A INFLUNCIA DAS BRISAS MARTIMA E TERRESTRE NA GNESE

A INFLUÊNCIA DAS BRISAS MARÍTIMA E TERRESTRE NA GÊNESE DAS CHUVAS NO TRANSECTO
CUBATÃO-SÃO PAULO (SP)
Gustavo ARMANI1 , Renato TAVARES1, Bárbara Nazaré ROCHA2
RESUMO
Este artigo tem como objetivo detectar a influência das brisas marítima e terrestre na gênese das chuvas no transecto
Cubatão-São Paulo, a partir de dados horários de chuva de 7 estações meteorológicas. Há um nítido ritmo médio horário que
revela que as brisas (terrestre e marítima) têm um importante papel na gênese das chuvas, aliada à topografia da área investigada.
Enquanto a brisa terrestre produz uma redução dos totais (menos de 60mm) e freqüência das chuvas (7 a 17%), a marítima
produz um incremento nos totais (mais de 120mm) e na freqüência (cerca de 30%).
ABSTRACT
The purpose of this work is to analyze the influence of sea and land breeze in rainy genesis in a transect between Cubatão
and São Paulo, by using hour data of 7 meteorological stations. The results showed a well-defined hour rhythm, which reveals
that breeze circulation plays important role on rainy genesis, associated with the relief. Land breeze circulation reduces the pluvial
total (less than 60mm per hour) and frequency (7 to 17%), while sea breeze increases the total (more than 120mm per hour) and
frequency (about 30%).
Palavras-chave: brisa marítima, brisa terrestre, chuva.
INTRODUÇÃO
Existem vários estudos sobre a brisa marítima e sua importância para o conforto térmico, como agente transportador de
massa e umidade na atmosfera, como agente dispersor de poluentes, ou como um dos condicionantes de episódios pluviais
intensos (SANTOS, 1965; AZEVEDO, 2002; JORGETTI et al, 2002; FREITAS & SILVA DIAS, 2002; FREITAS & SILVA
DIAS, 2004; PEREIRA FILHO et al, 2002, FREITAS et al, 2004; SOUZA & SANTOS, 2004).
Santos (1965) realizou um exaustivo trabalho de coleta de informações verbais com os moradores da Baixada Santista,
sendo que nestes relatos a brisa marítima (“viração”) era retratada como um fator de conforto térmico para a população local.
Segundo ela, a importância da alternância cotidiana e regular das brisas marítima e terrestre é muito relevante pelo seu papel
“fisiológico”, atuando no conforto térmico e como agente morfológico na elaboração das dunas do litoral. Em relação à gênese
pluvial, Santos (op. cit) ainda argumenta que a umidade presente na brisa marítima é tamanha que, ao se deparar com a serra do
Mar, a chuva que se precipita sobre esta é considerável, a ponto de que tal fato foi interpretado pela a autora como uma
frontogênese. Evidentemente os mecanismos frontológicos ocorrem em escala espacial e temporal maior do que o apresentado
por ela naquele trabalho, mas o que realmente importa é o significado que a interação da brisa marítima tem com a serra do Mar,
a ponto de conduzir a tal interpretação.
1
2
Pesquisadores, Instituto Geológico – SMA, Av. Miguel Stéfano, 3900, São Paulo (SP) 04301-903; [email protected]
Estagiária, Instituto Geológico – SMA; e aluna de graduação, Departamento de Geografia / FFLCH / USP.
O posicionamento dos centros de alta pressão exerce uma importante influência sobre a propagação e intensidade da
brisa marítima e terrestre (FREITAS & SILVA DIAS, 2004). É nesse sentido que foi proposto por Oliveira & Silva Dias (1982)
quatro padrões distintos de circulação da brisa marinha: brisa marinha padrão; brisa marinha com intensificação do fluxo de
sudeste; brisa marinha com escoamento de noroeste; e tentativa frustrada da brisa marinha. Em função dos padrões de
circulação da brisa, os horários de entrada, tanto marítima quanto terrestre, podem variar. Segundo Jorgetti et al (2002) a brisa
marítima normalmente atinge São Paulo por volta das 15h no verão, e às 16 no inverno. Já Oliveira & Silva Dias (op. cit)
afirmam que ela atinge a metrópole entre 13 e 14h, podendo haver uma antecipação ou atraso em função da situação sinótica.
