191 utilizou-se dados diários obtidos na Companhia de Pesquisa de Recursos Mineirais (CPRM). O National Meteorological Center (NMC), EUA, forneceu cartas sinóticas de superfície e de 700, 500 e 250 mb, em área compreendida pelos Oceanos Pacífico e Atlântico e América do Sul. Através da utilização de dados disponíveis em superfície e altitude, inseridos em tabulação eletrônica, o NMC elabora cartas sinóticas com razoável consistência, tanto nas dimensões zonais e meridionais como em altitude. Elas são confeccionadas, tendo como base, o campo de vento, que é analisado pelo traçado de linhas de corrente. Neste trabalho, utilizou-se material do NMC através de microfilmes adquiridos dos Estados Unidos e fitas magnéti"cas. Estas são de propriedade do Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE), que as copiou em listagens e cedeu o material para este fim. Imagens do satélite NOAA em microfilme e negativos foram adquiridos no National Climatic, EUA. Dados de altitude, fornecidos por radiossondagens nos níveis padrões e intermediários foram obtidos na Divisão de Ciências Atmosféricas do Centro Técnico Aeroespacial (CTA). 2.3. Técnicas Adotou-se os seguintes procedimentos na consecução deste trabalho: A análise de pluviosidade na Bacia do Rio Doce foi feita através do traxado de cartas diárias de isoietas e de um transeto de variaçao têmporo-espacial com pluviosidade acumulada por cinco dias. Utilizou-se a escala 1:1.000.000 no período compreendido entre 19 de dezembro de 1978 e 31 de março de 1979.Com este material, selecionou-se o período de chuvas mais intensas, entre 23 de janeiro e 7 de fevereiro de 1979. Todas as cartas sinóticas fornecidas pelo NMC foram restituídas no período de 19 de dezembro de 1978 a 28 de fevereiro de 1979. Em seguida, as carta9 dos quatro níveis (superfície, 700, 500 e 250 mb) e de um mesmo período foram sobrepostas. Esta superposição possibilitou analisar a evolução diária às 00 hstmg e às 12 hstmg dos ciclones, anticiclones e calhas, no segmento temporal de 15 de janeiro a 7 de fevereiro de 1979. As listagens extraídas de fitas do NMC, através do INPE fazem referência às componentes leste (u) e norte (v) do vetor vento, em uma grade de 59 de latitude por 59 de longitude. Através de uma calculadora programa Texas TI-51-III, os dados (u) e (v) das 12 hstmg em 250 mb converteram-se em direção e intensidade dos ventos. Os dados foram plotados entre 15 de janeiro e 8 de fevereiro em cartas diárias construídas na escala de 1:22.200.000 e revelaram a circulação superior no nível de 250 mb. Os dados de temperatura (seca) e de umidade relativa propiciaram os cálculos da temperatura potencial do bulbo úmido (ew) e da temperatura do ponto de orvalho (Td) na troposfera sobre Porto Alegre, Curitiba, são Paulo, Rio de Janeiro e Brasília. Estes dados mais aqueles relativos aos campos de vento (direção e intensidade) e variação de espessura da camada (mgp) foram utilizados para a confeccção de transetos de variação têmporoespacial, da superfície ao nível de 250 mb sobre as referidas cidades. Construiu-se ainda um transeto têmporo-espacial de variação da
-------- - ------- 192 pressão atmosférica na fachada oriental da América do Sul, com dados levantados das cartas sinóticas de superfície fornecidas pelo NMC, além de secções temporais dos ventos com dados de temperatura (seca), U e 8w para Porto Alegre, são Paulo e Rio de Janeiro. A evolução dos sistemas foi analisada ainda através das imagens do satélite NOAA contidas em microfilmes e em negativos. 