PERFIS VERTICAIS TROPOSFÉRICOS OBSERVADOS NO NORDESTE DO BRASIL

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1 ~ ~ 270 PERFIS VERTICAIS TROPOSFÉRICOS OBSERVADOS NO NORDESTE DO BRASIL Maria Gertrudes Alvarez Justi da Silva Wallace Figueiredo Menezes Marcos André de Dios Romar Departamento de Meteorologia Universidade Federal do Rio de Janeiro Abstract Using conventional upper air sounding data from Natal and Fernando de Noronha, located at Northeast of Brazil, the tropospheric vertical profiles of the potential, equivalent potential, and satured equivalent potential temperatures averaged for each month of the year were calculated, from the surface up to 300 hpa, in 50 hpa intervals. Also the averaged profiles of the zona1and meridional wind components were calculated for both places, up to hpa. In order to characterize their variability, the variation coefficients for each of these variables were calculated. A positive gradient of the saturated equivalent potential temperature with height was observed in the period of August to January, between the leveis 800 and 700 hpa, in coincidence with the period when lower precipitation indices occur in the Northeast region of Brazil. The annual cycle of the normal precipitation in the Northeast region was compared with the annual cycle of the potential temperatures at 850, 700 and 500 hpa and also with the evolution of the zonal and meridional wind component averages at the leveis 850 and 200 hpa. 1. Introdução O estudo do clima da região Nordeste do Brasil tem despertado o interesse de muitos pesquisadores, já que a presença de uma área com características semidesérticas em seu interior não seria de se esperar, levandose em conta sua posição geográfica e suas características fisiográficas. Esta região apresenta uma alta variabilidade na precipitação, quer na distribuição espacial quer na temporal. A estação chuvosa concentrase em períodos muito curtos durante o ano e a alta evaporação, decorrente da forte radiação solar característica da região equatorial, diminui ainda mais a efetividade deste período de chuvas. Espacialmente, percebese altos índices pluviométricos ao longo da costa leste e valores em tomo de 400 mm anuais na parte central desta região (Aldaz, 1982). A precipitação mensal na região Nordeste (Strang, 1972 e Kousky, 1979) atinge um máximo na costa leste no trimestre maiojulho, ao norte no bimestre marçoabril e ao sul entre novembro e dezembro. A época do máximo ao norte coincide com a posição mais ao sul da zona intertropical de baixas pressões e o máximo ao sul foi associado aos sistemas de frentes frias que penetram até baixas latitudes c interagem com a u~dade tropical tanto na Amazônia como na costa do Nordeste brasileiro (Kousky, 1979). O máximo de precipitação mensal entre maio e julho na costa leste pode ser devido à propagação para a direção oeste de sistemas de nuvens provenientes do Oceano Atlântico (Yamazaki e Rao, 1977), ou pode estar associado aos remanescentes de sistemas frontais que intensificam a precipitação na medida que se movem para nordeste ao longo da costa (Kousky, 1979). Kousky (1980) sugere ainda um aumento na precipitação devido à convergência noturna entre o vento de sudeste e a brisa terrestre. A existência de um acervo de dados gravados em fita magnética, composto de radiossondagens diárias efetuadas em duas estações da região Nordeste com registros de 50 em 50 hpa, motivou o desenvolvimento deste trabalho. Pretendese discutir as condições de instabilidade atmosférica no Nordeste pela análise de parâmetros termodinâmicos e contribuir na descrição da dinâmica do regime de circulação que afeta esta região pelo estudo das componentes do vento. 2. Dados e Metodolo~a Neste trabalho foram usados dados de radiossondagens das 12 UTC, já digitalizados e com testes prelimimrres de coerência e de consistência efetuados pelo Centro Técnico Aeroespacial. As informações de Natal (196886) e Fernando de Noronha (197880) foram agrupadas em matrizes, separadamente para cada mês do ano e variável meteorológica. Valores de temperatura, umidade relativa, velocidade e direção do vento observados desde a superfície, foram utilizados para calcular as temperaturas potencial (O), potencial equivalente (Oe) e potencial equivalente saturada (Oes ) até o nível de 300 hpa, assim como as componentes