A área de estudo em questão é um transecto entre
as cidades de Cubatão e São Paulo, sendo que este trecho
do Estado de São Paulo apresenta características ótimas
para um estudo de brisas por meio de dados de chuva,
pois: 1. é uma área próxima a um oceano banhado por
águas quentes, cujas temperaturas são superiores a 20ºC
(CASTRO FILHO et al., 2003), representando uma
importante fonte de umidade e energia para a atmosfera
em contato e para o continente adjacente; 2. a escarpa da
Serra do Mar (com um desnível topográfico de cerca de 800 metros , declividades em torno de 32º, e orientação perpendicular
aos fluxos das brisas (SE-NW), situada entre as duas cidades) desempenha um importante papel no efeito orográfico nas chuvas
neste transecto; 3. o Planalto Atlântico, cujas altitudes decrescem lentamente em direção à cidade de São Paulo, promove a
compressão adiabática sob ventos entre os quadrantes L e S; 4. a RMSP apresenta uma mancha urbana extensa e contínua e com
uma atividade urbana que dissipa em um ano, em forma de calor, 10% da radiação solar global total de um ano sobre a área da
RMSP (AZEVEDO, 2001); 5. há uma rede de estações meteorológicas com registro horário de dados de pluviosidade instalada
ao longo deste transecto. A figura 1 ilustra as características da área estudada: a Serra do Mar, os postos meteorológicos (de P1 a
P7), a planície marinha onde está Cubatão (à esquerda, P1), e a mancha urbana da RMSP sobre o Planalto Atlântico (onde estão
P6 e P7).
Partindo-se da premissa que as brisas marítima e terrestre são um mecanismo de circulação diária e que transportam
massa e umidade na atmosfera, a hipótese que se levanta é que o ritmo das brisas marinha e terrestre reflete-se no ritmo das
chuvas neste transecto. Assim, objetiva-se detectar a influência das brisas marítima e terrestre na gênese das chuvas no transecto
Cubatão-São Paulo.
MATERIAIS E MÉTODOS
Utilizou-se dados pluviométricos horários das estações meteorológicas automáticas da ECOVIAS da série de janeiro de
2004 a outubro de 2005. O posto 7 da ECOVIAS foi substituído por um posto que se situa muito próximo a ele (cerca de 1 km)
e de qualidade inquestionável: a estação meteorológica do IAG/USP, que está dentro do Parque Estadual Fontes do Ipiranga.
Utilizou-se para este posto o mesmo período de dados selecionados para aqueles da ECOVIAS. Considerou-se, grosseiramente,
que as precipitações horárias menores ou iguais a 1mm são chuviscos (“garoas”), e aquelas precipitações superiores a 1mm são
chuva.
Com os dados organizados por posto e hora, calculou-se: a média aritmética simples dos totais por hora em todo o
período; o total de chuva precipitado por hora no período todo; a freqüência absoluta e relativa de precipitações em todo o
período; a freqüência absoluta de chuvisco (0<p≤1mm) e chuva (P > 1 mm) por horário em todo o período para se obter a
proporção das freqüências de chuvisco e chuva.
Optou-se por apresentar os resultados sob a forma de isopletas, por facilitar a visualização, análise e interpretação deles.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Apesar dos dados de curta extensão temporal, os resultados são representativos da realidade da área estudada, pois os
processos pluviais cuja gênese está vinculada à atuação da brisa marítima são
tão freqüentes que mesmo num fragmento temporal pequeno é possível
registrar a sua atuação, conforme estão indicados nas figuras e discussões que
seguem.
