Clima, Variabilidade Climática e Previsão Climática Sazonal

Clima, Variabilidade Climática e
Previsão Climática Sazonal
Ariane Frassoni dos Santos de Mattos
[email protected]
Grupo de Previsão Climática
Maio de 2012
Sumário
• Introdução
• Tempo X Clima
• Climatologia
• Fatores que determinam o clima
• Variabilidade climática
• Previsão climática sazonal
INTRODUÇÃO
Melhor entendimento sobre tempo e clima é essencial para o
sucesso ou falha de atividades humanas
Falhas nos prognósticos de tempo e clima, ou falhas na utilização
das previsões podem causar dados à sociedade
Tempo X Clima
Qual a diferença entre tempo e clima?
Quando as informações sobre o clima são mais úteis
que as informações sobre o tempo?
TEMPO
É a condição da atmosfera em um dado lugar e tempo
Parâmetros: temperatura, umidade, vento, pressão, precipitação, nebulosidade
Fonte: INMET
CLIMA
Em contraste, clima é um conjunto de condições meteorológicas que prevalecem em um local sobre um longo período de tempo
Belo Horizonte
Altitude: 850 m
Latitude: -19,93°
Longitude: -43,93°
Valores climatológicos (1961-1990)
INMET
Inverno
T mín (°C)
T máx (°C) Prec (mm)
Junho
13,4
25
11,5
Julho
13,1
24,6
15,3
Agosto
14,4
26,5
14,8
Pode variar em amplas
escalas de tempo
Antes de começarmos, vale saber de alguns conceitos importantes ...
Tempo – condição observada em um dado local, em um determinado instante de tempo
Clima - conjunto de condições meteorológicas que
prevalecem em um local sobre um longo período de tempo
Variabilidade climática – mudança natural do clima, não periódica, complexa. Clima num dado ano diferente do clima de anos anteriores e seguintes
Mudanças climáticas – mudanças do clima em escala global
ou regional ao longo do tempo em relação às médias
históricas
Anomalias (desvios) – diferença entre o campo observado e a climatologia
Climatologia
Descrição e estudo
do clima
Belo Horizonte
Inclui estudos
estatísticos das
condições de tempo
em um longo período
e análises
descritivas das
ocorrências do
tempo passado
Altitude: 850 m
Latitude: -19,93°
Longitude: -43,93°
Dados atmosféricos, oceânicos e
geológicos são coletados todos os dias
Existem vários métodos para definir climatologia
Sentido estrito:
É a “média do tempo”
Científico: descrição estatística em termos
de média e variabilidade de quantidades
relevantes sobre um período de tempo
Sentido mais amplo => é o estado do sistema climático que compreende:
Atmosfera
Hidrosfera
Biosfera
Criosfera
Litosfera
Fatores que determinam o clima
Como o observador vê o
dia corrente
Observa:
Vento
Nebulosidade
Temperatura
Chuva
Como será o dia
deste paulistano
Meteorologistas e climatologistas visualizam a Terra como uma elipse em 3­D com os fluidos da atmosfera e oceano trabalhando para alcançar o equilíbrio (temperatura e densidade) inicialmente desestabilizado pelo aquecimento diferencial do sol
Diversos fatores
influenciam o clima de
uma região:
Fatores globais
Fatores locais
Fatores de escala
sinótica
Fonte: www.meted.ucar.edu
CIRCULAÇÕES DE GRANDE ESCALA
CÉLULAS DE HADLEY = movimentos no sentido meridional
CIRCULAÇÕES DE GRANDE ESCALA
Extraído de The Atmosphere,
Lutgens and Tarbuck,
8th edition, 2001
Padrão idealizado considerando
gradientes de pressão e
Força de Coriolis
Padrão real devido à
distribuição continente-oceano
Fatores globais
Escalas de 1000 km a movimentos planetários
Inclui:
Inclinação do eixo da Terra
Movimento em torno do sol
Distribuição de continentes e oceanos
Posição latitudinal
Fonte: www.meted.ucar.edu
Fatores de escala sinótica
Centenas de quilômetros a 1000 km
Inclui:
Massas de ar
Sistemas frontais
Correntes oceânicas
Ciclos diurnos
Distribuição de diferentes tipos de
terrenos (mar/continente)
Fonte: www.meted.ucar.edu
Fatores locais
De 1 km a poucas centenas de km
Inclui:
Interação entre diferentes
tipos de terreno
Interações ar/mar
Ventos locais dominantes
Ilhas de calor urbanas
Fonte: www.meted.ucar.edu
?
?
?
?
Questões?
?
