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1 Contribuições da Região Amazônica e do Oceano Atlântico nas chuvas intensas de Janeiro de 2004 sobre a Região Nordeste do Brasil Raimundo Jaildo dos Anjos Instituto Nacional de Meteorologia Resumo As análises contidas neste trabalho visam diagnosticar as condições atmosféricas durante o mês de janeiro de 2004 na Região Nordeste do Brasil (extremamente chuvoso), e identificar características da atmosfera superior associadas com esse excesso de precipitação, responsáveis por uma série de transtornos na região, inclusive com perdas de vidas humanas e consideráveis prejuízos econômicos. Foram utilizadas reanálises do NCEP/NCAR e análises de precipitação do INMET. Identificamos padrões de movimento vertical ascendentes mais altos do que o normal em toda a coluna troposférica, contribuindo para o aumento da nebulosidade e atividade convectiva sobre a Região Nordeste. O transporte do fluxo de umidade do Oceano Atlântico e da Região Amazônica para a Região Nordeste contribuíram para o aumento da atividade convectiva e chuvas fortes sobre essa região. Abstract The objective of this study is to analyze the evolution of the ocean conditions - air during the month of January 2004 (extremely rainy), and identify some dynamic patterns, including the upper atmosphere on the Region of Northeast Brazil, prevalent in situations anômalas of rain. Analyses from global reanálises built files of the National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research (NCEP / NCAR) are used. These results evidenced the contributing to the transport de humidity from the Amazon Region into Region Northeast. Palavras chave: chuva intensa, situações anômalas de chuvas, convecção profunda e movimento vertical. 1. Introdução A utilização conjunta de investigações provenientes de várias fontes de pesquisas revelam que a qualidade da estação chuvosa na Região Nordeste do Brasil está diretamente associada a diferentes sistemas meteorológicos, tais como: sistemas frontais, vórtices ciclônicos, zona de convergência intertropical, perturbações ondulatórias de leste, complexos convectivos, brisas marítimas e terrestres. Entre estes, destacamos os trabalhos de Hastenrath e Heller (1977), Moura e Shukla (1981), Cavalcanti e Kousky (1982), Kousky e Cavalcanti (1984), Moura e Kayano (1986), Anjos (1995), Molion e Bernardo (2000), Anjos e Moreira (2000), Anjos e Kousky (2002). Apesar do muito que conhecemos sobre a atuação espaço temporal dos sistemas meteorológicos responsáveis pelas chuvas, existe uma carência de estudos que investiguem a dinâmica da atmosfera superior sobre a Região Nordeste do Brasil para casos extremos de precipitação. O foco principal desse estudo é analisar as condições atmosféricas durante o mês de janeiro de 2004 (extremamente chuvoso), e identificar características da atmosfera superior associadas a esse excesso de precipitação, responsáveis por uma série de transtornos na região, inclusive com perdas de vidas humanas e consideráveis prejuízos econômico.

2 2. Material e Métodos Nesse estudo foi utilizada análise mensal de precipitação fornecidos pelo INMET e dados mensais de reanálises construídas de arquivos globais do National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR). As variáveis consideradas para as análises foram: precipitação, radiação de onda longa, temperatura da superfície de mar, vetor vento, vento zonal, vento meridional, água precipitável, umidade relativa e movimento vertical. Também foram utilizadas reanálises do NCEP/NCAR para analisar a estrutura vertical da atmosfera sobre a Região Nordeste, para isso, foram construídas seções transversais (longitude altitude) do movimento vertical e da umidade relativa. Tais análises diagnósticas são bastante utilizadas no entendimento da evolução de sistemas atmosféricos, permitindo-se compreender com maior facilidade as fases de crescimento e decaimento dos sistemas. A área de interesse para se analisar o perfil vertical da atmosfera compreende a grade que vai de 45 W a 35 W e de 10 S a 0 N, coincidente com a área de máxima de precipitação sobre a Região Nordeste. 3. Resultados Janeiro de 2004 foi marcado pela ocorrência de chuvas intensas em praticamente toda a Região Nordeste do Brasil (Fig. 1). Esse excesso de chuva foi causado pela atuação de Frentes Frias (FF), com reflexo de chuvas no Estado da Bahia, pelo deslocamento e posicionamento mais ao sul da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e pela presença de Vórtices Ciclônicos em Altos Níveis (VCAN). O campo de anomalias de Temperatura da Superfície de Mar (TSM) apresentou valores acima dos padrões sobre o Atlântico Norte e toda faixa equatorial. Sobre o Oceano Atlântico Sul observou-se também águas superficiais mais aquecidas na costa brasileira, desde o Amapá até o Espírito Santo. Este padrão de aquecimento superficial das águas no Oceano Atlântico (Fig. 2) e o fato dos campos médios da componente meridional do vento apresentar padrões negativos entre os dias 13 e 28/01/2004 (Fig. 3) contribuíram para o posicionamento mais ao sul da ZCIT e em conseqüência, para o aumento da nebulosidade e atividade convectiva no norte da Região Nordeste, o qual também esteve associado à atuação dos Vórtices Ciclônicos. Padrões de anomalias negativas de Radiação de Onda Longa (ROL) na faixa equatorial entre 45ºW e 30ºW entre 12 e 31/01/2004 (Fig. 4) mostram boa concordância com a ocorrência dessas fortes chuvas sobre o Nordeste do Brasil. Fig.1 Anomalia de Precipitação em Janeiro de 2004 Fig. 2 Anomalia de SST em Janeiro de 2004

