SUDESTE DO BRASIL: UMA REGIÃO DE TRANSIÇÃO NO IMPACTO DE EVENTOS EXTREMOS DA OSCILAÇÃO SUL PARTE I: EL NIÑO. Alice M. Grimm (1); Simone E. T.

Transcrição

1 SUDESTE DO BRASIL: UMA REGIÃO DE TRANSIÇÃO NO IMPACTO DE EVENTOS EXTREMOS DA OSCILAÇÃO SUL PARTE I: EL NIÑO Alice M. Grimm (1); Simone E. T. Ferraz (1) Grupo de Meteorologia - Universidade Federal do Paraná Depto de Física Caixa Postal CEP Curitiba Paraná grimm@fisica.ufpr.br Fax: (041) ABSTRACT The influence of El Niño events on the precipitation over Southeast Brazil is verified through the analysis of data from 351 stations. The spatial and temporal distribution of this influence along the cycle of these events and an assessment of its consistency is obtained. Palavras-chave: Previsão de tempo e clima, El Niño, Sudeste do Brasil. RESUMO A influência de eventos El Niño sobre a precipitação da Região Sudeste é verificada através da análise de dados de 351 estações, obtendo-se a distribuição espacial e temporal do impacto destes eventos ao longo de todo o seu ciclo e uma avaliação da sua consistência. 1. Introdução Vários estudos globais tem indicado que o Brasil sofre influência dos eventos El Niño (EN) em duas regiões: no extremo Norte e no extremo Sul (e. g. Ropelewski e Halpert, 1987). Tais estudos indicam que as anomalias de precipitação associadas são de sinais opostos nestas duas regiões e que os períodos de máximas anomalias não são iguais. Como tais trabalhos não contam com muitos dados do Brasil, não fornecem o comportamento da precipitação nas regiões intermediárias e um detalhamento maior das anomalias no Sul e no Norte. Uma análise detalhada, com ampla base de dados, é ferramenta útil para prognóstico de clima durante esses eventos e para avaliação do desempenho de modelos climáticos. O comportamento no Sul do Brasil é descrito em Grimm et al. (1998). Neste trabalho é caracterizado o comportamento da precipitação no Sudeste e uma discussão sucinta das razões desse comportamento é apresentada. 2. Dados e Metodologia Foram utilizados totais mensais de precipitação de 351 estações no Sudeste do Brasil, cujas séries abrangem pelo menos 5 eventos EN. Estas séries provém principalmente de estações da ANEEL, DAEE-SP e INMET. Os dados foram submetidos a uma análise prévia para verificação de dados duvidosos e dados faltantes. Os eventos considerados neste estudo (Tabela 1) são aqueles utilizados em Grimm et al. (1998). TABELA 1. Lista de eventos El Niño incluídos neste estudo Episódios El Niño 1911,1913, 1915, 1918, 1923, 1925, 1930, 1932, 1939, 1941, 1944, 1951, 1953, 1957, 1963, 1965, 1969, 1972, 1976, 1979, 1982, 1986, 1991.

2 Para ter um quadro geral do impacto desses eventos sobre todo o Brasil, foi utilizada a mesma metodologia de Grimm et al. (1998), baseada em Ropelewski e Halpert (1987), resumida abaixo. Os primeiros três passos fornecem a estrutura espacial das anomalias de precipitação e dos três últimos passos resulta sua distribuição temporal e consistência. 1) Em cada estação, os totais mensais de chuva são representados como percentis de ordem. Composições destes percentis para eventos EN são formados para o período de 24 meses de julho (-) (ano anterior) a junho (+) (ano seguinte a um episódio). 2) O primeiro harmônico de Fourier de cada composição é representado por um vetor (amplitude e fase). A fase dos vetores refere-se ao máximo do primeiro harmônico. 3) Regiões de anomalias de chuva coerentes durante esses episódios são selecionadas, através da maximização de um índice de coerência, que é dado pela razão entre o módulo do vetor soma e a soma dos módulos dos vetores para todas as estações numa região. 