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Fatores locais que
afetam o clima
Cachoeira Paulista, SP
Latitude: -22,66°
Longitude: -45,01°
Altitude: 563 m
Oceano Atlântico
está ~100 km a
sudeste
Serra da Mantiqueira
Serra do Mar
Oceano Atlântico
Tipo de solo
O tipo de solo descreve
a superfície de um
determinado local
O albedo
(refletividade)
tem papel
importante para
determinar a
climatologia de
temperatura de
uma região
Bioma: conjunto de ecossistemas
Papel do albedo na manutenção da temperatura global
Alguns tipos de cobertura
refletem menos
Gero reflete mais
Radiação
Fonte: www.meted.ucar.edu
Menor absorção, menor quantidade de radiação de onda longa emitida
Principal mecanismo para aquecer a camada limite atmosférica
Fonte: www.meted.ucar.edu
Regiões geladas
Desertos
Alto albedo: Latitude, movimentos atmosféricos, quantidade de radiação recebida baixo
Fonte: www.earthobservatory.nasa.gov
alto
Florestas e asfalto:
Baixo albedo
Absorve mais
radiação de onda
curta
Camada limite
mais aquecida
Ilha de calor
Construções e asfalto contribuem para o efeito de “ilha de calor”
Absorve calor durante o dia e libera energia durante a noite
Durante a noite o ar está mais aquecido sobre o centro urbano do que sobre
as regiões mais afastadas
EFEITO ESTUFA
Presença de gases de efeito
estufa e das nuvens é
fundamental para aquecer a
superfície da Terra e da
baixa atmosfera
-Gases de Efeito Estufa
vapor de água (H2Ov)
dióxido de carb. (CO2)
- metano (CH4)
- óxido nitroso (N2O)
Fonte: WMO
Ventos Vale-Montanha
DIA
A
B
Quente
B
Frio
A
Encosta Acima- Vento Anabático
NOITE
Clima úmido
A
B
Quente
Frio
A
B
Clima seco
Encosta Abaixo– Vento Catabático
Fonte: www.meted.ucar.edu
Mais quente, pode derreter neve, secar
vegetação, inibir precipitação, aumentar a
temperatura da região
Brisa marítima/terrestre
Brisas marítima/terrestre
resultam do aquecimento
diferencial entre a água e o
solo
Terra aquece mais rápido
que a água durante o dia
O ar sobre a terra é mais
quente e sobe, causando
baixa pressão, convergência
O ar sobre o mar se
movimenta em direção à
terra e ocorre subsidência
sobre o mar
O ar ascendente sobre a
terra promove tempestades
durante a tarde
A brisa reverte durante a
noite
Fonte: www.meted.ucar.edu
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?
?
?
Questões?
?
?
FATORES DE ESCALA SINÓTICA
Massas de ar
Frentes
Massas de Ar
Resultam das variações na intensidade do aquecimento, que ocorre próximo à superfície da Terra e disponibilidade de água
Classificação é baseada nas diferenças de temperatura e umidade:
Temperatura (polar ou tropical)
Umidade (marítima ou continental)
Duas letras classificam as massas de ar
m => marítima
c => continental
E => equatorial (quente)
T => tropical (quente)
P => polar (fria)
A => Ártica/Antártica (muito fria)
Polar continental – cP
Polar marítima – mP
Tropical marítima – mT
Tropical continental – cT
Características das massas de ar
Tipo de
massa de ar
Inverno
Verão
Inverno
Verão
A
estável
cP
Estável
Estável
Mto fria, seca
Fria, seca
cT
Instável
Instável
Quente, seca
Quente, seca
mP (Pacífico)
Instável
Instável
Moderada,
úmida
Moderada,
úmida
mP (Atlântico) Instável
Estável
Fria, úmida
Fria, úmida
mT (Pacífico)
Estável
Quente,
úmida
Quente,
úmida
Estável
Ext. fria, seca
Frentes
As massas de ar deixam as suas regiões de origem em resposta às
configurações do escoamento em níveis altos e baixos. Tem-se como
exemplo o esquema ilustrado na Figura abaixo. As massas de ar frio
movem-se em direção ao equador a oeste de um cavado de ar
superior.
Frio
HN
Cavado
Quente
Crista
Quente
Frio
Crista
Cavado
HS
Quando duas massas de regiões diferentes de origem, e
portanto com características diferentes, aproximam-se,
uma zona de transição desenvolve-se. Em alguns casos
esta zona, chamada zona frontal, é bastante abrupta
enquanto em outros casos ela pode ser bastante gradual
Quando o ar frio está avançando e substituindo o ar
quente, a borda anterior da zona frontal é marcada por
uma frente fria
Na borda posterior de uma zona frontal, quando o ar
quente está avançando e substituindo o ar frio, define-se
uma frente quente
Quando nenhuma das massas de ar está avançando, a
frente é chamada frente estacionária
Climatologia de Frentes Frias: número médio anual
Climatologia de
Frentes Frias:
Número médio
sazonal
Climatologia de Frentes Frias: mensal
Climatologia de Frentes Frias: mensal
?
