Estudo da Variação Temporal da Água Precipitável para a Região Tropical da América do Sul

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1 Estudo da Variação Temporal da Água Precipitável para a Região Tropical da América do Sul Carlos Diego de Sousa Gurjão¹, Priscilla Teles de Oliveira², Enilson Palmeira Cavalcanti 3 1 Aluno do Curso de Meteorologia, Departamento de Ciências Atmosféricas, UFCG, Campina Gande, PB, carlosdiegosousa@hotmail.com, 2 Aluna do Curso de Pós-Graduação em Ciências Climáticas, UFRN, Natal,RN, priskateles@yahoo.com.br, 3 Meteorologista, Prof. Doutor, Departamento de Ciências Atmosféricas, UFCG, Campina Grande, PB, enilson@dca.ufcg.edu.br ABSTRACT: This work aimed to study the temporal variation of precipitable water in the globe and in the tropical zone, with emphasis on the area in South America. These fields were obtained using the GrADS software, using data from NCEP / NCAR. Such information is of great use in environmental remote sensing for atmospheric correction, modeling the solar radiation balance and land on the quantum of energy intercepted by water vapor in the atmosphere, in assessing the availability of solar energy to the surface in evaluating fluxes of latent and sensible surface and recycling its own water. The results show the precipitable water reply to weather variations caused by El Niño and La Niña events. Palavras-chave: água precipitável, El Niño, La Niña. 1 - INTRODUÇÃO A substância água é indispensável à vida na Terra e faz parte de cerca de três quartos da estrutura dos animais e vegetais. Na natureza, ela pode ser encontrada nos estados sólidos, líquidos e gasosos. As regiões glaciais do globo terrestre comportam grande volume de água na forma de gelo. Oceanos e mares são os principais reservatórios de água na forma líquida e cobrem três quartos da superfície do planeta Terra. O vapor d água é armazenado na atmosfera e transportado pela circulação geral (Cavalcanti, 2002). Os primeiros cinco quilômetros mais baixos da atmosfera contêm aproximadamente 90% da massa total de vapor d água presente na mesma. A massa de vapor de água presente na atmosfera representa aproximadamente apenas 0,001% de toda massa de água existente em nosso planeta, ou dez vezes o volume das águas contidas nos rios. Se todo o vapor de água fosse condensado, ocuparia um volume de 1,3x10¹³m³. Caso esse volume fosse distribuído uniformemente sobre toda a superfície da terra, formaria uma lâmina de água com aproximadamente 25 mm de espessura (Garcez e Alvarez, 1988). A formação do vapor d água se deve ao aquecimento das superfícies cobertas por água, dos solos úmidos (evaporação) e das superfícies vegetadas (transpiração), devido á radiação solar. As maiores concentrações de vapor de água na atmosfera estão presentes nas regiões tropicais, ao passo que as polares são detentoras das menores concentrações. A variação espacial e temporal da radiação solar na superfície da Terra, em consequência dos seus movimentos e de sua forma, associados ao relevo, às circulações atmosféricas e á maneira como as águas e as regiões vegetadas estão distribuídas sobre a superfície da Terra,

2 determinam como se dá a distribuição do vapor de água em cada região da atmosfera nos diversos meses do ano. Entende-se por água precipitável a quantidade de água, em forma de vapor, contida numa coluna da atmosfera de sessão horizontal unitária. Ou seja, é a quantidade de água obtida caso todo vapor contido em uma coluna vertical da atmosfera condense e precipite. Água precipitável tem importância significativa nos processos que ocorrem tanto na atmosfera quanto na superfície da terra. A capacidade do vapor d água em absorver e emitir radiação térmica influência de forma direta aspectos do tempo e do clima. Características do balanço de radiação à superfície são altamente dependentes do teor de vapor d água na atmosfera, ou seja, da água precipitável. Neste sentido, objetiva-se avaliar a variação temporal de água precipitável no globo, faixa tropical e faixa tropical sobre a América do Sul. 2 - MATERIAL E MÉTODOS Utilizando dados mensais, do período de 1948 até o presente, obtidos no National Centers for Environment Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR), espaçados em uma grade de 2,5 x2,5 de latitude e longitude, que consiste em um sistema de assimilação dos dados do projeto reanalysis (que incluem módulos de controle de qualidade, análise objetiva e interpolação), descritos com mais detalhes em Kalnay et al. (2001). Água precipitável é definida como a quantidade de vapor d água contido numa coluna de seção horizontal unitária e que vai da superfície até o topo da atmosfera. É expressa matematicamente por: W 1 g P P qdp (1) em que W é a água precipitável, g é a aceleração da gravidade, P 0 e P 300 são níveis de pressão referentes à superfície de 300hPa respectivamente, ao passo que q é a umidade específica (aproximadamente igual a razão de mistura). De forma discretisada, essa expressão pode ser avaliada a partir das informações disponíveis para os níveis de pressão, como: 1 W(P)(P) (q)(q) N n1 n n n 1 g n1 2 (2) em que N é o número de camadas da superfície até o topo. Foram construídas três séries temporais de água precipitável média, uma para todo o globo e as outras duas para toda a faixa tropical e para a faixa tropical da América do Sul, correspondentes ao período de 1948 a A global foi calculada como a média de todo o globo, de 90 S a 90 N e 180º W a 180º E. Já para toda faixa tropical de 30 S a 30 N e 180º W a 180º E e sobre a região tropical da América do Sul de 30 S a 30 N e 0º a 120º W 3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 1 exibe as séries de água precipitável global e tropical. Pode-se observar que os valores médios sobre a faixa tropical são mais elevados e apresentam uma variação

