EVENTOS DE JATO DE BAIXOS NÍVEIS NA AMÉRICA DO SUL DURANTE OS VERÕES DE 1978 A José Guilherme Martins dos Santos 1 e Tércio Ambrizzi 2

Transcrição

1 EVENTOS DE JATO DE BAIXOS NÍVEIS NA AMÉRICA DO SUL DURANTE OS VERÕES DE 1978 A 2006 José Guilherme Martins dos Santos 1 e Tércio Ambrizzi 2 RESUMO: Foram usados dados de reanálises do NCEP para verificar algumas das características dos eventos de Jato de Baixos Níveis (JBN) na América do Sul. Para tal, foi aplicado o critério 1 de Bonner aos dados de vento para selecionar os dias em que ocorreram os jatos. Com isso, foram mostrados alguns resultados relacionados a variabilidade interanual, distribuição mensal e horária das ocorrências de JBN. Posteriormente selecionou-se um dos eventos mais intensos que ocorreu no mês e na hora preferencial de ocorrências dos jatos na América do Sul. Verificaram-se algumas das características observadas na literatura, como por exemplo, escoamento de norte trazendo ar quente e úmido da Amazônia favorecendo a formação de tempestades severas no sul do Brasil e norte da Argentina. ABSTRACT: The NCEP reanalysis were used to verify some characteristics of Low-Level Jet (LLJ) events in South America. The Bonner criteria 1 was applied to the wind data to select the days of jets occurence. It will be showed some results related with the interanual variability, monthly distribuition and hour of the occurrences the LLJ. Also, one of the most intense events was selected for a case study. Some of the results are in good agreement with those found in the literature. For instance, the flow from the north that brings humid and hot air of the Amazon favoring the formation of severe storms in the south of Brazil and north of Argentina. Palavras-Chave: Jato de Baixos Níveis, América do Sul. INTRODUÇÃO O Jato de Baixos Níveis (JBN) da América do Sul é definido como um sistema de vento, com altas velocidades (normalmente acima de 12 m s -1 ) situado entre os dois primeiros quilômetros da baixa atmosfera (~850hPa). É caracterizado por uma forte oscilação diurna e máxima aceleração noturna, apresentando uma extensão horizontal de algumas centenas de quilômetros (Marengo et. al, 2002). Eventos de JBN na América do Sul são detectados durante todo o ano, porém, são mais 1 Aluno de Pós-Graduação, Departamento de Ciências Atmosféricas, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Rua do Matão, 1226, Cidade Universitária, , São Paulo-SP, Brasil, Telefone:+55(11) , guimartins@model.iag.usp.br. 2 Professor Doutor, Departamento de Ciências Atmosféricas, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Rua do Matão, 1226, Cidade Universitária, , São Paulo-SP, Brasil, Telefone:+55(11) , ambrizzi@model.iag.usp.br.

2 freqüentes na estação do verão. Este jato é considerado como uma corrente estreita que canaliza o fluxo de umidade próximo à superfície ao lado leste dos Andes entre as regiões tropicais e latitudes médias (Marengo et al., 2004), tendo um papel importante no clima regional. E tem como função de transportar calor latente e sensível, gerar turbulência por meio do cisalhamento e participa ativamente como mecanismo disparador da instabilidade potencial favorável para a formação de tempestades severas no sudeste/sul do Brasil e norte da Argentina (Silva, 2005). Por exemplo, vários estudos tem mostrado sua importância na formação de Sistemas Convectivos de Mesoescala e intensa precipitação sobre a região da Bacia do Prata (Wang e Fu, 2004; Weykamp e Ambrizzi, 2006). Em função do número reduzido de informações de ar superior na região onde ocorre o JBN da América do Sul, pouco ainda se conhece sobre a sua variabilidade tanto espacial quanto temporal e até mesmo sua intensidade, embora um vasto experimento de Campo (SALLJEX Marengo et al., 2004) tenha disponibilizado um conjunto de dados de ar superior durante o verão de Para este estudo utilizam-se apenas as reanálises do National Center for Environmental Prediction (NCEP), como aproximação real do estado da atmosfera (Marengo et al., 2004). O trabalho proposto tem como objetivo verificar as ocorrências de JBN na América do Sul durante os verões de 1978 a 2006 através de um estudo de caso será verificado algumas das características básicas dos JBN sobre a América do Sul. MATERIAL E MÉTODOS Dados Os dados utilizados neste trabalho foram selecionados para o verão austral (Dezembro, Janeiro e Fevereiro, DJF) que correspondem ao período de 1978 a 2006, começando em dezembro do ano inicial e terminando em fevereiro do ano seguinte, sendo disponíveis nos horários das 00, 06, 12 18UTC, e obtidos do Climate Diagnostics Center CDC ( Foram utilizadas as seguintes variáveis para a confecção dos gráficos: 1 vento zonal e meridional desde a superfície até 200hPa e 2 umidade específica desde a superfície até o nível de 400hPa. Dados de Reanálise do NCEP (Kalnay et al., 1996), com resolução espacial de 2,5 latitude X 2,5 de longitude também foram usados. Metodologia: Critério de seleção dos JBN Os episódios de JBN foram detectados usando o Critério 1 de Bonner (Bonner, 1968) adaptado por Marengo et al. (2004). Este critério requer que as seguintes condições sejam satisfeitas simultaneamente.

