Análise de quatro casos de advecção de nebulosidade rasa no Sul do Brasil por atuação de Anticiclones Transientes na região CBM

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1 Análise de quatro casos de advecção de nebulosidade rasa no Sul do Brasil por atuação de Anticiclones Transientes na região CBM Thomas Kaufmann 1, Vagner Anabor 1 1 Grupo de Modelagem Atmosférica de Santa Maria, Programa de pós-graduação em Meteorologia, Departamento de Física, UFSM, Av. Roraima, 1000 Santa Maria RS Brasil, tkaufmann_fmet@ufpel.edu.br ABSTRACT: The purpose of this study is to analyze four events of shallow cloudiness advection occurred between 2007 and 2009 over Southern Brazil due the transient anticyclone in the region of the Brazil-Malvinas Confluence (BMC). Using satellite imagery and reanalysis/ncep data, it was observed that the shallow cloudiness advection depends on two factors: the direction of the low level flow and the sea surface temperature gradient over the region BMC. During those four events, the edge of the transient anticyclone was located over the Southern Brazil. The transient anticyclone winds were from the region of sea surface temperature gradient toward the land. Palavras-chave: anticiclone transiente, transient anticyclone, convecção rasa, shallow convection, Confluência Brasil-Malvinas, Brazil-Malvinas Confluence 1 INTRODUÇÃO Incursões de ar frio e estável proveniente de latitudes mais altas na direção de latitudes mais baixas devido a atuação de anticiclones transientes (AT) na região Sul da América do Sul ocorrem em média a cada 1 ou 2 semanas, sendo o inverno o período de maior frequência e de intensidade (Garreaud, 2000). Ao longo da circulação anticiclônica, frequentemente se observa a presença de nebulosidade rasa (do tipo estratiforme ou cumuliforme, ou ambas) organizada em um padrão de células abertas (stratocumulus, cumulus) ou fechadas (stratus) sobre o oceano, podendo ocorrer ambos simultaneamente ( Hubert, 1966 apud Agee et al, 1973; Atkinson e Zhang, 1996, Painemal et al, 2010). De acordo com Atkinson (1981), nebulosidade rasa é definida como uma camada de nuvens com espessura vertical entre 1 e 2 km. Segundo esses autores, as células convectivas abertas são caracterizadas por ausência de nuvens (subsidência de ar) no centro e nebulosidade (ascendência de ar) nas bordas da célula, enquanto que as células fechadas são o oposto. Geralmente, uma ampla cobertura de nuvens rasas está associada a passagem do ar frio e estável sobre águas mais aquecidas ( Paluch e Lenschow, 1991), que através dos fluxos de calor e de umidade da superfície oceânica para a atmosfera contribuem para a modificação da estrutura da camada limite marinha atmosférica (Skyllingstad et al, 2007). Paluch e Lenschow (1991) afirmam ainda que extensas áreas de cobertura estratiformes podem eventualmente evoluir para o tipo cumuliforme em função da instabilização contínua das camadas mais inferiores do ar estável ao se deslocar entre superfícies contrastantes. A região da confluência das correntes do Brasil (águas quentes) e das Malvinas (águas frias) (região CBM) é um exemplo de local próximo a região Sul do Brasil (SB) em que se encontram contrastes térmicos e de fluxos de calor e de umidade na superfície oceânica (Tokinaga et al, 2005; Pezzi et al, 2006). Domingues e Dereczynski (2005), em sua análise de uma advecção de umidade sobre o Sudeste do Brasil por atuação de um AT, evidenciam a

