Utilização de dados de reanálise de temperatura da superfície do mar para disponibilizar na página do ATC

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1 Utilização de dados de reanálise de temperatura da superfície do mar para disponibilizar na página do ATC André Will Rossoni 1, Emerson Telmo Schutz 1, Gabriel de Oliveira Bugliani 1 e Luana Souza 1 1 Alunos do curso técnico de Meteorologia, IFSC. andrewillrossoni@yahoo.com.br, emersoon_surf@hotmail.com, gabrielbugliani@gmail.com, luana_pdc@hotmail.com. RESUMO: A temperatura da superfície do mar (TSM) é de fundamental importância para o estudo do sistema climático, de modo que pequenas variações na TSM podem implicar em grandes variações no calor armazenado no interior dos oceanos. Diante disto, torna-se necessário o monitoramento de fenômenos que estão relacionados com anomalias de TSM como, por exemplo, o El Niño/La Niña. Logo, o objetivo deste trabalho foi gerar a climatologia e as anomalias de TSM a partir de dados de reanálise do ICOADS. Através dos dados mensais de TSM foi possível analisar as anomalias de TSM, desde 1960, para a região do Pacífico Equatorial e para a região do Oceano Atlântico. Além disso, a climatologia e as anomalias de TSM foram disponibilizadas em uma página para contribuir com a disciplina de Análise de Tempo e Clima do IFSC. Palavras-chave: Climatologia, El Niño, La Niña, TSM. ABSTRACT: The sea surface temperature (SST) is very important for the study of the climate system. Small variations in SST can result in large variations in the heat stored in the ocean interior. Moreover, it is necessary to analysis of the phenomena that are related to SST anomalies such as El Niño/La Niña. Therefore, the objective was to generate the climatology and the SST anomalies from the reanalysis data ICOADS. Through monthly SST data was possible to analyze the SST anomalies from 1960 to the region of the equatorial Pacific and the Atlantic Ocean region. In addition, the climatology and the SST anomalies were available on a webpage to contribute to the discipline of Weather and Climate Analysis of the IFSC. Keywords: Climatology, El Niño, La Niña, SST. 1. INTRODUÇÃO A temperatura da superfície do mar (TSM) exerce um papel fundamental no complexo mecanismo das interações entre o oceano e a atmosfera, pois regula a energia em forma de fluxo de calor que é trocada nessas interações. Deste modo, pequenas variações na TSM podem implicar em grandes variações no calor armazenado no interior dos oceanos. Além disso, a TSM também pode ser responsável por ocasionar mudanças significativas no escoamento atmosférico e nos sistemas meteorológicos locais e globais. Dessa forma, tanto a climatologia da TSM dos oceanos quanto as anomalias de TSM são parâmetros de extrema importância para os estudos climáticos do planeta em geral (Justino e Peltier, 2008; Pezzi e Souza, 2005; Souza et al., 2005). Em estudos climáticos, o conceito de anomalia é freqüentemente empregado, em virtude do interesse das pesquisas em investigar o quanto o clima de determinada região difere do que é considerado normal (Pezzi e Souza, 2005). Logo, a anomalia de uma determinada variável pode ser definida como a diferença (ou desvio) entre a variável

