Aleixo, , Manaus, AM, Brasil. Av. Darcy Vargas, 1200, Parque 10, , Manaus, AM, Brasil. São José dos Campos, SP, Brasil

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1 O impacto do gradiente interbacias de TSM do Pacífico e Atlântico equatoriais na precipitação da região norte da América do Sul durante eventos El Niño Rosimeire Araújo Gonzalez (1), Rita Valéria Andreoli (2), Luiz Antônio Candido (1), Rodrigo Augusto Ferreira de Souza (2), Mary Toshie Kayano (3) projetorose@gmail.com (1) Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), Av. André Araújo, 2936, Campus II, Aleixo, , Manaus, AM, Brasil (2) Universidade do Estado do Amazonas, Escola Superior de Tecnologia (EST-UEA), Av. Darcy Vargas, 1200, Parque 10, , Manaus, AM, Brasil (3) Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Av. dos Astronautas, 1758, , São José dos Campos, SP, Brasil ABSTRACT: The relations between the El Niño in the Pacific and cold events in the equatorial Atlantic are examined considering the SST patterns evolving during the El Niño events in order to assess the impact of inter basin SST gradient in the precipitation over northern South America during the dry and rainy seasons. The results suggest that the precipitation over northern South America responds to the inter basins SST gradient. The significant impacts occur during the dry season, when the inter basin SST gradient is well established, independently if it forms during the initial or decay stages of the Pacific extreme event. Moreover, during the wet season the intensification of the precipitation pattern in response to the El Niño may be associated with the duration of the El Niño event. Palavras-chave: El Niño, temperatura da superfície do mar, precipitação, gradiente interbacias. 1. Introdução Variações interanuais que ocorrem na temperatura da superfície do mar (TSM) são associadas, principalmente, ao fenômeno El Niño - Oscilação Sul (ENOS) que ocorre no Pacífico tropical. A relação entre as variações da TSM no Pacífico e as variações na TSM que ocorrem em outras regiões do globo tem sido objetivo de vários estudos (Curtis e Hastenrath, 1995; Enfield e Mayer, 1997, Giannini et al 2001). Com base nesses estudos está claro que o ENOS influencia tanto o ATN quanto o ATS. Porém, a influência do ENOS no Atlântico Equatorial é menos clara (Zebiak, 1993; Enfield e Mayer, 1997). Além disso, mudanças na teleconexão entre os oceanos Atlântico e Pacífico vêm sendo apresentadas através de evidencias observacionais para os últimos 60 anos. Rodriguez-Fonseca et al. (2009), apresentam tais evidências propondo que após esse período, os eventos de ENOS no Pacífico são precedidos por eventos de sinal oposto no Atlântico. O mecanismo proposto para essa relação é que durante o evento de anomalia positiva (negativa) no Atlântico, intensifique uma circulação de Walker anômala ocasionando movimentos ascendentes (descendentes) sobre o Atlântico e descendente (ascendente) sobre o Pacífico central. Esse mecanismo favorece processos oceânicos no Pacífico equatorial relacionado à termoclina, que por sua vez apresentando-se mais rasa (profunda) que a média climatológica, contribui para que a região do Pacífico equatorial se torne ainda mais fria (quente), intensificando a La Niña (o El Ninõ), existente (Rodriguez -Fonseca et al. 2009; Wang 2006; Kayano et al 2010). Kayano et. al (2010), analisaram aspectos evolutivos das anomalias de TSM relacionadas ao ENOS que ocorreram após eventos quentes/frios no Atlântico Equatorial e aqueles que ocorrem

