Relação entre o Modo Anular Sul e as massas de ar formadas sobre o mar de Weddell - Antártica

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1 Relação entre o Modo Anular Sul e as massas de ar formadas sobre o mar de Weddell - Antártica Camila Bertoletti Carpenedo 1, Francisco Eliseu Aquino 2, Adilson Wagner Gandu 1 1 Departamento de Ciências Atmosféricas, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas - IAG/USP. Rua do Matão, Cidade Universitária. São Paulo, SP - Brasil. carpenedo@usp.br; adwgandu@model.iag.usp.br. 2 Centro Polar e Climático/OTOS - Laboratório de Climatologia, Instituto de Geociências - UFRGS. Av. Bento Gonçalves,, Prédio 43136, sala 7 - Agronomia. Porto Alegre, RS - Brasil. francisco.aquino@ufrgs.br. ABSTRACT: The objective of this study was to analyze the influence of the Southern Annular Mode (SAM) on the air masses formed over the Weddell Sea (WS), during the summer and winter periods, between 17 and 8. To this end, relative humidity (RH) and average air temperature (AT) data from surface, 8, and hpa levels, coming from CEP/CAR reanalysis, as well as Byrd Polar Research Center SAM indexes established the correlation and linear regression statistics. The results showed a dipole of correlation between SAM and AT, at surface level, in the summer at the northwestern (positive correlations) and the southeastern (negative correlations) sectors of the WS; and negative correlations at surface level between SAM and RH in the northwestern sector of the WS. Such correlations are possibly a consequence of the Föhn effect, which is intensified during the positive phase of the SAM index. Also, the SAM index presented a positive polarity increase trend (+1.92), between 17 e 8, contributing to the strengthening of the effect. In winter, positive correlations are predominate on the northern sector (+.4) and negative ones in the southern sector (), between SAM and AT, at surface level. The effect of the SAM index on air masses, formed over WS, is more significant in summer and at surface level. Keywords: Weddell Sea, Air Masses, Southern Annular Mode. 1 - ITRODUÇÃO A Antártica possui papel importante no controle da circulação atmosférica no Hemisfério Sul (HS). Em particular, destacam-se as massas de ar formadas sobre o mar de Weddell (MW), que afetam significativamente o tempo no sudeste da América do Sul. Uma massa de ar ideal é um fluido barotrópico em que as superfícies isobáricas e isotérmicas não se interceptam. Isso implica que o campo densidade ou temperatura é função única da pressão (James, 1969; Barry e Carleton, 1; Barry e Chorley, 3). o MW a atuação das massas de ar é bastante variável ao longo do ano. o verão, a região fonte da massa de ar marítima polar (mp) se estende da Convergência Subtropical até a borda do gelo marinho, que sobre grandes setores praticamente coincide com a costa do continente antártico. Contudo, no inverno, a região de origem da mp é a zona entre a Convergência Subtropical e a Convergência Antártica, enquanto que ao sul da Convergência Antártica é a região de origem da massa de ar marítima antártica, que se desenvolve sobre o gelo marinho (Taljaard, 1972). O Modo Anular Sul (SAM) é um dos mais importantes modos de variabilidade da circulação atmosférica entre as médias e altas latitudes do HS, atuando em escalas temporais que variam de intrasazonal a interanual (Thompson e Wallace, ). É marcado por anomalias de pressão zonalmente simétricas e fora de fase entre as latitudes médias e altas

