XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002

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1 VERIFICAÇÃO DA ATUAÇÃO DA OSCILAÇÃO DE DIAS NO NORDESTE DO BRASIL Walber Alexandre do Nascimento José Ivaldo Barbosa de Brito Departamento de Ciências Atmosféricas Centro de Ciências e Tecnologia Universidade Federal da Paraíba - Campus II Campina Grande PB walalex@zipmail.com.br ivaldo@dca.ufpb.br ABSTRACT Data of thirteen years of precipitation from Ceará state and of surface pressure from Fortaleza are used in statistical study with the objective of investigates the oscillation of Madden and Julian (30-60sDay) on the Northeast of Brazil, during the events of El Niño (1992/93) and La Niña (1985/86). The results showed that the pressure is good identifier of the oscillation of days, while the precipitation is a not a good identifier. INTRODUÇÃO A oscilação de Madden-Julian (OMJ; Madden e Julian, 1971) representa a mais significativa forma de variabilidade atmosférica nos trópicos em escala de tempo intra-sazonal. Desde a sua descoberta no início da década de 1970, uma variedade de ricos estudos vem sendo empreendidos para caracterizar sua estrutura espacial e temporal, teorizar sua origem, simular e prever seu comportamento em modelos numéricos (Waliser et al., 1997). Estudos observacionais descrevem a OMJ como sendo um evento que se propaga para leste, na região equatorial, de número de onda um e oscilação baroclínica no campo de vento tropical. A velocidade de propagação é da ordem de 6 m/s no hemisfério leste, onde a OMJ interagem fortemente com a atividade convectiva profunda, e de 12 m/s ou maior no hemisfério oeste, onde ela continua propagando sem muita influência no campo de nebulosidade. As interações entre OMJ-anomalias da convecção e a circulação de grande escala são mais forte no hemisfério leste, sobre os Oceanos Índico e Pacífico Ocidental, onde a oscilação exibi sua maior variabilidade e tipicamente atinge sua amplitude máxima. Tais interações influência fortemente o desenvolvimento e a atividade de monções asiática-australiana e também influencia as regiões extratropicais (Weicman, 1983; Liebmann e Hartman, 1984; Weicman et al., 1985). Enquanto, as descrições observacionais da OMJ progrediram continuamente nas duas últimas décadas, a compreensão teórica da OMJ tem enfrentado algumas dificuldades. O mais difícil tem sido explicar a lenta propagação para leste e a baixa estrutura de número de onda (Hayashi e Golder, 1993). As variações de onda CISK (Instabilidade Condicional do Segundo Tipo) tem sido a base para uma linha de teoria. A teoria onda CISK propõem que convergência de umidade em baixos níveis troposféricos induz convecção de cúmulos profundos, e o calor latente liberado devido à condensação produz modos de propagação para leste (Lau e Peng, 1987; Chang e Lim, 1988). Estes modos induzem convergência adicional nos baixos níveis, e assim aquecimento latente, ao leste da região de origem da liberação de calor latente e assim por diante. Apesar do sucesso inicial da onda CISK em simular a propagação para leste, as velocidades de fase dos modos instáveis eram tipicamente maiores que as observadas. Em contraste, com o mecanismo da onda CISK, a teoria da realimentação vento-evaporação para a OMJ diz que o aquecimento diabático 145