2 independentemente das condições do Atlântico Equatorial. Seus resultados mostram diferentes padrões de evolução da TSM e SLP, principalmente em relação às teleconexões associadas ao ENOS. O presente trabalho re-examina a conexão entre os eventos Niños no Pacífico e Atlântico durante o período de 1900 a 2008 com objetivo de avaliar o impacto do gradiente inter bacias de TSM, estabelecido durante um evento El Niño no Pacífico, na precipitação da Amazônia, durante as estações seca e chuvosa. 2. Dados e Metodologia Os dados de TSM consistem de campos globais mensais reconstruídos em cada ponto de grade, com uma resolução espacial de 2º de latitude por 2º em longitude para o período de 1854 a 2008 (Smith et al. 2008). Dados mensais de precipitação para áreas continentais globais compreendem o período de , em uma resolução horizontal de 1 o em latitude por 1 o em longitude e são disponibilizadas pelo Global Precipitation Climatology Center (GPCC, Rudolf e Rubel, 2005). Neste estudo, as análises restringem-se ao período de 1901 a 2007 e sobre a AS. As anomalias mensais de TSM e precipitação foram calculadas removendo-se o ciclo anual usando como base a climatologia mensal do período de 1900 a 2008 e 1901 a 2007, respectivamente. Os eventos El Niño são selecionados através do índice do Niño-3, definido como a média espacial das ATSM sobre a região delimitada em 4ºN, 4ºS, 150ºW e 90ºW. Valores do Niño-3 médios para DJF maiores que 0,9 o C definem os eventos El Niño. Eventos Niños no Atlântico são obtidos calculando-se a média das ATSMs na região delimitada em 4 S, 4 N, 20 W, 0 W. Valores médios para JJA menores que -0,4 C identificam os eventos negativos no Atlântico Equatorial (AE). Tabela 1 lista os anos selecionados como eventos quentes no Pacífico associados aos eventos frios do AE da seguinte maneira: 1) fase inicial do evento quente no Pacífico associado ao evento frio no AE, ou seja, as anomalias no AE inferiores a -0,4ºC ocorrendo no ano (0). Estes eventos são definidos pelas siglas ATLN_EL; 2) fase madura do evento quente no Pacífico precedendo um evento frio no AT, ou seja, as anomalias no AE inferiores a -0,4ºC ocorrendo no ano (+1). Estes eventos são definidos pela sigla EL_ATLN. Composições mensais para os eventos selecionadas na Tabela 1 foram realizadas para obter os campos espaciais de anomalia de TSM durante o período de maio (0) a julho (+1) e ilustram a evolução de um evento El Niño do Pacífico. Padrões anômalos de precipitação associados aos padrões de TSM foram calculados para a estação seca (junho a setembro) do ano inicial e estações seca e chuvosa (janeiro a abril) do ano seguinte. Para obter a significância estatística desses campos aplicouse o teste t de Student considerando o número de graus de liberdade como número de eventos selecionado. TABELA 1 Eventos El Niño associados a pré-condição no AE são denotados por ATLN_EL. Eventos frios no AT ocorrendo após a fase madura do evento El Niño no Pacífico são denotados por EL_ATN. Eventos Anos Selecionados ATLN_EL 1902/1904/1911/1914/1965/1982/1997 EL_ATLN 1905/1913/1918/1957/1963/1968/ Resultados A Figura 1 mostra os padrões de composição de anomalias de TSM associado ao desenvolvimento do gradiente inter bacias, associado ao evento El Niño no Pacífico ocorrendo após um evento frio no Atlântico equatorial. Esses padrões mostram o

3 fortalecimento de um evento El Niño com início em maio (0). Nesse mesmo tempo, o gradiente inter bacias de TSM é estabelecido entre os oceanos Pacífico e Atlântico equatorial. Sua máxima intensificação ocorre em julho (0), no entanto, anomalias negativas menos intensas persistem no Atlântico equatorial até janeiro (+1) quando o El Niño atinge sua fase madura. A partir de janeiro o El Niño começa a enfraquecer, no entanto anomalias positivas de TSM próximas à costa oeste da AS, persistem até julho (+1). No AT, não é notado o aquecimento no ATN, em resposta ao El Niño, como mostrado em estudos anteriores (por ex. Enfield e Mayer, 1997). Figura 1 Composições mensais de anomalias de TSM normalizadas para o período de maio (0) a julho (+1) para eventos ATLN_EL. Sombreado na cor amarelo ao vermelho (azul claro ao azul escuro) corresponde a valores positivos (negativos). Intervalo de contorno é de 0,2 desvios padrão. Contornos contínuos (pontilhados) definem regiões com valores positivos (negativos) significativos ao nível de confiança de 95%. O desenvolvimento do gradiente inter bacias durante a fase de decaimento do evento El Niño é apresentado na Figura 2. O evento El Niño no Pacífico tem início a partir de maio (0) e atinge máxima intensificação em janeiro (+1). No AT, anomalias negativas de TSM notadas em maio (0) praticamente desaparecem a partir de novembr o (0). Por outro lado, anomalias positivas (negativas) de TSM surgem em resposta ao aquecimento do Pacífico em março (+1) concordando com estudos anteriores. Enfield e Mayer (1997) que sugerem a formação de uma estrutura dipolar no padrão de TSM no AT, como anomalias positivas ao norte e negativas ao sul, ocorrendo durante o período de março a maio após um evento El Niño no Pacífico. Composições dos campos de anomalias de precipitação referentes aos períodos de JJAS (0), JFMA (+1) e JJAS (+1) são apresentad as na Figura 3. Condições secas são encontradas nas regiões norte e noroeste da região para o período de JJAS (0) para eventos ATLN_EL (Figura 3a). Neste caso, o padrão de precipitação parece ser modulado pelo gradiente inter bacias formado pelo El Niño no Pacífico e evento frio no Atlântico Equatorial, confirmando resultados anteriores encontrados por Kayano et al (2010) que mostram a relação entre o gradiente inter bacias e a precipitação sobre a AS. Para o período de JFMA (+1) anomalias negativas significativas estendem-se deste a costa do nordeste até a região central da AS, entre o equador e 10 S (Figura 3b). Nesse período, apesar do gradiente inter-bacias ter enfraquecido, o El Niño permanece bem configurado até maio (+1) (Figura 1). Neste caso, o

