ONDAS DE LESTE EM 2009

Transcrição

1 ONDAS DE LESTE EM 2009 Daniel F. Teixeira de Oliveira¹, Bianca Lobo Silva¹, Eduardo M. Gonçalves Dutra³ Inst. de Astronomia, Geof. e Ciências Atmosféricas da Univ. de S. Paulo, São Paulo - SP, Bra. ¹daniel.fto@gmail.com; ²bianca@model.iag.usp.br; ³melts10@gmail.com; Dezembro de 2009 RESUMO: O trabalho se trata da análise dos eventos de Ondas de Leste no período de Janeiro a Setembro de 2009, no hemisfério sul. Investigou-se a melhor forma de analisar os eventos, plotando perfis verticais de velocidade meridional do vento e de omega. A partir dos Diagramas de Hövmoller obtiveram-se os principais parâmetros de cada onda, bem como suas características médias. Analisaram-se também os movimentos verticais e sua relação com os cavados das ondas. Concluiu-se que quanto maior é o comprimento da Onda de Leste, maior é a taxa de precipitação associada a ela. Os melhores níveis de observação de uma onda são os de 500 e 600hPa. Entradas de frentes frias e presença contínua da ZCIT afetam os campos observados e logo, as análises. ABSTRACT: EASTERLY WAVES IN 2009 This study analyzes the Easterly Waves events between January and September of 2009, in the Southern Hemisphere. It looks for the best method to investigate this kind of event, plotting meridional wind and omega vertical profiles. From Hövmoller Diagrams the main parameters could be calculated, as well as its average characteristics. The vertical motion was also analyzed, relating it to its position close to the wave trough. It was concluded that as large the wavelength is, bigger is the precipitation rate in the area where the wave is propagating on. The best pressure levels to observe Easterly Waves are 500 and 600hPa. Cold fronts and the ITCZ disturb higher fields, decreasing analysis quality. Palavras-Chave: Ondas de Leste, extremos, precipitação, INTRODUÇÃO Ondas de Leste são distúrbios que ocorrem na região equatorial e que recebem este nome por terem deslocamento de leste para oeste. No Hemisfério Sul, é caracterizado sinoticamente por um cavado sobre o Oceano Atlântico que se desloca para a costa do Nordeste brasileiro, ocasionando mudança na direção do vento meridional. Nesta região, o sistema pode causar chuva moderada. Na dianteira do cavado é comumente observada uma crista, cuja região costuma apresentar tempo bom, com subsidência e nebulosidade baixa. No eixo do cavado ocorrem chuvas freqüentes e, após sua passagem, ocorrem fortes movimentos ascendentes do ar e chuvas de moderada para forte intensidade. A estrutura vertical de uma Onda de Leste pode ser observada na Figura 1. O objetivo deste trabalho é comparar a estrutura das Ondas de Leste ocorridas de janeiro a setembro de 2009 no Atlântico Sul, diferenciando sistemas que tenham causado eventos de precipitação intensa e de precipitação mínima. Deste modo, será possível obter um padrão para cada um destes tipos de eventos. 2. METODOLOGIA Neste trabalho foram utilizados os dados da componente meridional do vento (v), em

