USO DO ÍNDICE MENSAL DA OSCILAÇÃO ANTÁRTICA PARA AVALIAÇÃO DE ALGUMAS INTERAÇÕES COM A CIRCULAÇÃO TROPOSFÉRICA NA AMÉRICA DO SUL E OCEANOS PRÓXIMOS

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1 USO DO ÍNDICE MENSAL DA OSCILAÇÃO ANTÁRTICA PARA AVALIAÇÃO DE ALGUMAS INTERAÇÕES COM A CIRCULAÇÃO TROPOSFÉRICA NA AMÉRICA DO SUL E OCEANOS PRÓXIMOS Isimar de Azevedo Santos (isimar@acd.ufrj.br) Nilo José do Nascimento Franco (nilo_jose@hotmail.com) Laboratório de Prognósticos em Mesoescala - LPM Universidade Federal do Rio de Janeiro - Departamento de Meteorologia Rio de Janeiro Brasil Resumo O objetivo deste estudo foi realizar uma investigação diagnóstica do papel da circulação troposférica em torno do continente Antártico sobre o tempo e o clima na América do Sul e oceanos vizinhos. Usando as médias mensais do Índice de Oscilação Antártica (AAO), foram avaliadas as variações no vento troposférico e em campos cinemáticos sobre a América do Sul e ao seu redor durante as fases positivas e negativas deste índice. Os resultados indicaram que a fase positiva do índice AAO conduz a uma configuração de bloqueio que se inicia nos setores central e leste do Oceano Pacífico Sul e persiste sobre a costa leste da América do Sul e sobre o Oceano Atlântico Sul. Palavras chave: Oscilação Antártica, América do Sul, Clima. 1. Introdução A existência de um padrão de teleconexão entre o cinturão da pressão no setor sul da América do Sul e o campo da pressão em torno da Antártica foi observado por Walker mais de oitenta anos atrás, mas só recentemente os pesquisadores passaram a incluir a Oscilação Antártica entre os outros principais padrões globais de teleconexão que são a Oscilação Ártica (AO), a Oscilação do Atlântico Norte (NAO) e o Padrão Pacífico-América do Norte (PNA). Hoje é amplamente reconhecido que o principal modo de circulação atmosférica extratropical do Hemisfério Sul é o seu modo anelar ou a Oscilação Antártica (AAO) que representa as flutuações na intensidade da circulação circumpolar da baixa troposfera. 2. Metodologia e Dados Há pelo menos duas maneiras de calcular o Índice de Oscilação Antártica. De acordo com Jones & Widmann (2004), o índice AAO seria a primeira componente principal do campo da pressão extratropical no nível médio do mar. O índice AAO positivo (negativo) indica a maior (menor) intensidade do escoamento circumpolar de oeste. Thompson & Wallace (2000) identificam o que eles chamaram modo anelar nas anomalias da altura geopotencial em ambos os hemisférios associadas à circulação extratropical. Estes modos de variabilidade são caracterizados pelas simetrias zonalmente profundas ou estruturas em forma de anel, indicando trocas de massa entre as latitudes médias e altas. O Climate Prediction Center (CPC) do NCEP calcula o índice AAO projetando a média mensal das anomalias da altura de 700 hpa sobre o

2 primeiro modo da Função Ortogonal Empírica (EOF) aplicad o à média mensal das anomalias da altura de 700 hpa ao sul da latitude 20 o S. O modo principal da EOF captura o máximo da variância explicada. O conjunto das reanálises do NCEP/NCAR é empregado com resolução horizontal de 2,5 o x 2,5 o de latitude-longitude para o período iniciado em 1979, e o ciclo sazonal é removido do campo médio mensal do geopotencial. Em seguida a matriz de covariância é usada para a análise da EOF. Para o presente estudo, a série temporal do índice mensal AAO obtida no site do CPC/NCEP foi usada para destacar os meses com índice maior ou menor que limiares arbitrários. Os campos do vento da Reanálise 2 do NCEP-DOE (uma versão melhorada da Reanálise 1 do NCEP-NCAR) sobre o cinturão tropical global e sobre a América do Sul e oceanos próximos foram usados para obtenção de médias ponderadas pelo próprio índice AAO. 3. Resultados As figuras 1 e 2 representam a diferença entre as médias ponderadas daqueles meses em que o índice AAO foi maior que +1,5 menos os meses quando o índice foi menor que -1,5, para os níveis troposféricos 850 e 200 hpa (respectivamente) abrangendo o cinturão tropical global e o Hemisfério Sul. As grandes diferenças no setor subpolar dessas figuras simplesmente confirmam o fato de que o índice AAO positivo significa ventos de oeste mais intensos que o normal em torno da Antártica. Estas intensidades também sugerem um caráter barotrópico a estes ventos de oeste. Olhando o cinturão tropical, parece que é bastante fraca a conexão entre a AAO e o vento troposférico sobre os setores tropicais do Atlântico e do leste do Pacifico. Contudo a fase positiva da AAO ativa os ventos de leste da alta troposfera sobre o setor sul do continente Asiático, aparentemente devido a um forçamento ciclônico na alta troposfera sobre as regiões central e norte do Pacífico tropical. Figura 1: Diferença entre as médias ponderadas do vento em 850 hpa nos meses quando o índice AAO foi maior que +1,5 e quando foi menor que -1,5. As cores indicam a intensidade do vento diferença. No Hemisfério Sul é fácil perceber a existência de três sistemas anticiclônicos barotrópicos distintos ativados durante a fase positiva da AAO e que aparentemente se deve aos fortes ventos de oeste subpolares que caracterizam esta fase positiva. No Oceano Índico, o sistema anticiclônico parece alimentar as perturbações baroclínicas sobre a Austrália e também sobre o setor tropical oeste.