4 El Niño é o fenômeno mais importante que modula a precipitação para a estação chuvosa. Para a estação seca seguinte, JJAS (+1), anomalias negativas significativas de precipitação encontram-se na região nordeste e central da região e podem estar associadas ao padrão de anomalias positivas no Pacífico equatorial leste que persistem até julho (+1) (Figura 1). Para os eventos EL_ATLN, de maneira geral, padrões de precipitação (Figuras d-f) são menos intensos em relação aos encontrados para os eventos ATLN_EL (Figuras 3 a-c). Ainda, uma característica notável para os períodos de JJAS (0) e (+1), é padrão mais fortalecido no período em que o padrão gradiente inter-bacias de TSM está bem estabelecido. No caso da estação chuvosa, o enfraquecimento do El Niño a partir de março (+1) pode estar associado ao enfraquecimento da circulação de Walker anômala com movimentos ascendentes sobre a região do Pacífico central e leste e movimentos descendentes sobre a região Amazônica. Figura 2 Idem Figura 1, exceto para eventos EL_ATLN. 4. Conclusões Relações entre os eventos de El Niño no Pacífico, e eventos anômalos de sinais contrários no Atlântico são examinadas considerando os padrões de evolução de TSM no Pacífico durante o desenvolvimento de eventos El Niño, a fim de avaliar o impacto do gradiente interbacias de TSM na precipitação da Amazônia durante as estações seca e chuvosa. Os resultados sugerem que a precipitação sobre o norte da América do Sul responde ao gradiente interbacias. Os impactos mais significativos ocorrem durante a estação seca, devido a configuração do gradiente se formar na fase inicial ou de decaimento do evento El Niño no Pacífico. Por outro lado, a intensificação na teleconexão do El Niño, durante a estação chuvosa pode estar associada ao tempo de permanência do evento El Niño, uma vez que para o caso ATLN_EL, eventos El Niño persistiram até julho (+1). Essa persistência de anomalias positivas pode estar associada aos mecanismos proposto anteriormente (Rodriguez- Fonseca et al. 2009, Kayano et al, 2010). Agradecimentos Os autores agradecem o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro à pesquisa (Processo /2008-5). Os segundo e quinto autores foram parcialmente financiados pelo CNPq.

5 Figura 3- Composições de anomalias de precipitação normalizadas para o período de JJAS(0), JFMA (+1) e JJAS (+1) para eventos ATLN_EL e EL_ATLN. Sombreado na cor amarelo ao vermelho (azul claro ao azul escuro) corresponde a valores negativos (positivos). Intervalo de contorno é de 0,3 desvios padrão. Contornos contínuos (pontilhados) definem regiões com valores positivos (negativos) significativos ao nível de confiança de 95%. Referências Bibliográficas Giannini, A.; Chiang, J. C. H.; Cane, M. A.; Kushnir, Y.; Seager, R. The ENSO teleconnection to the Tropical Atlantic Ocean: Contribuitions of the remote and local SSTs to rainfall variability in the Tropical Americas, Journal of Climate, v.14, n.11, p , Curtis, S.; Hastenrath, S. Forcing of anomalous sea surface temperature evolution in the tropical Atlantic during Pacific warm events, Journal of Geophysical Research., v.100, p.15,835-15,847, Enfield, D. B.; Mayer D. A. Tropical Atlantic SST variability and its relation to El Niño- Southern Oscillation. Journal of Geophysical Research, v. 102, n. C1, p , Kayano. M. T.; Andreoli, R. V. Souza, R. A. F. Evolving anomalous SST patterns leading to ENSO extremes: relations between the tropical Pacific and Atlantic Oceans and the influence on the South American rainfall. International Journal of Climatology, DOI: /joc.2135, 2010 Smith, T. M.; Reynolds, R. W.; Peterson T. C.; Lawrimore J. Improvements to NOAA s historical merged land ocean surface temperature analysis ( ). Journal of Climate, v.21, n. 9, p , Mai Rodríguez-Fonseca, B., Polo, I.; García-Serrano, J., Losada, T.; Mohino, E.; Mechoso, C. R.; Kucharski, F. Are Atlantic Nin os enhancing Pacific ENSO events in recent decades?. Geophysical Research Letters., 36, L20705, doi: /2009gl040048, Rudolf, B., and F. Rubel (2005): Global Precipitation. Chapter 11 in Hantel ( 2005): Observed Global Climate, Landolt-Börnstein (Numerical Data and Functional Relationships), Springer-Verlag. ISSN (Geophysics), ISBN-10: Springer Berlin Heidelberg New York, ISBN-13: Springer Berlin Heidelberg New York, Wang, C. An overlooked feature of tropical climate: Inter-Pacific-Atlantic variability. Geophysical Research Letters, vol. 33, L12702, doi: /2006GL026324, Zebiak, S.E. Air-sea interaction in the equatorial Atlantic region. Journal of Climate, v.6, n.8, p , Aug