Relação entre a Oscilação Antártica e a América do Sul, Oceanos Atlântico e Pacífico adjacentes em novembro. Fernanda Cerqueira Vasconcellos 1 Iracema F. A. Cavalcanti 2 1 e 2 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos. Rodovia Presidente Dutra, Km 40, SP-RJ 12630-000, Cachoeira Paulista, SP, Brasil. Tel: (12) 3186 8400 - E-mails: fernanda.cerqueira@cptec.inpe.br e iracema@cptec.inpe.br Resumo: A Oscilação Antártica é um padrão de teleconexão de grande relevância para o Hemisfério Sul. Seu período ativo ocorre no final da primavera (novembro). Desta forma é interessante analisar as diferenças nas características atmosféricas sobre a América do Sul e adjacências entre as fases positivas e negativas dessa oscilação durante o mês de novembro, a fim de entender melhor a influência da Oscilação Antártica nessa região. Nas análises realizadas, nota-se que no mês de novembro o dipolo de anomalias de precipitação sobre o continente sul-americano apresenta-se bem organizado e inverte de sinal entre as fases positivas e negativas extremas da Oscilação Antártica. Na fase positiva, o dipolo apresenta uma área seca sobre a Região Sul do Brasil e proximidades (região da Bacia do Prata) e uma área com excesso de precipitação ao norte. Os resultados mostraram uma correlação positiva entre a AAO e a temperatura em baixos níveis no sul da América do Sul. Os resultados apresentaram também uma correlação negativa da AAO com a TSM e com a temperatura em baixos níveis no Pacífico Equatorial e no sudeste do Pacífico e uma correlação positiva no sudoeste do Atlântico. Os dois Jatos, Subtropical e Polar são identificados na fase positiva, com a presença de um Jato Subtropical menos intenso que o Jato Polar. Na fase negativa há a presença de um único jato em latitudes subtropicais, mais intenso que na fase positiva. Este resultado sugere uma maior freqüência e/ou intensidade dos distúrbios transientes nessas latitudes nas fases negativas, colaborando para o aumento da precipitação na região da Bacia do Prata. Palavras chave: Oscilação Antártica, teleconexão, precipitação. Abstract: The Antarctic Oscillation is a relevant teleconnection pattern in the Southern Hemisphere. The AAO active period occurs in late spring (November). For this reason, it is interesting to analyze the differences in the atmospheric characteristics over South America and adjacencies between positive and negative AAO phases during November. The results indicated that in November the precipitation anomaly dipole over South American continent is well organized and inverts its signal between positive and negative extreme phases of the Antarctica Oscillation. In the positive phase, the dipole presents a dry area over Southern Brazil and neighborhoods (La Plata Basin region) and an area with precipitation excess northward. The results showed a positive correlation between the AAO and the temperature at low levels in southern South America. The results also showed a negative correlation of AAO with SST and with temperature at low levels in the Equatorial Pacific and southeastern Pacific and a positive correlation over southwestern Atlantic. The two jets, Subtropical and Polar are identified in the positive phase, with the presence of a Subtropical Jet less intense than the Polar Jet. In the negative phase there is a single jet at subtropical latitudes, more intense than the positive phase. This result suggests a larger contribution of eddies frequency and/or intensity, in the negative phase, on the precipitation increase over La Plata Basin. Key words: Antarctica Oscillation, teleconnection, precipitation. 1. Introdução
