Mecanismos físicos associados à formação da Baixa do Chaco

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1 Mecanismos físicos associados à formação da Baixa do Chaco Marcelo E. Seluchi 1 e A. Celeste Saulo 2 1 Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos CPTEC/INPE, Cachoeira Paulista, SP, Brasil, 2 Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CONICET/UBA), Depto de Cs. de la Atmósfera y los Océanos (FCEN,UBA), Buenos Aires, Argentina RESUMO: Neste trabalho se analisam os mecanismos físicos que explicam a existência e variabilidade da Baixa do Chaco. Para isso foram escolhidos dois casos particulares, um típico da estação chuvosa e outro ocorrido no período de transição. A metodologia consistiu na análise dos termos da equação termodinâmica, avaliados a partir de simulações numéricas realizadas com o modelo regional Eta/CPTEC. Os resultados confirmam o caráter térmico da baixa, embora existem diferenças substanciais nos processos físicos envolvidos nas diferentes épocas do ano. Palavras-chave: Baixa térmica, Monsão, América do Sul 1 INTRODUÇÃO A Baixa do Chaco é uma das componentes das Monções da América do Sul e se manifesta como uma fraca depressão nas cartas de superfície, normalmente localizada na região do Chaco, entre a Bolívia, o Paraguai e o sudoeste do Brasil. Embora existam menções sobre a existência deste sistema (Schwerdtfeger, 1976), documentando seu caráter térmico e sua presença nas cartas médias de verão, são muito poucos os trabalhos que abordam em detalhe os mecanismos responsáveis pela sua formação e variabilidade. Neste sentido, o antecedente mais relevante até o momento é o trabalho de Figueroa et al (1995) que a partir de simulações idealizadas reproduzem parcialmente a presença da Baixa do Chaco e da Alta da Bolívia como resposta a uma fonte de calor contínua localizada no centro do continente. Esses autores sugerem a necessidade da inclusão da radiação de forma mais realista para explicar adequadamente a variabilidade deste sistema. Neste trabalho se realiza uma análise de dois eventos de Baixa do Chaco com a finalidade de determinar os mecanismos físicos envolvidos na sua existência e evolução. Tais casos foram observados em distintas épocas do ano, representativos da estação chuvosa e do período de transição. 2 - MATERIAL E MÉTODOS Os casos foram analisados utilizando simulações com o modelo regional Eta/CPTEC (Black, 1994), com uma resolução horizontal de 40 km e empregando como condições iniciais e de contorno às análises do NCEP. A situação de transição foi inicializada às 12Z do dia 14 de setembro de 2009 e a correspondente à estação chuvosa às 00Z do dia 1 de fevereiro de As simulações cobrem um período de 72hs. O desempenho do modelo Eta/CPTEC foi avaliado comparando a evolução da pressão reduzida ao nível do mar simulada pelo modelo com a obtida a partir das análises do NCEP, resultando satisfatório para os fins perseguidos neste estudo (Figura não inclusa). Os mecanismos foram estudados através da análise da equação termodinâmica, nos moldes do trabalho de Seluchi et al (2003), onde os termos foram obtidos diretamente do

2 código do modelo para minimizar as aproximações efetuadas nas análises de tendências de temperatura. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 1 mostra a pressão reduzida ao nível do mar e as linhas de corrente no nível de 250 hpa para os casos de primavera e verão, respectivamente. A Figura representa um momento de maior intensidade da Baixa do Chaco no contexto da situação escolhida. Em particular o caso de verão mostra a presença da Alta da Bolívia e de um cavado no NEB, sendo características típicas da estação chuvosa. A Baixa do Chaco tem seu centro ao sul da área com maiores precipitações no verão, enquanto que no caso de transição a precipitação é menos importante e a baixa se localiza um ligeiramente mais para o norte. Figura 1: Pressão reduzida ao nível do mar (hpa), linhas de corrente no nível de 250 hpa e chuva acumulada (mm, sombreado) em 72 hs para as datas indicadas. Os gráficos correspondem a simulações realizadas com o modelo Eta/CPTEC. Um dos aspectos mais distintivos desta baixa é seu suposto caráter térmico (Rao e Erdogan, 1989). Isso pode ser comprovado nos casos analisados comparando as variações da pressão reduzida ao nível do mar com a espessura da troposfera baixa/meia (figura não mostrada). Essa característica sustenta a utilização da equação termodinâmica para a análise dos processos que explicam as flutuações da baixa. As Figuras 2 e 3 apresentam a estrutura vertical da evolução das tendências de temperatura correspondentes aos diferentes processos que intervêm na equação termodinâmica, para o caso de primavera e verão, respectivamente. Esses termos representam a média na área compreendida entre 25-15ºS e 70-50ºO. Embora são vários os processos que contribuem para modular a tendência de temperatura, essa figura mostra os mais significativos, além de agrupar sob o nome de processos úmidos as contribuições da condensação/evaporação na grande escala e a convecção (painel c), assim como a contribuição radiativa e dos processos de superfície (painel d). A comparação das Figuras 2 e 3 revela diferencias significativas entre as baixas selecionadas, que se expressam fundamentalmente na estabilidade estática e nos processos úmidos. Em particular, a tendência de temperatura gerada pelo termo da estabilidade estática