3 intrasazonal e interanual na faixa de 32 a 36 mm, enquanto que a média para o globo na faixa de 22 a 27 mm. Tomando-se um valor de 24,5 mm para o globo e a área do globo como 510,3 milhões km 2, tem-se um volume de água armazenado na atmosfera, sob forma de vapor, da ordem de 1,25 x m 3, valor bem próximo do encontrado na literatura. A Figura 2 apresenta a distribuição média de água precipitável durante o período de 1948 a 2010, para a faixa tropical sobre a América do Sul, ou seja, entre 30 S e 30 N e para a faixa de longitude entre 0 e 120 W. Neste caso a variabilidade da série apresenta-se em maior destaque. Observa-se com bastante clareza na série o sinal da atuação dos fenômenos El Niño e La Niña, evidenciando que os máximos de água precipitável estão associados a atuações de El Niño enquanto que os valores mínimos de água precipitável estão associados a eventos de La Niña. Estes resultados podem ser comparados através da Tabela 1, fonte CPTEC/INPE, que apresentam ocorrência de El Niño e La Niña. Figura 1 - Distribuição média da água precipitável (mm) global (verde) e tropical (preto) de 1948 a 2010

4 Figura 2 - Distribuição média da água precipitável (mm) tropical sobre a América do Sul de 1948 a 2010 Tabela 1 Ocorrência de El Niño e La Niña (Fonte: CPTEC/INPE: Disponível em: < e <

5 4 - CONCLUSÕES A faixa tropical detém os maiores valores de água precipitável média com variações ao longo do período entre 32 a 36 mm. A média global da água precipitável é de 24,5 mm e corresponde a um armazenamento na atmosfera de 1,25 x m 3, valor semelhante ao encontrado na literatura. A presença de El Niño ou La Ninã explica bem a maior ou menor intensidade do conteúdo de vapor d água sobre a área tropical da América do Sul, considerada neste trabalho. Outros estudos explorando as questões apontadas neste trabalho precisam ser feitos para uma melhor compreensão do feedback de calor sensível e latente promovido por aspectos climáticos da América do Sul. 5 - REFERÊNCIAS BESERRA, E.A; CAVALCANTI, E.P. Correlação entre anomalias de TSM e teor d água na atmosfera sobre a América do Sul. In: XV congresso Brasileiro de Meteorologia, 2008, São Paulo. Anais, v.15, CPTEC/INPE. Disponível em: < e < Acesso em: 28 maio CAVALCANTI, E.P. Teor e transporte de vapor d água na atmosfera do Nordeste do Brasil. Tese (Doutorado em Recursos Naturais) Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, GARCEZ, L.N e ALVAREZ, G.A. - Hidrologia, Editora Edgard Blucher. S.Paulo,1988. KALNAY, EUGENIA, et al. The NCEP/NCAR 50 year reanalysis: Monthly means CD-ROM and documentation, Bull. Am. Meteorol. Soc. v.82, n.2, pp , NÓBREGA, R.S; CAVALCANTI, E.P.; SOUZA, E.P. Reciclagem de vapor d água sobre a América do Sul utilizando reanálises do NCEP-NCAR. Revista Brasileira de Meteorologia, 20, , VIANELLO, R.L., ALVES, A.R. Meteorologia Básica e Aplicações. 1. Ed. Viçosa: UFV, P.58 e 72, 2004.