Na figura 2 (a e b) nota-se claramente a importância do oceano e da
serra do Mar na freqüência de precipitação, pois de P1 a P4 ela é nitidamente
maior, cerca de 30% em cada hora. À medida que se adentra ao planalto há uma
diminuição na freqüência de precipitações para 10% em cada hora. Essa
redução é maior quanto maior a distância do oceano e menor a altitude, devido à
compressão adiabática nas vertentes a sotavento.
O P3 tem menores freqüências de chuva que os postos imediatamente
ao seu lado (P2 abaixo na escarpa e P4 no planalto), pois ele encontra-se acima
Figura 2: (a) Freqüência absoluta de precipitação por
horário no transecto Cubatão – São Paulo no período jan
2004 – out 2005. (b) Freqüência relativa da precipitação
por horário no transecto Cubatão – São Paulo no período
jan 2004 – out 2005.
Fonte: ECOVIAS e IAG-USP.
ou na altitude de maior ocorrência do nível de condensação da serra. A nuvem
que se forma neste nível, se provocar chuva, a maior parte será registrada no
posto abaixo de P3 (P2) ou acima dele, quando está sobre o planalto e o efeito
orográfico nos processos genéticos da chuva diminuem de importância, sendo que a instabilização por convecção e
convergência na baixa troposfera é mais significativa.
O período de menor freqüência de precipitação está entre 8 e 13h, sendo que o horário com menor ocorrência de chuva é
as 10h. Este fato é uma das evidências da atuação da brisa terrestre neste trecho do Estado de São Paulo, que coincide com o final
do horário de maior estabilidade atmosférica. Nesse sentido fica difícil separar se a causa da redução da chuva neste horário é
decorrente da atuação da brisa terrestre, ou estabilidade atmosférica inerente ao horário, ou dos dois efeitos combinados.
Conforme Freitas & Silva Dias (2004) o horário da brisa terrestre oscila entre 8 e 10h, mas pode se antecipar. Provavelmente, as
chuvas ocorridas nestes horários são decorrentes de sistemas sinóticos, tais como as frentes (frias e quentes) ou outros sistemas
depressionários. A brisa terrestre neste trecho do Estado de São Paulo inibe os processos de formação de chuva, por ser um vento
continental, portanto mais seco que aquele da brisa marítima, mas principalmente pela compressão adiabática que o ar sofre ao
descer as vertentes da serra do Mar.
Um pouco antes das 13h passa a atuar a brisa marítima, que promove a formação de nuvens, principalmente na serra,
condicionando o aumento na freqüência de chuvas a partir das 13h. Ressalta-se que o horário de atuação da brisa coincide com o
horário de maior instabilidade atmosférica pelo aquecimento diurno, sendo que, somente pelos dados de freqüência não se
justifica a ocorrência das chuvas pela brisa. É certo que, para a formação de nuvens orográficas, é necessário um vento que, ao se
deparar com uma serra ou montanha, tenha umidade suficiente para que durante a descompressão e resfriamento adiabático
promova a condensação daquela parcela de ar, que em função da quantidade dos núcleos higroscópicos e da quantidade de
vapor de água condensado, promova chuva. Assim, as maiores freqüências de chuvas nas vertentes da serra do Mar, como os
postos 2, 3 e 4 revelam, são evidências da atuação da brisa, já que as frentes frias não são sistemas tão freqüentes quanto os
anticiclones, até porque têm dimensões espaciais menores que eles.
A figura 3 (a e b) apresenta muitos resultados semelhantes aos anteriores, mas tem também algumas diferenças
importantes. Embora a freqüência de chuvas seja maior em P1 que em P2, provavelmente pela proximidade do oceano, ou
também pela urbanização e emissão de poluentes (núcleos higroscópicos) pelo parque industrial, os totais precipitados no
segundo posto são superiores aos do primeiro, pois a serra do Mar induz um
aumento na precipitação. Esse gráfico apresenta uma evidência mais concreta
da entrada da brisa marítima e do seu horário.