2 (Marshall, 3; L'Ecuyer e Thompson, 9). A polaridade positiva do SAM está associada com anomalias negativas na temperatura e altura geopotencial sobre o continente antártico e anomalias positivas nas latitudes médias, aumento de temperatura na (PA), intensificação dos ciclones sobre o Oceano Austral (OA) e dos ventos de oeste em aproximadamente S. Meses correspondendo a baixos índices de polaridade são marcados por anomalias no sentido oposto (Thompson e Wallace, ; Thompson e Solomon, 2; Gillett, Kell e Jones, 6). O objetivo deste estudo foi analisar a influência do SAM nas massas de ar formadas sobre o MW, no verão e inverno austral, entre 17 e MATERIAL E MÉTODOS A região de estudo compreende o MW, delimitado a oeste pela PA, ao norte pelo paralelo de S, à leste pela Terra Coats e Terra Dronning Maud e em suas margens a plataforma de gelo (PG) Brunt, e ao sul pelo continente antártico, que possui em suas margens as e Ronne (Riffenburgh, 7). Para a caracterização das massas de ar, foram utilizados os campos médios sazonais de verão (DJF) e inverno (JJA), de umidade relativa (UR) e temperatura média do ar (TM) nos níveis superfície, 8, e hpa, das reanálises do CEP/CAR (Kalnay et al., 1996). Os dados são disponibilizados em uma grade de 144 x 73 pontos e resolução espacial de 2, x 2, ( O Índice SAM foi obtido do Byrd Polar Research Center ( que utiliza a metodologia proposta por MARSHALL (3), com algumas modificações (ver PMG, 9). A metodologia empregada neste estudo está baseada na análise de correlação de Pearson entre as variáveis. E para a verificação de tendência no SAM, utilizou-se a equação de regressão de mínimos quadrados. Os níveis de significância estatística foram obtidos utilizando o teste t-student, com a hipótese nula igual a zero e assumindo (2-2) graus de liberdade. O intervalo de confiança foi de % (níveis de significância estatística com α<1%, α<% e α<1%. 3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO o verão, entre o SAM e a TM em hpa verificou-se predomínio de correlação positiva, com valor máximo de +,3 no setor nordeste do MW. o nível hpa as correlações negativas variaram entre -,1 e -,3 na região sudeste. a área restante não houve correlação entre o SAM e a TM. a baixa troposfera (8 hpa) predominaram correlações negativas, com valores máximos de -,3 próximo à. Em superfície, a correlação negativa foi máxima no setor sudeste, com valores de -, junto à. Os maiores valores positivos de correlação foram observados na região noroeste, de +,4 (Figura 1). Entre o SAM e a UR em hpa predominaram correlações positivas no setor oeste, variando entre +,1 e +,3. Em superfície as correlações foram negativas no noroeste (nordeste da PA) e sudeste (próximo à ), onde se observou valores máximos de -,3. Em 8 e hpa as máximas correlações positivas localizaram-se principalmente na região central do MW, chegando a +, (8 hpa) e +,4 ( hpa). Em superfície as correlações foram positivas, variando entre +,1 e +,3 na região central do MW (Figura 2). Destaca-se que no verão o SAM apresentou tendência de +,4 ano -1 ou +1,92 (α<1%) entre 17 e 8, como também observado por estudos anteriores (Thompson e Wallace, 1999; Thompson e Solomon, 2; Gillett, Kell e Jones, 6; Marshall, 6).

3 (a) Figura 1: (a) Correlação entre o Índice SAM e a TM em superfície no verão sobre o MW, entre 17 e 8, e significância estatística (α<1%, α<%, α<1%, α>1%) (a) Figura 2: (a) Correlação entre o Índice SAM e a UR em superfície no verão sobre o MW, entre 17 e 8, e significância estatística (α<1%, α<%, α<1%, α>1%)