4) Os totais mensais de precipitação para cada estação são transformados em percentis de distribuições gama ajustadas aos dados de cada mês do ano. Uma correção é introduzida nas distribuições gama quando há várias ocorrências de zeros nas séries. 5) Composições para eventos EN são formadas a partir dos percentis de precipitação para cada estação para o período de 36 meses de janeiro (-) a dezembro (+) e uma média de todas essas composições é formada para cada região coerente. Esta composição agregada é usada para identificar os períodos dentro do ciclo de EN com as maiores anomalias médias. Ressalta-se que muitas vezes grandes anomalias não são consistentes, isto é, não se pode afirmar que estejam associadas com eventos EN. A consistência é avaliada a seguir. 6) Séries temporais de precipitação sobre trimestres móveis no período de 36 meses centrados num evento são analisadas para avaliar a significância estatística da relação entre eventos EN e anomalias de precipitação, utilizando-se a distribuição hipergeométrica, conforme explicado em Grimm et al. (1998b). 3. Resultados e Discussão Como o Sudeste é uma região de transição entre efeitos opostos de eventos EN e possui uma topografia bastante acidentada, há grande variabilidade espacial dos efeitos desses eventos. A Fig. 1 mostra as os vetores representativos do primeiro harmônico e as regiões coerentes delimitadas. Elas não cobrem todo o Sudeste, ao contrário do que ocorre na Região Sul (Grimm et al., 1998a). A direção dos vetores não indica necessariamente a anomalia máxima de precipitação para EN, mas o máximo do primeiro harmônico. Na Tabela 2 são mostrados os níveis de significância do teste de consistência das anomalias nos períodos indicados durante os eventos. Quanto maiores os valores, mais consistentes as anomalias. As regiões coerentes de São Paulo, principalmente as regiões 1 e 2, tem características semelhantes às da Região Sul, com anomalias negativas no ano (-), positivas no invernoprimavera (0) e no outono (+), com uma interrupção no verão. As regiões 3 a 6 exemplificam a transição, pois tem características das regiões do sul e do norte do Sudeste. As principais características das estações do norte são as anomalias positivas no inverno-primavera (-) e positivas na primavera (+). Durante o ano (0) há tendência a seca no outono-primavera, mais significativa a leste (regiões 7 e 8), e chuvas acima do normal no verão, especialmente em janeiro (conforme composições não mostradas). Poucos períodos tem anomalias consistentes. É possível notar a alternância dos sinais das anomalias entre as regiões do sul e do norte, mostrando a transição entre impactos opostos. Por exemplo, enquanto as regiões do sul tendem a anomalias úmidas (embora nem sempre significativas) no final de inverno e início de primavera do ano (0), e anomalias secas no verão (0+), as estações ao norte tendem a ter menos chuva na primavera (0) e mais no verão (0+). A transição situa-se no norte de São Paulo para EN e no norte de Minas Gerais, passando pelo Rio de Janeiro, para LN.

3 A Tabela 2 mostra que grande parte das anomalias consistentes ocorrem no primeiro e último semestres do período de 36 meses. Estas anomalias não estão associadas aos eventos no Pacífico, pois nessas épocas eles geralmente não estão ativos ainda ou já se dissiparam. A explicação para essas anomalias leva a duas hipóteses. A primeira aponta para o componente bianual na Oscilação Sul, responsável por pares de episódios opostos (11 casos EN/LN e 9 casos LN/EN no período). Nestes casos, os anos (0) e (+) do primeiro episódio sobrepõe-se aos anos (-) e (0) do segundo. Não é possível comparar exatamente as anomalias de EN e LN, porque as regiões coerentes não coincidem (Grimm et al. 1998a). As mais próximas são 8 (EN) e 7 (LN). Em geral, há anomalias de mesmo sinal nas mesmas épocas no ano (0) de