2 m/s, da pseudo-velocidade vertical na coordenada de pressão (ω), em Pa/s, e da umidade específica (q), em kg/kg, da análise feita pelo Global Forecast System (GFS), com resolução espacial de 1ºx1, disponíveis nos horários sinóticos principais. Também foram utilizados os dados de taxa de precipitação da reanálise do NCEP/NCAR. Os dados de NCEP têm resolução espacial de 2,5 x2,5 e resolução temporal de 6 horas, como o GFS. Foram analisados os níveis de 850, 700, 600 e 500 hpa, garantindo que as ondas pudessem ser detectadas em seus diferentes níveis. Foram também feitos gráficos do perfil vertical do vento meridional e da pseudovelocidade vertical na coordenada de pressão. Os perfis de v indicam a altura do desvio do vento meridional, indicando qual nível de pressão deve ser estudado mais atentamente nos gráficos posteriores. Os perfis de omega indicam onde há movimentos de ascendência e subsidência, indicando áreas de convecção e ajudando a identificar a posição do cavado da onda. Os diagramas de Hövmoller indicam o período de duração dos distúrbios de v. Com eles é possível calcular a velocidade e o comprimento das ondas. Plotou-se também gráficos de valor absoluto de v junto com a umidade específica em superfície ao longo do período desejado. Estes gráficos possibilitaram a identificação das ondas de cada mês. Assim como os distúrbios provocam uma mudança de direção de v (de positivo para negativo na passagem do eixo do cavado), o sistema atmosférico também realiza um transporte de vapor d água. Por isso, o critério inicial para definir-se um evento como Onda de Leste, devem ser verificadas as seguintes condições: - componente meridional do vento positiva por cerca de 3 dias; - aumento de umidade específica em relação ao dia anterior; - movimento ascendente próximo ao eixo do cavado (ω negativo). Todos os gráficos foram plotados para as latitudes de 0º e 5ºS e longitude de 35ºW. Assim, os eventos foram divididos nestas duas faixas, pois estes não ocorriam necessariamente na mesma latitude. Os impactos causados pelas ondas foram obtidos pela reanálise do NCEP/NCAR. Foi calculada a precipitação acumulada a partir da taxa de precipitação, somente para os supostos períodos de onda. Com isto, foi possível uma visualização espacial dos impactos de cada onda. 3. RESULTADOS Foram plotados para cada mês gráficos da variação da componente meridional do vento (para os níveis de 850, 700, 600 e 500 hpa) e da variação da umidade específica em superfície (exemplo na Figura 2) para as latitudes de 0º e 5ºS, e longitude constante de 35ºW. Com esses gráficos (especialmente nos níveis de 600 e 500 hpa) foram selecionados eventos de interesse que apresentaram mudança do sinal de v acompanhados de uma anomalia positiva da umidade específica quando comparada ao dia anterior.

3 Figura 2 Relação de v com a variação da umidade específica para 0º de latitude e 35ºW de longitude para o mês de Abril de 2009 em 600 hpa. Posteriormente, para uma melhor análise, foram plotados para os eventos selecionados os diagramas de Hovmöller e o perfil vertical da componente meridional do vento, e a precipitação acumulada no período selecionado para a grade de 80ºW a 10ºE e 30ºS a 10ºN. Através da análise desses gráficos se mostrou necessário o uso de outra variável para se determinar se o evento escolhido se tratava realmente de uma Onda de Leste. Logo, optou-se por analisar o perfil vertical da pseudo velocidade vertical na coordenada de pressão (ω). Com os gráficos para os períodos específicos foi verificado se a mudança de sinal de v (de negativa para positiva, indicando a passagem de uma crista, acompanhado do aumento da umidade específica em relação ao dia anterior) persistiu por pelo menos 2,5 dias no nível de 500 ou 600hPa. Caso esta condição fosse satisfeita, era então analisado o comportamento de ω para o período para verificar se, próxima à data em que ocorreu a passagem do eixo do cavado (definida como o dia em que o sinal de v muda de positivo para negativo), ocorreu um período com movimento ascendente do ar (ω negativo). Analisando os períodos escolhidos, foram classificadas como ondas de leste 5 eventos na latitude de 0º e 8 eventos na latitude de 5ºS. Vale ressaltar que algumas análises foram prejudicadas pela falta de dados, sendo impossível determinar pelo método proposto de identificação se o período analisado se tratava de um evento de interesse. Figura 3 Período para o qual as condições impostas foram satisfeitas (próxima a data da passagem do eixo do cavado, movimento ascendente do ar).

