Utilização de dados de reanálise de temperatura da

Utilização de dados de reanálise de temperatura da superfície do
mar para disponibilizar na página do ATC
André Will Rossoni1 , Emerson Telmo Schutz1, Gabriel de Oliveira Bugliani1 e Luana Souza1
1
Alunos do curso técnico de Meteorologia, IFSC. E-mail: [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected]. RESUMO: A temperatura da superfície do mar (TSM) é de fundamental importância para o
estudo do sistema climático, de modo que pequenas variações na TSM podem implicar em
grandes variações no calor armazenado no interior dos oceanos. Diante disto, torna-se
necessário o monitoramento de fenômenos que estão relacionados com anomalias de TSM
como, por exemplo, o El Niño/La Niña. Logo, o objetivo deste trabalho foi gerar a
climatologia e as anomalias de TSM a partir de dados de reanálise do ICOADS. Através dos
dados mensais de TSM foi possível analisar as anomalias de TSM, desde 1960, para a região
do Pacífico Equatorial e para a região do Oceano Atlântico. Além disso, a climatologia e as
anomalias de TSM foram disponibilizadas em uma página para contribuir com a disciplina de
Análise de Tempo e Clima do IFSC.
Palavras-chave: Climatologia, El Niño, La Niña, TSM.
ABSTRACT: The sea surface temperature (SST) is very important for the study of the
climate system. Small variations in SST can result in large variations in the heat stored in the
ocean interior. Moreover, it is necessary to analysis of the phenomena that are related to SST
anomalies such as El Niño/La Niña. Therefore, the objective was to generate the climatology
and the SST anomalies from the reanalysis data ICOADS. Through monthly SST data was
possible to analyze the SST anomalies from 1960 to the region of the equatorial Pacific and
the Atlantic Ocean region. In addition, the climatology and the SST anomalies were available
on a webpage to contribute to the discipline of Weather and Climate Analysis of the IFSC.
Keywords: Climatology, El Niño, La Niña, SST.
1. INTRODUÇÃO
A temperatura da superfície do mar (TSM) exerce um papel fundamental no complexo
mecanismo das interações entre o oceano e a atmosfera, pois regula a energia em forma de
fluxo de calor que é trocada nessas interações. Deste modo, pequenas variações na TSM
podem implicar em grandes variações no calor armazenado no interior dos oceanos. Além
disso, a TSM também pode ser responsável por ocasionar mudanças significativas no
escoamento atmosférico e nos sistemas meteorológicos locais e globais. Dessa forma, tanto a
climatologia da TSM dos oceanos quanto as anomalias de TSM são parâmetros de extrema
importância para os estudos climáticos do planeta em geral (Justino e Peltier, 2008; Pezzi e
Souza, 2005; Souza et al., 2005).
Em estudos climáticos, o conceito de anomalia é freqüentemente empregado, em
virtude do interesse das pesquisas em investigar o quanto o clima de determinada região
difere do que é considerado normal (Pezzi e Souza, 2005). Logo, a anomalia de uma
determinada variável pode ser definida como a diferença (ou desvio) entre a variável
observada para um determinado local, durante certo período e um valor médio, previamente
calculado com dados de um longo período, para esse mesmo local.
O caso mais conhecido do emprego de dados de anomalia de TSM é o monitoramento
do fenômeno El Niño/La Niña no Oceano Pacífico Equatorial. Basicamente, El Niño (La
Niña) consiste no aquecimento (resfriamento) anômalo das águas oceânicas sobre os setores
central e leste do Pacífico equatorial. Os padrões térmicos anômalos característicos de El
Niño e La Niña são dinamicamente ligados à Oscilação Sul (OS). A OS consiste em um
padrão de grande escala quase-estacionário, com centros de ação nos campos de pressão
atmosférica à superfície sobre a Indonésia e o Pacífico Tropical sudeste (Trenberth e Caron,
2000).
Além disso, é importante destacar que a região sudoeste do Atlântico, conhecida como
a Confluência Brasil-Malvinas (CBM) tem uma característica marcante nas trocas de calor
entre oceano e a atmosfera (Pezzi et al., 2005). Na CBM predominam instabilidades e outros
processos de mesoescala que caracterizam essa região como uma das mais ativas dos oceanos
(Chelton et al., 1990). Robertson e Mechoso (2000) encontraram que a intensificação da Zona de
Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) em escala interanual coincide com anomalias negativas
(positivas) de TSM ao norte (sul) de 40°S e sugerem que estas anomalias negativas de TSM sobre
o Atlântico sudoeste podem incrementar a persistência das anomalias de Radiação de Onda Longa
(ROL) associadas à ZCAS, que por sua vez podem intensificar as anomalias de TSM.
Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é gerar a climatologia e as anomalias de
TSM a partir de dados de reanálise do ICOADS. Além disso, o presente trabalho tem como
objetivos específicos:
 Verificar a ocorrência do Fenômeno El Niño/La Ninã e a TSM da região do
Atlântico sudoeste a partir das anomalias geradas.
 Disponibilizar as informações de TSM na página da disciplina de Análise de
Tempo e Clima (ATC) do curso técnico de Meteorologia do IFSC.
2. MATERIAL E MÉTODOS
Para a execução deste estudo foram utilizados dados mensais de TSM desde janeiro de
1960 até dezembro de 2010, provenientes de reanálises do International Global OceanAtmosphere Data Set (ICOADS). A reanálise do ICOADS é considerada como o conjunto
mais completo de dados de temperatura da superfície do mar, disponibilizando dados a partir
de 1800 até os dias atuais, sendo distribuidos gratuitamente em todo o mundo (Worley et al.,
2005). Esse período de dados foi escolhido devido a melhor resolução do modelo a partir de
1960, que passou a operar com uma resolução de grade de 1° x 1° de latitude e longitude.
A geração das imagens foi possível através do programa Grid Analisys and Display
System (GRADS). O GRADS é um aplicativo que fornece um ambiente para acesso,
manipulação e exibição de dados de ciência da Terra. Trabalha com modelos de dados em 4
dimensões, latitude, longitude, nível e tempo, onde cada conjunto de dados podem ser
descritos em pontos de grade não linearmente espaçados. Os dados podem ser representados
em uma série de formas gráficas, tais como gráficos de linha e de barra, contornos,
sombreados, linhas de corrente, vetores e dados em pontos de estação. (Quadro e Salles, 2010
p.9).
Após baixar os dados mensais de reanálise do ICOADS para o período de janeiro de
1960 até dezembro de 2010, foi possível determinar a climatologia mensal da TSM utilizando
a linguagem Shell.
A segunda etapa do trabalho foi calcular as anomalias mensais de TSM com base na
série de dados mensais de 1960 até 2010. As anomalias forma obtidas pela subtração do valor
total menos a média climatológica para aquele mês (Equação 1).
__
X'  X X
(1)
__
onde: X ' = anomalia; X = média climatológica; X = valor total
Após obter as anomalias mensais de TSM, foram realizados scripts “gs” para gerar as
anomalias anuais e as figuras no GRADS. Por último, foi desenvolvido o site do ATC com as
informações sobre TSM, utilizando a linguagem HTML e PHP.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
De acordo com Figura 1 é possível observar a climatologia de TSM para os meses de
março (Figura 1a) e setembro (Figura 1b). No mês de março, por exemplo, caracteriza-se um
padrão de verão no Hemisfério Sul, apresentando temperaturas relativamente elevadas em
latitudes mais altas enquanto no Hemisfério Norte apresenta uma área mais avançada de
temperaturas relativamente baixas. O padrão oposto é observado nos meses de inverno para o
Hemisfério Sul, como por exemplo, no mês de setembro. Deve-se destacar que a climatologia
dos demais meses está disponível no site desenvolvido.
Figura 1: Climatologia mensal da temperatura da superfície do mar (°C). a) março e b)
setembro.
Após os cálculos de anomalias de TSM foi possível destacar os anos com maiores
anomalias positivas na região do Pacífico equatorial, referentes ao fenômeno El Niño (Figura
2a e 2b), e maiores anomalias negativas, referentes ao fenômeno La Niña (Figura 2c e 2d).
Deve-se destacar que as anomalias encontradas referentes aos fenômenos El Niño e La Niña
estão de acordo com a tabela informada pelo CPTEC (Tabela 1). No entanto, este artigo não
diferencia os fenômenos pela intensidade, como é mostrado na Tabela 1, a qual serve apenas
como referência para identificar os anos de ocorrência dos fenômenos.
Figura 2: Anomalias da temperatura da superfície do mar (°C) indicando a ocorrência dos
fenômenos El Niño em 1983 (a) e em 1997 (b) e La Niña em 1975 (c) e em 1999 (d).