2 importância do fenômeno para a Previsão do Tempo uma vez que está pouco documentado na literatura meteorológica e atualmente os modelos de Previsão têm dificuldade de representar sua ocorrência. O objetivo deste trabalho é analisar quatro eventos de advecção de nebulosidade rasa sobre o SB por atuação do AT na região CBM entre 2007 e MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Análise de imagens de satélite Foram analisadas imagens de satélite do canal 4 (infravermelho) fornecidas pela DSA- CPTEC/INPE (Divisão de Satélites Ambientais e Centro de Pre visão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), pela NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) e pela NASA (National Aeronautics and Space Administration) dos Estados Unidos, no período de janeiro de 2007 até dezembro de As imagens têm resolução espacial de 4km x 4km e resolução temporal de aproximadamente 30 minutos. Foram identificados visualmente 182 casos de advecção de nebulosidade rasa originada pela atuação de ATs. Dados de código METAR para três localidades foram utilizados na validação da análise. 2.2 Análise de quatro eventos importantes A fim de fornecer amostras representativas para cada estação do ano, foram destacados quatro casos dentre os 182. Valores médios diários dos campos de pressão ao nível do mar, de vento em 1000 hpa e de temperatura de pele (temperatura da superfície do mar) foram obtidos para cada caso. Utilizou-se dados de reanálise do modelo NCEP (National Centers for Environmental Prediction) (Kalnay et al, 1996), disponibilizados pela NOAA, com resolução espacial de 2.5 x 2.5 e resolução temporal de quatro horários por dia (0000, 0600, 1200, 1800 UTC). Esses quatro eventos serão discutidos nos subitens 3.2 a 3.5, com ênfase na região SB. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Mecanismos físicos A massa de ar transportada sobre região CBM pela circulação do AT sofre a amplificação do processo de umidificação desse ar, que passa da zona fria para a zona quente da frente oceânica. Isso gera instabilização em baixos níveis e, consequentemente, convecção rasa sobre o oceano. A camada úmida bem misturada que se desenvolve na região quente da CBM dá origem a nuvens dos tipos estratiforme e cumuliformes, que são advectadas sobre o continente pelo AT. A Figura 1 ilustra a advecção de nebulosidade rasa ocorrida no dia 19 de julho de 2009 no SB causada pela atuação de um AT. É importante ressaltar que esses tipos de nebulosidade frequentemente ocasionam precipitação de fraca intensidade na região costeira e sobre o continente. Muitas vezes esse processo não é corretamente representado pelos modelos de Previsão de Tempo.

3 3.2 Caso 1 (11 de fevereiro de 2007) A borda norte do centro de alta pressão de 1024 hpa estava posicionada sobre a região SB. A posição média do centro do AT era 40 S, 60 W. O escoamento de sudeste sobre a região da CBM (Figura 2a) resultou em advecção térmica negativa (fria) e de umidade sobre o SB. 3.3 Caso 2 (09 de maio de 2007) A borda nordeste do centro de alta pressão de 1028 hpa estava posicionada sobre a região SB. A posição média do AT era 35 S, 60 W. O escoamento de sul sobre a região da CBM resultou em advecção fria e de umidade sobre o SB (Figura 2b). 3.4 Caso 3 (20 de novembro de 2008) A borda noroeste do centro de alta pressão de 1028 hpa estava posicionada sobre a região SB. A posição média do AT era 40 S, 45 W, como mostra a Figura 2c. O escoamento de leste sobre a região CBM favoreceu a advecção fria e de umidade sobre o SB. 3.5 Caso 4 (19 de julho de 2009) A Figura 2d mostra que a borda noroeste do centro de alta pressão de 1028 hpa estava posicionada sobre a região SB. A posição média do AT era 40 S, 45 W. O escoamento de sudeste sobre a região CBM resultou em advecção fria e de umidade sobre o SB. 3.6 Comparação entre os casos Os quatro casos diferem entre si na configuração do campo de pressão, que evidenciou as localizações distintas do centro da alta pressão cuja circulação em baixos níveis favoreceu a advecção da nebulosidade para o SB. Isso se deve em função da variação sazonal no modo como ocorrem os deslocamentos dos anticiclones transientes e das incursões de ar frio no continente Sul-Americano. Por outro lado, se assemelham no fato de que o anticiclone transiente nas quatro situações tenha conduzido o escoamento a passar sobre a frente oceânica da região CBM, da zona fria para a zona quente. Esse processo causou a instabilização do escoamento no setor quente e, consequentemente, a formação de nebulosidade rasa corrente abaixo, e/ou evolução da já existente.