2.4. Roteiro Metodológico A análise da gênese das chuvas intensas ocorridas na Bacia do Rio Doce compreendeu o período entre os dias 15 de janeiro a 7 de fevereiro de 1979. Sua ocorrência foi estudada através de transetos de variação têmporo-espacial da pluviosidade e dos cartogramas de variação diária das chuvas. Para se elaborar a análise rítmica do episódio, considerou-se como relevante o estudo da evolução dos sistemas, através das imagens de satélite, uma vez que as informações obtidas através das plataformas orbitais suplementam as informações convencionais e enriquecem os resultados da investigação climatológica. A análise de superfície baseou-se nas cartas sinóticas e na variação da pressão atmosférica ao nível do mar, através do transeto têmporo-espacial que representa este comportamento. Associou-se, desta forma, os dados de variação barométrica com a evolução diária dos ciclones, anticiclones e calhas sobre a América do Sul. Uma vez concluída esta etapa da pesquisa, constatou-se que a análise rítmica de superfície não era suficiente para a compreensão dos mecanismos atmosféricos que propiciaram as chuvas intensas no Brasil de sudeste, em janeiro e fevereiro de 1979. A etapa seguinte de investigação foi desenvolvida na baixa e média troposfera, definida neste trabalho pelas camadas compreendidas entre os níveis de 850 e 500 mb. Além das técnicas adotadas em superfície, utilizou-se ainda os dados sobre a direção e 'intensidade dos ventos, 8w, U e variação de espessura das camadas. A alta troposfera foi estudada neste trabalho através do nível de 250 mb, utilizando-se a mesma metodologia adotada anteriormente. No entanto, a análise rítmica neste nível foi enriquecida pelas cartas sinóticas diárias construídas através das listagens fornecidas pelo INPE. Concluída a análise por camadas da troposfera, tornou-se importante o estudo da estrutura vertical para algumas localidades localizadas em pontos estratégicos, como Porto Alegre, são Paulo e Rio de Janeiro. 3. RESULTADOS E CONCLUSÕES As chuvas mais intensas sobre a Bacia do Rio Doce aconteceram nos últimos dias de janeiro e início de fevereiro de 1979. No dia 29 de janeiro ocorreu uma relativa estabilidade, mas no dia 30, as chuvas se intensificaram, marcando um registro médio de 40,9 mm, obtido através da leitura de 62 pluviômetros e um registro máximo de 162,0 mm. No dia 31 de janeiro, verificou-se pequena redução da média para 33,2 mm, mas no dia 19 de fevereiro, a média obtida através de 61 pluviômetros elevou-se novamente para 48,5 mm. No
193 dia 2, observou-se a malor instabilidade do período com a média dos 61 pluviômetros elevando-se para 51,1 mm e o registro máximo de l6l,2mm. No dia 3, a média de 59 pluviômetros reduziu-se novamente para 22,2 mm, mas no dia 4, a instabilidade voltou a se intensificar, com os 59 aparelhos registrando um valor médio de 3l,9mm. A partir do dia 5 de fevereiro, a instabilidade reduziu-se gradualmente, atingindo no dia 8 de fevereiro, a média de 8,2mm. A seqüência das imagens de satélite revela a evolução de um movimento frontal no dia 28 de fevereiro passando pelo Rio Grande do Sul e atingindo Minas Gerais e Espírito Santo no dia 29. A Frente Polar Atlântica (FPA) iniciou um processo de ondulação na sua parte mais meridional no dia 31 de janeiro. Sua frontólise ficou evidente no dia 19 de fevereiro,em função da formação de uma nova descontinuidade na Argentina, e no dia 2 sua cobertura de nuvens sobre o sudeste já se encontrava bastante fragmentada. No dia 4 de fevereiro a FPA em frontólise estava sendo aspirada para o sul e no dia 5 encontrava-se sobre o litoral de são Paulo, atraída pela nova ciclogênese nas latitudes médias. Este quadro sinótico de superfície não foi suficiente para justificar a elevada pluviosidade verificada no período, principalmente no dia 2 de fevereiro. A explicação da gênese do fenômeno fica mais consistente, se a análise for orientada para a média e alta troposfera. No período compreendido entre 15 de janeiro