um evento e nos anos (-) do evento oposto, embora não sejam significativas em ambos. A segunda hipótese é a de que as anomalias de temperatura da superfície do mar no Oceano Atlântico, associadas a eventos EN e LN, e que ocorrem com certa defasagem em relação às anomalias de EN no Oceano Pacífico influenciam a precipitação no Sudeste, em períodos nos quais as anomalias do Pacífico já se dissiparam. As anomalias úmidas da primavera (0) na parte sul do Sudeste devem-se a um padrão dipolo de anomalias barotrópicas formado por um centro ciclônico subtropical e um anticiclônico em latitudes médias no Pacífico. No Atlântico, há um dipolo inverso centrado um pouco mais ao norte, de modo que há uma anomalia anticiclônica sobre o Sudeste. Em baixos níveis resulta uma faixa de baixas pressões na direção noroeste-sudeste, desde o Pacífico até o Atlântico. Em altos níveis há um fortalecimento do jato subtropical sobre o sul do Brasil (até o sul do Sudeste) e uma curvatura ciclônica sobre essa região. Esse padrão favorece excesso chuvas no sul e deficiência no norte do sudeste. As anomalias positivas no final de outono-inverno (+) em São Paulo estão associadas a um padrão com anomalia ciclônica barotrópica centrada no sul da América do Sul e anomalia anticiclônica sobre o Atlântico, a sudoeste da posição climatológica da alta do Atlântico Sul. Em altos níveis esta configuração produz uma intensificação do jato subtropical sobre o Sul e parte sul do Sudeste do Brasil e lhe confere uma curvatura ciclônica, permitindo advecção de vorticidade ciclônica sobre essa região. Em baixos níveis, a baixa pressão se estende até o Sudeste e Centro-Oeste, produzindo uma circulação de noroeste sobre o Sudeste e Sul do Brasil, que permite uma advecção quente e úmida (pelo menos ainda em abril-maio). É também possível a influência de anomalias de TSM no Atlântico sobre o Sudeste nesta época. A resposta a EN e LN não é tão linear no Sudeste do Brasil quanto no Cone Sul da América do Sul, talvez porque no Sudeste ela depende mais do que ocorre sobre o Atlântico, e a resposta no Atlântico não é tão simétrica quanto no Pacífico. A pouca consistência das anomalias no Sudeste se deve justamente ao caráter de transição da Região Sudeste, pois as anomalias podem deslocar-se para norte ou para sul de um evento para outro, podendo com isto alterar o sinal em relação ao evento anterior. Agradecimentos. Ao CNPq, pelo suporte à pesquisa e também ao auxílio da Funpar (UFPR). A Daniel Weingaertner e Rodrigo Siqueira pelo suporte técnico e Andrea de O. Cardoso e Angela A. Natori pela colaboração. A ANEEL e DAEE-SP pela cessão dos dados. Referências Bibliográficas Grimm, A. M. e S. E. T. Ferraz, 1998: Sudeste do Brasil: uma região de transição no impacto de eventos extremos da Oscilação Sul. Parte II: La Niña. Anais do X Congresso Brasileiro de Meteorologia. Sociedade Brasileira de Meteorologia. Grimm, A M., S. E. T. Ferraz and J. Gomes, 1998: Precipitation anomalies in Southern Brazil associated with El Niño and La Niña events. J. Climate (em publicação). Ropelewski, C. H., and S. Halpert, 1987: Global and regional scale precipitation patterns associated with the El Niño/Southern Oscillation. Mon. Wea. Rev., 115,

4