2 devido à convecção cúmulo profunda é quase compensado pelo resfriamento adiábatico devido aos movimentos ascendentes (Emanuel, 1987). Por outro lado, é oportuno mencionar que de acordo com Knutson e Weicmann (1987) as principais características observacionais da oscilação de dais (OMJ) são as seguintes: a) caracterizada por anomalias, em escala global, nos campos de vento e convecção tropicais, inclusive com uma modelação nas atividades de monções dos Hemisférios Norte e Sul; b) apresenta uma periodicidade que pode variar de 30 a 60 dias; c) as anomalias de convecção e de circulação associadas com a OMJ tendem a se propagar para leste com o tempo; d) nos trópicos, as anomalias do vento zonal na baixa e alta troposfera estão fora de fase na escala de tempo de dias; e) a oscilação não apresenta variação sazonal sistemática, em amplitude e periodicidade, mas apresenta sazonalidade nas regiões de máxima variabilidade de radiação de onda longa emitida para o espaço e na resposta extratropical; f) há evidências de uma associação entre flutuações na convecção tropical e anomalias da circulação em latitudes médias na escala de tempo de dias; g) oscilações atmosféricas intrasazonais, caracterizadas por propagação para leste das anomalias do vento tropical de grande escala, foram observadas nos modelos de circulação geral. Sinais da OMJ também foram relacionados com as anomalias de precipitação, radiação de onda longa emitida para o espaço e circulação troposférica superior, durante o verão, sobre a América do Sul, inclusive o Nordeste do Brasil (Kayano et al., 1990). Portanto, a OMJ está relacionada, de modo geral, com anomalias da circulação atmosférica e convecção tropical que se propagam para leste, na região equatorial, ao redor do globo com uma periodicidade entre 30 e 60 dias. Tomando como base as oscilações intra-sazonais sobre o Nordeste do Brasil observadas por Madden e Julian (1972), durante o ano do IGY (Ano Geofísico Internacional), e por Kayano et al (1990) no verão de 1989/1990, as observações de Lima e Rao (1996) e a tendência atual das investigações da OMJ. Este trabalho de como objetivo verificar a atuação da oscilação de dias sobre o Nordeste do Brasil para diferentes períodos de tempo, nos quais foram observados diversos fenômenos de grande escala atuando sobre a região, bem como a influência desta oscilação no modelamento da precipitação da região Nordeste. MATERIAL E MÉTODOS Neste estudo têm sido utilizados dados totais diários de precipitação do estado do Ceará no período de , e de pressão à superfície média diária em Fortaleza, no período de Foram calculados os coeficientes e amplitudes dos harmônicos das séries de pressão e precipitação, utilizando o método de Fourier, ou seja, supondo que a variável em questão, aqui referida com X(t), pode ser representada de acordo com Bloomfield (1976) pela seguinte série temporal : X a 2 m 0 () t = + [ a cos( wt ) + b sen( = 1 w t)] (1) 146

3 onde, X(t) é a pressão atmosférica no tempo t, a 0 representa o coeficiente harmônico de ordem zero e a e b são os coeficientes de ordem, m é o número total de harmônicos, em geral, dado pelo o inteiro de n/2, n é o número total de dados e w é dado por: 2π w = ; = 1,2,..., n/2 (2) n a 0,a e b são representados por: 1 2 n n t = 0 n 2 1 n t =0 n 2 1 n t =0 () t a = X (3) 0 [ X () t cos( w t) ; a = ] = 1,2,..., n/2 (4) [ X () t sen( w t) ; b = ] = 1,2,..., n/2 (5) e a amplitude do K-ésimo harmônico é dada por: c = a + b (6) 2 Estes coeficientes harmônicos foram calculados, através de um programa na linguagem FORTRAN e os seus resultados foram repassados para uma planilha EXCEL, foram feitos os gráficos representando as amplitudes dos -ésimos harmônicos. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 1 mostra as anomalias diárias da pressão à superfície em Fortaleza média móvel de 11 dias, durante os anos de 1985 e 1986, período de ocorrência de La Niña (Wolter, 2000). Observa-se uma oscilação de aproximadamente 40 dias nos primeiros cinco meses de 1985, durante os meses de junho e julho praticamente não se verifica oscilações da anomalia de pressão em escala de tempo intra-sazonal. Entretanto, durante os meses de agosto a novembro observa-se uma oscilação da ordem de dias. Nos primeiros meses de 1986 não é observado uma oscilação predominante, contudo de setembro a dezembro verifica-se uma oscilação da ordem de 40 dias. Isto, possivelmente, ocorreu devido às fortes atuações de eventos de escala sinótica, tipo vórtice ciclônico da alta troposfera e da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), durante o primeiro semestre de 1986, sobre o Nordeste, inibindo as flutuações intra-sazonal. 147