?
?
?
Questões?
?
?
Ciclo Sazonal, Monções e
Zonas de Convergência Tropical
Ciclo Sazonal Global
Temperatura da Superfície do Mar (TSM)
Pressão reduzida ao Nível do Mar (PNM)
Precipitação
Monções
Sudeste Asiático
América do Sul
América do Norte
África
Correntes Oceânicas
Desempenham
papel importante
na determinação
do clima
Transportam
calor em direção
aos polos
Sistemas de
pressão semipermanentes são
perceptíveis nas
correntes
oceânicas
Fonte: www.meted.ucar.edu
Ciclo anual TSM : climatologia
TSM: Principais Características
Poço quente do Atlântico
Poço quente do Pacífico
língua fria
equatorial
TSM
Equatorial é
mais quente
em abril
Línguas frias
equatoriais
são mais
intensas em
julho-outubro
Pressão ao Nível do Mar (PNM)
O ciclo anual é maior sobre o
Hemisfério Norte
O Hemisfério Sul exibe um ciclo anual
mais fraco
PNM: Principais Características
H
L
H
JAN
L
H
L
H
L
H
H
H
H
H
H
JUL
Ciclo anual - climatologia
Sistemas de pressão semi-permanentes
Sistemas de altas e baixas
pressões semi-permanentes
se desenvolvem em
resposta às circulações
globais
Os sistemas sobre os
oceanos interagem com as
correntes oceânicas; sobre
os continentes, interagem
com o tipo de solo:
impactam o clima
As características dos
sistemas podem mudar de
ano para ano
Precipitação
Análise de precipitação: dados observados de estações
meteorológicas e estimativas de satélite
Precipitação: mais intensa sobre regiões de superfícies
quentes onde tem suficiente umidade disponível, e nas
zonas de tempestades extratropicais (latitudes médias)
Região Tropical Continental
Zonas de Convergência Intertropical (ZCIT)
Zona de Convergência do Pacífico Sul (ZCPS)
Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS)
Latitudes médias no inverno (storm tracks)
Precipitação: Principais Características
Precipitação
Storm Tracks
ITCZ
ZCPS
ZCAS
Precipitação: Principais Características
Precipitação mínima ocorre em regiões continentais
com baixa umidade ou com subsidência acentuada,
e em regiões mais frias
Línguas frias equatoriais
Desertos
Sistemas de alta pressão subtropical
Altas latitudes
Precipitação: Janeiro
Precipitação
Precipitação: Julho
Precipitação
Ciclo anual - climatologia
Precipitação
Monções
Variação sazonal dos ventos
Regiões típicas de monção incluem:
Sudeste Asiático
América do Sul
América central / América do Norte
África
Indonésia/ Austrália
Monção do Sudeste Asiático
Monções das Américas
OLR, Linhas de Corrente (200-hPa) & Ventos (850-hPa)
6-10 Janeiro (1979-1995)
Ventos de baixos níveis do Atlântico
equatorial se deslocam em direção
à bacia Amazônica e, em seguida,
se deslocam sul e sudeste em
direção ao sudeste da América do
Sul
Um anticiclone de nível superior (A)
é encontrado sobre a Bolívia.
Cavados meio-oceânicos (linhas
tracejadas) são encontrados ao
longo dos oceanos Pacífico Sul e
Atlântico Sul. (setas indicam a
direção do vento em 200 hPa).
Baixos valores de ROL, indicativo
de convecção intensa profunda,
abrangem a maior parte da América
do Sul tropical. Altos valores de
ROL, sem convecção profunda,
abrangem a América Central e o
Mar do Caribe.
A
OLR, Linhas de Corrente (200-hPa) & Ventos (850-hPa)
10-14 Julho (1979-1995)
Ventos de baixos níveis do Atlântico
equatorial se deslocam em direção
oeste sobre a América do Sul e o
Pacífico equatorial.
Um anticiclone de nível superior (A) é
encontrado sobre o norte do México.
Cavados meio-oceânicos (linhas
tracejadas) são encontrados ao longo
dos oceanos Pacífico Norte e
Atlântico Norte (setas indicam o a
direção do vento em 200 hPa)
Baixos valores de ROL, indicativo de
convecção intensa profunda,
abrangem a América Central e o
sudeste do Oceano Pacífico Norte.
Altos valores de ROL, sem convecção
profunda, abrangem o centro da
América do Sul.