Esse ritmo horário ilustrado na figura 3 (a e b) está diretamente
relacionado à entrada da brisa, e não só ao horário de maior aquecimento do
dia. Isso se justifica pelo fato das vertentes da serra do Mar terem totais
elevados e sofrerem marcadamente esse ritmo horário, tal como o ritmo das
brisas. Como as vertentes da serra do Mar são voltadas em geral para S/SE e
têm altas declividades (32º em média) elas se aquecem relativamente pouco
durante o dia, pois recebem menos radiação solar em relação ao planalto ou à
planície. Desta forma, esse aumento das chuvas a partir das 14:00 horas é
decorrente da entrada da brisa marítima interagindo com a escarpa da serra, e
Figura 3: (a) Precipitação pluviométrica total por horário no
transecto Cubatão – São Paulo no período jan 2004 – out
2005. (b) Precipitação pluviométrica média por horário no
transecto Cubatão – São Paulo no período jan 2004 – out
2005.
Fonte: ECOVIAS e IAG-USP.
não pura e simplesmente do aquecimento pertinente ao horário. Deve-se
considerar que a gênese da brisa marítima está ligada ao maior aquecimento
do continente em relação ao oceano durante o dia. Já o ritmo das chuvas
relaciona-se principalmente ao ritmo da brisa marinha e depende da penetração dela. Aliás, a nebulosidade e as chuvas neste
trecho da escarpa da serra do Mar só existirão se o escoamento da baixa troposfera no sentido oceano-continente existir, que é
justamente promovido pela brisa marinha em sua maioria.
Em média acredita-se que a brisa marítima comece a atuar antes das 13h, com um ritmo definido a partir das 14h.
Levanta-se a hipótese de que com uma resolução temporal dos dados de chuva a cada 5 minutos seja possível descrever a
entrada da frente de brisa desde Cubatão até São Paulo com uma boa definição. É possível notar mesmo assim que a brisa
começa a produzir precipitação mais cedo na Baixada Santista, antes das 13h, sendo que ela é represada pela Serra do Mar (P2)
até que ocorra o extravasamento dela para o Planalto (P3, P4, P5), por volta das 14h. Nos postos 3, 4 e 5, que estão muito
próximos, perto do topo da escarpa da Serra do Mar, a entrada dela é detectada quase que simultaneamente devido à baixa
resolução temporal de registro dos dados. A partir daí ela leva cerca de 1h30’ para atingir o posto P7. Este trabalho concorda com
os resultados obtidos por Jorgetti et al (2002), sendo que eles apontam que para o verão a entrada ocorre um pouco mais cedo
(15h) e no inverno mais tarde (16h).
É possível notar claramente que no período da tarde, no posto inserido na mancha urbana da RMSP (P7) há um
incremento dos totais pluviais das 15:30 às 19:30 que não ocorre nos outros postos do planalto que estão fora (P3, P4, e P5) ou na
borda da mancha urbana (P6). Este aumento dos totais precipitados está relacionado ao calor dissipado pelas atividades urbanas
(AZEVEDO 2001, 2002), bem como pela mudança do uso do solo, porque a mancha urbana da RMSP tem dimensões
consideráveis, e o calor antropogênico dissipado pelas atividades urbanas nessa região representa em um ano 10% da radiação
global total anual (AZEVEDO, 2001), significando um aumento na razão de Bowen sobre a mancha urbana em relação às áreas
vegetadas da serra e do litoral. Neste sentido, há uma contribuição para uma maior intensificação da brisa marítima e sua maior
extensão vertical, assim como o calor antropogênico contribui para um maior aquecimento diabático da baixa troposfera,
favorecendo o desenvolvimento vertical das nuvens, intensificando as precipitações.