A Oscilação Antártica (AAO) é definida como a oscil ação entre os cinturões de pressão de latitudes médias e altas no Hemisfério Sul (Gong e Wang, 1998). Silvestri e Vera (2003) analisaram a influência das fases da AAO no sudeste da América do Sul (leste dos Andes entre as latitudes de 10-40 S). Eles sugeriram que, durante a primavera, a fase positiva (negativa) da AAO ocasiona uma diminuição (aumento) da precipitação sobre o sudeste da América do Sul. Vasconcellos e Cavalcanti (2010), analisando os quintis extremos de precipitação média em parte da Região Sudeste do Brasil entre os anos de 1980-2006, encontraram que verões classificados como muito chuvosos (muito secos) em parte da Região Sudeste do Brasil estão associados à intensificação de um trem de onda tipo PSA pela fase positiva (negativa) da AAO. Gi llet et al. (2006), estudando temperatura e precipitação observadas em estações de superfície, identificaram a influência da AAO em todo o Hemisfério Sul. Eles mostraram que a fase positiva da AAO está relacionada com um aquecimento significativo sobre a Argentina e secas sobre o sul da América do Sul devido a um deslocamento para o sul das storm tracks. Carvalho et al. (2005), expuseram que a intensificação do jato subtropical, seu deslocamento em direção ao equador e o enfraquecimento do jato polar invertem as características do vento anular, levando a AAO para a fase negativa. Em oposição, na fase positiva da AAO, o jato subtropical desloca-se em direção ao pólo e o jato polar intensifica-se. Rao et al. (2003) analisaram a correlação entre o índice AAO e a função envelope da anomalia do vento meridional em 300 hpa, cujos valores mais altos representam as regiões das storm tracks. Segundo os autores, durante todo o ano há uma correlação negativa significativa entre a função envelope e o índice AAO em altas latitudes; uma correlação positiva em latitudes médias e uma correlação negativa nos subtrópicos. Thompson e Wallace (2000) mostraram que o Modo Anular (Oscilações Ártica e Antártica) existe o ano todo em toda a troposfera. Entretanto este modo se amplifica com a altura até a estratosfera durante períodos onde a intensidade do escoamento zonal é conducente para uma forte interação de ondas planetárias no escoamento médio. Esses períodos são chamados de período ativo, cuja ocorrência no Hemisfério Sul é no final da primavera (novembro). Desta forma, durante o mês de novembro, a AAO pode ter uma influência considerável nas características atmosféricas da América do Sul e oceanos adjacentes, tornando a análise das diferenças dessas características para cada fase da AAO de grande importância para o entendimento do clima no continente sul-americano. 2. Metodologia Para a realização deste trabalho foram utilizados os dados mensais de precipitação obtidos do GPCP (Adler et al., 2003) ; dados mensais de altura geopotencial em 700 hpa, vento em 250 hpa, temperatura em 850 hpa da Reanálise 2 NCEP/NCAR (Kanamitsu et al., 2002); dados mensais de temperatura da superfície do mar ( TSM) do NCEP (Reynolds e Smith, 1995). Todos os dados possuem resolução espacial de 2,5º x 2,5º lat./lon. O período estudado foi de janeiro de 1980 a dezembro de 2006. Primeiramente foi calculado o índice mensal da AAO através da técnica de EOF para a anomalia de altura geopotencial em 700 hpa entre 20º-90ºS para todo o período selecionado. A série temporal do índice AAO foi obtida através da primeira componente principal (CP). Os valores positivos (negativos) representam anomalias positivas (negativas) de altura geopotencial nas latitudes médias e anomalias negativas (positivas) em altas latitudes, ou seja, a fase positiva (negativa) da AAO. Essa metodologia é baseada no trabalho de Baldwin e Thompson (2009) e na metodologia aplicada para o cálculo do índice AAO fornecido pelo CPC/NOAA. Foram selecionados os anos do período supracitado em que os valores do índice AAO no mês de novembro foram mais extremos. Com isso totalizou-se seis anos com índice
