CLIMA BRASIL: A ZONA DE CONVERGÊNCIA DO ATLÂNTICO SUL (ZCAS)

Convencionalmente definida como uma persistente faixa de nebulosidade orientada no sentido noroeste-sudeste, que se estende do sul da Amazônia ao Atlântico Sul-Central por alguns milhares de km, bem caracterizada nos meses de verão.

Estruturas semelhantes são encontradas no Pacífico Sul e Índico Sul, sendo que a ZCIS não é tão marcante quanto as demais.

Estudos prévios mostram o importante papel dessas bandas de nebulosidade na transferência de calor, momento e umidade dos trópicos para as latitudes mais altas.

Observações indicam evidente associação entre períodos de enchentes de verão na região sudeste e veranicos na região sul com a permanência da ZCAS por períodos prolongados sobre a região sudeste; por outro lado, períodos extremamente chuvosos no sul coincidem com veranicos na região sudeste, indicando a presença de ZCAS mais ao sul.

  • Padrão de dipolo entre anomalias de precipitação nas regiões sul e sudeste devido à influência da ZCAS.

Circulação durante o verão

Níveis baixos: escoamento de norte-noroeste que começa junto a encosta leste dos Andes e se prolonga até a região sudeste do Brasil em forma de jato, sendo muito importante para o transporte de umidade da região amazônica para o Brasil Central e regiões sul-sudeste.

Níveis altos: circulação anticiclônica (Alta da Bolívia) e um cavado quase-estacionário sobre o nordeste do Brasil.

  • Predomínio de células de Hadley com presença de células de Walker;
  • Parcelas oriundas da Alta Subtropical do Atlântico Norte entram na bacia amazônica, sofrem deflexão por Coriolis, pelos Andes e pela Alta Subtropical do Atlântico Sul;
  • Neste escoamento para sudeste, as parcelas se elevam conforme o conceito de esteira transportadora úmida, a qual pode ser identificada como a banda de nebulosidade associada à ZCAS (fenômeno semelhante ocorre no verão do HN sobre o Pacífico Oeste: “Baiu Front”);
  • A formação da Alta da Bolívia (alta quente) se dá pela intensa liberação de calor latente da convecção no Brasil Central e pelo aquecimento no altiplano boliviano;
  • As parcelas que inicialmente se situam a leste da AB alcançam o equador, sendo desviadas para leste por Coriolis; deste ponto podem seguir para o HN sobre a Alta Subtropical do Atlântico Norte (caracterizando circulação de Hadley) ou retornar para o HS sobre a Alta Subtropical do Atlântico Sul (circulação de Walker);
  • A magnitude do JST em torno de 30°S está ligada à atividade convectiva e sua posição está relacionada com a borda da AB;
  • A intensidade do cavado sobre o nordeste do Brasil está bem correlacionada com a intensidade da AB; além disso, existe uma extensão para sul deste cavado e uma região mais a leste com vorticidade anticiclônica sobre o Atlântico central;
  • Todas essas características estão inter-relacionadas e dependem diretamente da atividade convectiva na Amazônia/Brasil Central e na região da ZCAS sobre o sul-sudeste;
  • Existe portanto um suporte dinâmico oferecido por um cavado de ar superior, principalmente na região compreendida entre a região sul-sudeste e a extensão da ZCAS sobre o Atlântico;

Identificação da ZCAS


  • Forte indício de confluência entre o ar da Alta Subtropical do Atlântico Sul e o ar oriundo de latitudes mais altas; esta confluência deve estar acompanhada de convergência de umidade e nebulosidade;
  • Em níveis superiores, a configuração mais favorável corresponde a um cavado a leste dos Andes de maneira que a divergência em altitude seja incentivada;
  • Além disso, deve haver persistência de pelo menos 4 dias desta configuração, pois caso contrário a confluência pode ter sido gerada pela penetração de um sistema frontal;
  • A ZCAS nem sempre apresenta estrutura típica de um SF ao analisar os gradientes de temperatura; porém o contraste de umidade em geral pode ser identificado, principalmente se for utilizada a temperatura potencial equivalente;
  • As observações indicam que a ZCAS tende a se posicionar mais ao norte no início do verão, deslocando-se posteriormente para o sul podendo variar até 10-15 graus de latitude; isto resulta em situações distintas para determinados locais, conforme a região de estacionariedade da ZCAS;

Origem e manutenção da ZCAS


Análise dos mecanismos candidatos a importantes postos na formação e persistência da ZCAS:

  • Liberação de calor latente na América do Sul
    • A dinâmica da ZCAS indica que o aquecimento localizado sobre o continente da AS exerce papel fundamental para as zonas de confluência;
    • Em estudos numéricos prévios, a resposta estacionária de um modelo atmosférico a uma forçante simétrica e localizada de calor, com estado básico semelhante ao observado na AS e sem topografia, indica a formação de um cavado na baixa troposfera orientado na direção da ZCAS e também a formação de um anticiclone em ar superior (neste caso, a advecção de vorticidade planetária tem papel importante na resposta assimétrica à forçante simétrica);
    • Uma vez estabelecido o cavado orientado, inicia-se a convecção organizada em forma de banda e a partir daí é possivel que a convecção adquira um caráter quase-estacionário tendo em vista o mecanismo CISK;
    • Trata-se portanto de um sistema em que há importante influência do acoplamento entre a escala convectiva (que fornece o aquecimento da atmosfera via liberação de calor latente) e a dinâmica que permite o abaixamento da pressão contribuindo para a manutenção e intensificação da convergência de massa e vapor d’água que sustenta a própria convecção;
    • A princípio, o estabelecimento de condições quase-estacionárias a partir de intensa liberação de calor latente é aparentemente contraditório no sentido que fenômenos altamente convectivos tendem a excitar modos atmosféricos de alta frequência (ondas de gravidade); para esclarecer esta dúvida, uma análise do efeito da liberação de calor latente num modelo simplificado da atmosfera, baseado em equações de águas rasas linearizadas com relação a um estado básico em repouso com altura média constante H, cuja parametrização da liberação de calor latente se dá pela inclusão de um termo de fonte de massa proporcional à divergência:

