Relações entre diferentes fases da monção na América do Sul Alice M. Grimm e Leandro Yorinori Universidade Federal do Paraná - UFPR - Caixa Postal 19044 - Curitiba, PR - Brasil grimm@fisica.ufpr.br ABSTRACT: The precipitation during the monsoon season in South America undergoes both remote and local influences due to surface-atmosphere interactions. Besides the relationship between the precipitation in the beginning of the season and its peak, shown in previous studies, there are other relationships dominating the peak of the season and between the peak and the demise of the monsoon season. These relationships are demonstrated through the relationships between the first modes of precipitation variability during the monsoon season and the evolution of precipitation in central-east South America associated with each of these modes. Palavras - chave: Precipitação de monção, América do Sul. 1 - INTRODUÇÃO A precipitação na estação de monções de verão sofre influências tanto remotas como de processos locais de interação superfície-atmosfera. Esta interação pode dever-se a anomalias locais da temperatura da superfície do mar ou a anomalias de umidade do solo, que podem afetar a temperatura do ar próxima à superfície, assim como o conteúdo de umidade na atmosfera e, portanto, a estabilidade atmosférica. Anomalias de circulação regionais podem ser geradas. Tais interações podem ainda ser influenciadas por efeitos orográficos. As influências locais são mais fortes no verão, podendo afetar os mecanismos da monção, que dependem de gradientes de temperatura oceano-continente. Também a monção da América do Sul é afetada por influências remotas e locais. No início da estação, em outubro-novembro, influências remotas prevalecem, mas no auge no verão, em janeiro-fevereiro, as influências locais podem sobrepor-se às remotas (GRIMM ; PAL; GIORGI, 2007; GRIMM; ZILLI, 2009), produzindo alterações nas anomalias de precipitação em parte do continente. Neste trabalho, mais análises são apresentadas a respeito das relações entre precipitação nas diferentes fases da estação de monção. As oscilações entre o início da estação e o seu auge são revistas e novas relações, entre o auge da estação e seu fim, são apresentadas. 2 - DADOS E METODOLOGIA A análise é baseada em totais mensais de precipitação para o período 1950-2001, de mais de 10.000 estações sobre o continente, interpolados para uma grade de 2,5 2,5, de maneira a obter uma distribuição mais homogênea de dados. Neste trabalho, os dados cobrem também a parte da América do Sul localizada no Hemisfério Norte, enquanto em Grimm e Zilli (2009) apenas o Hemisfério Sul é focalizado e o período analisado é 1961-2000. As análises de campos atmosféricos utilizam os dados da reanálise NCEP-NCAR. Os totais mensais de precipitação entre novembro e março, assim com totais sazonais de primavera (SON), v erão (DJF) e outono (MAM), são submetidos à Análise de Componentes Principais (ACP), para dois períodos: 1960-2001 e 1950-2001, com o propósito de verificar a estabilidade dos resultados obtidos. Neste trabalho, apenas os resultados para
1960-2001 são mostrados. Os componentes principais de cada mês são correlacionados com os de outros meses, para detectar relações de persistência e inversão entre anomalias de precipitação em diferentes meses da estação de monção. A evolução da precipitação em áreas afetadas por essas relações é analisada durante as fases opostas dos componentes principais de modos correlacionados, além de períodos antecedentes e subsequentes. Campos atmosféricos relativos a alguns desses modos são analisados. 3 - RESULTADOS A correlação positiva (Tabela 1) entre os primeiros modos de novembro e janeiro (Figs. 1a e 1c), assim como a correlação negativa entre o segundo modo de novembro e o primeiro modo de janeiro (Figs. 1b e 1c) reafirmam a tendência mostrada por Grimm, Pal e Giorgi (2007), de inversão de anomalias de precipitação no centro-leste da América do Sul, assim como no sudeste do continente, entre novembro e janeiro seguinte. É interessante notar que as correlações entre os primeiros modos de novembro e dezembro, assim como entre dezembro e janeiro são muito baixas, insignificantes, o que é coerente com a situação de transição entre anomalias opostas em dezembro mostrada em Grimm e Zilli (2009). Contudo, entre janeiro e fevereiro as anomalias nestas regiões tendem a persistir, como indicado pela correlação positiva entre os primeiros modos de janeiro e fevereiro (Tabela 1, Figuras 1c e 2a). Entre fevereiro e março novamente tende a haver reversão das anomalias, pois os primeiros modos, de padrões espaciais muito semelhantes, mas sinais opostos (Figs. 2a e 2b), apresentam correlação positiva dos componentes principais (Tabela 1). Tabela 1. Coeficientes de correlação entre os componentes principais dos primeiros modos de variabilidade de precipitação em novembro, janeiro, fevereiro, março. Apenas valores acima de 0,20 (e abaixo de 1) foram mostrados. Dezembro foi excluído porque não mostrou nenhuma correlação acima deste valor. Valores em negrito tem nível de significância melhor que 0,05. CP1 JAN CP1 FEV CP1 MAR CP1 NOV 0,38 0,25 CP2 NOV -0,20 CP1 JAN 0,36 CP1 FEV 0,37 (a) (b) (c)