2 observada para um determinado local, durante certo período e um valor médio, previamente calculado com dados de um longo período, para esse mesmo local. O caso mais conhecido do emprego de dados de anomalia de TSM é o monitoramento do fenômeno El Niño/La Niña no Oceano Pacífico Equatorial. Basicamente, El Niño (La Niña) consiste no aquecimento (resfriamento) anômalo das águas oceânicas sobre os setores central e leste do Pacífico equatorial. Os padrões térmicos anômalos característicos de El Niño e La Niña são dinamicamente ligados à Oscilação Sul (OS). A OS consiste em um padrão de grande escala quase-estacionário, com centros de ação nos campos de pressão atmosférica à superfície sobre a Indonésia e o Pacífico Tropical sudeste (Trenberth e Caron, 2000). Além disso, é importante destacar que a região sudoeste do Atlântico, conhecida como a Confluência Brasil-Malvinas (CBM) tem uma característica marcante nas trocas de calor entre oceano e a atmosfera (Pezzi et al., 2005). Na CBM predominam instabilidades e outros processos de mesoescala que caracterizam essa região como uma das mais ativas dos oceanos (Chelton et al., 1990). Robertson e Mechoso (2000) encontraram que a intensificação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) em escala interanual coincide com anomalias negativas (positivas) de TSM ao norte (sul) de 40 S e sugerem que estas anomalias negativas de TSM sobre o Atlântico sudoeste podem incrementar a persistência das anomalias de Radiação de Onda Longa (ROL) associadas à ZCAS, que por sua vez podem intensificar as anomalias de TSM. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é gerar a climatologia e as anomalias de TSM a partir de dados de reanálise do ICOADS. Além disso, o presente trabalho tem como objetivos específicos: Verificar a ocorrência do Fenômeno El Niño/La Ninã e a TSM da região do Atlântico sudoeste a partir das anomalias geradas. Disponibilizar as informações de TSM na página da disciplina de Análise de Tempo e Clima (ATC) do curso técnico de Meteorologia do IFSC. 2. MATERIAL E MÉTODOS Para a execução deste estudo foram utilizados dados mensais de TSM desde janeiro de 1960 até dezembro de 2010, provenientes de reanálises do International Global Ocean- Atmosphere Data Set (ICOADS). A reanálise do ICOADS é considerada como o conjunto mais completo de dados de temperatura da superfície do mar, disponibilizando dados a partir de 1800 até os dias atuais, sendo distribuidos gratuitamente em todo o mundo (Worley et al., 2005). Esse período de dados foi escolhido devido a melhor resolução do modelo a partir de 1960, que passou a operar com uma resolução de grade de 1 x 1 de latitude e longitude. A geração das imagens foi possível através do programa Grid Analisys and Display System (GRADS). O GRADS é um aplicativo que fornece um ambiente para acesso, manipulação e exibição de dados de ciência da Terra. Trabalha com modelos de dados em 4 dimensões, latitude, longitude, nível e tempo, onde cada conjunto de dados podem ser descritos em pontos de grade não linearmente espaçados. Os dados podem ser representados em uma série de formas gráficas, tais como gráficos de linha e de barra, contornos, sombreados, linhas de corrente, vetores e dados em pontos de estação. (Quadro e Salles, 2010 p.9). Após baixar os dados mensais de reanálise do ICOADS para o período de janeiro de 1960 até dezembro de 2010, foi possível determinar a climatologia mensal da TSM utilizando a linguagem Shell. A segunda etapa do trabalho foi calcular as anomalias mensais de TSM com base na série de dados mensais de 1960 até As anomalias forma obtidas pela subtração do valor total menos a média climatológica para aquele mês (Equação 1).

3 X ' X X (1) onde: ' X = anomalia; X = média climatológica; X = valor total Após obter as anomalias mensais de TSM, foram realizados scripts gs para gerar as anomalias anuais e as figuras no GRADS. Por último, foi desenvolvido o site do ATC com as informações sobre TSM, utilizando a linguagem HTML e PHP. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO De acordo com Figura 1 é possível observar a climatologia de TSM para os meses de março (Figura 1a) e setembro (Figura 1b). No mês de março, por exemplo, caracteriza-se um padrão de verão no Hemisfério Sul, apresentando temperaturas relativamente elevadas em latitudes mais altas enquanto no Hemisfério Norte apresenta uma área mais avançada de temperaturas relativamente baixas. O padrão oposto é observado nos meses de inverno para o Hemisfério Sul, como por exemplo, no mês de setembro. Deve-se destacar que a climatologia dos demais meses está disponível no site desenvolvido. Figura 1: Climatologia mensal da temperatura da superfície do mar ( C). a) março e b) setembro. Após os cálculos de anomalias de TSM foi possível destacar os anos com maiores anomalias positivas na região do Pacífico equatorial, referentes ao fenômeno El Niño (Figura 2a e 2b), e maiores anomalias negativas, referentes ao fenômeno La Niña (Figura 2c e 2d). Deve-se destacar que as anomalias encontradas referentes aos fenômenos El Niño e La Niña estão de acordo com a tabela informada pelo CPTEC (Tabela 1). No entanto, este artigo não diferencia os fenômenos pela intensidade, como é mostrado na Tabela 1, a qual serve apenas como referência para identificar os anos de ocorrência dos fenômenos.