4 Figura 1 Anomalia diária de pressão à superfície (hpa) em Fortaleza Ceará para o período de média móvel de 11 dias. Por outro lado, a Figura 2 mostra as anomalias de precipitação diária sobre o estado do Ceará durante os anos de 1985 e de É interessante observar que oscilações de dias são observadas de dezembro de 1985 a maio de 1986, enquanto no primeiro semestre de 1985 não são observadas uma oscilação predominante. Isto deve ter ocorrido porque os primeiros cinco meses de 1985 foram muito chuvosos em todo o estado do Ceará, fazendo com que não se observe oscilações predominante de escala intra-sazonal, uma vez que a estação foi muito chuvosa. Também não se verifica nenhuma oscilação significativa no segundo semestre tanto no ano de 1985 como de 1986, o que poderia ser esperado pois, o segundo semestre é o período seco em todo o Ceará. Então, se não existe convecção não é possível modelar oscilações através da convecção. Em contra partida durante o primeiro semestre de 1985 ocorreu intensa convecção durante todo período não sendo possível identificar oscilações intrasazonais, ou seja foi observado a influência de um sistema mais intenso que os mecanismo intrasazonais. A Figura 3 mostra as anomalias diárias de pressão à superfície em Fortaleza média móvel de 11 dias, durante os anos de 1992 e 1993, período de ocorrência de El Niño (Wolter, 2000). Verifica-se que de abril a setembro de 1992 não é observado nenhum tipo de oscilação intra-sazonal predominante, e de outubro de 1992 até dezembro de 1993 verifica-se flutuações intra-sazonal da ordem de dias. A Figura 4 mostra as anomalias de precipitação diária sobre o estado do Ceará durante os anos de 1992 e de 1993, verifica-se a predominância de oscilações de aproximadamente 30 dias durante os primeiros 3 meses de 1992, concordando com as flutuações da pressão à superfície em Fortaleza. Possivelmente, a precipitação verificada durante os primeiro 80 dias de 1992 no Ceará tenha sido decorrente da OMJ. Na Figura 5 é mostra a análise harmônica da anomalia de precipitação diária média móvel de 11 dias para o estado do Ceará. Verifica-se que a rigor não existe nenhum harmônico dominante na freqüência de 30-60, aparentemente há um destaque para o harmônico 80, que significa oscilações de aproximadamente 56 dias. 148

5 Figura 2 Anomalia de precipitação diária (mm/dia) no estado do Ceará para o período de média móvel de 11 dias. Figura 3 Anomalia diária de pressão à superfície (hpa) em Fortaleza Ceará para o período de média móvel de 11 dias. 149

6 Figura 4 Anomalia de precipitação diária (mm/dia) no estado do Ceará para o período de média móvel de 11 dias. Figura 5 Análise harmônica da anomalia diária do estado do Ceará para o período de média móvel de 11 dias. 150

7 Conclusões De acordo com os resultados obtidos tem se as seguintes conclusões: A detecção da atuação da OMJ no Nordeste do Brasil usando dados de precipitação é uma tarefa muito difícil e desaconselhável. Pois, a OMJ praticamente não foi observada nas análises de precipitação nos anos de ocorrência de El Niño ou La Niña. Nas análises da pressão atmosférica à superfície observou-se a atuação da OMJ sobre o Nordeste em todos os períodos estudados. Portanto, a pressão é uma variável bastante útil nas investigações da influência da OMJ na região. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA BLOOMFIELD, P. Fourier Analysis of Time Series: An Introduction. John Wiley & Sons. New Yor, 1976, 258p. CHANG, C.P.; LIM, H. Kelvin Wave-CISK: A possible mechanism for the day oscillation, Journal of the Atmospheric Sciences, v.45, p , CHAO, T.R. A critique of WAVE-CISK as an explanation for the day tropical intraseasonal oscillation. Journal Meteorological Society of Japan, v.73, p , EMANUEL, K.A. An air-sea interaction model of intraseasonal oscillations in the tropics. Journal of the Atmospheric Sciences, v.44, p , HAYASHI, Y.; GOLDER, D.G. Tropical and day oscillations appearing in realistic and idealized GFDL climate models and ECMWF dataset. Journal of the Atmospheric Sciences, v.50, p , KAYANO, M.T.; KOUSKY, V.E.; STUDZINSKI, C.D.; DIAS, P.L.S. As Variações Intra- Sazonais da Precipitação no Brasil Durante o Verão de 1989/1990. Climanálise, v.5, n.4, p.40-50, KNUTSON,T.R.; WEICKMANN, K.M Day Atmospheric Oscillations: Composite Life Cycles of Convection and Circulation Anomalies. Monthly Weather Review, v.115, n.7, p LAU, K.M.; PENG, L. Origin of low-frequency (intraseasonal) oscillations in the tropical atmosphere. Part I: basic theory. Journal of the Atmospheric Sciences, v.44, p , LIEBMANN, B.; HARTMANN, D.L. An observational study of tropical-midlatitude interaction on intraseasonal time scales during winter. Journal of the Atmospheric Sciences, v.41, n.sf., p , LIMA, M.C.; RAO, V.B. Oscilação de Dias Detectada nos Parâmetros de Energia sobre a América do Sul. IX Congresso Brasileiro de Meteorologia. Anais v. 2, p , MADDEN, R.A.; JULIAN, P. Description of Global-Scale Circulation Cells in Tropics with a day Period. Journal of the Atmospheric Sciences, v.29, n.9, p ,

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