Variação longitudinal

Neste tópico apresentam-se as estruturas longitudinais na amplitude média nos meses de janeiro em anos diferentes (2003 até 2014), quando se observa a maré semidiurna lunar no campo de temperatura sem a presença do aquecimento estratosférico abrupto (presente trabalho) com o trabalho de Paulino (2013) o qual leva em consideração os dados com SSW, ambos obtidos pelo satélite TIMED/SABER. As figuras a seguir representam a seguinte configuração: no eixo horizontal têm-se as longitudes entre 180° W e 180° E; no eixo vertical, têm-se as latitudes entre 50°S e 50°

N. As barras de cores representam a intensidade da amplitude. Portanto, nesta seção, objetiva-se explorar as variações longitudinais presentes na amplitude da maré, as figuras foram construídas com barras de cores individuais para cada mês, com o intuito de enfatizar as estruturas e não somente comparar as magnitudes. Cada painel de cada figura apresenta o comportamento médio de janeiro para cada ano da maré lunar obtido através da média vetorial aplicada sobre todo o período estudado, as figuras foram construídas com barras de cores individuais para cada período, o qual possibilita analisar as estruturas e não somente comparar as magnitudes (Paulino 2013).

Vale ressaltar que a magnitude das amplitudes já foi discutida nos tópicos anteriores. Cada painel de cada figura apresenta o comportamento médio mensal da maré lunar obtido através da média vetorial aplicada sobre todo o período estudado, portanto, um mês específico é composto pela média de todos os meses correspondentes ao período abordado neste estudo.

É notável a presença de 2 ou 3 estruturas características de concentrações intensas na temperatura no período de janeiro de 2003, principalmente no hemisfério Norte, diferentemente de janeiro de 2004 o qual há uma notável diminuição da amplificação vista no globo havendo uma concentração nítida em 1 ou dois pontos no hemisfério norte, o que se refere a intensificação da maré semidiurna lunar.

Já em janeiro de 2005 é notável a visualização de 3 ou 4 estruturas concentradas principalmente no hemisfério Sul. Em janeiro de 2006 há uma presença significativa da amplificação próxima da região polar Sul e pelo menos 2 ou 3 estruturas definidas e

64 distribuídas no hemisfério Norte. Para o período de janeiro de 2007 há presença 3 ou 4 estruturas dispersas no hemisfério Norte, conforme observa Paulino (2013).

No período de janeiro de 2008 é percebida a presença de duas estruturas, uma principalmente na região do equador e outra pequena estrutura localizada no hemisfério Sul. Analisando o período de janeiro de 2009 é percebida principalmente no sul da Europa e norte da África uma alta intensificação da maré lunar, ocorrendo também duas áreas de intensificação próximo da costa leste da África e costa nordestina brasileira, conforme discutido por Paulino (2013).

O período de janeiro de 2010 é marcado pela alta amplificação da maré lunar, sendo 4 ou 5 estruturas detectáveis. Em janeiro de 2011 percebe-se 4 ou 5 estruturas distribuídas nos hemisférios Norte e Sul. No período de janeiro de 2012 em comparação cm outro período nota-se uma diminuição da amplificação da maré semidiurna, havendo 2 ou 3 estruturas nítidas de tamanhos inferiores as de janeiro de 2011. No período de janeiro de 2013 destacam-se as pequenas manchas distribuídas nos dois hemisférios. E, por fim, o período de janeiro de 2014 o qual demonstrou pouquíssimas estruturas, sendo 1 ou 2 estruturas visualizadas com pequeno diâmetro, conforme apontado por Paulino (2013).

65 Figura 42- Variação da amplitude média no período de janeiro em anos diferentes (2003 a 2014) da maré semidiurna lunar na temperatura com a longitude, latitude e para a altitude de 90 km.

Tomando-se como base os resultados obtidos por Paulino (2013) em sua pesquisa, faz-se aqui uma análise comparativa entre aqueles resultados e os obtidos

66 nesse trabalho. Assim como a Figura 42, a Figura 43 apresenta a variação da amplitude com a altitude de 90 até 105 km da maré lunar obtidas no mês de janeiro em anos diferentes (2003 até 2014), apresentam a seguinte configuração: no eixo horizontal têm-se as longitudes entre 180° W e 180° E; no eixo vertical, tem-têm-se as latitudes entre 50° S e 50° N. Sendo que as barras de cores representam a intensidade da amplitude.