3 Fig.3 Anomalia do Vento Meridional entre 15/12/2003 e 15/02/2004 Fig. 4 Anomalia de ROL em janeiro de 2004 Através das análises das seções transversais (latitude altitude) do movimento vertical (Fig. 5) nota-se predominância de movimento ascendente sobre a costa leste do Nordeste do Brasil, em toda coluna troposférica. Na faixa longitudinal que vai 60 W a 35 W (Fig. 6), as análises mostram padrões similares nas latitudes de 10 S, -7.5 S, -5 S e 2.5 S, com anomalias do movimento vertical ascendente desde a superfície até o nível de 250 hpa. Observação mais atenta mostra que os picos máximos de movimento ascendente na grade que vai de 7.5 S a 2.5 S, entre 40O W e 35 W (Figs. 6b, 6c, 6d), se estende da superfície até o nível de 200 hpa, atingindo o nível de 100 hpa em 40ºW (Fig. 6d). Esse movimento vertical ascendente foi responsável pelo transporte de umidade relativa para os níveis superiores, para padrões mais altos do que o normal até o nível de 400 hpa, com incremento de +20% de umidade na camada entre 600 hpa e 500 hpa (Fig.7a, 7b), consistentes com esse período de chuvas fortes na Região Nordeste do Brasil. Fig.5a Seção transversal (latitude altitude) da anomalia do movimento vertical na longitude 35 W, para a faixa de latitude de 15 S e 15 N em janeiro de Fig. 5b Seção transversal (latitude altitude) da anomalia do movimento vertical na longitude 40 W, para a faixa de latitude de 15 S e 15 N em janeiro de 2004.

4 Fig.6a Seção transversal (longitude altitude) da anomalia do movimento vertical na latitude 10 S em janeiro de 2004 Fig.6c Seção transversal (longitude altitude) da anomalia do movimento vertical na latitude -5 S em janeiro de Fig. 6b Seção transversal (longitude altitude) da anomalia do movimento vertical na latitude 7.5 S em janeiro de 2004 Fig. 6d Seção transversal (latitude altitude) da anomalia do movimento vertical na latitude -2.5 S em janeiro de 2004.

5 Fig.7a Seção transversal (longitude altitude) da anomalia da umidade relativa (%) na latitude 7.5 S em janeiro de Fig. 7b Seção transversal (longitude altitude da anomalia da umidade relativa (%) na latitude 5 S em janeiro de A Figura 8 apresenta os campos médios do vetor vento nos níveis de 1000, 925 e 850 hpa para o mês de janeiro de Essas análises mostram a Alta Subtropical do Atlântico Sul centrada em torno de 35ºS e 10ºW, com ventos de leste ou nordeste predominando no norte da Região Nordeste, reforçando a convergência de umidade em baixos níveis vindos do Oceano Atlântico Equatorial Sul, já que essas associações ocorreram com um padrão de aquecimento superficial das águas no Oceano Atlântico (Fig. 2), contribuindo para o aumento da atividade convectiva e fortes chuvas no setor norte da Região Nordeste. Ventos de norte e noroeste predominaram no oeste e sul do Nordeste. A presença de ventos de noroeste favorece o transporte de umidade da Região Amazônica para o setor oeste e sul da Região Nordeste, reforçando convergência de umidade em baixos níveis nessa região, contribuindo para o aumento da nebulosidade e atividade convectiva no setor sul do Nordeste. Fig.8a Campo médio do vetor vento no nível de 1000 hpa, em janeiro de Fig.8b Campo médio do vetor vento no nível de 925 hpa, em janeiro de Fig.8c Campo médio do vetor vento no nível de 850 hpa, em janeiro de Através da análise da evolução temporal da água precipitável durante janeiro de 2004 (Fig. 9a), observa-se na primeira quinzena valores acima de 60 Kg/m² na faixa longitudinal entre 70ºW e 55ºW sobre a Região Amazônica, bem superiores a 30 Kg/m² sobre a Região Nordeste que enfrentava um período com chuvas isoladas. Esse padrão de água precipitável sobre a Amazônia coincide com

6 atuação de uma componente negativa (leste para oeste) do vento zonal (Fig. 9b). Com a diminuição dos valores de água precipitável a partir do dia 15/01/2004 na Amazônia, a componente zonal do vento muda para positiva (oeste para leste), favorecendo o transporte do fluxo de umidade da Região Amazônica para a Região Nordeste e o aumento da atividade convectiva e chuvas no interior nordestino na segunda quinzena de janeiro/2004 (Fig. 10). Fig.9a. Evolução temporal da precipitável em janeiro de 2004 água Fig. 9b. Evolução temporal da componente zonal do vento em janeiro de 2004 Fig. 10 Precipitação em (mm) de: (a) 01 a 10/01/2004, (b) 11 a 20/01/2004 e (c) 21 a 31/ 01/2004 Apesar do Oceano Atlântico Equatorial, com seus padrões de aquecimento superficial das águas (Fig. 2) e do transporte do fluxo zonal de umidade ter contribuído para o aumento da nebulosidade e atividade convectiva na Região Nordeste, foi a convergência de umidade nos baixos níveis (850 hpa), com anomalia de ventos de oeste (Fig. 11) na grade (-5ºS a -15ºS) e (70ºW a 50ºW), que responderam melhor na precipitação em janeiro de 2004 na Região Nordeste do Brasil. Fig. 11 Anomalia do vento (m/s) em 850 hpa: (a) de 11 a 30/01/2004, (b) de 21 a 31/01/2004

7 4. Conclusões Janeiro de 2004 caracterizou-se com grande variabilidade de precipitação na Região Nordeste do Brasil. As análises das seções transversais do movimento vertical, mostraram que padrões negativos do movimento vertical nas latitudes de 10 S, -7.5 S, -5 S e 2.5 S estão bem relacionados à atividade convectiva sobre a Região Nordeste, com movimento ascendente atuando desde a superfície até o nível de 250 hpa. Os picos máximos de movimento ascendente na grade que vai de 7.5 S a 2.5 S entre 40O W e 35 W se estende da superfície até o nível de 200 hpa, atingindo o nível de 100 hpa na latitude de 2.5ºS em 40ºW. Esse padrão mostra boa concordância com o fato da maior variabilidade da precipitação ter ocorrido no norte da Região Nordeste. Padrões anômalos de +25% no campo da umidade relativa na camada atmosférica entre 600 hpa e 500 hpa nessa mesma grade mostraram também excelente concordância com o máximo de precipitação observada sobre o setor norte da Região Nordeste. Apesar dos padrões de aquecimento superficial das águas e do transporte do fluxo zonal de umidade do Oceano Atlântico Equatorial ter contribuído para o aumento da nebulosidade e atividade convectiva no interior do Nordeste, foi a convergência de umidade nos baixos níveis, com anomalia de ventos de oeste vindos da Região Amazônica que favoreceram a convergência de umidade, contribuindo para o aumento da atividade convectiva e chuvas fortes na Região Nordeste do Brasil. 5. Referências Bibliográficas Anjos, B. L: Conexões entre a Circulação do Hemisfério Norte e os Vórtices Ciclônicos da Alta Troposfera na Região Nordeste do Brasil. Dissertação de Mestrado em Meteorologia. Campina Grande: Universidade Federal da Paraíba. 119 pp Anjos, R. J., Moreira, A. A: Eventos do Fenômeno El Niño em casos de atuação do Dipolo Negativo e Positivo no Oceano Atlântico Tropical e a precipitação no litoral oriental da Região Nordeste do Brasil. XI Congresso Brasileiro de Meteorologia. Rio de Janeiro, Anjos, R. J., Kousky, V. E: Características dinâmicas do Oceano Atlântico Tropical relacionadas ao excesso de chuvas entre junho e setembro de 2000 na Região Nordeste do Brasil. XI Congresso Brasileiro de Meteorologia. Salvador, Kousky, V. E., Cavalcanti, I. F: El Niño Southern Oscillation Events: Characteristics, Evolution and Precipitation Anomalies. Ciência e Cultura, 36, , Cavalcanti, I. F., Kousky, V. E: Influência da circulação da escala sinótica da brisa marítima na costa NNE da América do Sul. INPE-2573-PRE/221, São José dos Campos, Hastenrath, S., Heller, L: Dynamics of climatic hazards in northeast Brazil. Quart. J. R. Meteor. Soc., 110, , Molion, L. C. B., Bernardo, S. O: Dinâmica das chuvas no Nordeste Brasileiro. XI Congresso Brasileiro de Meteorologia, , Moura, A. D., Shukla, J : On the dynamics of droughts in northeast Brazil: Observations, theory and numerical experiments with a general circulation model. J. Atmos. Sci., 38, , Moura, A. D., Kayano, M.T. M: A distribuição da precipitação para os anos extremos do Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, vol 1,

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