e 07 de fevereiro, a circulação da alta troposfera (verificada através do nível de 250 mb) sofreu alterações que permitem sua divisão em 3 períodos distintos: 1) 15 a 20 de janeiro: predominou na circulação da alta troposfera, ondas progressivas; 2) 21 a 26 de janeiro: a circulação da alta troposfera sofreu alternância de ondas progressivas e regressivas; 3) 27 de janeiro a 07 de fevereiro: predominou na circulação da alta troposfera, ondas regressivas. Esta condição determinou, durante o último segmento temporal, a localização da calha da alta troposfera, orientada para noroeste, sobre o Rio Grande do Sul. No dia 30 de janeiro (fig.2), os ventos neste nível ocorreram sobre Porto Alegre, de sul-sudoeste com 45 nós, em situação de entrada na calha e em Curitiba, de oeste, na saída da calha, com 50 nós. Em são Paulo e Rio de Janeiro, os ventos de oestenoroeste atingiram 70 a 100 nós respectivamente, enquanto sobre o Atlântico Sul, o NMC estimou ventos de noroeste com 125 nós. A diferença de intensidade dos ventos entre os ascendentes na saída da calha e os descendentes na entrada provocou perda de massa sobre o sudeste do Brasil, segundo a Técnica de Desenvolvimento de Sutcliffe, expressa por GORDON (2). Isto gerou redução de pressão em superfície, com aspiração de ar quente e formação de um sistema ciclonal na média troposfera. Este centro de convergência foi localizado em 700 mb sobre o sul de Minas Gerais e em 500 mb no Mato Grosso do Sul, apresentando, assim, forte inclinação para oeste. No dia 31 de janeiro, os ventos de sudoeste na entrada da calha em 250 mb, reduziram-se mais ainda, enquanto no Rio de Janeiro, os ventos de oeste-noroeste atingiram 55 nós. Estimou-se sobre o -Atlântico Sul, 115 nós de oeste. A perda de massa na alta troposfera continuou mantendo o ciclone, limitado neste período aos 700 mb, sobre o Triângulo Mineiro.
194 A forte intensidade na saída da calha foi mantida no dia 19 de fevereiro, 12 hstmg (fig.3), quando a perda de massa provocou convergência e levantamento da superfície, no sul de Mato Grosso, ao nível de 500 mb sobre o Triângulo Mineiro, tornando o ciclone inclinado para leste. A atividade ciclonal transferiu-se às 00 hstmg do dia 02, na superfície para o sul de Minas Gerais, embora se mantivesse na média troposfera sobre o Triângulo Mineiro, revelando-se, assim, inclinado para noroeste. No dia 02 às 12 hstmg, o NMC estimou uma redução na intensidade dos ventos de noroeste sobre o Atlântico Sul para 80 nós. Neste horário, o ciclone deixou de repercutir em superfície permanecendo no entanto, em 700 e 500 rnb sobre o Triângulo Mineiro. No dia 03 (fig.4), embora ocorresse uma redução gradual na intensidade dos ventos de noroeste sobre o Atlântico Sul para 70 nós, o ciclone permaneceu repercutindo na média troposfera sobre o Triângulo Mineiro. Mas no dia 04, a redução da intensidade para 55 nós, fêz com que a alta troposfera retomasse o equilíbrio de massas. A pressão em superfície da cidade de Belo Horizonte se manteve relativamente baixa desde o dia 26 de janeiro. A depressão atingiu o mínimo de 1003,7 rnb às 17 hstmg do dia 04, em virtude da localização deste ciclone sobre a capital mineira. O centro de convergência repercutiu somente em 500 mb às 12 hstmg do dia 5, sobre o norte de são Paulo e às 12 hstmg do dia 06 já se encontrava no litoral de Santa Catarina, onde ocorreu sua dissipação. A participação da circulação superior na formação de chuvas intensas no sudeste brasileiro foi constatada em dois outros episódios. Conforme pesquisa feita por CRUZ (1), a forte pluviosidade desencadeada sobre Caraguatatuba em março de 1967, aconteceu em condições semelhantes ao ocorrido na Bacia do Rio Doce. No dia em que as chuvas foram mais intensas, havia em superfície