IMPORTÂNCIA RELATIVA DAS ANOMALIAS DE TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR NA PRODUÇÃO DAS ANOMALIAS DE CIRCULAÇÃO E PRECIPITAÇÃO NO BRASIL NUM EVENTO EL NIÑO Alice M. Grimm Grupo de Meteorologia, Depto. de Física, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR. grimm@fisica.ufpr.br Iracema F. A. Cavalcanti e Cristopher A. C. Castro Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos, Cachoeira Paulista, SP. iracema@cptec.inpe.br ABSTRACT November is the month of strongest impact of El Niño and La Niña events on rainfall over Southern Brazil. The role of sea surface temperature anomalies (SST) in the Pacific and the Atlantic oceans in producing rainfall and circulation anomalies during November of these events is investigated through simulations with the CPTEC/COLA atmospheric general circulation model. Three sets of integrations were performed for 1982. The first set used the observed SST over all oceans, the second one used observed SST only in Tropical East Pacific and climatological SST elsewhere, and the third one used observed SST only in South Atlantic. The results show that forcing by tropical East Pacific SST leads to circulation and rainfall patterns more similar to the observed ones for the El Niño event of 1982 than those obtained by the inclusion of the South Atlantic observed SST. 1. INTRODUÇÃO O mês de novembro é o de mais forte impacto de eventos El Niño (EN) no Sul do Brasil, produzindo significativas anomalias positivas de precipitação (Grimm et al., 2000). Estudo de Grimm e Pscheidt (2001) mostrou que eventos severos de precipitação no Sul do Brasil durante o mês de novembro são bem mais frequentes em anos EN que em anos LN, superando também significativamente a frequência de ocorrência durante anos normais. Grimm (2000) mostrou, através de simulações com um modelo barotrópico ampliado da equação da vorticidade, que a divergência anômala em altos níveis associada à fonte anômala de calor no Pacífico Leste durante El Niño, aliada à convergência anômala no norte do Brasil, são as principais fontes das anomalias de circulação rotacional no Sul do Brasil em novembros de EN. Neste estudo, pretende-se verificar a influência de anomalias de temperatura da superfície do mar (TSM) tanto do Oceano Pacífico como do Oceano Atlântico na produção das anomalias de precipitação observadas durante novembros de eventos EN, usando como exemplo o caso de novembro de 1982. Enfield e Mayer (1997) mostraram que existem anomalias de TSM no Atlântico associadas com as anomalias características de eventos EN no Pacífico, com uma certa defasagem. É possível que anomalias de circulação atmosférica associadas a EN produzam anomalias de TSM no Atlântico e que estas também tenham algum efeito sobre a precipitação no Brasil. Para avaliar a importância relativa das anomalias de TSM em cada um dos oceanos foram conduzidas experiências com TSM observada em todos os oceanos e então apenas com campos observados no Pacífico e Atlântico, para os ano de 1982, correspondentes a um forte evento EN. 2. MATERIAL E MÉTODOS As experiências foram realizadas com o modelo de circulação geral da atmosfera CPTEC/COLA. Este é um modelo espectral, aqui utilizado com resolução T62L28, que corresponde a uma grade de aproximadamente 1.89 1.89 de latitude-longitude e 28 níveis na direção vertical. Detalhes do modelo podem ser encontrados em Kinter et al. (1997). Foram realizadas as seguintes experiências para 1982, cada qual compreendendo 5 integrações a partir de condições iniciais (CI) ligeiramente diferentes. (a) Experiência TOT: Integração de 5 CI de setembro de 1982 e TSM observada de setembro a novembro em todos os oceanos (Fig. 1a). (b) Experiência PAC: Integração de 5 CI de setembro de 1982, com TSM observada de setembro a novembro para a região do Pacífico Central entre 180-80 W e 10 N-10 S e TSM climatológica no restante dos oceanos (Fig. 1b). 1183