3 1 O vento meridional em 850hPa tem que ser obrigatoriamente de norte, isto é, v < 0, e com velocidade maior ou igual a 12m.s -1 ; 2 o cisalhamento vertical do vento entre os níveis de 850 e 700hPa deve ser maior ou igual a 6 m s -1 por quilômetro abaixo do nível de 3000m; 3 o vento meridional deve predominar sobre o vento zonal. Foi assumido que o eixo do jato está localizado em torno de 850hPa, próximo da região de Santa Cruz de la Sierra Bolívia (17.75 S e W). Tanto o local quanto o nível de 850hPa foi selecionado por ser uma região representativa do núcleo de máxima intensidade do jato durante o verão austral. O nível de 850hPa é menos restritivo do que o de 925hPa e foi usado em estudos anteriores sobre ocorrências de JBN (Saulo et al., 2000; Marengo et al.,2002). Como forma de identificar algumas das características relacionadas ao JBN, como por exemplo, escoamento de norte e o núcleo de máxima intensidade do vento à leste dos Andes, foi feito um estudo de caso correspondente ao dia 15 de dezembro de O evento deste dia foi selecionado com base no horário e mês de maior ocorrência dos JBN dentro do período de análise, além de sua intensidade, sendo que este foi um dos eventos mais destacado. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para a localidade de Santa Cruz durante o período de dez/78 a fev/06, foram utilizadas aproximadamente ocorrências de dias com vento sem a presença de JBN, sendo que deste total apenas 433 dias exibiram características de jato, que em termos percentuais corresponde aproximadamente à 4% do total observado. A Figura 1a representa a variabilidade interanual e a distribuição da intensidade dos JBN. A Figura 1b mostra a distribuição mensal enquanto que a distribuição horária pode ser vista na Figura 1c. Todas as figuras são relacionadas aos eventos de JBN desde dez/78 a fev/06. Embora o uso de reanálises para estudos de JBN na América do Sul não seja tão confiável, em virtude das poucas observações de ar superior nas proximidades da região onde ocorre este evento, a Figura 1a nos fornece uma primeira visão da variabilidade anual dos JBN. Nesta figura, não se observa uma distribuição regular dos eventos. Nota-se apenas que em determinados anos eles estiveram acima da média, como nos anos de 1979 a 1983, 1987 a 1996 e em Ainda nesta figura, é interessante notar que a distribuição da intensidade dos JBN mostra um leve aumento da magnitude a partir de A velocidade média detectada tanto no horário das 06 quanto nas 12UTC foi de ~14m.s -1. Durante o verão nota-se a maior predominância de JBN durante o mês de dezembro (~40% das ocorrências). Alguns trabalhos anteriores (p. ex. Marengo et al., 2004) mostraram que esta é a estação mais propícia para ocorrência destes eventos, e que a freqüência é maior em dezembro.

4 Uma das possíveis causas das ocorrências dos JBN neste mês está associada a intensificação dos alísios de nordeste que penetram o continente sul americano pela parte norte da Amazônia. Como a região norte do América do Sul esta mais aquecida, forma-se uma região de baixa pressão, enquanto que neste mesmo período observa-se a intensificação da Baixa do Chaco, aquecendo ainda mais a região sul da América do Sul. Como a parte norte esta mais aquecida que a parte sul, logo se estabelece um gradiente no sentido Amazônia-Sul da América do Sul, gerando assim o JBN. O horário preferencial dos episódios de jatos pode ser visto na Figura 1c. Nota-se que as maiores freqüências foram verificadas no horário das 06UTC (~60% das ocorrências). Um máximo secundário ocorre às 12UTC (~36%). Este resultado esta em concordância com o de Marengo et al. (2004) que usou um conjunto de dados ligeiramente maior ( ). (a) (b) Figura 1 (a) Variabilidade interanual, Distribuição (b) mensal e (c) horária dos eventos de JBN em Santa Cruz. A linha continua inferior na Figura 1a refere-se a média dos eventos de JBN e a superior tracejada a velocidade média dos jatos. (c) A Figura 2a mostra o fluxo meridional de umidade integrado na vertical em kg.m -1.s -1. Na Figura 2b tem-se a seção vertical da magnitude do vento (m.s -1 ) e umidade específica (g.kg -1 ) no ponto mais próximo de Santa Cruz. Estas figuras correspondem ao dia 15 de dezembro de 2003 às 06UTC. Observa-se na Figura 2a valores da ordem de -400 a -600kg.m -1.s -1 sobre Santa Cruz (quadrículo preto na figura). Nota-se também o escoamento de noroeste (setas pretas) ao lado dos Andes causado pela canalização da montanha. Esta figura esta em concordância com as principais