4 o inverno, entre o SAM e a TM na média troposfera predominaram correlações positivas ao norte de S, chegando a uma correlação de +,4 próximo á latitude de S. o nível hpa as correlações apresentaram valores entre -,2 junto à e +,4 ao norte da PA. Em 8 hpa as correlações foram todas positivas, com menores valores no sudeste (+,1) e maiores no setor nordeste da PA (+,4). Em superfície a correlação foi negativa muito fraca no setor sul do MW, com valores entre -,1 e -,2. o restante da área, em especial no noroeste, as correlações foram positivas entre +,1 e +,4 (Figura 3). (a) Figura 3: (a) Correlação entre o Índice SAM e a TM em superfície no inverno sobre o MW, entre 17 e 8, e significância estatística (α<1%, α<%, α<1%, α>1%). As correlações entre o SAM e a UR em superfície variaram entre -,3 no sudeste e +,2 no noroeste e centro-norte do MW. Em 8 hpa as correlações negativas chegaram a -,4 na região centro-sudeste, junto à, e a -,3 no oeste. Da mesma forma, em e hpa observou-se correlação negativa de até -,2 próximo à e positiva de +,2 no nordeste do MW. Observa-se uma tendência de aumento de polaridade do SAM de +,2 ano -1 ou +,83 entre 17 e 8 (α>1%) no inverno, já constatada anteriormente (Thompson e Wallace, 1999; Thompson e Solomon, 2; Gillett, Kell e Jones, 6; Marshall, 6). 4 - COCLUSÕES o verão, entre o SAM e a TM, todas as correlações foram negativas no setor sudeste nos níveis superfície até hpa. Em superfície e em hpa as correlações foram positivas no nordeste da PA, e em 8 e hpa predominou correlação igual a zero nesta região. Assim, destaca-se o dipolo nas correlações entre o SAM e as TM em superfície entre os setores noroeste (positivas de até +,4) e sudeste (negativas de até -,) do MW. As

5 correlações entre o SAM e a UR em superfície foram positivas na região central e negativas no setor noroeste. Essas correlações negativas entre o SAM e a UR possivelmente são resultado do efeito Föhn, o qual é reforçado na fase positiva do SAM devido á intensificação dos ventos de oeste. Portanto, o ar subsidente no leste da PA, o qual se aquece através de compressão adiabática, diminuiria a UR nesta região. Além disso, o SAM apresentou tendência de aumento de polaridade positiva (+1,92) entre 17 e 8, o que contribuiria para este efeito. o inverno, entre o SAM e a TM predominaram correlações positivas no norte e negativas no sul, com exceção de 8 hpa, onde todas as correlações foram positivas. Prevaleceu nos quatro níveis atmosféricos correlação negativa entre o SAM e a UR no setor centro-sudeste e positivas no centro-oeste do MW. Destaca-se que o efeito do SAM nas massas de ar formadas sobre o MW é mais significativo no verão e em superfície. Agradecimentos: Ao CPq, ao MCT, à CAPES e ao DCA/IAG/USP. - REFERÊCIAS BARRY, G. B e CARLETO, A. M. 1: Synoptic and Dynamic Climatology. London and ew York: Routledge. 6 p. BARRY, R. G.; CHORLEY, R. J. 3: Atmosphere, weather and climate. 8. ed. London: Routledge, 421 p. GILLETT,. P.; KELL, T. D.; JOES, P. D. 6: Regional climate impacts of the Southern Annular Mode. Geophysical Research Letters, orwich, v. 33, p.1-4. JAMES, R. W. 1969: Elementary Air Mass Analysis. Met. Rdsch., 22, p.-79. KALAY, E. E CO-AUTORES. 1996: The CEP/CAR Reanalysis -year Project. Bulletin of the American Meteorological Society, 77, p L'ECUYER, J.; THOMPSO, D. W. J. Annular Modes Website. Disponível em: < Acesso em: 1 abr. 9. MARSHALL, G. J. 3: Trends in the Southern Annular Mode from observations and reanalyses. Journal of Climate, 16, MARSHALL, G. J. 6: Half-century seasonal relationships between the Southern Annular Mode and Antarctic temperatures. Journal of Climate, in press, doi:12/joc.17. PMG - Polar Meteorology Group. Byrd Polar Research Center - The Ohio State University. An observation-based Southern Hemisphere Annular Mode Index. Disponível em: < Acesso em: 1 maio 9. RIFFEBURGH, B. (Ed.). 7: Encyclopedia of the Antarctic: index L-Z. ew York: Routledge. TALJAARD, J. J. 1972: Synoptic meteorology of the Southern Hemisphere. Meteorology of the Southern Hemisphere, Meteorology. Monography,., American Meteorological Society, THOMPSO, D. W. J.; SOLOMO, S. 2: Interpretation of Recent Southern Hemisphere Climate Change. Science, p THOMPSO, D. W. J.; WALLACE, J. M. : Annular Modes in the Extratropical Circulation. Part I: Month-to-Month Variability. Journal of Climate, 13, p