uma FPA em frontólise e na alta troposfera, os ventos se originavam de noroeste com 65 nós. Um outro episódio de chuvas intensas sobre a área metropolitana de são Paulo em janeiro de 1967 foi pesquisado por TARIFA (4). O autor constatou que a maior parte das chuvas ocorreu sob instabilidade frontal e pré-frontal, associada com área de levantamento no setor imediatamente ao norte da curvatura ciclônica de um "trough" superior. Os episódios em que a circulação da média e alta troposfera interagem com os sistemas atmosféricos de superfície na formação de chuvas intensas no Brasil devem ocorrer com maior freqüência do que aqueles relatados na bibliografia. A prática de observação sistemática da troposfera pode constituir-se em um subsídio bastante confiável na previsão de eventos calamitosos sobre o su1este do Brasil. REF;imt:NCIAS BIBLIOGRÁFICAS l./cruz, Olga. A Serra do Mar e o litoral na área de Caraguatatuba, contribuição à geomorfologia tropical litorânea. são Paulo, IGEOGjUSP, 1974. Série Teses e I I Monografias n9 11. 2. ~~RDON' A.H. Elementos de Meteorologia Dinâmica. México, Unión Y Tipográfica Editorial Hispano-Americana, 1965. / 3/ MONTEIRO, Carlos Augusto de,/figueiredo - A questão ambiental no Brasil - 1960/1980. São/Paulo, IGEOG/USP, 1981. Série Teses! (
195 e Monografias n9 42. 4. TARIFA, José Roberto. Inundação na área metropolitana de são Paulo, o caso de janeiro de 1976 (mimeografado), 1982.
196
197
198 ) )......' l '':~ /;- tm " ~ ~:.~,/"> ~ 4"'; ( ~ ~ -11 -~ ~"" fi - 111' ~.?>'- -,- ~ r- r-- ~ ~ mr -r..~~ \ -\\ ~.\-=3, -.-,~ -:::.\ I,/~ ~ / r":." flr' \ ~"%~~;j- \., ~ ';,~ ~ /ir! "'--~ ~ /;>- I, "- "-, ~./i
199 -d lfl!' ( { ~~ rrn ( ( ~ ~~,- ( r %, ~. / '-<ó' "" nf ri -, ~ <- ~ ~ ~ ~ ( ( r;í ( ~ ~ ~ A\ ~:~... -:- :j- :.:- ':0.. N1VEL DE 2S0 MB PARA o DIA O,.FZY.7' noljlll. '. A C:IRCUUçIO SUPERI:OR NO
200 ALGUMAS CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DA CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA RELACIONADAS COM SISTEMAS SINÓTICOS QUE AFETAM A AMÉRICA DO SUL Iracema Fonseca A. Cavalcanti RESUMO A análise das variações na circulação atmosférica é de grande importância para o conhecimento dos fatores associados aos sistemas sinóticos que afetam certas regiões. Para o estudo destas variações próximas à América do Sul, é aplicado o método de funções ortogonais empiricas, devido à grande quantidade de dados para análise. Através dos autovetores são evidenciadas as caracteristicas da circulação e da radiação de onda longa. As configurações obtidas são associadas com situações sinóticas importantes que influenciam a América do Sul e particularmente o Brasil. O periodo analisado é de maio a setembro de 1975 a 1983, usando dados do NMC e da NESS. 1. INTRODUÇÃO O estudo de variações na circulação atmosférica do Hemisfério Sul (HS) é de fundamental importância nas análises das situações sinóticas que se relacionam com o tempo na América do Sul. Como observado em imagem de satélite e cartas meteorológicas, o Continente Sul-americano é afetado por sistemas sinóticos que influem na precipitação no Brasil. Análises de anomalias da circulação e da radiação de onda longa (ROL) para o Hemisfério Norte e parte do Hemisfério Sul-HS (até 20 0 S) foram realizadas por Weickmann (19) através do método de funções ortogonais empiricas, e as configurações obtidas foram associadas a situações sinóticas importantes. Este método tem sido bastante utilizado em análises de grande quantidade de dados. Para o HS podem ser destacados os trabalhos de Kidson (6), Kouskye Ferreira (9) e Rogers e van Loon (11). Outras análises sobre a circulação do HS foram estudadas por vários autores como Tremberth (1981), van Loon (16, 17, 18), Taljaard (14), Streten (13), entre outros. No entanto, as caracteristicas da circulação relacionadas com os sistemas sinóticos ainda não são bem conhecidas, principalmente as que existem próximas da América do Sul. Com o objetivo de analisar as anomalias da circulação e da radiação de onda longa, relacionadas com os sistemas sinóticos que afetam o Brasil, é realizada uma análise global da circulação através do método de funções ortogonais empiricas. 