VARIABILIDADE EXTREMA DO GELO MARINHO ANTÁRTICO ASSOCIADA À CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA NA ESCALA DE TEMPO SINÓTICA.

Transcrição

1 VARIABILIDADE EXTREMA DO GELO MARINHO ANTÁRTICO ASSOCIADA À CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA NA ESCALA DE TEMPO SINÓTICA Camila Bertoletti Carpenedo 1, Nathalie Tissot Boiaski 1, Adilson Wagner Gandu 1 1 Universidade de São Paulo Departamento de Ciências Atmosféricas carpenedo@model.iag.usp.br Resumo: O objetivo principal deste estudo foi analisar os padrões de circulação atmosférica nos períodos anteriores, durante e posteriores aos eventos extremos negativos (ENGM) e positivos (EPGM) de gelo marinho no setor dos Mares de Bellingshausen-Amundsen (MBA), na escala de tempo sinótica, durante o verão e inverno austral, entre 1989 e Os eventos ENGM (EPGM) estão associados com as anomalias ocorridas três dias anteriores ao evento extremo. A anomalia de PNMM foi negativa (positiva) no oeste e positiva (negativa) no leste dos MBA e na Península Antártica, associada com as anomalias de ventos de leste (de oeste) e de norte (de sul). As anomalias de PNMM e vento meridional, nas composições dos eventos ENGM e EPGM, parecem estar associadas com os storm tracks do Hemisfério Sul, pois os campos mostram máxima variabilidade nesta região. Abstract: The main objective of this study was to analyze the atmospheric circulation patterns in the previous, during and subsequent periods to negative extreme events (ENGM) and positive (EPGM) of sea ice in the sector of the Bellingshausen-Amundsen Seas (MBA), in the synoptic time scale, during the austral summer and winter, between 1989 and Events ENGM (EPGM) are associated with anomalies that occurred three days before the extreme event. The anomaly of MSLP was negative (positive) in the west and positive (negative) in the east of MBA and in the Antarctic Peninsula, associated with the anomalies of eastward winds (westward) and northward winds (southward). MSLP anomalies and meridional wind, in the compositions of the ENGM and EPGM events, appear to be associated with the storm tracks of the South Hemisphere, because the fields show maximum variability in this region. 1. Introdução O gelo marinho antártico desempenha um papel importante no sistema climático por aumentar o albedo da superfície oceânica e alterar a salinidade local durante o seu derretimento e congelamento. O gelo marinho também tem efeito no balanço de energia em superfície devido a sua baixa condutividade térmica, impedindo a troca de calor e mistura entre oceano-atmosfera (Walsh, 1983; Hartmann, 1994; King; Turner, 1997). Na escala de tempo sinótica, associada aos sistemas atuantes na região dos storm tracks, pouco se sabe sobre a variabilidade do gelo marinho e sua relação com a circulação atmosférica.

2 2. Objetivos O objetivo principal deste estudo foi analisar os padrões de circulação atmosférica nos períodos anteriores, durante e posteriores aos eventos extremos de gelo marinho no setor dos Mares de Bellingshausen-Amundsen (MBA), na escala de tempo sinótica, durante as estações de verão (janeiro, fevereiro e março) e inverno (julho, agosto e setembro) austral, entre 1989 e Material e Métodos Os dados diários de extensão de gelo marinho foram obtidos do National Snow and Ice Data Center da NASA, para o setor dos MBA (130 W a 60 W). Os campos horários (00, 06, 12 e 18 UTC) de pressão ao nível médio do mar (PNMM), vento zonal e meridional a 10 m são oriundos das reanálises do ERA-Interim, obtidos do European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Data Server. Inicialmente foram removidos das séries temporais dos campos atmosféricos e de gelo marinho ( ) a tendência linear e o ciclo anual, gerando séries de anomalias. A partir destas séries aplicou-se a transformada rápida de Fourier, no período de 2-10 dias (anomalias sinóticas). Os extremos foram definidos utilizando como critério o primeiro (q25) e terceiro (q75) quartil da distribuição das anomalias sinóticas do gelo marinho. Abaixo do q25 são considerados os extremos negativos de anomalias sinóticas de gelo marinho (ENGM), indicando retrações de gelo marinho na escala sinótica, e acima do q75 os extremos positivos (EPGM), i.e., expansões de gelo marinho na escala sinótica. A persistência dos extremos foi definida conforme Boiaski (2007). Por fim, foram feitas composições defasadas no tempo para as anomalias sinóticas dos campos atmosféricos, considerando 25 dias anteriores aos eventos ENGM/EPGM (lag = -25) e 25 dias posteriores ao seu início (lag = +25). A significância estatística das anomalias foi obtida com o teste t-student, ao nível de 95%. 4. Resultados e Discussão No verão o desvio padrão das anomalias sinóticas de gelo marinho no setor dos MBA corresponde a 9,8% do desvio padrão das anomalias totais (anomalias não filtradas), enquanto que no inverno corresponde a 10,3% (de ). Portanto, existe uma maior contribuição das anomalias sinóticas nas anomalias totais durante o período de inverno, possivelmente associado à maior atividade ciclônica nesta época do ano (Jones; Simmonds, 1993). Durante os eventos ENGM no inverno austral, as anomalias sinóticas de PNMM no lag = -6 apresentaram um trem de ondas circumpolar, com uma anomalia positiva (anti-ciclônica) sobre o setor dos MBA e uma anomalia negativa (ciclônica) sobre a Península Antártica (Figura 1a). Este padrão se propaga para leste e três dias anteriores ao evento ENGM observa-se uma anomalia ciclônica no oeste dos MBA e anti-ciclônica no leste e sobre a Península Antártica (Figura 1b). Esta configuração origina uma advecção quente neste setor, como será visto posteriormente. No dia do evento a anomalia negativa de PNMM está sobre grande parte do