Fig. 1. (a), (b): 1º e 2º modos de variabilidade da precipitação em novembro; (c) 1º modo de janeiro. (a) (b) (c) Fig. 2. (a) 1º modo de variabilidade da precipitaçã o em fevereiro e (b) 1º modo de março. (c) Região no centro-leste do Brasil, na qual é estudada a evolução da precipitação. O comportamento temporal das anomalias de precipitação no centro-leste do Brasil (Fig. 2c) associadas com as fases extremas dos primeiros modos de variabilidade em cada mês da estação de monção revela aspectos interessantes, quando se analisa este comportamento também em períodos antecedente e subseqüente ao mês em foco. Para tanto, calcula-se a média móvel climatológica de 31 dias da precipitação nessa região, desde a primavera até o inverno seguinte, e compara-se com a média móvel de 31 dias da precipitação para aqueles anos em que os componentes principais dos primeiros modos de janeiro, fevereiro e março tem valores acima (abaixo) de 0,5 (-0,5) desvio padrão. A evolução média em anos com fases positivas e negativas do 1º modo de janeiro (Fig. 3a) mostra que condições mais (menos) chuvosas que o normal em janeiro tendem a ser precedidas por condições menos (mais) chuvosas em novembro, conforme havia sido mostrado em Grimm e Zilli (2009), com conjunto de dados um pouco diferente. Este aspecto é coerente com a correlação positiva entre o 1º modo de novembro e o 1º modo de janeiro (Tabela 1). Por outro lado, as anomalias tendem a persistir de janeiro para fevereiro. Essa persistência é confirmada pela evolução média em anos com fases positivas e negativas do 1º modo de fevereiro (Fig. 3b) e é coerente com a correlação positiva entre o 1º modo de janeiro e o 1º modo de fevereiro (Tabela 1). Contudo, quando a composição de precipitação é referida ao 1º modo de fevereiro, a inversão de anomalias em relação a novembro já não é tão evidente, o que é coerente com a correlação mais baixa entre o 1º modo de novembro e o 1º modo de fevereiro (Tabela 1). Tanto a Fig. 3a como a Fig. 3b indicam tendência à reversão de sinal de anomalias de chuva entre fevereiro e março, o que aparece mais fortemente na Fig. 3b, na composição de precipitação associada ao 1º modo de fevereiro. Esta tendência à reversão é consistente com a correlação positiva entre o 1º modo de fevereiro e o 1º modo de março (Tabela 1). Esse aspecto é confirmado pela evolução média em anos com fases positivas e negativas do 1º modo de março (Fig. 3c). Nesta evolução, contudo, já não fica evidente a persistência entre janeiro e fevereiro. Isto mostra que as relações de persistência ou inversão tem alcance temporal relativamente limitado e que as anomalias de março tem relação com aquelas de fevereiro, independentemente de estas terem ou não persistido desde janeiro. As anomalias de
fevereiro tendem a persistir desde janeiro, mesmo que as anomalias de janeiro não sejam inversas às de novembro, ao mesmo tempo em que tendem a inverter em março (Fig. 3b). A tendência à reversão de anomalias de precipitação no centro-leste do Brasil entre fevereiro e março pode ser vista também nos campos atmosféricos associados ao 1º modo de março e os correspondentes campos atmosféricos no mês anterior (não mostrados). 4 - CONCLUSÕES Tendência de reversão de anomalias de precipitação no centro-leste do Brasil já foi observada entre novembro e janeiro, mas ocorre também entre fevereiro e março, enquanto as anomalias tendem a persistir de janeiro para fevereiro naquela região. Ainda não é possível afirmar que os mecanismos que produzem a reversão entre novembro e janeiro (GRIMM; PAL; GIORGI, 2007) sejam os mesmos responsáveis pela reversão entre fevereiro a março. Contudo, vale mencionar que a umidade do solo na maior parte do centro-leste do Brasil está climatologicamente abaixo de 90% da capacidade máxima até novembro e a partir de fevereiro, atingindo 100% em dezembro e janeiro (ROSSATO; ALVALÁ; TOMASELLA, 2004). Portanto, anomalias de precipitação em novembro e fevereiro podem ainda aumentar a umidade do solo até a saturação, enquanto em dezembro e janeiro o solo já está climatologicamente saturado. Por outro lado, antes de outubro e depois de março as chuvas já são climatologicamente escassas na região e dificilmente produzem alterações na umidade do solo suficientes para influir na circulação atmosférica. Agradecimentos. Este trabalho contou com o suporte do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq ), e do European Community s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013), sob o contrato n 212492 (CLARIS LPB: A Europe-South America Network for Climate Change Assessment and Impact Studies in La Plata Basin). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GRIMM, A.M.; PAL, J.; GIORGI, F. Connection between Spring Conditions and Peak Summer Monsoon Rainfall in South America: Role of Soil Moisture, Surface Temperature, and Topography in Eastern Brazil. J. Climate, v.20, p.5929-5945, 2007. GRIMM, A.M.; ZILLI, M.T. Interannual variability and seasonal evolution of summer monsoon rainfall in South America. J. Climate, v.22, p.2257-2275, 2009. ROSSATO, L.; ALVALÁ, R.C.S.; TOMASELLA, J. Variação espaço-temporal da umidade do solo no Brasil: análise das condições medias no período 1971-1990. Rev. Bras. Meteor., v.19, p.113-122, 2004.
(a) (b) Fig. 3. Evolução climatológica da precipitação média móvel de 31 dias no centro leste do Brasil (linha preta, em mm), comparada com a evolução da precipitação média móvel de 30 dias para fases positivas (linha vermelha) e negativas (linha azul) dos primeiros modos de precipitação para (a) janeiro, (b) fevereiro e (c) março. Fases positivas (negativas) são aquelas com componente principal acima (abaixo) de 0,5 (-0,5) desvio padrão. (c)