5 Região 01 Região 02 Região 03 Região 04 Região 05 Região 06 Região 07 Região 08 Região 09 Região 10 Região 11 Região 12 Jan(-) a Mar(-) 87,52 s 99,00 s 93,33 s 77,59 s 74,18 s 86,27 s 70,62 u 92,95 u 37,83 s 41,00 u 54,13 u 67,25 u Fev(-) a Abr(-) 84,09 s 96,20 s 49,13 u 64,32 s 74,18 s 90,66 s 59,15 s 61,82 s 86,48 s 75,42 s 90,89 s 75,05 u Mar(-) a Mai(-) 90,41 s 87,52 s 32,,24 s 79,58 s 93,96 s 11,76 s 90,41 s 73,72 s 44,68 s 59,00 s 53,91 s 86,27 s Abr(-) a Jun(-) 80,12 s 98,81 s 50,87 u 88,01 s 80,77 s 16,06 s 64,93 s 40,03 s 46,97 u 50,09 u 52,38 s 52,52 u Mai(-) a Jul(-) 80,07 s 87,85 s 40,43 s 95,41 s 77,66 s 44,39 s 52,92 s 95,61 u 39,77 s 35,76 s 45,59 u 33,22 u Jun(-) a Ago(-) 64,93 s 73,54 s 87,21 s 87,53 s 36,92 u 42,15 s 65,17 u 94,78 u 99,36 u 75,55 u 45,59 u 77,60 u Jul(-) a Set (-) 70,62 s 68,10 s 66,78 s 48,24 s 88,24 s 36,92 u 96,47 u 94,78 u 98,57 u 96,70 u 46,90 u 88,79 u Ago(-) a Out(-) 70,39 s 56,21 s 94,78 s 46,23 u 77,66 s 94,92 s 97,04 u 99,71 u 94,72 u 95,60 u 87,43 u 88,79 u Set(-) a Nov(-) 46,89 u 71,85 u 67,76 s 97,16 u 62,58 s 96,89 s 91,32 u 98,44 u 94,72 u 92,00 u 89,24 u 70,19 u Out(-) a Dez(-) 46,89 s 43,79 s 59,57 s 64,32 u 50,00 s 32,74 s 97,48 u 71,64 u 88,51 u 83,35 u 84,60 u 36,38 u Nov(-) a Jan(0) 89,20 s 72,52 s 66,78 s 58,46 u 81,94 s 58,79 s 56,04 s 40,44 s 46,85 u 56,79 u 78,77 u 61,74 u Dez(-) a Fev(0) 82,53 s 38,74 s 58,02 s 41,54 s 50,00 s 50,00 s 67,70 u 81,12 s 76,29 u 43,85 u 10,,74 s 54,61 s Jan(0) a Mar(0) 59,46 s 67,08 u 63,82 u 56,32 s 86,27 s 41,21 u 57,99 u 67,94 s 62,17 u 52,80 u 54,13 u 67,25 u Fev(0) a Abr(0) 53,18 s 59,46 s 50,87 u 40,91 s 58,79 u 33,43 s 73,56 u 63,67 u 79,24 u 58,44 u 62,69 u 58,12 s Mar(0) a Mai(0) 65,53 s 59,46 s 67,76 u 40,91 u 58,79 u 92,60 u 65,53 s 50,00 s 76,73 u 47,20 s 46,09 u 41,21 u Abr(0) a Jun(0) 69,86 s 53,18 s 49,13 s 88,01 s 50,00 s 3,02 s 76,54 s 85,29 s 53,03 s 68,89 s 47,62 u 47,48 s Mai(0) a Jul(0) 48,34 s 64,10 u 59,57 u 42,39 s 54,68 u 44,39 s 43,37 s 51,88 s 37,43 u 84,46 s 45,59 u 33,22 u Jun(0) a Ago(0) 54,76 s 71,85 u 77,55 u 42,62 s 72,68 u 42,15 s 89,72 u 72,81 u 38,38 s 37,70 u 45,59 u 77,60 u Jul(0) a Set (0) 65,53 u 76,86 u 70,43 u 90,43 u 70,77 u 36,92 u 57,99 u 49,39 u 46,90 u 40,81 s 46,90 u 38,26 s Ago(0) a Out(0) 83,30 u 95,12 u 59,57 u 69,51 u 54,68 u 54,68 u 85,45 s 77,90 s 43,98 u 82,19 s 48,05 s 61,74 u Set(0) a Nov(0) 92,57 u 88,38 u 67,76 u 47,61 s 70,77 u 77,59 u 81,29 s 92,25 s 43,98 u 39,72 s 36,26 s 63,62 s Out(0) a Dez(0) 40,54 u 77,48 u 75,22 u 59,09 s 50,00 u 32,74 s 93,77 s 67,04 s 15,46 s 89,56 s 51,47 s 36,38 u Nov(0) a Jan(+) 39,10 s 50,00 s 70,43 u 64,95 s 97,31 u 74,18 s 56,47 u 54,17 s 80,26 u 42,92 u 78,77 u 61,74 u Dez(0) a Fev(+) 52,01 s 81,91 s 77,55 u 64,95 s 80,77 u 80,77 u 45,48 s 74,51 u 41,00 u 77,90 u 34,08 s 77,63 u Jan(+) a Mar(+) 59,46 s 91,26 s 71,35 s 67,19 u 41,21 s 93,96 u 15,,84 u 67,19 u 50,61 u 75,49 u 67,61 u 33,43 u Fev(+) a Abr(+) 46,82 u 64,10 u 49,13 s 92,33 u 58,79 u 90,92 u 49,88 s 72,31 u 57,08 s 58,44 u 57,95 s 41,88 u Mar(+) a Mai(+) 57,99 u 59,46 s 67,76 s 40,91 u 58,79 u 37,42 u 79,03 u 62,15 u 60,73 s 90,63 u 74,85 s 74,18 u Abr(+) a Jun(+) 90,04 u 86,97 u 83,48 u 74,75 u 80,77 u 79,39 u 45,24 u 68,85 u 44,04 s 95,32 u 44,56 s 47,48 s Mai(+) a Jul(+) 51,66 u 64,10 u 88,26 u 88,07 u 54,77 u 55,61 u 43,37 s 48,12 u 66,45 u 94,49 u 49,68 s 33,22 u Jun(+) a Ago(+) 54,76 s 48,89 u 77,55 u 57,38 u 95,03 u 57,85 s 74,18 u 50,61 s 38,38 s 62,30 s 50,32 u 86,08 s Jul(+) a Set (+) 42,01 u 55,15 u 70,43 u 51,76 u 70,77 u 72,68 u 57,99 u 27,19 s 92,53 u 85,19 u 51,72 u 38,26 s Ago(+) a Out(+) 83,30 u 43,79 u 59,57 u 69,51 u 54,68 u 97,96 u 92,38 u 44,15 u 87,51 u 87,02 u 60,02 u 72,08 s Set(+) a Nov(+) 40,54 s 48,89 u 91,99 u 97,16 u 70,77 u 99,59 u 82,99 u 95,76 u 87,51 u 94,67 u 74,17 u 92,51 u Out(+) a Dez(+) 83,30 u 56,21 u 75,22 u 64,,32 u 80,77 u 67,26 u 60,90 u 79,52 u 59,00 u 49,39 u 34,36 s 92,51 u Tabela 2. Nível de significância (%) do teste da hipótese de que os períodos indicados são mais úmidos (u) ou mais secos (s) que o normal durante eventos El Niño, dentro das regiões coerentes indicadas. Foram incluídos apenas os níveis de significância para o teste da hipótese que resultou em maior valor. Valores acima de 90% estão destacados.