3 setor (Figura 1c). No lag = +3 observa-se um padrão de anomalia anti-ciclônica nos MBA e ciclônica sobre a Península Antártica (Figura 1d). O trem de ondas se desintensifica gradativamente até desaparecer completamente no lag = +20 (figura não apresentada). A anomalia de vento zonal a 10 m no lag = -6 foi positiva (de oeste) no sul dos MBA e negativa (de leste) no norte (Figura 2a). Esse padrão de anomalias propaga-se para leste, sendo observado no lag = -3 no leste dos MBA e sobre a Península Antártica (Figura 2b), associado à configuração de giros anti-ciclônicos (Figura 1b). No dia do evento extremo a fase das anomalias inverteu-se, apresentando anomalia positiva no oeste e norte dos MBA e negativa no sul e sobre a Península Antártica (Figura 2c). Três dias após o evento, observa-se novamente a inversão das anomalias sobre o setor (Figura 2d). As anomalias de vento meridional a 10 m foram positivas no lag = -6, com uma intensificação dos ventos de sul sobre o setor dos MBA (Figura 3a). No lag = -3 observa-se uma anomalia de norte (Figura 3b), ou seja, há uma desintensificação e/ou inversão da direção dos ventos de sul na borda do continente e ventos de norte oriundos de latitudes menores. Estes ventos são provenientes do Oceano Austral e adjacências, em que a temperatura do ar é relativamente mais aquecida do que a região sobre o gelo marinho. Portanto, a anomalia negativa de vento meridional (Figura 3b) associada à anomalia ciclônica sobre o oeste dos MBA e anti-ciclônica no leste e sobre a Península Antártica (Figura 1b) contribuem para os eventos ENGM neste setor. No dia do evento ENGM observa-se uma anomalia de sul sobre o oeste dos MBA e uma anomalia de norte no leste e sobre a Península Antártica (Figura 3c). Três dias após o evento, há uma inversão de fase das anomalias (Figura 3d), indicando que houve uma propagação para leste do trem de ondas circumpolar. Após o lag = +3, o trem de ondas se enfraquece, desaparecendo completamente no lag = +17 (figura não apresentada). No período de verão, o comportamento das anomalias sinóticas dos campos atmosféricos foi similar ao do inverno, porém as anomalias foram menos significativas e o trem de ondas persistiu por menos tempo. Em relação aos eventos EPGM, as anomalias dos campos de PNMM, vento zonal e meridional a 10 m apresentaram um comportamento similar aos eventos ENGM, porém em fases opostas (figuras não apresentadas). Da mesma forma que nos eventos ENGM, as anomalias dos campos atmosféricos nos eventos EPGM foram mais intensas no período de inverno, com o trem de ondas mais robusto e mais persistente. 5. Conclusões Os padrões de anomalias sinóticas dos campos de PNMM, vento zonal e meridional a 10 m em todos os casos (composições defasadas) de eventos ENGM e EPGM no setor dos MBA foram similares durante o verão e inverno, apresentando fases opostas entre os eventos ENGM e EPGM. Destaca-se que no período de inverno existe uma maior contribuição das anomalias sinóticas nas anomalias totais. Além disso, as anomalias dos campos atmosféricos foram mais

4 significativas e mais persistentes nesta estação, associadas a um trem de ondas bem definido propagando-se na região circumpolar. Os eventos ENGM (EPGM) estão associados com as anomalias dos campos atmosféricos ocorridos três dias anteriores ao evento extremo. A anomalia de PNMM foi negativa (positiva) no oeste e positiva (negativa) no leste dos MBA e na Península Antártica, associada com as anomalias de ventos de leste (de oeste) e de norte (de sul). Na escala de tempo sinótica, as variações das anomalias de PNMM e vento meridional a 10 m, nas composições dos eventos ENGM e EPGM, parecem estar associadas com os storm tracks do Hemisfério Sul, pois os campos exibem máxima variabilidade nesta região (figuras não apresentadas). 6. Agradecimentos: Os autores agradecem à CAPES/PROEX (Programa de Meteorologia). 7. Referências Bibliográficas BOIASKI, N. T. Extremos intra-sazonais de temperatura na Península Antártica e mecanismos atmosféricos associados. São Paulo, SP: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas. Originalmente apresentada como dissertação de mestrado, Universidade de São Paulo, HARTMANN, D. L. Global Physical Climatology. Washington: Academic Press, 56 v., JONES, D. A.; SIMMONDS, I. A climatology of Southern Hemisphere extratropical cyclones. Clim. Dynam. v. 9, p KING, J. C.; TURNER, J. Antarctic Meteorology and Climatology. 5. ed. Cambridge: University Press, p. WALSH, J. E. The role of sea ice in climatic variability: theories and evidence. Atmosphere- Ocean, v. 21, p Figura 1. Composições defasadas de anomalias sinóticas de PNMM (hpa) durante os eventos ENGM no setor dos MBA, no período de inverno ( ), para (a) lag = -6, (b) lag = -3, (c) lag = 0 e (d) lag = +3. Linhas contínuas (tracejadas) indicam valores positivos (negativos) de anomalias. Áreas coloridas são significativas ao nível de 95%.

5 c) d) Figura 1. Continuação. c) d) Figura 2. Similar à Figura 1, mas para as anomalias sinóticas de vento zonal a 10 m (m/s). c) d) Figura 3. Similar à Figura 1, mas para as anomalias sinóticas de vento meridional a 10 m (m/s).