AAO positivo e seis anos com índice negativo (Tabela 1). A partir da seleção dos casos foram confeccionados mapas de compostos de precipitação e de magnitude do vento em 250 hpa; de correlação entre o índice AAO e temperatura em baixos níveis e entre o índice e a TSM. Tabela 1 Anos com fases positivas e negativas extremas da AAO para o mês de novembro. FASE ANOS POSITIVA 1981, 1983, 1985, 1987, 1998, 1999 NEGATIVA 1980, 1982, 1994, 1996, 1997, 2000 3. Resultados Os resultados dos compostos apresentam para os níveis médios (500 hpa) uma anomalia positiva de altura geopotencial em latitudes médias e uma anomalia negativa de altura geopotencial em latitudes altas na Figura 1 a e o inverso na Figura 1b, resultado este coerente com as fases extremas positivas e negativas da AAO, respectivamente. Na fase extrema positiva observa-se a presença de um dipolo de anomalia de precipitação sobre a América do Sul com anomalias negativas sobre o sul do Brasil e áreas próximas (região da Bacia do Prata) e anomalias positivas ao norte (Figura 2 a). Na fase negativa observa-se esse dipolo com sinal inverso (Figura 2 b). Silvestre e Vera (2003) encontraram resultados semelhantes, porém apenas para a região sudeste da América do Sul. Vasconcellos e Cavalcanti (2010) também encontraram essas duas áreas de anomalias de precipitação na América do Sul para os verões extremos, porém um pouco deslocadas para o sul. A Figura 2 também apresenta uma anomalia negativa significativa de precipitação na região do Pacífico Equatorial nos compostos para a fase extrema positiva da AAO, associada com o deslocamento da ITCZ para norte. Nota-se também uma anomalia positiva (negativa) significativa na parte central do Atlântico Equatorial na fase positiva (negativa) da AAO. A relação entre convecção sobre o Pacífico e a AAO é discutida por Carvalho et al. (2005) para o verão. Os autores sugeriram que a profunda convecção no Pacífico Equatorial central, que é relacionada ao El Niño e/ou a Oscilação de Madden-Julian, modula a circulação no Hemisfério Sul (posicionamento e intensidade dos jatos, por exemplo) e favorece a fase negativa durante o verão. A AAO também apresenta relação com a temperatura do ar em baixos níveis sobre a América do Sul e regiões adjacentes, assim como com a TSM. Durante o mês de novembro, a AAO apresenta uma correlação positiva com a temperatura em baixos níveis no sul da América do Sul, sudoeste do Atlântico e no Atlântico Tropical e uma correlação negativa com a temperatura em baixos níveis no sudeste do Pacífico e no Pacifico Equatorial central e leste (Figura 3). A AAO possui também uma correlação negativa com TSM no Pacífico Equatorial central e leste e uma correlação positiva com o sudoeste do Atlântico (Figura 4). As correlações negativas no Pacífico são consistentes com o campo de precipitação nos compostos. Analisando o comportamento da magnitude média do vento para as longitudes da América do Sul ( 90ºW-30ºW) nas fases extremas da AAO, nota-se a presença de dois máximos de ventos na fase positiva (Figura 5 a). Esses máximos correspondem à presença dos jatos Subtropical (30ºS) e Polar (55ºS), sendo o último mais intenso. Na fase negativa, há a presença de um único máximo em 32,5ºS com intensidade semelhante ao Jato Polar da fase positiva (Figura 5 b). A maior (menor) intensidade dos ventos em torno de 30ºS na fase negativa (positiva) contribui com o aumento (a diminuição) de precipitação na parte sul do dipolo (região da Bacia do Prata) (Figura 2). Este resultado se assemelha ao apresentado por Carvalho et al. (2005) para o verão.