A
América do Sul
Monção da África
Zonas de Convergência Tropical
Zonas de Convergência Intertropical (ZCIT)
Zona de Convergência do Pacífico Sul (ZCPS)
Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS)
Baiu/ Mei-yu Front (Zona de Convergência do
Leste Asiático)
Precipitação
Storm Tracks
ZCIT
ZCPS
ZCAS
Precipitação
Baiu/Meiyu Front
Storm Tracks
ZCIT
Storm Tracks
Zonas de Convergência
Intertropical (ZCIT)
Regiões de confluência / convergência,
geralmente quando os alísios de nordeste do
Hemisfério Norte se encontram com os alísios do
sudeste do Hemisfério Sul
Formada pelo ramo ascendente da célula de Hadley na região equatorial
Pacífico: ZCIT
A Zona de
Convergência
Intertropical (ZCIT) é
mais distinta sobre o
Pacífico leste, onde
os ventos alísios de
Nordeste e Sudeste
convergem (entre
5°N e 10°N) e as
temperaturas da
superfície do mar
são quentes (veja o
próximo slide)
ITCZ
ITCZ
ZCPS
ZCPS ocorre durante verão do
HS (dez-mar), localizada
próximo do poço de água
quente no Oceano Pacífico Sul
Frentes frias do HS que
ZCIT
avançam para o norte sobre o
Pacífico Sul tendem a parar na
ZCPS
região entre 10°S e 20°S, o
que contribui para a
convergência de baixos níveis,
o movimento vertical
ascendente e convecção
intensa nessa região
ZCPS
ZCIT
20N
EQ
20S
Precipitation (mm/d)
ZCIT
ZCPS
poço quente
ZCIT
ZCIT é mais distinta sobre o
Atlântico leste e central,
onde os ventos alísios de
Nordeste e Sudeste
convergem (entre o
Equador e 15°N) e as TSM
são quentes (veja abaixo)
ZCIT
Oceano Índico
ZCOI está presente durante o
inverno do HN (dez-mar). Os
ventos alísios de sudeste (HS)
convergem com os ventos de
nordeste da monção provenientes
da Ásia. A ZCOI geralmente está
localizada entre o equador e 15°S
em uma região de convecção
intensa e altas TSM
ZCOI
20N
EQ
20S
Precipitação (mm/d)
ZCAS
Durante o início da monção da América do Sul (setembrooutubro), convecção se expande sul e sudeste atravessando o
oeste da Bacia Amazônica e a região central do Brasil
Esse avanço para o sul é acompanhado por um aumento da
convecção sobre o Sul e o leste do Brasil
No final de setembro e início de outubro as duas regiões se
juntam formando uma banda orientada noroeste-sudeste, que é
uma característica comum na primavera, verão e início do
outono (outubro a início de março)
Esta banda de convecção é conhecida como a Zona de
Convergência do Atlântico Sul
Blue colors
indicate cold
cloud top
temperatures,
which in the
Tropics are
associated
with deep
convection.
Variabilidade da ZCAS:
Padrão Dipolo da América do Sul
O padrão dipolo se encontra sobre o leste da América do Sul, na região
de maior variabilidade de ROL, que se estende do sul do Brasil até o
Nordeste do Brasil
Anomalias
de ROL
The OLR anomaly patterns often show a dipole of positive and negative
values along the east coast of Brazil.
Variabilidade da ZCAS:
Padrão Dipolo da América do Sul
Frentes frias desempenham um papel importante
na organização de atividade convectiva na região
da ZCAS
Às vezes isto causa eventos extremos
(precipitação excepcionalmente forte e
​ enchentes
ao longo de um período de vários dias)
?
?
?
?
Questões?
?
?
Fatores de escala global
Movimentos da Terra: rotação e translação
Rotação: a Terra gira em torno de seu eixo
Responsável pelo ciclo dia-noite
Translação: Terra gira em torno do sol em uma órbita
elíptica
Está mais próxima do sol em 3
de janeiro (periélio)
Está mais distante do sol em 4
de julho (afélio)
Quando está mais próxima, a quantidade de radiação solar que chega no topo da atmosfera é ~3,4% maior do que quando está mais distante (pequena variação)
Estações do ano: causadas
pela inclinação do eixo de
rotação da Terra em relação à
perpendicular ao plano definido
pela órbita
Inclinação faz orientação da
Terra mudar durante a
translação
Exercício
http://people.cas.sc.edu/carbone/modules/mods4car/earthsun/earthsun.html
Classificação climática de Köppen-Geiger
Classificação em zonas climáticas
Combinação de 3 letras (clima principal, precipitação, temperatura)
Baseado na latitude, elevação, efeitos de correntes oceânicas e padrões
atmosféricos de grande escala
Cfa = clima subtropical
úmido
Região sudeste dos
continentes, exceto
Antártica
Entre 24° e 37° de latitude
Verões úmidos e quentes;
invernos frios e amenos
Quantidades expressivas de
chuva ao longo do ano
Sidney (Austrália), Tóquio (Japão), Houston (EUA), Milão (Itália)
?
?
?
?
Questões?
?
?
Variabilidade climática
+ 0,7°C
Espectro de variabilidade climática
3-7 dias => sistemas de tempo de médias latitudes
30-60 dias => oscilações intrasazonais (Oscilação de Madden-Julian)
1-2 anos => oscilações interanuais (ENOS)
Fonte: Ghil et al, 2002
Ciclo do El Niño Oscilação Sul (ENOS)
CIRCULAÇÕES DE GRANDE ESCALA
CIRCULAÇÃO DE WALKER
http://www3.geosc.psu.edu/courses/Geosc320/Lau.pdf
Movimentos no sentido zonal da faixa equatorial determinam
as áreas de convecção (chuva)
El Niño
Originalmente, o termo El Niño foi usado para descrever a aparência anual de águas quentes em torno do Natal ao longo da costa norte do Peru. Esse fenômeno tem sido documentado desde o começo do século 16
Em alguns anos, as águas quentes apareceram
mais cedo e permanecem por um período mais
longo
Eventualmente, o termo El Niño foi usado para descrever esses
períodos anômalos de aquecimento
Oscilação Sul (OS)
A partir do final do século 19, cientistas começaram a descrever flutuações de pressão de grande escala
No iníco do século 20, Sir Gilbert Walker e seus
colegas ampliaram os estudos iniciais e estabeleceram
que a flutuação de pressão em escala global
(Oscilação do Sul - OS) está relacionada com
anomalias de precipitação em muitas áreas dos
trópicos (como por exemplo, Índia e América do Sul)
A OS foi usada como base para as previsões sazonais de precipitação
El Niño/ Oscilação Sul (ENOS)
El Niño e a Oscilação Sul
foram estudados como
fenômenos separados até as
décadas de 50-60
Trabalhos importantes de
Berlage (1956) e J. Bjerknes
(final da década de 1960)
demonstraram uma relação
entre os dois fenômenos
Estudos naquela época
também mostraram que o
aquecimento anômalo das
águas durante El Niño se
extende por uma grande área
do Oceano Pacífico
equatorial
O Ciclo ENOS
Fenômeno que ocorre naturalmente
O oceano Pacífico Equatorial oscila entre águas
superficias mais quentes do que a média (El Niño) e mais
frias do que a média (La Niña)
Grandes mudanças ocorrem nos padrões de
precipitação tropical, pressão (Oscilação Sul) e ventos
Alterações na intensidade e posição na corrente de jato e
no comportamento dos ciclones ocorrem em latitudes altas
O Ciclo ENOS (cont.)
As alterações na temperatura da superfície do mar
(TSM) influencia a distribuição da nos trópicos e o
padrão da circulação atmosférica
Quente
Frio
Quente
Frio
TSM
Língua fria
Equatorial é
mais fraca
do que a
média ou
ausente
durante El
Niño,
resultando
em
anomalias
positivas de
TSM
Língua fria
Equatorial é
mais forte
do que a
média
durante La
Niña,
resultando
em
anomalias
negativas
de TSM
Precipitação
Aumento de
precipitação ocorre
em áreas onde a
temperatura das
águas é maior do que
a média durante El
Niño
Diminuição de
precipitação ocorre
em áreas onde a
temperatura das
águas é menor do
que a média
durante La Niña
PNM
• El Niño: anomalias positivas de PNM sobre o Pacífico tropical
ocidental, Indonésia e Austrália. Anomalias negativas de PNM
sobre o Pacífico leste tropical, nas latitudes altas e médias do
Pacífico Norte e sobre EUA • Padrão oposto para La Niña
• As variações de pressão entre o Pacífico tropical leste e oeste é
conhecida como a Oscilação Sul
Impactos Globais de El Niño
Impactos
são
geralmente
mais
extensos
durante o
inverno no
HN
Típicos impactos globais de El Niño
Região
Período
Impacto
Indonésia
Vida do evento
Mais seco
Nordeste do Brazil
Março-Maio
Mais seco
América Central
/México
Maio-Outubro
Mais seco
Costa Oeste da
América do Sul
Março-Maio
Mais chuvoso
Sul da América
Central
Junho-Dezembro
Mais chuvoso
Sudeste da África
DezembroFevereiro
Mais seco
Anomalias de Precipitação. (mm/d):
Episódios de forte El Niño
Anomalias de
precipitação, >= ± 8
mm / d (762 mm
numa estação),
resultam em
mudanças no padrão
de aquecimento
tropical, e mudanças
nas posições e
intensidades das
correntes de jato em
latitudes médias e
ondas planetárias
Anomalias de Precipitação. (mm/d):
Episódios de El Niño Moderados
Anomalias de
precipitação são
menores durante
episódios quentes
fracos / moderados
Pequenas
modificações
ocorrem no padrão
de aquecimento
tropical, e nas
correntes de jato em
latitudes médias e
ondas planetárias
Impactos Globais de La Niña
Nas latitudes
médias
impactos
ocorrem
geralmente
durante a
temporada
de inverno
(HN -DJF;
HS- JJA)
Impactos globais: La Niña
Região
Período
Impacto
Indonésia
Vida do evento
Mais chuvoso
Nordeste do Brasil
Março-Maio
Mais chuvoso
América Central
/Mexico
Maio-Outubro
Mais chuvoso
Costa oeste da
América do Sul
Março-Maio
Mais seco
Sul da América
Central
Junho-Dezembro
Mais seco
Sudeste da África
Dezembro-Fevereiro Mais chuvoso
Anomalias de Precipitação. (mm/d):
Episódios La Niña
Anomalias de
precipitação, >=
± 8 mm / d (762 mm
numa estacao),
resultam em
mudanças no
padrão de
aquecimento
tropical, e mudanças
nas posições e
intensidades das
correntes de jato em
latitudes médias e
ondas planetárias
Monitoramento do ciclo ENOS
Índices atmosféricos
Pressão ao nível do mar (Índice de Oscilação
Sul - SOI)
Vento zonal em baixos níveis
Vento zonal em altos níveis
Radiação de Onda Longa (ROL)
Tahiti-Darwin SOI
Darwin
Tahiti
Oscilação Sul - Fase alta do
índice (La Niña)
PNM –
abaixo
da
média
Ventos de leste
Equatorial - mais forte do
que a média
D Baixa
Aumento da
precipitação
T
Alta
PNM – acima
da média
Oscilação Sul - Fase baixa do
índice (El Niño)
Ventos de leste
Equatorial - mais fracos
do que a média
PNM –
acima
da
média
D Alta
Redução da
precipitação
T
Baixa
Aumento da PNM – abaixo
precipitação da média
Monitoramento do
ciclo ENOS (cont.)
Índices Oceânicos
Temperatura da superfície do mar
Temperatura da Subsuperfície do mar
Regiões Niño
A região Niño 1 +2 - região clássica do El Niño
A região Niño 3.4 - melhor índice para indicar as condições em
geral relacionadas a ENOS
Condições atuais
Costa oeste AS
Costa oeste AS
Oceanic Niño Index (ONI)
• Baseado na medida principal de monitoramento,
previsão, e avaliação do ENOS (anomalias de TSM na
região Niño-3.4)
• Media corrida de três meses dos valores de anomalias
de TSM na região Niño-3.4, com base em um conjunto
de análises históricas homogêneas de TSM [Extended
Reconstructed SST (version 2), Smith and Reynolds,
2003, J. Climate, 16, 1495-1510]
• Usado para colocar as condições atuais em perspectiva
histórica
• Definições operacionais da NOAA para El Niño e La
Niña são diretamente relacionadas com o índice
Definições operacionais da
NOAA para El Niño e La Niña
El Niño: caracterizado pelo ONI positivo maior ou
igual a 0,5 ° C.
La Niña: caracterizado pelo ONI negativo menor ou
igual a -0,5 ° C.
ONI: Evolução desde 1950
Episódios históricos de El Niño e La Niña
El Niño
Highest
ONI Value La Niña
Lowest
ONI Value
JJA 1951 – DJF 1951/52
1.2
ASO 1949 – JAS 1950
-1.4
DJF 1952/53 – JFM 1954
0.8
SON 1950 – JFM 1951
-0.8
MAM 1957 – JJA 1958
1.8
AMJ 1954 − NDJ 1956/57
-1.7
OND 1958 – FMA 1959
0.6
AMJ 1964 – DJF 1964/65
-0.8
MJJ 1963 – JFM 1964
1.4
JJA 1970 – DJF 1971/72
-1.3
AMJ 1965 – MAM 1966
1.9
AMJ 1973 – JJA 1974
-2.0
SON 1974 – MAM 1976
-1.7
JAS 1968 – DJF 1969/70
1.1
AMJ 1972 – FMA 1973
2.1
ASO 1983 – DJF 1983/84
-0.9
ASO 1976 - JFM 1977
0.8
SON 1984 – ASO 1985
-1.1
ASO 1977 – JFM 1978
0.8
AMJ 1988 – AMJ 1989
AMJ 1982 – MJJ 1983
2.2
ASO 1995 – FMA 1996
-0.9
JAS 1986 – JFM 1988
1.6
JJA 1998 – FMA 2001
-1.7
OND 2005 – FMA 2006
-0.9
JAS 2007 – MJJ 2008
-1.5
JJA 2010 – MAM 2011
-1.5
AMJ 1991 – MJJ 1992
ASO 1994 – FMA 1995
1.6
1.2
AMJ 1997 – MAM 1998
2.4
AMJ 2002 – JFM 2003
1.3
JJA 2004 – DJF 2004/05
0.7
ASO 2006 – DJF 2006/07
1.0
JJA 2009 – MAM 2010
1.6
-1.9
Evolução do Ciclo ENOS
Ciclo irregular, com períodos alternados de
condições quentes (El Niño) e frias (La Niña)
El Niño tem uma tendência de ocorrer a cada 45 anos e, geralmente, dura 12-15 meses
Episódios mais fortes de El Niño ocorrem a
cada 10-15 anos
Episódios de La Niña podem durar de 1 a 3
anos
Termoclina mais
profunda do que a
média em todo
Pacífico equatorial
Neutro
Termoclina
se aprofunda nas
regiões oeste e
central do Pacífico
equatorial
Termoclina torna-se
mais rasa no Pacífico
oeste e central
equatorial e se
aprofunda no leste do
Pacífico equatorial
El Niño
Transição
Gradual
La Niña
Transição
Rápida
Neutro
Termoclina mais
rasa do que a
média em todo
Pacífico
equatorial
Evolução de Temp. Subsup.
El Niño 1997
Evolução de Temp. Subsup.
El Niño/ La Niña 1998
Evolução de Temp. Subsup.
La Niña 1999
Animação da tempertura
subsuperficial: 1996-1999
Animação TSM: 1997-1998
Resumo: O Ciclo ENOS
Fenômeno que ocorre naturalmente
O oceano Pacífico Equatorial oscila entre águas
superficias mais quentes do que a média (El Niño) e
mais frias do que a média (La Niña)
Grandes mudanças ocorrem nos padrões de
precipitação tropical, pressão (Oscilação Sul) e ventos
Alterações na intensidade e posição dos ventos em
altos níveis e comportamento dos ciclones ocorrem em
latitudes altas
As alterações na temperatura da superfície do mar
(TSM) influencia a distribuição da chuva nas regiões
tropicais e o padrão da circulação atmosférica
?
?
?
?
Questões?
?
?
Características gerais
do clima no Brasil
VARIAÇÃO SAZONAL - CLIMATOLOGIA
Elaborado com base nas Normais Climatológicas INMET 1961-1990
MONITORAMENTO CLIMÁTICO
Ampla rede de
estações
meteorológicas
de superfície
(estações
convencionais e
automáticas)
MONITORAMENTO CLIMÁTICO
Observado
-
Climatologia
=
Anomalia
Vórtice Ciclônico de Altos Níveis
ZCIT
24/03/2011
Anomalias de precipitação
Comparação com 1998
?
?
?
?
Questões?
?
?
Previsão Climática Sazonal
Uso da climatologia
Climatologia não é previsão!
Média de Temperatura Mínima
São Paulo (1961-1990)
A estatística e análise
contribuem para
determinar como os
elementos climáticos
ocorrem em uma dada
área
Requer um conjunto de
dados significativo
30 anos de dados são
recomendados para se
obter a climatologia de
um local
Elaborado com base nas Normais Climatológicas INMET 1961-1990
As previsões climáticas contribuem para que
os tomadores de decisão e os usuários
planejem e adaptem suas atividades e projetos
às condições esperadas
Decisões podem ser tomadas em planejamento à redução de risco e otimizando os benefícios sócio­econômicos Qual o papel da imprensa na correta divulgação das informações?
Exemplo do Reino
Unido – primavera de
2009
40% chuva cat. acima da climatologia
60% chuva cat. normal e abaixo da climatologia
Imprensa noticiou amplamente “Barbecue Summer”
Frustração! Ocorreu chuva acima da climatologia
Por que é possível fazer
previsões climáticas sazonais?
Fontes de informação (oceanos
continentes) com lenta variação
e
Persistência de condições semelhantes por
períodos de alguns meses
Padrões de circulação atmosférica afetam
condições climáticas de temperatura e
chuva de várias regiões do globo
Temperatura da superfície do mar
Umidade do solo
Cobertura de neve
Operational Weather Forecast Models at CPTEC
~63 Km
ETA
15 Km
15 Km
Regional
Model
~63 Km
Global Model
AGCM
T213L28
Desempenho do modelo do CPTEC
PREVISÃO CLIMÁTICA SAZONAL
CPTEC
Sistema operacional do
CPTEC foi recentemente
designado como GPC/OMM
Global Producing Centre for Long­
Range Forecasts (GPC)
CPTEC AGCM, T062L28
• TSM persistida
• 15 membros
• Diferentes parametrizações
físicas
http://clima1.cptec.inpe.br/gpc/
GLOBAL PRODUCING CENTRES / WMO
http://www.wmolc.org
GLOBAL PRODUCING CENTRES / WMO
PREVISÃO DE PRECIPITAÇÃO –
GPCs/WMO
Produção das previsões climáticas sazonais com o
MCGA/CPTEC
Modelo Global do CPTEC
Parametrizações físicas
Condições de contorno: anomalias de TSM persistidas
Condições iniciais: NCEP/NCAR de 15 diferentes dias
Período da climatologia do modelo (Hindcast): 1979 a 2008 (30 anos)
6 meses of hindcasts, 10 membros
Jan 1979
Fev 1979
Mar 1979
Abr 1979
Mai 1979
6 meses de previsão, 15 membros
Jun 1979
Jul 1979
Produção das previsões climáticas sazonais com o
MCGA/CPTEC
Modelo Global do CPTEC
Parametrizações físicas
Condições de contorno: anomalias de TSM persistidas
Condições iniciais: NCEP/NCAR de 15 diferentes dias
Período da climatologia do modelo (Hindcast): 1979 a 2008 (30 anos)
6 meses of hindcasts, 10 membros
Jan 1979
Fev 1979
Mar 1979
Abr 1979
Mai 1979
Jun 1979
Jul 1979
1 ano: 10 membros x 12 meses = 120 rodadas
30 anos: 10 membros x 12 meses x 30 = 3600 rodadas
Total: 3600 rodadas x 6 meses = 21600 meses = 1800 anos de processamento
Cortesy of Coelho, 2012
Previsão Climática Sazonal
TSM
Discussão
climática mensal
Índice de vegetação
PREVISÃO CLIMÁTICA SAZONAL
COM MODELO REGIONAL ETA
Modelo Regional (Eta/CPTEC - 40km)
5 membros usando condições de contorno do AGCM CPTEC
(KUO)
PREVISÃO DO SISTEMA HÍBRIDO
EUROBRISA
4 modelos acoplados (CPTEC, ECMWF, UKMO, MeteoFrance); 1 modelo empírico
Primeiro sistema híbrido (empírico-dinâmico) multi-model para a América do Sul
http://eurobrisa.cptec.inpe.br
PREVISÃO CLIMÁTICA SAZONAL COM
MODELO DINÂMICO ACOPLADO
OCEANO-ATMOSFERA
PREVISÃO DE PRECIPITAÇÃO
Mapa de destreza
Previsão determinística
Previsão de anomalia de precipitação
trimestral
2011
Observação
Previsão
?
?
?
?
Questões?
?
?
COMO INTERPRETAR AS PREVISÕES CLIMÁTICAS POR CONSENSO EM TERCIS (TRÊS CATEGORIAS)
Exemplos de mapas de
previsão climática por consenso
n = 160 anos de dados observados em Fortaleza
n = 160
Média:
Desvio Padrão:
n
1
y = ∑ y i = 880 mm
n i= 1

n
1
2 = 311.9 mm
s y=

y
−
y

∑
i 
n i=1
Média: medida da tendência central
Desvio padrão: mede a dispersão dos valores individuais em torno da média
Máx = 1947 mm
1/3=
33.33%
1/3=33.33%
1/3=
33.33%
53 observações
Acima da
normal
1012 mm
53 observações Dentro da normal
754 mm
53 observações
Mín = 226 mm
Abaixo da
normal
y =880 mm
1/3
1012 mm
754 mm
1/3
1/3
Contagem dos
eventos (casos)
de precipitação
observados
usando 10 caixas
com intervalos
de 200 mm
(mm)
1012 mm
754 mm
1/3=
33.33%
1/3=
33.33%
880 mm
1/3=
33.33%
(mm)
Distribuição
climatológica ou
climatologia
2
y ~ N  y ,s y 
1/3=
33.33%
1/3=
33.33%
y =880 mm
s y= 311.9 mm
1/3=
33.33%
Área cinza:
Igual prob. p/
as 3 categorias
(mm)
Como interpretar as previsões por tercis
Categoria normal
10
50
33,3%
100
33,3%
150
(mm)
33,3%
Adaptado de http://www.bom.gov.au/water/ssf/faq.shtml
Na categoria
abaixo do
normal
Categoria acima
do normal
Como interpretar as previsões por tercis
Categoria normal
10
)
25%
50
100
35%
150
200
(mm
45%
Adaptado de http://www.bom.gov.au/water/ssf/faq.shtml
Na categoria
abaixo do
normal
Maior
probabilidade de
ocorrência de
excesso de prec
APLICAÇÕES
SETORES ESTRATÉGICOS DA
SOCIEDADE
• ÁGUA
• TRANSPORTE
• ENERGIA
• HUMANITÁRIO
• AGRICULTURA
• SEGURO VIDA/BENS
• SAÚDE
• PLANEJAMENTO
• TURISMO
PESSOAL
• CONSTRUÇÃO
SITE DO GRUPO DE PREVISÃO
CLIMÁTICA
http://www.cptec.inpe.br/clima
http://www.cptec.inpe.br/clima
http://www.cptec.inpe.br/clima
http://www.cptec.inpe.br/clima
http://www.cptec.inpe.br/clima
http://www.cptec.inpe.br/clima
OBRIGADA