1a
1957
1965
1972
1977
1982
1990
1959
1966
1973
1978
1983
1993
1963
1968 – 1970
1976 – 1977
1979 – 1980
1986 – 1988
1994 – 1995
1949
1964
1973
1984
1995
2007
1997 - 1998
2004 - 2005
2009 - 2010
2002 – 2003
2006 – 2007
-
Legenda:
Legenda:
-
1b
Forte
Moderada
-
1951
1965
1976
1985
1996
2008
Forte
1954
1970
1983
1988
1998
Moderada
-
1956
1971
1984
1989
2001
Fraco
Fraco
Tabela 1: Anos de ocorrência dos fenômenos El Niño (1a) e La Niña (1b). Fonte: CPTEC.
Através da Figura 3 é possível verificar a ocorrência de anomalias na região do
Atlântico sudoeste, o qual é influenciado pela CBM. As Figuras 3a e 3b destacam os anos
com maiores anomalias na região do Atlântico sudoeste com valores superiores a 1°C. Esses
anos com TSM acima da média na região da CBM pode contribuir para a intensificação de
sistemas meteorológicos, como os ciclones extratropicais.
A climatologia mensal de TSM e as anomalias anuais para as regiões do Pacífico e do
Atlântico, a partir de 1960, estão disponíveis na página construída para contribuir com a
disciplina de Análise de Tempo e Clima (Figura 4). Através do site elaborado é possível,
também, acessar outras páginas que estão relacionadas com análise de TSM.
Figura 3: Anomalias da temperatura da superfície do mar (°C) para o Oceano Atlântico em
2001 (a) e 2003 (b).
Figura 4: Página de Análise de Tempo e Clima.
4. CONCLUSÃO
A partir de dados de reanálise do ICOADS para o período dos últimos 5 determinado
período, pôde-se formular e desenvolver através de scripts Shell e Grads, climatologias
mensais e anomalias anuais de TSM, com o objetivo de contribuir para o site de Análise do
Tempo e Clima do curso técnico de Meteorologia. Além disso, o artigo foi importante
didaticamente, pois, possibilitou a compreensão das ferramentas utilizadas.
Deve-se destacar a continuidade deste trabalho para projetos integradores futuros, de
modo que serão incluídos dados de reanálise de gelo marinho Antártico e sua relação com os
fenômenos El Niño e La Niña.
5. REFERÊNCIAS
CHELTON, D. B., et al. GEOSAT altimeter observations of the surface circulation of the
Southern Ocean. Journal of Geophysical Research, v. 95, p. 877-903, 1990.
JUSTINO, F., PELTIER, R. W. Climate anomalies induced by the Arctic and Antarctic
Oscillations: glacial maximum and present day perspectives. Journal of Climate, v. 21, p.
459-475, 2008.
PEZZI, L. P., SOUZA, R. B., DOURADO, M. S., GARCIA, C. A. E., MATA, M. M.,
SILVA-DIAS, M. A. F. Ocean-atmosphere in situ observations at the Brazil-Malvinas
Confluence
region.
Geophysical
Research
Letters,
v.
32,
L22603,
doi:10.1029/2005GL023866, 2005.
PEZZI, L. P., SOUZA, E. B. O Uso da Temperatura da Superfície do Mar em Estudos
Climáticos. In: Ronald Buss de Souza. (Org.). Oceanografia por Satélites. 1 ed. São Paulo:
Oficina de Textos, v. 1, p. 117-133, 2005.
QUADRO, M., SALLES, C. Visão geral dos aplicativos para meteorologia. Florianópolis,
2010. Apostila. Aplicativos Computacionais para Meteorologia – Curso Técnico de
Meteorologia, Instituto Federal de Santa Catarina.
ROBERTSON, A. W., MECHOSO, C. R. Interannual and Decadal Cycles in River Flows of
Southeastern South America. Journal of Climate, v. 11, p. 2570-2581, 1998.
SOUZA, R. B., LORENZZETTI, J. A., LUCCA, E. V. D. Estimativas da temperatura da
superfície do mar através do sensoriamento remoto no infravermelho. In: Ronald Buss de
Souza. (Org.). Oceanografia por Satélites. 1 ed. São Paulo: Oficina de Textos, v. 1, p. 102116, 2005.
TRENBERTH, K., CARON, J. M. The Southern Oscillation Revisited: Sea level pressures,
surface temperatures and precipitation. Journal of Climate, v. 13, p. 4358-4365, 2000.
WORLEY, S. J. et al. ICOADS Release 2.1 Data and Products. International Journal of
Climatology, v. 25, p. 823-842, 2005.