(a) Figura 1 Compostos de anomalia mensal de altura geopotencial (m) em 500 hpa (colorido): (a) fase extrema positiva e fase extrema negativa. Áreas com 90% de significância (teste t-student) são mostradas em linhas sólidas. (a) Figura 2 Compostos de anomalia de precipitação (mm.dia -1 ) (colorido): (a) fase extrema positiva e fase extrema negativa. Áreas com 90% de significância (teste t-student) são mostradas em linhas sólidas. Figura 3 Correlação entre o índice AAO e anomalia mensal de temperatura em 850 hpa (90% de significância com t-student) Figura 4 Correlação entre o índice AAO e anomalia mensal de TSM (90% de significância com t-student)
(a) Figura 5 Compostos de magnitude de vento (m.s -1 ) em 250 hpa médio entre as longitudes de 90ºW e 30ºW : (a) fase extrema positiva e fase extrema negativa. 4. CONCLUSÃO Durante o período ativo (novembro), a AAO apresentou uma influência significativa na precipitação sobre a América do Sul. Nas fases positivas extremas da AAO o continente apresenta um dipolo de anomalias de precipitação com uma área de anomalia negativa sobre a Região Sul do Brasil e proximidades (região da Bacia do Prata) e um aumento da precipitação ao norte. Esse dipolo inverte o sinal nas fases negativas extremas, realçando o aumento da precipitação na região da Bacia do Prata. Os resultados também indicaram uma correlação negativa entre a AAO e a temperatura do ar em baixos níveis e a TSM no sudeste e na região equatorial do Pacífico; uma correlação positiva entre a AAO e a temperatura do ar em baixos níveis no sul da América do Sul e sudoeste do Atlântico; correlação positiva entre a AAO e a TSM no sudoeste do Atlântico. Essa correlação entre a AAO e TSM no Pacífico Equatorial central indica uma relação entre a AAO e o ENSO. Na fase positiva, os jatos Subtropical (30ºS) e Polar (55ºS) estão bem definidos, com o Jato Polar mais intenso. Na fase negativa, há um único jato em 30ºS com maior intensidade que o Jato Subtropical da fase positiva. Esta intensificação do jato em torno de 30ºS na fase negativa sugere uma maior freqüência e/ou intensidade dos distúrbios transientes colaborando para o aumento da precipitação na região da Bacia do Prata. Agradecimentos: À FAPESP e ao CNPq pelo auxílio à pesquisa. 5. Referências bibliográficas ADLER, R. F. et al. The Version 2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979-Present). Journal of Hydrometeorology, v. 4, n.6, p. 1147-1167, Dec. 2003. BALDWIN, M.; THOMPSON, D. W. J. A simplified annular mode index bases on zonalmean data. Submetido: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Feb. 2009. CARVALHO, L. M. V.; JONES, C.; AMBRIZZI, T. Opposite phases of the Antarctic oscillation and relationships with intraseasonal to interannual activity in the tropics during the austral summer. Journal of Climate, v. 18, n. 5, p. 702-718, Mar. 2005. GILLET, N. P.; KELL, T. D.; JONES, P. D. Regional climate impacts of the Southern Annular Mode. Geophysical Research Letters, v.33, n. L23704, p.1-4, Dec. 2006. GONG, D.; WANG, S. Antarctic oscillation: concept and applications. Chinese Science Bulletin, v. 43, n. 9, p. 734-738, May 1998. KANAMITSU, M.; EBISUZAKI, W.; WOOLLEN, J.; YANG, S-K; HNILO, J.J.; FIORINO, M.; POTTER, G. L. NCEP-DEO AMIP-II Reanalysis (R-2). Bulletin of the American Meteorological Society, v. 83, n. 11, p. 1631-1643, Nov. 2002. RAO, V. B.; CARMO, A. M. C.; FRANCHITO, S. H. Interannual variations of storm tracks in the Southern Hemisphere and their connections with the Antarctic oscillation. International Journal of Climatology, v. 23, n.12, p. 1537-1545, Oct. 2003. REYNOLDS, R. W.; SMITH, T. M. A high resolution global sea surface temperature climatology. Journal of Climate, v. 8, n.6, p. 1571-1583, Jun. 1995. SILVESTRI, G. E.; VERA, C. S. Antarctic Oscillation signal on precipitation anomalies over southeastern South America. Geophysical Research Letters, v. 30, n. 21, p. 2115-2118, Nov. 2003. THOMPSON, D. W. J; WALLACE, J. M. Annular Modes in the Extratropical Circulation. Part I: Month-to-Month Variability. Journal of Climate, v.13, n.5, p. 1000-1016, Mar. 2000. VASCONCELLOS, F. C.; CAVALCANTI, I. F. A. Extreme precipitation over Southeastern Brazil in the austral summer and relations with the Southern Hemisphere annular mode. Atmospheric Science Letters, v. 11, n. 1, p. 21-26, 2010.