2. METODOLOGIA O método de funções ortogonais empiricas é eficiente, pois de uma grande quantidade de dados é possivel extrair as principais Instituto de Pesquisas Espaciais - INPE/CNPq
201 configurações que a atmosfera apresenta. Este método fornece os autovetores e uma série em tempo dos seus coeficientes. Estes parâmetros são calculados pela matriz R dada por F.Ft, onde F é a matriz m x n e Ft sua transposta. O número de valores considerados para cada periodo é dado por m e o número de periodos, por n. Mais detalhes sobre o método podem ser encontrados em Weickmann (19), Kutzback (10) e Hardy e Walton (5). O cálculo dos autovetores para a circulação foi realizado com os dados do National Aeteorological Center-NMC (componentes u e v do vento em 850mb e 250mb para o globo todo). Os dados utilizados foram de médias calculadas de 5 em 5 dias para 9 anos (periodo de maio a setembro àe 1975 a 1983). Os autovetores para radiação de onda longa (ROL) foram calculados também com médias de 5 em 5 dias para o mesmo perlodo, e obtidos por satélite pelo National Environment Satellite Service (NESS). 3. RESULTADOS Com a análise dos autovetores foram destacadas as configurações da circulação, identificadas em várias situações sinóticas. Através das séries em tempo, foi notado que alguns autovetores representam o ciclo anual e semi-anual, e outros representam variações em intervalos menores, que podem ser associados aos sistemas sinóticos. A análise foi realizada para os cinco primeiros autovetores, mas são discutidos em detalhes apenas os autovetores relacionados com situações sinóticas sobre a América do Sul (autovetores 3 e 4 para a circulação e 2, 4 e 5 para a radiação de onda longa). O primeiro autovetor para a circulação, como visto na série em tempo (Figura 1), representa a variação anual, e as configurações para 850mb e 250mb (não-mostradas) apresentam caracteristicas de inverno para as anomalias positivas. A série em tempo para o segundo autovetor mostra um comportamento, o qual, pela análise das configurações obtidas e por referências sobre os dados do NMC (Bergman (1); Kistler and Parrish, (7); Rosen and Salstein, (12), parece indicar que para os dados antes de 1979 a velocidade dos ventos no Oceano Pacifico foi subestimada. Além da mudança do sistema usado para as análises do NMC em 1979, mais informações devem ter sido incorporadas a estas análises depois desse ano. As variações existentes na série em tempo para o terceiro autovetor podem ser associadas à escala sinótica. Este autovetor, em 250mb, apresenta uma configuração de vórtice no Pacifico Leste, que é relacionado ao aumento de atividade sinótica nesta região. Fazendo a combinação da média do escoamento com cada-um dos autovetores multiplicado pelo seu respectivo coeficiente (valores máximos), obtêm-se configurações do escoamento relativo àquele autovetor. Esta combinação com coeficientes positivos é identificada como EM ~ e com coeficientes negativos, EM -. Na configuração de EM3 +, em 250mb (Figura 2), há uma sequência de cavados e cristas no Pacifico, situação comum nesta região, como observado em imagens de satélite e cartas do escoamento do vento em altos nlveis. Nesta figura, nota-se na costa oeste da América do Sul uma crista com ventos de sudeste dirigidos para o Brasil entre 20 0 e 40 0 S. Nesse mesmo nivel em EM3 - (Figura 3), há um cavado na posição