Nota-se a presença de 4 ou 5 estruturas características de intensificação na temperatura atmosférica no período de janeiro de 2003 distribuído entre os dois hemisfério; contrastando com o período de janeiro de 2004 ou seja, há uma considerável diminuição da amplificação vista no globo havendo uma concentração nítida em 1 ou dois pontos característicos de intensificação da temperatura atmosférica no hemisfério Norte, logo o período de janeiro de 2003 em relação à 2004, detectou-se mais atividades relacionadas a amplificação da maré semidiurna lunar.

Já em janeiro de 2005 é notável a visualização de 2 ou 3 estruturas concentradas principalmente no hemisfério sul porém com baixa intensidade.. Em janeiro de 2006 distribuídas nos hemisférios norte e sul de forma significativa.

No período de janeiro de 2012 há uma redução em comparação ao mesmo período de 2011. No período de janeiro de 2013, destacam-se estruturas distribuídas nos dois hemisférios. E por fim o período de janeiro de 2014 o qual demonstrou estruturas, sendo 2 ou 3 estruturas visualizadas.

67 Figura 43 - Variação da amplitude média no período de janeiro em anos diferentes (2003 a 2014) da maré semidiurna lunar na temperatura com a longitude, latitude e para a altitude de 105 km.

68 5. CONCLUSÕES

Utilizando dados de temperatura obtidos da região MLT por meio do Satélite TIMED/ SABER com o intuito de analisar a estrutura global da maré semidiurna lunar atmosférica durante o período de inverno no hemisfério norte (dezembro de 2002 a fevereiro de 2014), o qual foi possível estudar o comportamento da amplitude da maré lunar atmosférica semidiurna entre 90 e 110 km de altitude durante períodos de ocorrência e de não ocorrência do fenômeno do Aquecimento Estratosférico Abrupto (SSW). Para essa análise tomou-se como referencia os resultados obtidos através do estudo desenvolvido por Paulino (2013) e os critérios estabelecidos por Yamazaki (2013) para caracterizar períodos com SSW´s.

Com esse estudo verificou-se que as amplitude e fases da maré lunar semidiurna para essas localidades mostraram características particulares como segue:

No caso do máximo que ocorre no período de janeiro para os anos 2003 até 2014, percebe-se uma assimetria latitudinal, visto que na altitude de 90 km é possível observar amplitudes mais elevadas no hemisfério norte em maior quantidade que o hemisfério sul. Para os mesmos períodos, na altitude de 105 km, o pico ocorre em ambos os hemisférios, com as amplitudes dispersas nos dois hemisférios. De acordo com Paulino (2013) as assimetrias visualizadas nas figuras 42 e 43 estão ligadas ao modo (2,3) o qual maximiza em aproximadamente 25° de latitude, com um hemisfério estando fora de fase em relação ao outro e nas mesmas latitudes o modo (2,2) é aproximadamente 70% do seu valor máximo no equador e está em fase entre os hemisférios.

Portanto, o máximo nas amplitudes da maré semidiurna lunar na temperatura do SABER em 90 km e 105 km nos meses janeiro podem ser obtidos combinando os modos (2,2) e (2,3) facilitando o entendimento da origem das estruturas observadas nas latitudes e longitudes nesses períodos de estudo.

Para alguns em que foram feitas as análises comparativas das amplitudes da maré lunar considerando o efeito produzido na atmosfera pelo aquecimento estratosférico simultaneamente tais como, janeiro de 2003, janeiro 2004, janeiro 2005, janeiro 2007, janeiro 2009, não demonstraram fortes mudanças na amplitude da maré semidiurna, ou seja, não há indícios de que o SSW tenha contribuído para mudanças na temperatura atmosférica.

69 Para os demais períodos em que foram feitas este mesmo tipo de análise, os resultados demonstraram-se significativos. Em janeiro de 2006 houve uma diminuição da intensificação da maré semidiurna lunar quando retirados os dias que ocorreram o aquecimento estratosférico.

Em janeiro de 2008 ao fazer análise computacional retirando os dias em que ocorrem aquecimento estratosférico em comparação com a análise de Paulino (2013), ou seja, análise contabilizando todos os dias do mês sem excluir os dias com SSW, percebe- se que houve um aumento significativo da intensificação da maré semidiurna lunar ao contrário do resultado exposto por Paulino (2013).

Fazendo a análise computacional excluindo os dias do mês de janeiro de 2010 em que aconteceu aquecimento estratosférico e comparando os resultados propostos por Paulino (2013), percebe- se que houve um aumento significativo da intensificação da maré semidiurna lunar principalmente no hemisfério sul ao contrário do resultado exposto por Paulino (2013) o qual apenas no hemisfério norte evidenciava a intensificação da maré semidiurna lunar.