(c) Experiência ATL: Integração de 5 CI de setembro de 1982, com TSM observada de setembro a novembro para a região do Atlântico entre 15 E-65 W e 0-60 S e TSM climatológica no restante dos oceanos (Fig. 1c). Para cada experiência foram calculados os campos médios resultantes das 5 integrações. Os campos de precipitação, potencial de velocidade e função corrente para 200 hpa obtidos para novembro foram comparados com os correspondentes campos observados. A precipitação observada foi obtida a partir de dados de mais de 1000 estações pluviométricas em todo o Brasil. Estes dados foram obtidos principalmente da ANEEL. Os campos de circulação observados foram obtidos da reanálise do NCEP/NCAR. 2. RESULTADOS E DISCUSSÃO As figuras 2, 3 e 4 indicam os resultados das experiências para novembro de 1982 enquanto as figuras 5 e 6 mostram os campos de circulação e precipitação observados neste período. A influência da TSM anômala no Pacífico (experiência PAC) produz excesso de precipitação no Sul (Fig. 2b), e deficiência de precipitação no Sudeste, de acordo com os mecanismos diagnosticados por Grimm (2000). As anomalias de TSM no Pacífico produzem convecção anômala e divergência em altos níveis no Pacífico leste (Fig. 3b). Também no Sul da América do Sul há divergência em altos níveis, enquanto há convergência sobre o norte da América do Sul e Caribe. Um trem de ondas de Rossby originado no Pacífico Leste produz nos subtrópicos e latitudes médias da América do Sul um par ciclone/anticiclone, que tem uma estrutura equivalente barotrópica (Fig. 4b). Tal padrão é muito consistente durante eventos EN (Grimm et al, 2000) e tem papel crucial na geração das anomalias de precipitação no Sul do Brasil. Ele fortalece o jato subtropical, favorecendo instabilização e, devido à posição do centro ciclônico no sudoeste da América do Sul, favorece a advecção de vorticidade ciclônica para o Sul do Brasil. Além disto, a circulação anticiclônica que predomina no Brasil Central/Norte em baixos níveis, devido à subsidência nesta região, favorece o desvio de umidade vinda do Norte, para o Sul do Brasil, diminuindo o seu fluxo para o Sudeste. Tal subsidência também é responsável pela deficiência de precipitação no Brasil Central/Norte. Comparando estes campos com os observados, nas figuras 5a, b e 6, conclui-se que, em linhas gerais, a anomalia de TSM no Pacífico Leste é capaz de produzir padrões de circulação e precipitação semelhantes ao observado. A anomalia positiva de TSM no Atlântico (experiência ATL), junto ao Sudeste do Brasil (Fig. 1c), provoca mais precipitação nesta região (Fig. 2c) o que reflete na divergência e no anticiclone em altos níveis sobre esta região (Figs. 3c e 4c). Esta divergência em altos níveis sobre a ZCAS faz surgir um centro anticiclônico a oeste da América do Sul, coerentemente com a previsão da função de influência para esta posição, mostrada em Grimm (Fig. 7). Com isto, diminui a advecção de vorticidade ciclônica sobre o Sul do Brasil e a precipitação enfraquece nesta região. O modelo tende a ter uma forte resposta local às anomalias de TSM, diminuindo, inclusive, a precipitação sobre as anomalias negativas de TSM junto à costa do Uruguai. O campo de anomalias de precipitação obtido forçando-se o modelo com TSM observada em todos os oceanos (experiência TOT) não é simplesmente a soma dos padrões obtidos com as TSM do Pacífico tropical leste e do Atlântico Sul (Fig. 2a). Nota-se, por exemplo, que o máximo de precipitação no Sul se estende para o Rio Grande do Sul e Uruguai, enquanto na experiência PAC tem um máximo pronunciado sobre o Paraná (Fig. 2b). Isto pode dever-se à influência das TSM observadas nas demais regiões, principalmente do Pacífico, e também a interações não lineares. Isto também ocorre na circulação, notadamente no potencial de velocidade em 200 hpa, em que a convergência sobre o Caribe na experiência TOT (Fig. 3a) é maior do que seria pela soma dos padrões obtidos pelas outras duas experiências. Isto deve-se às anomalias frias de