Analisando a equação do geopotencial, nota-se que o papel da liberação de calor latente correponde a uma diminuição da altura equivalente H para a altura equivalente efetiva Hef,


Esta diminuição da altura equivalente tem efeito dinâmico que pode ser visto através do raio de deformação de Rossby, ,o que significa que perturbações que são pequenas com relação ao raio de deformação calculado com a altura equivalente H, podem ser grandes ao incorporar o efeito da liberação de calor latente que diminui a altura equivalente para Hef.

Assim a maior parte da energia da convecção é projetada nos modos mais lentos que se tornam mais lentos devido à diminuição da altura equivalente efetiva; desta forma, sistemas convectivos organizados devem apresentar longos ciclos de vida se não forem sensivelmente perturbados.

    • O movimento subsidente de compensação associado à presença de uma fonte de calor depende do perfil vertical dessa fonte; fontes de calor com pico de aquecimento em níveis médios e altos estão relacionadas a uma subsidência no lado SW da fonte, enquanto que se o pico de aquecimento for localizado em níveis mais baixos, o movimento subsidente vai ocorrer predominantemente no lado NE da fonte;
    • O posicionamento do pico de aquecimento em episódios de ZCAS varia significativamente, mas em geral apresenta-se acima de 600hPa, podendo atingir 400hPa; isto indica que, na maioria dos casos, a subsidência associada a ZCAS ocorre no lado polar, exceto em estágios de dissipação quando a fonte apresenta pico nos níveis mais baixos induzindo subsidência no lado equatorial.
  • Influências remotas na manutenção do cavado associado:
    • O estabelecimento do cavado a leste dos Andes não tem como principal mecanismo forçante a presença da barreira orográfica;
    • Os sistemas que provocam a formação de chuvas de verão na região sul-sudeste estão frequentemente associados à AB e ao cavado em altitude; por outro lado, períodos persistentes de chuvas/secas estão intimamente acoplados à presença de cavados/cristas em altitude e do JST; sendo assim é pertinente indagar se estes sistemas se devem a causas exclusivamente regionais ou se existe influência remota na definição do escoamento em altitude;
    • Estudos numéricos prévios mostraram uma forte conexão entre a posição da ZCPS no Pacífico Oeste/Central e o estabelecimento da ZCAS: alterações na posição da ZCPS podem levar à formação de ZCAS via o ancoramento favorecido pelo cavado em altitude;
    • Uma vez que a oscilação de Madden-Julian (ou oscilação de 30/60 dias) é uma possível forçante para a ZCPS, tem-se o fechamento dinâmico entre ZCAS e ZCPS;
    • Da mesma forma, a ZCAS pode exercer certo controle sobre a ZCIS.
  • Efeito da Cordilheira dos Andes no escoamento de baixos níveis:
    • Um estudo numérico com um modelo em coordenada eta mostra que a influência dos Andes e a presença de uma fonte transiente de calor (com ciclo diurno) parecem ser decisivas no posicionamento do campo de pressão na baixa troposfera em resposta à liberação de calor latente na Amazônia/Brasil Central;
    • A Baixa do Chaco deve seu confinamento à existência da barreira orográfica imposta pelos Andes; a boa definição desta baixa e a barreira dos Andes implicam numa significativa deflexão do escoamento dos alíseos, o que estabelece a chamada esteira transportadora que alimenta a convecção ao longo da ZCAS.
  • Efeitos de temperatura da superfície do mar:
    • Existe um alinhamento da ZCAS com uma região de forte gradiente de TSM, o que torna possível a influência das configurações de TSM na ZCAS;
    • Porém, é possível que as anomalias de TSM sejam uma resposta oceânica à anomalia de vento à superfície do oceano, decorrente da própria ZCAS;
    • De qualquer forma, uma vez estabelecida a circulação típica de ZCAS, é razoável supor que haja uma realimentação positiva entre a circulação atmosférica e as anomalias de TSM, ancorando as configurações na atmosfera e no oceano.

Importância da ZCAS para a previsibilidade do tempo


A previsão do tempo e do clima em regiões tropicais sofre influência de sistemas nos quais a liberação de calor latente é energeticamente importante.

Para as regiões sul-sudeste no período de verão, a ZCAS tem importante papel na ocorrência de veranicos e enchentes severas; além disso, existem modulações na escala intrasazonal e interanual que dão origem a significativas anomalias climáticas no Brasil.

O regime pluviométrico na região sul-sudeste sofre modulações devido à oscilação de 30/60 dias, o que promove períodos favoráveis de precipitação intensa e veranicos associados à ZCAS; no estado de São Paulo, por exemplo, os períodos mais úmidos dentro da estação chuvosa são caracterizados pela presença de ZCAS.

O processo teleconectivo entre ZCPS e ZCAS se dá numa escala temporal de 5 a 15 dias, o que indica que há potencial de previsibilidade de características gerais no período de verão.

quanto à previsibilidade pelos modelos operacionais de escala global, pode-se dizer que ainda existem erros quantitativos significativos, provavelmente pelo fato de que os modelos ainda não são capazes de reproduzir adequadamente os perfis de aquecimento e que os esquemas de análide e assimilação de dados não sejam suficientemente precisos para reproduzir adequadamente a estrutura em mesoescala da ZCAS.


Campos de altitude e superfície


Evento de fevereiro de 2000.

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