Para o período de janeiro de 2011 após a análise computacional, verificou-se que maré semidiurna intensificou nos dois hemisférios quando comparado com o resultado proposto por Paulino. O aquecimento estratosférico corroborou para o aumento da temperatura atmosférica.

Em janeiro de 2012 percebe-se que há um deslocamento da estrutura que representa a amplificação da maré lunar quando retirado os dias que houve aquecimento estratosférico, o qual a área de maior variação de temperatura atinge desde o hemisfério norte até altas latitudes do hemisfério sul. Isto difere do resultado proposto por Paulino (2013), o qual a estrutura que representa a amplificação da maré lunar atinge desde o hemisfério norte até latitudes menores do hemisfério sul.

70

CHAU, J.L., HOFFMANN, P.; PADATELLA, N.A.; N. M. E.; MATTHIAS, V.; Upper mesospheric lunar tides over middle and high latitudes during sudden stratospheric warming events. Journal of Geophysical Research-Space Physics. 120, 3084-3096.

2015.

CHARNEY, J.G., DRAZIN, P.G. Propagation of planetary-scale disturbances from the lower into the upper atmosphere. Journal of Geophysical Research 66, 83-109. 1961.

CHARNEY, J. G., STERN, M. On the stability of internal baroclinic jets in a rotating atmosphere. Journal of Atmospheric Sciences 19, 159-172. 1962

CHAPMAN, S.; LINDZEN, R. S. Atmospheric tides. Newark, N. J.: Gordon and Breach, 1970.

FEJER, B. G.; OLSON, M. E.; CHAU, J. L.; STOLLE, C.; LUHR, H.;

GONCHARENKO, L. P.; YUMOTO, K.; NAGATSUMA, T. Lunar-dependent equatorial ionospheric electrodynamic e_ects during sudden stratospheric warmings.

Journal of Geophysical Research, v. 115, 2010.

FEJER, B. G.; TRACY, B. D.; OLSON, M. E.; CHAU, J. L. Enhanced lunar semidiurnal equatorial vertical plasma drifts during sudden stratospheric warmings.Geophysical Research Letters, v. 38, 2011.

FORBES, J. M. Tidal and planetary waves. In: JOHNSON, R. M.; KILLEEN, T.L.

(eds.). The upper mesosphere e lower thermosphere: a review of experiment and theory geophysical monograph. American Geophysical Union, 1995. p. 67-87.

71 FORBES, J. M. Atmospheric tides. I - Model description and results for the solar diurnal component. II - The solar and lunar semidiurnal components. Journal of

Geophysical Research, v. 87, p. 5222{5252, 1982.

FORBES, J. M., and X. ZHANG (2012), Lunar tide amplication during the January 2009 stratosphere warming event: Observations and theory, Journal of Geophysical Research: Space Physics (1978{2012), 117 (A12).

FRITZ, S.; SOULES, S. Planetary variations of stratospheric temperatures. Monthly Weather Review, v. 100, p. 582-589, 1972

GOULTER, S.W.. The structure of the lunar semi-diurnal pressure tide L2. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society (2005), 131, pp. 723–758

HOFFMANN, P.; et al. Latitudinal and longitudinal variability of mesospheric winds and temperatures during stratospheric warming events. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, v. 69, p. 2355-2366, 2007.

HOLTON, J.R.,. The influence of gravity wave breaking on the general circulation of the middle atmosphere. J. Atmos. Sci. 40, 2497-2507. 1983

INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISA ESPACIAIS. Introdução à Astronomia e Astrofísica. Disponível em: www.das.inpe.br/ciaa/cd/HTML/dia_a_dia/1_6_2.htm, Acessado em: 20 de abril de 2015

INSTITUTO HIDRGRÁFICO. 2015. Marés. Disponível em:

http://www.hidrografico.pt/glossario-cientifico-mares.php. Acessado em: 26 de março de 2015

JACOBI, Ch.; KURSCHNER, D.; MULLER, H.G.; PANCHEVA, D.; MITCHELL, N.J.; NAUJOKAT , B. Response of the mesopause region dynamics to the February 2001 stratospheric warming. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics doi:10.1016/S1364-6826(03)00086-5

KASTING, J. F. Earth’s Early Atmosphere. Science, New Series. v. 259, n. 5097, p.

920 – 926, fev. 1993.

KODERA, K. Influence of stratospheric sudden warming on the equatorial troposphere.