4 Figura 2: Anomalias da temperatura da superfície do mar ( C) indicando a ocorrência dos fenômenos El Niño em 1983 (a) e em 1997 (b) e La Niña em 1975 (c) e em 1999 (d). 1a b Legenda: Forte Moderada Fraco Legenda: Forte Moderada Fraco Tabela 1: Anos de ocorrência dos fenômenos El Niño (1a) e La Niña (1b). Fonte: CPTEC. Através da Figura 3 é possível verificar a ocorrência de anomalias na região do Atlântico sudoeste, o qual é influenciado pela CBM. As Figuras 3a e 3b destacam os anos com maiores anomalias na região do Atlântico sudoeste com valores superiores a 1 C. Esses anos com TSM acima da média na região da CBM pode contribuir para a intensificação de sistemas meteorológicos, como os ciclones extratropicais. A climatologia mensal de TSM e as anomalias anuais para as regiões do Pacífico e do Atlântico, a partir de 1960, estão disponíveis na página construída para contribuir com a disciplina de Análise de Tempo e Clima (Figura 4). Através do site elaborado é possível, também, acessar outras páginas que estão relacionadas com análise de TSM.

5 Figura 3: Anomalias da temperatura da superfície do mar ( C) para o Oceano Atlântico em 2001 (a) e 2003 (b). Figura 4: Página de Análise de Tempo e Clima. 4. CONCLUSÃO A partir de dados de reanálise do ICOADS para o período dos últimos 5 determinado período, pôde-se formular e desenvolver através de scripts Shell e Grads, climatologias mensais e anomalias anuais de TSM, com o objetivo de contribuir para o site de Análise do Tempo e Clima do curso técnico de Meteorologia. Além disso, o artigo foi importante didaticamente, pois, possibilitou a compreensão das ferramentas utilizadas. Deve-se destacar a continuidade deste trabalho para projetos integradores futuros, de modo que serão incluídos dados de reanálise de gelo marinho Antártico e sua relação com os fenômenos El Niño e La Niña. 5. REFERÊNCIAS CHELTON, D. B., et al. GEOSAT altimeter observations of the surface circulation of the Southern Ocean. Journal of Geophysical Research, v. 95, p , JUSTINO, F., PELTIER, R. W. Climate anomalies induced by the Arctic and Antarctic Oscillations: glacial maximum and present day perspectives. Journal of Climate, v. 21, p , 2008.

6 PEZZI, L. P., SOUZA, R. B., DOURADO, M. S., GARCIA, C. A. E., MATA, M. M., SILVA-DIAS, M. A. F. Ocean-atmosphere in situ observations at the Brazil-Malvinas Confluence region. Geophysical Research Letters, v. 32, L22603, doi: /2005gl023866, PEZZI, L. P., SOUZA, E. B. O Uso da Temperatura da Superfície do Mar em Estudos Climáticos. In: Ronald Buss de Souza. (Org.). Oceanografia por Satélites. 1 ed. São Paulo: Oficina de Textos, v. 1, p , QUADRO, M., SALLES, C. Visão geral dos aplicativos para meteorologia. Florianópolis, Apostila. Aplicativos Computacionais para Meteorologia Curso Técnico de Meteorologia, Instituto Federal de Santa Catarina. ROBERTSON, A. W., MECHOSO, C. R. Interannual and Decadal Cycles in River Flows of Southeastern South America. Journal of Climate, v. 11, p , SOUZA, R. B., LORENZZETTI, J. A., LUCCA, E. V. D. Estimativas da temperatura da superfície do mar através do sensoriamento remoto no infravermelho. In: Ronald Buss de Souza. (Org.). Oceanografia por Satélites. 1 ed. São Paulo: Oficina de Textos, v. 1, p , TRENBERTH, K., CARON, J. M. The Southern Oscillation Revisited: Sea level pressures, surface temperatures and precipitation. Journal of Climate, v. 13, p , WORLEY, S. J. et al. ICOADS Release 2.1 Data and Products. International Journal of Climatology, v. 25, p , 2005.