TSM naquela região, que não foram consideradas nessas duas experiências, pois na experiência ATL usou-se apenas as anomalias de TSM no Atlântico sul. 3. CONCLUSÕES Os padrões observados de precipitação durante novembro do evento EN de 1982, foram razoavelmente bem simulados considerando-se apenas as anomalias de TSM no Pacífico tropical leste, o que concorda com as conclusões de Grimm (2000). É clara a maior importância do Oceano Pacífico em produzir as anomalias de precipitação e circulação observadas. As funções de influência para o centro de anomalias ciclônica junto ao sudoeste da América do Sul e a anomalia anticiclônica junto ao sudeste do Brasil (Figs. 7) mostram a importância da convecção e divergência em altos níveis no Pacífico tropical leste, em torno de 120 W, para gerar tais anomalias rotacionais, pois tem ali os maiores valores na faixa tropical. O desempenho do modelo na experiência PAC foi melhor até que na experiência TOT, o que talvez se deva à sua forte resposta local às anomalias de TSM no Atlântico, que podem produzir interferência exagerada na resposta remota às anomalias de TSM no Pacífico. 1184
AGRADECIMENTOS XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002 Esta pesquisa teve suporte do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e do Inter- American Institute for Global Change Research (IAI). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Enfield, D. B. e D. A. Mayer, 1997: Tropical Atlantic sea surface temperature variability and its relation to El Niño-Southern Oscillation. J. Geophys. Res., 102, 929-945. Grimm, A. M., V. R. Barros, e M. E. Doyle, 2000: Climate variability in Southern South America associated with El Niño and La Niña events. J. Climate, 13, 35-58. Grimm, A. M., 2000: Teleconexões e o papel das circulações em vários níveis no impacto de El Niño sobre o Brasil na primavera. Anais do XI Congresso Brasileiro de Meteorologia, (em CD, CL00095), Rio de Janeiro, outubro de 2000, Sociedade Brasileira de Meteorologia. Grimm, A. G. e I. Pscheidt, 2001: Padrões atmosféricos associados a eventos severos de chuva na primavera durante El Niño, La Niña e anos neutros. Anais do IX Congresso da Federação Latino-Americana e Ibérica de Sociedades de Meteorologia e VIII Congresso Argentino de Meteorologia (em CD, n 269), Buenos Aires, maio de 2001, Centro Argentino de Meteorólogos e Federação Latino-Americana e Ibérica de Sociedades de Meteorologia. Kinter, J.L et al., 1997: The COLA atmosphere-biosphere general circulation model vol. 1: formulation. Techn. Rep. 51(1). 1185
Fig. 1 Anomalias observadas de TSM em novembro de 1982 usadas nas simulações incluindo (a) anomalias de TSM de todos os oceanos, (b) anomalias de TSM em parte do oceano Pacífico e TSM climatológica no restante e (c) anomalias de TSM em parte do oceano Atlântico e TSM climatológica no restante. 1186
Fig. 2 Anomalias médias diárias de precipitação (em mm) em novembro de 1982, obtidas da integração de modelo com (a) TSM observada em todos os oceanos, (b) TSM observada apenas no Pacífico Leste tropical e (c) TSM observada apenas em parte do Atlântico Sul. 1187
Fig. 3 Anomalias de potencial de velocidade em 200 hpa para novembro de 1982 obtidas de integração de modelo com (a) TSM observada em todos os oceanos, (b) TSM observada apenas no Pacífico Leste tropical e (c) TSM observada apenas em parte do Atlântico Sul. 1188
Fig. 4 Anomalias de função corrente em 200 hpa para novembro de 1982 obtidas de integração de modelo com (a) TSM observada em todos os oceanos, (b) TSM observada apenas no Pacífico Leste tropical e (c) TSM observada apenas em parte do Atlântico Sul. 1189
a b Fig. 5 Anomalias observadas de (a) potencial de velocidade e (b) função corrente em 200 hpa para novembro de 1982. 1190
Fig. 6 Anomalias médias diárias observadas de precipitação em novembro de 1982 (em mm). Fig. 7 Funções de influência para estado básico de novembro relativas aos pontos indicados por círculos pretos. 1191