64% 12% 67% 9%

Vort. 1000hPa (-) Vento U 500hPa (+) 59% 16% 51% 17% 42% 16% 44% 9% 38% 6%

Vento V 500hPa (+) Vento U 500hPa (+) 58% 15% 53% 17% 51% 17% 45% 10% 45% 7%

Div. 1000hPa (-) Vort. 1000hPa (-) 55% 15% 52% 17% 53% 16% 65% 11% 68% 7%

EA B C D

a b

Probabilidade condicional combinada

a b a b a b

ROL (-) Omega 500hPa (-) Vento U 500hPa (+) 73% 23% 66% 25% 57% 23%

ROL (-) Div. 1000hPa (-) Vento U 500hPa (+) 61% 21% 57% 23% 50% 21%

ROL (-) Omega 500hPa (-) Vort. 1000hPa (-) 61% 24% 51% 23% 51% 22%

ROL (-) Div. 1000hPa (-) Vort. 1000hPa (-) 54% 21% 48% 22% 34% 15%

Omega 500hPa (-) Vento U 500hPa (+) Div. 1000hPa (-) 59% 22% 56% 23% 51% 20%

Omega 500hPa (-) Vento U 500hPa (+) Vort. 1000hPa (-) 55% 22% 45% 21% 38% 20%

A B C

a b a b a b

ROL (-) Omega 500hPa (-) Vort. 1000hPa (-) Div. 1000hPa (-) 52% 25% 45% 26% 46% 20%

ROL (-) Omega 500hPa (-) Vento U 500hPa (+) Div. 1000hPa (-) 57% 25% 53% 26% 47% 24%

ROL (-) Vort. 1000hPa (-) Vento U 500hPa (+) Div. 1000hPa (-) 47% 25% 39% 25% 34% 22%

Omega 500hPa (-) Vort. 1000hPa (-) Vento U 500hPa (+) Div. 1000hPa (-) 47% 25% 39% 24% 34% 21%

ROL (-) Omega 500hPa (-) Vort. 1000hPa (-) Vento U 500hPa (+) Div. 1000hPa (-) 45% 28% 37% 28% 32% 24%

A B C

Probabilidade condicional combinada + permanência do sinal das anomalias >= 3 dias

a b

a b a b a b a b a b

ROL (-)

Omega 500hPa (-)

Vorticidade 1000hPa (-)

Divergente 1000hPa (-)

Vento U 500 hPa (+)

Permanência >=3 dias

34% 6% 25% 13% 17%19% 46% 10% 45% 6%

A B C D E

a) considerando as ocorrências de ZCAS, qual é a probabilidade de x∩y ocorrer simultaneamente?

b) considerando todas as ocorrências de x∩y, qual é a probabilidade de a ZCAS estar configurada?

Conclusão

É possível a identificação da assinatura da ZCAS através do estudo do sinal de anomalias de variáveis combinadas, e sua permanência;

A validade desta identificação é local: resultados significantemente diferentes em áreas distintas de atuação da ZCAS;

Esta análise pode ser um caminho para a elaboração de índices locais de configuração ZCAS.

Obrigado!