3 Figura 2: Idêntica à figura 1, mas para 200 hpa. No Pacífico Sul a fase positiva da AAO ativa um padrão de circulação que conduz a um sistema de bloqueio agindo sobre o setor oceânico leste e sobre o setor sul da América do Sul. Provavelmente como uma conseqüência, aparecem três vórtices ao longo de toda a costa leste da América do Sul na fase positiva da AAO, o que é especialmente claro na alta troposfera. O setor anticiclônico mais ao sul do continente tem caráter barotrópico e controla a circulação de toda a parte sul da América do Sul, conduzindo provavelmente a períodos de subsidência e estiagens durante a fase positiva da AAO comparada com a fase negativa. O segundo sistema de circulação é ativado pela fase positiva da AAO sobre a costa leste da América do Sul e tem caráter baroclínico com circulação ciclônica na alta troposfera e um escoamento do oceano para o continente na baixa troposfera. Esta configuração provavelmente contribui para um clima mais úmido que o normal durante as fases positivas da AAO no norte da Argentina e sul do Brasil. Um terceiro sistema de circulação aparece sobre o Nordeste do Brasil e tem também caráter baroclínico. Contudo o padrão de escoamento nos baixos níveis não ajuda perceber qual seria o efeito do índice AAO sobre esta região. A Figura 3 apresenta a diferença entre o cisalhamento do vento (diferença do vento em 200 hpa menos 850 hpa) para os índices AAO maiores que +1,5 e menores que -1,5. No cinturão tropical esta figura sugere que a circulação da alta troposfera produz anomalias do vento no Pacífico tropical norte central como um enorme vórtice ciclônico durante a fase positiva da AAO. Por outro lado, no setor sul do continente asiático, a fase positiva da AAO produz ventos de leste mais fracos como sugerido pelas anomalias do cisalhamento do vento na troposfera tropical. A Figura 4 mostra a diferença entre os campos da vorticidade relativa em 850 hpa nos meses com o índice AAO maior que +1,5 e nos meses com índice menor que - 1,5. Um importante padrão é a tendência anticiclônica imposta pela fase positiva da AAO sobre a parte sul da América do Sul e também ao longo do Oceano Atlântico, entre as latitudes 40 o S e 60 o S. Este resultado sugere que a fase positiva da AAO bloqueia os ciclones extratropicais em sua travessia por este cinturão. Outro interessante resultado é a banda de vorticidade negativa que inclui a Amazônia, o setor leste da América do Sul e a parte subtropical do Atlântico Sul. Esta configuração indica que a fase positiva da AAO favorece o estabelecimento da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) com vorticidade ciclônica.

4 Figura 3: Diferença entre o cisalhamento do vento para AAO maior que +1,5 e para AAO menor que -1,5. As cores representam a intensidade da diferença. Figura 4: Diferença entre os campos da vorticidade relativa em 850 hpa do índice AAO maior que +1,5 e menor que -1,5. Unidade: 10-6 s -1. A Figure 5 se refere aos campos da divergência em 850 hpa nos meses quando o índice AAO era maior que +1,5 e meses quando do índice era menor que -1,5. Este campo diferença reforça a idéia de que a fase positiva da AAO leva a ZCAS a se estabelecer. 4. Conclusões Este estudo preliminar indica que a fase positiva da AAO produz uma configuração de bloqueio no setor leste o Oceano Pacifico Sul. Este bloqueio impõe uma configuração de três vórtices na costa leste do continente sul-americano.

5 Figura 5: Diferença entre os campos da divergência em 850 hpa do índice AAO maior que +1.5 e menor que Unidade: 10-6 s -1. Na parte mais ao sul, a fase positiva da AAO produz vorticidade anticiclônica e períodos secos. Carvalho et al (2005) associaram este comportamento à intensificação do jato polar durante a fase positiva da AAO. Na parte leste do continente a fase negativa da AAO permite a umidade vir da Amazônia através do jato de baixos níveis como indicado por Reboita et al, A fase positiva da AAO, por outro lado, conduz ao estabelecimento da ZCAS. Sobre o Nordeste do Brasil a configuração do vento é baroclínica durante a fase positiva da AAO, comparando com a fase negativa, mas é difícil determinar qual seria a influência da AAO sobre o comportamento atmosférico nesta região. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Carvalho, L. M. V., C. Jones & T. Ambrizzi, Opposite Phases of the Antarctic Oscillations and Relationships with Intraseasonal to Interannual Activity in the Tropics during the Austral Summer. J. Climate, 18, Gong, D. Y. & S. W. Wang, Definition of Antarctic Oscillation Index. Geophys. Res. Lett., 26, Jones, J. M. & M. Widmann, Atmospheric Science: Early Peak in Antarctic Oscillation Index. Nature, 432, Reboita, M. S., T. Ambrizzi & R. P. Rocha, Relations between the Southern Annular Mode and Southern Hemisphere Atmospheric Systems. Revista Brasileira de Meteorologia, 24 (1), Thompson, D. W. & J. M. Wallace, Annular Modes in the Extratropical Circulation. Part I: Month-to-Month Variability. Journal of Climate, 13,