5 características dos eventos de JBN, isto é, forte escoamento com presença de umidade em baixos níveis da atmosfera próximo aos Andes em direção à parte sul da América do Sul. O máximo de fluxo de umidade (da ordem de -800kg.m -1.s -1 ) é observado no Oceano Atlântico Subtropical, devese a presença de uma frente fria que foi observada neste dia que segundo a Climanálise ( de dezembro de 2003, causou chuvas acima da média histórica na Região Sul do Brasil. A Figura 2b mostra a intensidade e a estrutura vertical deste evento à leste dos Andes através de uma seção transversal. Esta figura também indica a dimensão espacial deste núcleo de máxima magnitude do vento que se estende aproximadamente até ~600hPa e horizontalmente com cerca de 300km na direção leste-oeste. Um forte gradiente leste-oeste do vento esta presente a oeste do núcleo do jato, associado com o declive íngreme dos Andes. Observa-se ainda o fluxo de norte (linha tracejada) em torno de 60 W, com máxima velocidade (18m.s -1 ) em 850hPa. Nota-se também outro núcleo (3m.s -1 ) mais raso em 45 W, associado com a topografia do Planalto Brasileiro. (a) Figura 2 (a) Vento no nível de 850hPa (m/s) e fluxo meridional de umidade integrado (kg/m.s) e (b) Seção transversal do vento meridional (m/s) e umidade especifica (g/kg) centrada em 17.75S. Estas figuras correspondem ao dia 15 de dezembro de 2003 às 06UTC. A letra N representa vento de norte. As linhas contínuas (tracejadas) representam vento de sul (norte). O quadrículo preto na figura 2a corresponde à localidade de Santa Cruz. Na figura 2b, o preenchimento em branco corresponde à topografia. (b) CONCLUSÕES Dentre os resultados encontrados vale ressaltar que: Na estação do verão austral, do total de dias analisados (cerca de eventos) 4% corresponderam à ocorrência de JBN; a variabilidade interanual mostrou que não ocorreu uma distribuição regular dos jatos durante o verão;

6 no mês de dezembro foram detectadas as maiores ocorrências de JBN na América do Sul, devendo-se provavelmente à intensificação dos alísios neste período, o que favorece a formação do JBN; o horário preferencial de ocorrência dos JBN é entre às 06 (~60%) e 12 (~36%)UTC. A velocidade média foi de 14m.s -1 entre os dois horários; a partir do início da década de 1990 houve uma tendência positiva do aumento da intensidade do JBN; as características de um típico JBN foram verificadas, isto é, um forte escoamento de noroeste em baixos níveis, canalizado pela barreira topográfica do Andes, seguida por um transporte de umidade; o evento do dia 15/12/2003 estava associado a uma frente fria que causou chuva acima da média climatológica na região sul do Brasil; Para o melhor entendimento dos eventos de JBN na América do Sul, torna-se necessário um número cada vez maior de estações de ar superior. Desta forma, as características relacionadas a estes eventos seriam capturadas com maior precisão pelos modelos de tempo e clima. AGRADECIMENTOS O primeiro autor agradece ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq (Processo número: /2006-6) pela concessão da bolsa de Doutorado. O segundo autor também agradece ao CNPq e FAPESP por auxílios concedidos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bonner, W. D. Climatology of the low level jet. Mon. Wea. Rev., 96, , Kalnay, E., and Coauthors. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalyses Project. Bull. Amer. Meteor. Soc., 77, , Marengo, J. A., Soares, W. Episódio de Jatos de baixos níveis durante 13 a 19 de abril de Rev. Bras. Meteor., 17,35-52, Marengo, J. A.; Soares, W. R.; Saulo, C.; Nicolini, M. Climatology of the Low-Level Jet East of the Andes as Derived from the NCEP-NCAR Reanalyses: Characteristics and Temporal Variability. J. Climate, 17, 12, , Saulo, C.; Nicolini, M.; Chou, S. C. Model characterization of the South American low-level flow during the spring-summer season. Climate Dyn., 16, , Wang, H. e Fu, R. Influence of Cross-Andes on the South American Low-Level Jet. J. Climate, 17, , Silva, G. A. M., 2005: Variabilidade inter-el Niños e seu impacto no jato de baixos níveis a leste do Andes durante o verão austral. Dissertação de Mestrado. Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas. USP. São Paulo, Brasil. 84pp.