3 denota a ação da subsidência progressiva na alta atmosfera, coerente com a presença de uma crista nesses níveis. Na situação de verão,em troca, existe um esfriamento moderado em praticamente toda a troposfera, produto do levantamento do ar associado à convecção. Consistentemente, a resposta dos processos úmidos indicam, no caso da primavera, um esfriamento centrado na camada 450/550 hpa possivelmente vinculado ao secamento e a evaporação das nuvens e um aquecimento restrito aproximadamente à camada 650/800 hpa, provavelmente associado à convecção. No verão o levantamento mostrado no painel b está correlacionado com a atividade convectiva profunda, que libera progressivamente calor latente na coluna atmosférica. É interessante ressaltar o comportamento do balanço de calor (painel d) dominantemente positivo em ambos os casos perto da superfície e nas proximidades do nível de 600 hpa, onde se encontra o Altiplano Peruano-Boliviano., cuja contribuição à formação da Baixa do Chaco já foi apontado por Figueroa et al, (1995). O esfriamento observado próximo do nível de 450 hpa pode estar associado à perda radiativa no topo da nebulosidade. Figura 2: Seção vertical da evolução temporal da tendencia de temperatura acumulada desde o inicio da rodada (contornos em ºC) média na área compreendida entre 25-15ºS e 70-50ºO devida a: a) advecção horizontal, b) estabilidade estática, c) processos úmidos e d) balanço de radiação. As cores representam a contribuição conjunta de todos os processos envolvidos na equação termodinâmica. A figura corresponde ao caso de primavera.

4 Finalmente, a advecção horizontal de temperatura (painel a) joga um papel menor no caso de verão e apresenta um sinal negativo na situação de primavera, compatível com a aproximação da crista nos níveis meios e altos da atmosfera. A somatória de todos os processos considerados (sombreado nas figuras 2 e 3) indicam um aquecimento neto que no verão se estende praticamente a toda a coluna atmosférica enquanto que no caso de primavera atinge apenas os níveis mais baixos. Figura 3: Idem Figura 2 para o caso de verão. 4 CONCLUSÕES Nos casos analisados, o caráter térmico da Baixa do Chaco foi comprovado através da sinergia entre os máximos relativos de espessura troposférica e os mínimos relativos de pressão na área de abrangência do sistema. A análise dos termos da equação termodinâmica permite identificar processos dominantes diferentes em cada um dos eventos estudados. No caso do verão, a coluna atmosférica se aquece fundamentalmente devido à ação da liberação de calor latente resultante processos convectivos, que é levemente atenuado pelo esfriamento decorrente da ascensão do ar. Isso difere substancialmente do que acontece na primavera, onde a subsidência associada com a presença da crista nos altos níveis gera um aquecimento que resulta dominante nas camadas mais altas da troposfera, e que é atenuado

5 pelo esfriamento evaporativo nesses níveis (Fig 3, painel c) e reforçado na baixa troposfera pela liberação de calor latente decorrente da convecção. Os processos radiativos contribuem positivamente perto do solo e do platô andino, tanto à manutenção do sistema quanto à sua variabilidade diurna. Neste sentido, os resultados confirmam a hipótese da importância dos processos radiativos, já que a Baixa do Chaco não poderia se configurar sem a ação do aquecimento diferencial da superfície. Essa característica resulta mais evidente no caso da primavera. Este trabalho apresenta outra perspectiva sobre os mecanismos físicos associados à Baixa do Chaco que evidenciam a necessidade de rediscutir os modelos conceituais que explicam a existência deste sistema, que pode apresentar diferenças nas distintas épocas do ano. AGRADECIMENTOS: Este trabalho foi parcialmente financiado pelo Conselho de Desenvolvimento Científico e Tecnológico através do Projeto Prosul (CNPQ/490225/2008-0), pela Universidade de Buenos Aires através do UBACyT X204, e pelo CONICET através do PIP REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BLACK T.L., 1994: The New NMC mesoscale Eta model: Description and forecast examples. Weather and Forecasting, 9, FIGUEROA S.N., P. SATYAMURTY, P.L. SILVA DIAS, 1995: Simulations of the Summer Circulation over the South American Region with an Eta Coordinate Model. J. Atmos Sci, 52, RAO G.V., S. ERDOGAN, 1989: The atmospheric heat source over the Bolivian plateau for a mean January. Bound.-Layer Meteor., 46, SCHWERDTFEGER, W.C., 1976: Introduction. Climate of Central and South America. W. Schwerdtfeger, H.E. Landsberg, Eds. World Survey of Climatology, Vol. 12. Elsevier SELUCHI M.E, A. C SAULO, M NICOLINI, P SATYAMURTY, 2003: The Northwestern Argentinean Low: a study of two typical events. Mon. Wea. Rev,131,

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