2 271 zonal (u) e meridional (v) do vento foram calculadas até hpa. Uma nova depuração foi feita, eliminandose aqueles dados que se distanciavam da média em mais do que duas vezes e meia o desvio padrão em cada nível de pressão. Na tabela 1 estão listados os valores realmente usados para cada grandeza meteorológica. Foram calculados então os valores médios e os coeficientes de variação para cada nível e para cada mês, tanto para Natal como para Fernando de Noronha. 3. Resultados e Conclusões Na figura 1 apresentamse as normais de precipitação calculadas pelo DNEMET para as cidades de Natal e Fernando de Noronha. Nela observase que a época de máxima intensidade de chuvas em Natal ocorre nos meses maio e junho e em Fernándo de Noronha ocorre principalmente em abril e maio. Os perfis de O, Oe e Oes típicos das regiões tropicais mostram a atmosfera em condições de estabilidade para processos adiabáticos secos (ao/az > O) em todos os níveis, convectivamente instável (aoe/a z < O) abaixo de 700 hpa e com instabilidade condicional (a Oes/az < O) observada desde a superfície até níveis bem altos (Gill, 1982). Os perfis médios dos parâmetros termodinâmicos, calculados para Natal e Fernando de Noronha ao longo do ano, apresentam comportamentos que por vezes se afastam dessas características básicas. lunto a superfície, por exemplo, observase que a atmosfera encontrase em condições de instabilidade neutra (a o/a z = O) de agosto a abril. A situação de instabilidade convectiva abaixo de 700 hpa foi encontrada durante todo o ano e nos dois locais estudados. Provavelmente, por serem estações tão próximas ao mar não se nota nenhuma inversão de Oe junto à superfície mesmo no inverno e neste horário de observação (9 horas, horário local). O traço mais marcante observado na análise dos perfis dos parâmetros termodinâmicos é a persistente variação positiva de Oes com a altura (a Oesl a z > O) entre os níveis de 850 e 700 hpa, mostrando uma camada absolutamente estável, que só se estingue de março a junho na época chuvosa da região. Esta situação inibe a formação de nuvens de extensão vertical. Os coeficientes de variação mostram que as variabilidades máximas de Oe encontramse na camada da troposfera entre hpa ao longo de todos os meses do ano. lá Oes mostra junto a superfície e, principalmente entre os meses de março, abril e maio, suas maiores variabilidades. Estão mostrados na figura 2 os perfis médios encontrados para Natal no mês que antecede (março) e no que sucede Gulho) à época de chuvas máximas, assim como um dos meses com ausência quase que total de precipitação na região (outubro). Os perfis de Fernando de Noronha são praticamente idênticos aos de Natal. A evolução de O, Oe e Oes ao longo do ano, nos níveis de 850, 700 e 500 hpa, foi acompanhada para caracterizar as condições de umidade na atmosfera do litoral da região Nordeste. Nos níveis de 850 e 500 hpa a distância entre as curvas de Oe e Oes não varia muito ao longo do ano. lá no nível de 700 hpa (ver figura 3) observase uma variação sazonal maior na distância entre as curvas de Oe e Oes. Nos meses de abril a junho, meses chuvosos, percebese uma atmosfera mais próxima a saturação. Os resultatos encontrados para Fernando de Noronha são muito similares. Curvas com os valores mensais de cada parâmetro foram superpostas aos valores das normais de precipitação e observouse que elas apresentam a mesma oscilação da precipitação, mas com uma defasagem característica de um a dois meses (ver figura 4 para o nível de 850hPa). Os perfis médios da componente zonal mostram claramente a inversão na direção do vento que ocorre na média troposfera, onde a componente de leste se enfraquece sendo substituida daí por diante por vento com componentes de oeste. O nível isobárico no qual isto ocorre varia um pouco ao longo do ano: a camada de alísios tem uma maior espessura durante o período de chuvas na região. Os maiores valores da componente de oeste ocorrem em tomo do nível de 150 hpa. Ao longo do ano o máximo ocorre no verão. A componente meridional em superfície tem direção sul e apresenta valores semelhantes ao longo do ano todo. Na média troposfera ela é praticamente nula e na alta troposfera oscila, sendo em geral de sul entre os meses de novembro a março e de norte de maio a outubro. Os perfis troposféricos das componentes do vento para os meses de janeiro, março, maio e outubro estão mostrados na figura 5. A intensidade mínima da componente zonal, tanto em 850 como em 200 hpa, foi observada em Natal no mês de abril, no início da época chuvosa (ver figura 6). Outro fato que se observa é que não há mudanças no sentido da componente zonal do vento nestes níveis ao longo do ano: ela é sempre de leste em 850 hpa e sempre de oeste em 200 hpa. Ocorre apenas intensificação ou enfraquecimento ao longo o ano. lá a componente meridional inverte seu sentido na época chuvosa passando a ser de norte neste período do ano (figura 7).