4 Tabela 1 Períodos para os quais as condições impostas foram satisfeitas. A partir dos diagramas de Hovmöller de cada período classificado como ocorrência de uma Onda de Leste, foram calculados as velocidades de propagação e o comprimento de onda para cada evento. A velocidade de propagação (c) é obtida pela a inclinação das isolinhas e o comprimento de onda (L) é obtido através da distância entre a crista a oeste do cavado e a crista a leste do cavado no diagrama de Hovmöller. O período médio das ondas (τ) foi obtido através da relação L = cτ. Para a latitude de 0º, a velocidade média de propagação obtida foi de 7,9ºlon/dia, comprimento de onda médio de 36ºlon e período médio de 4,7 dias. Para a latitude de 5ºS, a velocidade de propagação média obtida foi de 7,4ºlon/dia, comprimento de onda de 34,1ºlon e período médio de 4,8 dias. Na tabela 2 apresentam-se os valores encontrados para cada onda analisada. Tabela 2 velocidade de propagação (c), comprimento de onda (L) e período médio de duração da onda (τ) Através da análise da relação entre a taxa de precipitação e a velocidade de propagação e comprimento de onda das OLs encontradas, é possível observar que existe uma relação entre essas variáveis. Viu-se que quando a onda apresentava comprimento abaixo do valor médio, a taxa de precipitação (mm/dia) ficou abaixo dos valores médios (os valores médios para a taxa de precipitação foram considerados como sendo os valores para as ondas com comprimento e velocidade de propagação próximos do valor médio). Quando L fica acima da média, a taxa de precipitação apresentou valores acima dos valores médios.

5 Tabela 3 desvio da velocidade de propagação e do comprimento de onda e sua relação com a taxa de precipitação no período da onda. 4. CONCLUSÕES O estudo das Ondas de Leste nos levou a concluir certos parâmetros para sua ocorrência no hemisfério sul. Os valores médios variam com a latitude estudada, sendo que na latitude de 0 a velocidade média de propagação obtida foi de 7,9ºlon/dia, o comprimento de onda médio de 36ºlon e o período médio de 4,7 dias. Na latitude de 5 S, a velocidade de propagação média obtida foi de 7,4ºlon/dia, o comprimento de onda de 34,1ºlon e o período médio de 4,8 dias. Observando os perfis verticais de omega concluiu-se também que nestas ondas o movimento ascendente ocorre próximo ao eixo do cavado, confirmando as observações de Hall (1989). Analisando onda a onda, percebeu-se a relação entre sua intensidade (velocidade de propagação e comprimento) e a taxa de precipitação causada na região em que cada onda se propagou. Isto conseqüentemente trouxe impactos na precipitação acumulada. Analisando os níveis de pressão em cada gráfico, concluiu-se que os níveis de 500 e 600hPa são os mais recomendáveis para identificar os eventos de Ondas de Leste. Um fator prejudicial nas análises foi a entrada de frentes frias que algumas vezes chegavam até o nordeste brasileiro. Isto perturbou os campos em altos níveis e os desvios do vento meridional perderam seu padrão. A presença da Zona de Convergência Intertropical também prejudicou alguns campos durante parte do ano em que ela se encontra mais ao sul. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BURPEE, R.W. The Origin and Structure of Easterly Waves in the Lower Troposphere of North Africa. Journal of the Atmospheric Sciences, v. 29, p , COUTINHO, E.C.; FISCH, G. Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOLs) na Região do Centro de Laçamento de Alcântara MA. Revista Brasileira de Meteorologia, v.22, n.2., , HALL, B.A. Westward-moving Disturbances in the South Atlantic coinciding with heavy rainfall events at Ascension Island. Meteorology Magazine, v. 118,p , PYTHATOULIS, I.; THORNCROFT, C. The Low-Level Structure of African Easterly Waves in Monthly Weather Review, v. 127, p , RIEHL, H. Waves in the easterlies and polar front in the tropics. Chicago: Chicago University, Departament of Meteorology, p. SANTIS, W.J.J. Avaliação dos Distúrbios Ondulatórios de Leste na América do Sul Tropical e Adjacências. São Paulo, Dissertação (Mestrado em Meteorologia) Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas USP.