Geophysical Research Letters 33, L06804, doi:10.1029/2005GL024510. 2006.

72 MANAHAN, S. E. Química Ambiental. 9° ed. Bookman. Flórida, 2012.

MATSUSHITA, S.; Dynamo currents, winds, and electric fields. High Altitude Observatory, National Center [or Atmospheric Research Boulder, Colorado 80302.

Radio Science, Volume 4, Number 9, pages 771-780, September 1969

MERTENS, J.C.; et al. Kinetic temperature and carbon dioxide from broadband infrared limb emission measurements taken from the TIMED/SABER instrument.

Advances in Space Research, v.43, p. 15-27, 2009.

MERTENS, C. J.; MLYNCZAK, M. G.; LòPEZ-PUERTAS, M.; WINTERSTEINER, P. P.; PICARD, R. H.; WINICK, J. R.; GORDLEY, L. L.; III, J. M. R. Retrieval of mesospheric and lower thermospheric kinetic temperature from measurements of CO2 15 _m Earth limb emission under non-LTE conditions. Geophysical Research letters, v. 28, p. 1391-1394, 2001.

_________. Retrieval of kinetic temperature and carbon dioxide abundance from non-local thermodynamic equilibrium limb emission measurements made by the SABER experiment on the TIMED satellite. Proc. SPIE, Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere VII, p. 162-171, 2002.

MATSUNO, T.; A dynamical model of the stratospheric sudden warming. Journal of The Atmospheric Science. v.28, p.1479-1494, 1971.

PARK, J., H. Lühr, M. KUNZE, B. G. FEJER, and K. W. MIN. Effect of sudden stratospheric warming on lunar tidal modulation of the equatorial electrojet. Journal of The Atmospheric Science., 117, A03306, doi:10.1029/2011JA017351. Data 06 de março de ,2012

PAULINO, A. R.; et al. An enhancement of the lunar tide in the MLT region observed in the Brazilian sector during 2006 SSW. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. p. 97–103, 2012.

PAULINO, A. R., P. P. BATISTA, I. S. BATISTA (2013), A global view of the Atmospheric Lunar Semidiurnal Tide, J. Geophys. Res, doi: 10.1002/2013JD019818.

PAULINO, A. R. S. Estudo global da maré lunar na média atmosfera através de medidas por satélite. 2013. 101 f. Tese (Doutorado em Geofísica Espacial) – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos.

RAY, R. D.; LUTHCKE, S. B. Tide model errors and GRACE gravimetry: towards a more realistic assessment. Geophysical Journal International, v. 167, n. 3, p.1055{1059, 2006. 51

73 SABINE, E. On the lunar atmospheric tide at St. Helena. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, v. 137, p. 45{50, 1847.

SILVEIRA, F. L. As variações dos intervalos de tempo entre as fases principais da Lua.

Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 23, p. 300{307, 2001. 14, 15

SCHOEBERL, M. R. Stratospheric warmings: Observations and theory. Rev. Geophys.

16, 521-538. 1978.

STENING, R. J.; MEEK, C. E.; MANSON, A. H. Lunar tidal winds measured in the upper atmosphere (78-105 km) at Saskatoon, Canada. Journal of the Atmospheric Sciences, v. 44, p. 1143{1151, 1987. 25, 91

STENING, R. J.; MANSON, A. H.; MEEK, C. E.; VINCENT, R. A. Lunar tidal winds at Adelaide and Saskatoon at 80 to 100 km heights: 1985-1990. Journal of Geophysical Research, v. 99, p. 13273, 1994. 1, 8, 64, 65

STENING, R. J.; FORBES, J. M.; HAGAN, M. E.; RICHMOND, A. D. Experiments with a lunar atmospheric tidal model. Journal of Geophysical Research, v. 102, p.

13465{13471, 1997. 8, 66

STENING, R. J.; Lunar tide in the equatorial electrojet in relation to stratospheric warmings. Journal of Geophysical Research, V.

STENING, R. J.; VINCENT, R. A. A measurement of lunar tides in themesospheare at Adelaide, South Australia. Journal of Geophysical Research, v. 94, p. 10,121{10,129, 1989. 25, 51, 91

VIAL, F.; FORBES, J. M. Monthly simulations of the lunar semi-diurnal tide. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, v. 56, p. 1591–1607, 1994. 1, 2, 19, 20

YAMAZAKI, Y; Large lunar tidal effects in the equatorial electrojet during northern winter and its relation to stratospheric sudden warming events. Journal of Geophysical Research, 118, 7268–7271, 2013.