3 272 A inspeção dos coeficientes de variação da componente zonal do vento mostra que a maior variabilidade ~ encontrada no nível de 300 hpa em Natal e 250 hpa em Fernando de Noronha principalmente nos meses de inverno. Com a chegada do verão, este nível de variação máxima desce progressivamente alcançando o nível de 500 hpa em janeiro. 4. Biblio&!afia ALDAZ, L. Aplication dei concepto de interaccion de escalas temporales ai fenomeno delas sequias extremas en el Nordeste dei Brasil. Madrid, Universidad Complutense, Tese de Doutoramento, p. GILL, A.E. Atmosphereocean dynamics. International Geophysics Series, voi. 30. Academic Press, 1982, 662p. KOUSKY, V.E. Frontal influences on Northeast BraziI. Mon.Wea.Rev., 107: , KOUSKY, V.E. Diurnal rainfall variations in Northeast BraziI. Mon.Wea.Rev., 108: , STRANG, D.M.G. Climatological analysis of rainfall normal in nortbeastern Brazil. Centro Técnico Aeroespacial, no. IAEM02f72. São José dos Campos, p. YAMAZAKI, Y. & RAO, V.B. Tropical cloudiness over the South Atlantic oceano J.Meteor.Soc.Japan, 55: , Tabela 1 Número de radiossondagens utilizadas na análise. Natal (196886) Fer. Noronha (197880) Se Ses U V Se Ses U V Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro NORMAIS DE PRECIPITACAO Prec (mm) soo,., 250 ~ h"=_\; 150 o L''_..L.'_L.''_~:::l:~I"::::::3! J F M A M J J A 8 o N D Meses NATAL <> FERNANDO Figura 1 Normais de precipitação em Natal e Fernando de Noronha (193160).

4 273 Natol <M TETA, TETA[. TETIES 300,,,...,,, 11 Ị.. soo O 330 3SO 'T...aIuro (I() SO 'T...pero\JJro (k) JJO J T...peraturQ (I() Figura 2 PerfIS médios das temperaturas potencial (O), potencial equivalente (Oe) e potencial equivalente saturada (Oes ) em Natal, nos meses de março, julho e outubro. Natal 850 hpa Natal 700 hpa Natal 500 hpa ~~~~~~ 4 A J 4 A 4, A 4 J A o,, 4, A o ,..., , Figura 3 Médias das temperaturas potencial (O), potencial equivalente (Oe) e potencial equivalente saturada (Oes ) em Natal, nos níveis de 850, 700 e 500 hpa. Natal 850 hpa Predplt8C80 Teta Natal 850 hpa Prec;lpltacao Teta ~.'", '" ", " o DI,......'", A.I.. A o.' Natal 850 hpa Predplt8C80 Teta.. Figura 4 Normais de precipitação e médias das temperaturas potenciais (O, Oe e Oes) em Natal, no nível de 850hPa.

5 274 Natal Jan Camp. lanal Marld. Nalal Nar Camp. Zanal Marld. Jou J 500 8<;0 1~.~7.~ S 1~.0 Call"flOnentee (m/a) O lanal â Marldlonal 8! 500 toc 350 1~.~ ~.D Camponen1.. (m/e) O Zonal â...rldlonal Natal Mai Camp. Zonal Marid. \00 Natal Out Camp. Zona' Marid. o J CO/T1>Oner1tee (m/e) O Zanal lo Marldlonal ~ O J.200 Soo 'loll j;jl9,j...,/ 4..! Camponerrt.. (m/e) O Zona' lo Merldlonal Figura 5 Perfis médios das componentes zonal e meridional do vento em Natal, nos meses de janeiro, março, maio e outubro. Natal 850 hpa Predpltacao COIl1I. U.....~....._ ~.::~=.." " Natal 200 hpa Preclpltacao COIl1I. U :~. I I ,.. :~: "' "" O.D o..,,, ".,... Figura 6 Normais de precipitação e médias da componente zonal do vento em Natal, nos níveis de 850 e 200hPa. Natal 850 hpa PrecIpltae80 Comp. V u~...:::::::::::::::::::":..::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::: ::::::::::::::::::::::::. u..:::::::::::::.::::::::::::::::::::::: ~::::::::::::::.. ':::::::::::::::::::::.. '::::::::::::::::",.....", " " o D :~:. :m;= Natal 200 hpa Predpltae80 COIl1I. V J~~..", " " o D' o..,,, ~ Figura 7 Normais de precipitação e médias da componente meridional do vento em Natal, nos níveis de 850 e 200 hpa.