4 Figura 1. O anticiclone transiente advectando nebulosidade rasa sobre o Sul do Brasil no dia 19 de julho de (a) (b) (c) (d) Figura 2. Média diária dos campos de pressão ao nível do mar (linhas contínuas) e vento à superfície, e temperatura de pele (áreas preenchidas), para um evento de advecção de nebulosidade rasa em cada estação do ano: (a) verão, (b) outono, (c) primavera, (d) inverno.

5 4 CONCLUSÕES Os casos de advecção de nebulosidade rasa sobre o Sul do Brasil analisados nesse trabalho estiveram associados à atuação de anticiclones transientes sobre a região CBM. Ficou evidenciada a dependência da advecção de nebulosidade rasa no Sul do Brasil em relação à direção do escoamento em baixos níveis e ao gradiente de TSM. Nos quatro casos, a borda da alta pressão esteve localizada sobre o Sul do Brasil. O anticiclone transiente conduziu os ventos da região de gradiente na CBM para o continente. Uma climatologia dos casos sobre o Sul do Brasil entre 2007 e 2009 está sendo construída, com a finalidade de identificar o padrão sazonal dos campos de pressão ao nível do mar e vento em 1000 hpa durante as advecções de nebulosidade rasa. Ainda pretende-se descobrir qual padrão é mais frequente, e analisar a contribuição dos fluxos de calor e de umidade nesse fenômeno. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGEE, E. M.; CHEN, T. S.; DOWELL, K. E A review of mesoscale cellular convection. Bulletin American Meteorological Society, Vol. 54, No. 10: ATKINSON, B. W Mesoscale Atmospheric Circulation. Academic Press, San Diego, California. ATKINSON, B. W.; ZHANG, J. W Mesoscale shallow convection in the atmosphere. Reviews of Geophysics, Vol. 34, No. 4: DOMINGUES, I. P.; DERECZYNSKI, C. P Estudo de Caso de Chuva no Rio de Janeiro por Efeito de Circulação Marítima. In: IX Congreso Argentino de Meteorologia, Buenos Aires. GARREAUD, R. D Cold air incursions over subtropical South America: Mean structure and dynamics. Monthly Weather Review, 128: HUBERT, L. F Mesoscale cellular convection. Meteorological Satellite Laboratory Report. No. 37, Washington D.C., 68p. KALNAY et al The NCEP/NCAR-40-year reanalysis project. Bulletin of American Meteorology Society. No. 77: PAINEMAL, D.; GARREAUD, R.; RUTLLANT, J.; ZUIDEMA, P Southeast Pacific Stratus: High Frequency Variability and Mesoscale Structures over San Felix Island. Journal of Applied Meteorology and Climatology, Vol. 49, No. 3: PALUCH, I. R.; LENSCHOW, D. H Stratiform Cloud Formation in the Marine Boundary Layer. Journal of the Atmospheric Sciences. No. 48: PEZZI, L. P.; SOUZA, R. B.; LENTINI, C. A. D.; GARCIA, C. A.; MATA, M. M Simultaneous ocean-atmosphere in situ observations at the Brazil-Malvinas Confluence region. In: Proceedings of 8 th International Conference On Southern Hemisphere Meteorology And Oceanography, Foz do Iguaçu, p SKYLLINGSTAD, E. D.; VICKERS, D.; MAHRT, L.; SAMELSON, R Effects of mesoscale sea-surface temperature fronts on the marine atmospheric boundary layer. Boundary-Layer Meteorology. 123: DOI /s TOKINAGA, H.; TANIMOTO, Y.; XIE, S.-P SST-Induced Surface Wind Variations over the Brazil-Malvinas Confluence: Satellite and In Situ Observations. Journal of Climate. 18: