Para compreender melhor a climatologia da cobertura de nuvens da regiao em estudo, sáo feitas algumas análíses preliminares utilizando os tres tipos de cobertura de nuvens:
cobertura total, nuvens altas e nuvens convectivas,
A Figura 1 apresenta a rnédia mensal dos diferentes tipos de cobertura de nuvens no setor centrado em Manaus para os anos de 1983 a J 994_ A porcentagem da cobertura total de nuvens varia de 81 % a 48 %; de nuvens altas, de 72 % a 28 %; e de nuvens associadas
a
aó ... idade convectiva, de 9 % a 36 %. Observa-se uma forre varias;ao sazonaI para todos os tipos de cobertura de nuvens, coro o máximo ocorrendo entre feveretro e mar((o, e o minímo, entre julho e agusto. Ero média, o período com maior quantidade de nuvens altas se encontra entre os meses de olltubro a maio, com mínimo entre julho a setembro. Este resultado concordacom Rao & Hada (1990) e Fisch etal (1998). Guedes& Machado (1997) observaram que há urna desintensifica,áo
da
conveo;:ao sobre os oceanos e deslocamento da ZCIT para o sul, do inverno para verao, seguida de uro forre aumento da conveC/?o sobre o continente. No oueono, observou~se um padráo semelhante ao da primavera, exeeto na regiáo do Aclantlco Tropical e na costa norte-nordeste do Brasil, onde existe um significativo aumento da nebulosidade.Figllra 1 ~ Média mensa! da cobertura total de nuvel1s, de l1uvens alta e de nuvens cOl1vectiva para um setor de 2,5° x 2,5°, centrado em Manaus, para os anos de 1983 a 1994. Na ordel1ada 1em-se os meses e, na abscissa, a porcentagem da cobertura de nuvens.
73 VOL. 37(1) 2007 71 - 80 • ALVES el al.
~ ACTA AMAZONICA
... ESTUDO DA VARIABllIDADE DA COBERTURA DE NUVENS ALTAS NA AMAZÓNIA CENTRAL A Figura 2 apresenta o desvío da média mensal dos trés tiposde cobertura de nuvens em fum;ao do tempo. Existe urna forte variabilidade ínteranuaL Os anos coro eventos de El Niño cOÍncidem, em geral, com os anos com desvio negativo. A cobertura de nuvens abaixo da média sugere índices pluviométricos abaixo da média. Urna exce~
a
regra é o El Niño de 86/87, que apresenta desvio positivo .. O ano de 1987 é um ano de transisio, de desvios positivos da cobertura de nuvens para desvios negativos.Coelho et al.. ([ 999) realizaram um esrudo climatológico sazonal de precipita):áo sobre o Brasil durante eventos classificados como tones, moderados e fracos de El Niño e La Niña. Os autores obtiveram alguns resultados que indicam, flum dado trimestre, distim;6es nas características do paddo de precipitac;ao entre os eventos fone a moderado efraco .. Os El Niños de 82/83 e 91/92 e as La Niñas 85/86 e 88/89 foraro classificados como fortes a moderados; os El Niños de 86/87 e 93/94 e as La Niñas de 84/
85, como fracos.
Embora o ano de 86J87 renha sido considerado como El Niño fraco por Coelho et al. (1999), outros autores (Cavalcanti, 1996; Kousky, 1987), documentaram que a condil'lio de El Niño só come~ou atuar em janeiro de 1987. Isso explica porque, a partir do inicio de 1987, o valor do desvio comelia a diminuir.
De urna forma geral, os anos de La Niña correspondem a desvios positivos, isto é, cobenura de nuvens adma da média, o que sugere índices pluviométricos também acima da média.
Embora o ano de 1988 tenha sido considerado como uro evento forte de La Niña por Coelho et al. ([999), foram observados (Figura 2) desvios negativos da cobertura de nuvens. Segundo Oliveira (1999), o episódio de La Niña 88/89 teve inicio em abril de [988 e perdurou até abril de [989, e o trimestre de altas e convectivas de
nuvens
suavizada com um filtro de 6 meses, para um setor de 2,50 x 2,5(), centrado em Manaus.maiares anomalias de chuva deu-se de mar<;o a malO de 1989.
1sso explica porque, no lnício de 1989, os valores dos desvios tornam-se menos negativos. Logo, apesar da existencia de um padráo geral de variabilidade interanual da coberrura de nuvens associado aOI eventos El Niño (abai~o da média) e La Niña (acima da média), exístem outros fatores climáticos que podem modificar este padráo.
Na Figura 2, nota-se também que os maiores desvios foram obtidas para a cobertura de nuvens altas, lssO evidencia que os processos associados
a
conveC!;:áo sao os que mais sofrero influéncias inreranuais. Destl forma, as nuvens altas sao escolhidas em funyao da maior variabilidade interanual.Segundo Andreoli et al.. (2004), as secas severas no NEB, objeto de inúmeros estudos por seus impactos sociais e economicos, tem sido relacionada
a
ocorrencia do :fenómeno do El Niño. Esta hipórese é baseada no faro de que para alguns anos de El Niño (fortes ou moderados), notavelmente, [877- [878, [891, 1900, [907,1932, [94[, [958, [983, Forraleza, no NEB, sofreu secas severas. Sob condis:oes de El Niño, a circula~o de Walker é deslocada para leste, tal que seu ramo ascendente localiza-se sobre o OceallO Pacifico central e leste onde a convec~o é intensificada, e seu ramo descendente localiza-se sobre o NEB e Atlántico Tropical adjacenre, onde a convec~o é iníbida.Entretanto, a rela~áo entre El Niño e as secas no NEB nao é unívoca, alguns autores mostraram que dos 46 El Níño (fortes e moderados) do período de [849-1992, somente 21 (45%) estiveram associados
a
secas severas em POMeza, Convém lernbrar que as células de Walker sao células de circulal'lio zonal, definidas na regiao equatorial, que se organizam entre os contínentes e os oceanos. Esclo associadas ao aquecimemo djferencial das massas concinemais, em rdasaoas
massas oceánicas. Nas células de 'WáJker ocorre ascensa.o sobre os continentes (maisquentes) e subsidéncia sobre os oceanos (mais frios), de modo particular nas regi5es orientais do PacIfico e do Atlántico. Normalmente sao milizadas para explicar evemos climáticos extremos, como El Niño e seu oposto La Niña. (Oliveira etal., 2001).A Fjgura 3 apresenca a parte re.al dos coeficientes da Wavelet, onde mostra os principais períodos em funt?o do (empo. Forarn observadas algumas características que podem ser associadas
a
presensa de El-Niño ou La Niña que ocorreram durante os anos analisados. Observando-se entre os períodos de 1.097-2.195 dias encontra-se urna oscilas:áo que coincide com a presen-.;a de El-Niño nos anos de 1983, 1987-[988 e [992-[994 e La Niña nos anos de [984-1986, 1989-[ 991. Observa-se também que exíste interac;-áo de escalas em alguns anos de El Niño e La Niña. Este faro evidencia a importánciadesta flutu~o imeranual na variabilidade da cobertura de nuvens altas na Amazónia.
Verifica-se que o período predominante é a oscila~ao anual que está enrre os períodos de 548-274 dias. Urna outraocorrencia que também pode ser identificada é a osci~áo semi-anual que aparece próximo do periodo de 274-137 dias .. Esta oscilal'lio é provavelmente resultado da nebulosidade advinda da migras:ao 74 VOl. 371112007:71·80. ALVESetal.
~ ACTA AMAZONICA
'" . ESTUDO DA VARIABllIDADE DA COBERTURA DE NUVENS ALTAS NA AMAZÓNIA CENTRAL SEJNW da convec~o amazónica e também devidoa
localizalfáoda Alta da Bolívia (Físch etal" 1998),
A Figura 4 apresenta o espectro de potencia médio dos coeficientes da T\X11v1 em porcentagem e cm fum;ao dos períodos cm djas, paraos 11 anos, quemostraaenergiaimegradaem todo o rempo para um determinado período. As porcentagens de poréncia representada pela oscila¡;;ao anual, seguida pela interanual e semi-anual [oraro submetidas ao teste de significlncia apresentado por Torrence e Campo (1998) e sáo significativas a 95%,
Figura 3 - Parte f€al da Transformada Wave\et de Mor1et ap!icada a série temporal da cobertura de nuvens altas as 00:00 UTe, para um setor de 2,50 x 2,50, centrado em Manaus. Na ordenada sao apresentados os anos analisados e na abscissa o período em días.
Espectro de potencia da wavelet
Z()4
b
102 512
(/) a
t1l 258
B
eE
128ID 64
o
32"O
'c
o
16a.
(1) 8 4 2o 2 4 6 8 10 12
Energia
Figura 4 - Espectro da porcentagem de poténcia medio dos coeficientes da TWM em lu!1Gao dos períodos em días para os 11 anos. Sendo Que: (a) oscila,áo anual-365 dias, (b) oscila,áo interanual-1536 dias e (e) oscila,áo semi-anual-193 dias.
Para identificar as principais oscila~óes da cobertura de nuvens e verificar se existem varias:óes dessas oscila~óes em anos de El
Niño (que seriam os anos secos) e La Niña (anos chuvosos), inicialmente, faz-se urna compara<;áo das médias de cobertura de nuvens em anos secos e chuvosos. PeJo reste t-Srudent al %, as médias sao diferentes (significáncia de 99%). Entao, calcula-se o espectro de poténcia médio dos anos chuvosos (anos que possuem desvio acima da média) e dos anos secos (d.esvios abaixo da média).
É utilizado como referéncia o ano hidrol6gico, isto é, os anos come<;ando em julho e terminando em junho. do ano segurnte.
Para o espectro de poténcia médio dos anos chuvosos, utilizam-se os seguintes anos: 85/86" 86/87 e 89/90; para os anos secos:
83184,87188 e 92193, Os anos de 84185, 88189, 90191 e 911 92 nao sáo utilizados, pois sao anos de transilfao entre os desvios positivos e negativos.
Para se estudar a variabiIidade destes espectros ano a ano, associa-se a cada período a média., o maior e o menor valor de poténcia. A Figura 5 apresenta o espectro da porcentagem de poténcia médio dos coeficientes da T\V1\1 em fi.mSio dos períodos em dias para os anos secos e chuvosos. Nesta figura, observa-se que a oscilayao anual dos anos secos possui mmor porcenragem de poténcia que os chuvosos. O inverso é observado para a osciJas:áo semi-anual, que possui malor porcentagem de poténda para os anos chuvosos que para os StCOS_ Devido
a
pequena diferen'fa existente entre as porcentagens de poténcia, verificou-se que as diferens:as nao sáo estacisricamente signjflcativas_ Essa diferen~deve estar associada ao reduzido número de anos utilizados neste estudo.
Na Figura 6, apresenra-se o espectro de porcentagem de poténcia médio dos coeficientes da T\VM, integrando somente
~~íl
TI ,
j<
Figura 5 -Espectro da porcentagem de potencia médio dos coeficientes da lWM em fungao das freqüencias em dias para os anos chu\losos e secos.
As barras correspondem ao malor e menor valor encontrado nas séries indivlduais de cada ano.
75 VOl. 37(1) 2007: 71 - 80 • ALVES el al.
~ ACTA NvlAZONICA
-_. ESTUDO DA VARIABllIDADE DA COBERTURA DE NUVENS ALTAS NA AMAZÓNIA CENTRAL~$pec!ro de Polérlds de Wavejet
I I i
I i
I
1
I
j
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j
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I
O 05 1 1.5 2 2.5 3 3_5 4
Energla
Figura 6 - Espectro da porcentagem de poténcia média dos coeficientes da TWM dos períodos em días para os 11 anos. Sendo que: (al oscila,ao - 60 dias. (bl oseíla"0-30 días, (e) oseila,áo inlerdiurna - (11-7) dias, (di
oscila~ao interdiurna -3 dias.
os períodos menores, ¡sto é, de 1 até 70
dias.
Desse modo, observa-se, mais claramente, a potencia das oscilac¡óes imra-sazona! (60-30) dios e interdiurnas (11-3) dias. Os resultados das oscila<;iíes interdiurnas também encontrados por Machado et al. (1999), os quaís verificaram que as propaga,!óes meridionaÍs de convec00 na AmazOnia apresentam periodicidade em torno de 3 a 6 dias e estáo associadasas
penetra¡;:Oes de sistema rrontais. Estes sistemas froncaís possuem urna forte variabilidade em torno de 7 dias (0Iiveira,1986).Quamo
a
oscilayao intra-sawnal, Knutson e Weickmann (1987) verificaram que, nos trópicos, as anomalias do ventowna1
na baixa e alta troposfera estao fora de fase na escala de tempo de 30-60 dias. Kayano et al. (1990) observaram que as chuvas, principalmente no nordeste, sao influenciadas pela oscil~o 30-60 dias, enquanto Nogués-Paegle e Mo (1997), estudando varias:óes na forma~ao da ZCAS, encontraram resultados indicando que a conveo:;:ao da ZCAS poderia estar sendo influenciada pela oscila\=áo de 30-60 dias.Para verificar se existem diferen<;as nos espectros de potencia para as oscilacróes intra-sazona! e incerdiurnas em anos de El Niño e La Niña, calcula-se o espectro da poténcia média integrado no intervalo de 1 a 78 dias (Figura 7). Observa-se que os anos chuvosos apresenram máximos secundirios para os períodos de 32,8 e 4 dias, e os anos secos apresemam máximos secundários nos períodos de 64, 20 e 6 dias. As diferen~as de potencia entre os anos secos e chuvosos nao sao estatisticamente significativas a um nível de teste de 5%. A nao signiflcáncia destas diferen~as
deve provavelmente estar associada
a
reduzida popula~ de anos utilizados neste estudo.Figura 7 - Espectro da porcentagem de potencia médio dos coe1icientes da TWM em fU!1{;ao dos períodos em dias (1 a 78 dias) para os anos chu'IOSOS e secos. As barras correspondem ao malar e menor valor encontrado nas séries imlívíduais de cada ano.
Para estudar os locais onde as oscila):óes de uro dado período sao mais intensas, analisa-se a regiáo compreendída pelas coordenadas 1,5°S a 60S e 68°W a 540W, que abrangem 21 seteres, centrados em Manaus. Considerando-se as osci1a):ÓeS coro períodos mais intensos, calcula-se a porcenragem de poténcia para todos os seteres (Figura 8) e observa-se que os períodos de 60, 45 e 30 dias possuem maior porcentagem de potencia a leste de Manaus; e para o período de 60 dias também mostra um máximo no centro da grade. O período de 20 dias possui maior energía no centro (próximo de Manaus); e os períodos de 8, 6 e 4 dias possuem maior energia a oeste de Manaus. Este resultado está de acordo com os obtidos por Kayano et al. (990), Nascimenro & Brito (2002), os qUa.lS afirmaram que a oscil~o de 30-60 dias atoa principalmente no Nordeste brasileiro.
Oscil~óes interdiurnas, ao redor de cinco días, roram observadas por Machado eta!. (1996), Guedes e Machado (1998) e Siqueira
& lv1achado (2004)., estas podem estar associadas com a penetras:ao de sistemas frontais.
Utilizando a metodologia de Siqueira e Machado (2004) para detecs:ao de frentes frias, define-se urna jarrela de 10° de longitude (48,75° a 58,75°\'(1) e 2,50 de latitude (5,0 a 7,5°S).
Determinou-se odia médio da entrada das frentes frias que alcan<;:aram esta janela, Para um dado dia médio, encontra-se Q período correspondente
a
maior amplitude de poténcia (obtidapela
análise de Wavelet). Usando esteprocedimento, Sao estudados 440 casos, divididos contorme a estas:áo do ano. A Tabela 1 mostra que as frentes frias que alcansam a janela definida acÍma modulam de alguma forma, a atividade convectiva na regiao de Manaus atuando como urna forqante das oscila):&s interdiurnas76 VOL. 37(1) 2007 71 - 80 • AlVES el al.
~ ACTA ~MAZONICA
.... ESTUDD DA VARIABIl/DADE DA COBERTURA DE NUVENS ALTAS NA AMAZÓNIA CENTRAL-'o LJ
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Tabela 1 ~ Porcentagem da entrada de frentes trias (dia médio) com a correspondente amplitude máXima Dntida pela Wavelet para odia médio, assodado ao período.
Frentes 2-4 mas 5·14 dias 25·35 dias 55·65 dias
DJF 5,2 22,3 24,1 15,6
MAM 12,6 48,6 10,9 7,2
JJA 24,5 28,9 .4,5 8,9
SON 14,6 31,4 21,2 18,9
MÉDlA 14,3 32,8 15,3 12,6
25 1
: I~
.945
71 3:
.565 1
66W
63W 6ÜW 57W 54W25 1
11 1
.810,1
.64S
I
i§1
.46S
I
Figura 8 - Porcentagem de poténcia para urna regiao compreendida de 1 ,50S a 60S e 68°W a 54°W, para as oseila,óes: (a) 60, (o) 45, (e) 30, (d) 20, (e) 8, (1) 6, e (g) 4 dias,
em torno de 47 % (14J%+32,80/0) dos casos, das oscila\-óes intra-sazonais com períodos entre 25 - 35 dias (15%), e das osda0es com períodos enrre 55 a 65 dias (13%), Observa-se aínda que este efeito seja também modulado sazonalmente. Nota-se que flutua~óes em torno de 2 a 4 dias predominam nos meses dejunhoaagosto, ede 5 a 14 dias nas pré-esra~óe5secae chuvosa.
Os períodos entre 25 a65 dias atuam mais fonemente na pré~
estao;¡ao chuvosa e na esw;ao chuvosa. Convém ressaItar que nao necessariamente as frences frias que causaram as oscíla~6es. As frentes podem favorecer ou induzir a conveo;ao em grande parte da Amazonia. Figueroa & Nobre (1990) observaram que parte da precipira.;:áo na regiáo Central daAmazónia (próximo de 50S) pode estar associada com penetra\,ao de sistemas frontais da regíao sul, interagindo e organizando a convecs:ao.
77 VOL 3/(1) 2007 71 -80 • ALVES el al.
~ ACTA AMAZONICA
" ESTUDO DA VARIABILlDADE DA COBERTURA DE NUVENS ALTAS NA AMAZONIA CENTRAL A ayao de sistemas frontais induzindo oscila0es interdiurnasestá em parte relacionada com o fenomeno de friagem, Marengo et aL (1997) observaram a a~áo eventual de sistemas frontais na Amazónia, provocando o fenomeno localmente denominado de friagem, que durante os anos de 199211993 obteve urna fteqüéncia de ocorrénda de 7 casos no ano, com dura)áo de 3 a 5 dias nos meses de maio a agosto na Amazonia Central.
Quanto
a
oscüa¡yao intra-sazonal, Castro (2002) veríficou que há indicios da existencia de urna periodicidade de 20 dias nos eventos da ZCAS e segundo seus resultados, as ZCAS que se formam mais próximo ao equador recebem urna influencia diteta da oscila<;ao de 30-60 días" Nogués-Paegle e Mo (1997) utilizando radiac;ao de onda longa e produtos de reanálises do NCEP descrevem períodos de ahundáncia e de deficiéncia de precipitas:áo na América do Sul durante o verán, de acordo com a varia\ao da ZCAS que poderla ter uma liga~o com a oscilas:áo de 30-60 dias.Por um lado, as oscila~óes imra-sazonais normalmente associadas ioscilasáo de escala planetária conhecida como oscila9io de Madden-J ulian, ,ém sido relacionadas
as
mudan<;as na posi<;áo e intensidade da ZCAS (Casarín & Kousky, 1986)" Por outro lado, azas
esrá assocladaa
penetra).-io de sistemas fronrais e a conseqüente associa<jfuJ com a conveq:áo tropical. Seria a oscila00 30-60 días, na Amazónia, conseqüéncia de urna interarrJ-o entre as oscila<;óes em escala planetária, penetrayao de sistemas ftonrais e ZCAS? Essa é urna questao que deve ser verificada com um conjunro maiorde dados.Embora a energia associada
a
oscila\áo de 30 e 60 dias passa ser considerada baixa ero rdac;áo a toda variabilidade do espectro,eh é importante porque deve ínteragir com outras escalas. Ou seja, o oonhecímento das características das osci1a~es das nuvens altas pode adicionar mais ínfonnayáo no entendimento da física envolvida na modula)áo da cobertura de nuvens na regi:1o Amazónica.
CONCLUSÓES
Neste trabalho utilizam~se análise.s espectral e transformada de wavelet no periodo de 12 anos (1983-1994)" Estes dados foram extraídos das imagens de satélires do ISCCP, com o objetivo de detectar as oscilac;óes que atuaro na cobercura de nuvens sobre aAmazónia Central. Os maiores desvios interanuais foraro abrirlos para a cobertura de nuvens altas, isso indica que os processos assodados
a
convect;ao sio aqueles que mais sofrem influencias imeranuais.O período predominante correspDode
a
oscila~ao anual. fu oscila«>es interanuais apresentam forte variabilidade da cobertura de nuvens, e devem estar assodadas a episóclios de El Nifio eLa
Niña. & oscilac;óes intra-sazonais e interdiurnas apresentam urna variabilidade menor. As diferen<;:as entre os espectros de poténcia médio chuvoso e seco das osci1~es interdiurnas e intra-sazonaisnao sao significativas, isto devido
a
reduzida populac;ao de anos utilizados nesre estudo.Considerando a influencia de sistemas frontais naAmazónia, verifica-se que as varia\fóes mais significativas na cobertura de nuvens centrada na alta treqüéncia (4, 6 e 8 dias) ocorrem na
por~o ocidental da Amaz6ni-a (a oeste de Manaus); enquanto que as variru;6es na bai.v;:a freqüéncia (escalas inrra-sazonais de 30 e 45 dia.s) se processam na pors:áo oriental da Amazónia (a lesre de Manaus). Logo, pode-se concluir que as frentes frias que alcan<;am a jaoela de lOO delongitude e 2,50 de Iatirude (centrada em Manaus), modulam de alguma forma a atividade convecuva na regiao de Manaus, atuando como urna for~ante das oscilayóes inrerdiurnas em torno de 47 % dos casos, das oscilac;6es imra-sazonais com períodos entre 25 - 35 dias (15 0/0), e das oscíla<;óes com períodos entre 55 a 65 ruas (13 %), Observa-se que este Jeito é também modulado sazonalmente. Nota-se que flutuas:6es cm torno de 2 a 4 dias sao predominantes nos meses de junho a agosto, e de 5 a 14 dias nas pré-estas;oes seca e chuvosa, Os periodos enrre 25a 65 dias amaro mais fOnemente na pré-estayáo chuvosa e na esta~áo chuvosa.
Convém ressaltar que nao necessariamenre as frentes frias causaram as oscilayées. /\5 frentes podero favorecer ou induzir a convecc;:ao em grande parte da Amazonia diretamente ou indiretamente. O conhecimento das características
das
oscila~óesdas nuvens
altas
em diversas escalas temporais contribui para um melhor entendimento da modula~áo da cobenura de nuvens na regiao Amazónica.AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem o apolo dos pesquisadores José Ricardo Siqueíra, Marcos D" Oyama e Roberto LIge Guedes. Agradecem também as sugest6es e corres:óes dos revisores anónimos.
BIBlIOGRAFIA CITADA
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