Corroborando a hipótese acima, a figura 2 não mostra nenhum aumento na freqüência significativa de P7 em relação a
P6 e P5, sendo que a urbanização e as atividades urbanas devam gerar incrementos nos totais pluviais, por aprofundar os
processos convectivos e fazer precipitar a umidade advectada pela brisa marítima. Assim, parece
que a gênese da chuva neste transecto está relacionada ao mecanismo das escalas climáticas
superiores (zonal, regional), bem como pelos mecanismos da circulação terciária (local). A
orografia e a urbanização com expressões significativas na escala de análise aqui utilizada, como a
serra do Mar, a mancha urbana e as atividades antrópicas da RMSP adicionam ou incrementam os
totais pluviais.
Tomando-se por base a figura 4, a ocorrência de chuvas (P>1mm) é mais significativa no
período da manhã e final da madrugada, enquanto nos outros períodos predominam os chuviscos.
Para compreendermos melhor a figura 4, vamos explicá-la didaticamente. Como os chuviscos são
sempre mais freqüentes que as chuvas, optou-se por deixar no denominador a freqüência absoluta
de chuviscos, enquanto que no numerador foi inserida a freqüência absoluta de chuvas. Desta
forma, quando a freqüência absoluta de chuva for igual à de chuvisco, a razão resultará em 1
Figura 4: Razão entre chuva e
chuvisco por horário no
transecto Cubatão – São Paulo
no período jan 2004 – out
2005.
Fonte: ECOVIAS e IAG-USP.
(100%). Conforme a freqüência de chuvas diminui, e predominam os chuviscos, a razão diminui.
Quando a razão indica 50%, a freqüência de chuvas é metade daquela de chuviscos.
Como as chuvas são mais freqüentes no início da manhã e término da madrugada, isso
indica que as precipitações nesses horários são freqüentemente de origem sinótica, tais como as frentes frias, pois desenvolvem
precipitações de volume maiores que aquelas relacionadas à brisa marinha ou os nevoeiros marinhos e orográficos. Já no período
da tarde, quando predomina a brisa marinha, predominam os chuviscos, um tipo de precipitação mais comum da interação dela
com os fatores geográficos da área em questão. Naturalmente, existem trabalhos que discutem que a entrada da brisa sob
condições de temperaturas acima de 30ºC produz impactos pluviais concentrados sobre a cidade de São Paulo (PEREIRA
FILHO et al, 2002), mas a questão aqui é a freqüência de eventos, e não simplesmente o total precipitado. Naturalmente, quando
há a possibilidade de formação da brisa terrestre, ela inibe os processos pluviais, sendo que quando eles existem, deve-se a uma
situação sinótica que promova chuva, ou a alguma condição específica da circulação secundária que favoreça as precipitações de
chuva ou chuviscos.
CONCLUSÕES
Este estudo revela para este trecho do território paulista que o ritmo horário da freqüência de precipitação, e dos totais e
médias, são função também da atuação da brisa marítima e terrestre. Enquanto a segunda produz uma redução dos totais e
freqüência das chuvas, a primeira produz um incremento. Além disso, a brisa marítima revela-se responsável pela maior
precipitação de chuviscos. Revela ainda que a mancha urbana da RMSP aumenta os totais pluviais quando ocorre a penetração
da brisa devido ao aquecimento diabático da baixa troposfera pela dissipação de calor antropogênico e mudanças no uso do solo.
Assim, há uma contribuição para a intensificação da brisa marinha e sua maior extensão vertical devido ao aumento do gradiente
térmico entre oceano e a metrópole.
Levanta-se a hipótese que com uma resolução de amostragem temporal dos dados de chuva a cada cinco minutos seja
possível descrever a entrada da frente de brisa desde Cubatão até São Paulo com uma boa definição. Ainda, pode-se deixar para
pesquisas futuras, a verificação, conforme sugere Azevedo (2002), da atuação da brisa e o ritmo semanal das atividades urbanas
na RMSP.
Agradecimentos: os autores agradecem a Estação Meteorológica do IAG-USP e a ECOVIAS pela cessão dos dados.
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