Vorticidade potencial

São centros de pressão relativamente baixa que se originam na alta troposfera. Eles se desprendem do escoamento atmosférico associado, e são quase estacionários podendo deslocar-se lentamente tanto para leste quanto para oeste por vários dias. Possuem movimentos verticais subsidentes no seu centro, ascendentes na periferia, e a nebulosidade mais intensa na direção do seu deslocamento. Podem ser divididos em 2 tipos: Palmen ou Parmer. O primeiro localiza-se em latitudes extrapropicais, e o segundo nos trópicos. Ambos atuam com mais frequência entre dezembro e fevereiro. Com tempo de vida de 4 a 11 dias.

Esses sitemas trabalham em conjunto com a Alta Boliviana (AB) e a ZCAS modulando o ciclo hidrológico, o balanço de energia e o clima em parte do continente. Os vórtices formam-se devido à intensificaçãoo da crista associada a AB localizada na região sudeste do Brasil. A formação envolve processos termodinâmicos como a liberação de calor latente de condensação, e a variação diurna da intensidade do anticiclone sobre o continente sul americano, além de instabilidade barotrópica na formação clássica do seu centro, que causa seca nos flancos e muita chuva nas bordas.

Os deslocamentos são irregulares e regulares, e podem permanecer estacionários por alguns dias. Os movimentos são descendentes no centro do vórtice, e na periferia movimentos ascendentes. Os VAC estão frequentemente associados a circulação anticiclônica da AB. A maior frequência ocorre no verão com um tempo médio de vida de 6,8 dias. Em anos de La Niña os vórtices permanecem confinados em altos níveis 200-300hp, e sua frequência de ocorrência diminui tendo como base a intensidade do ciclone (FERREIRA

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2.3 A INTERAÇÃO ENTRE OS DIVERSOS SISTEMAS DE VARIABILIDADE

CLIMÁTICA E DE CIRCULAÇÃO EM ESCALA SINÓTICA NO CLIMA

AMAZÔNICO

O clima da BAM se comporta como um sumidouro de umidade, recebendo-a a partir de fontes como a floresta tropical (por meio da intensa reciclagem da vegetação) e do Atlântico Tropical, por meio do transporte de umidade e fluxo de superfície, oriundos dos ventos alísios à leste (Figura 31). Possíveis variações no transporte de umidade podem advir do impacto do desmatamento e das mudanças no uso da terra sobre o ciclo hidrológico ou mesmo da variabilidade climática natural, que é também influenciada pelo aquecimento global.

O aumento de temperatura da superfície do mar ao longo dos últimos 50 anos na parte Norte do Atlântico Tropical têm incrementado o transporte de umidade do oceano para toda BAM (HASTENRATH 2001; CURTIS e HASTENRATH, 1999). Contudo, a maior contribuição das chuvas parece derivar do continente Sul-Americano que participa com 46% do total, enquanto o Atlântico Tropical contribui com apenas 37%, fortalecendo a ideia de interação com a vegetação. Sabe-se entretanto que existem mecanismos geradores de chuva em áreas tropicais que vão além da interação da floresta com a atmosfera, como por exemplo os efeitos topográficos, Oscilações Quasi-Bienais (QBO) 20/25 anos, ENSO (El Niño e La Niña) 3-8 anos, anomalias de chuvas ligadas às manchas solares 10, 21, 32 anos, e o transporte de calor transequatorial de correntes de superfície do oceano. Tais variáveis não devem ser descartados das análises dos modelos que acoplam a atmosfera à superfície terrestre (BRUJNZEEL, 2004).

Fatores como os fenômenos ENSO também influenciam o Clima Amazônico. De acordo com Marengo (1999) o fenômeno La Niña é muito variável em termos de intensidade. Na fase negativa do fenômeno há uma abundância de chuvas no Norte e Leste Amazônico, já o Sul da Amazônia não apresenta associações claras com os extremos de Oscilação Sul (MARENGO et al., 1997). As secas da Amazônia normalmente estão correlacionadas a efeitos de anomalias de TSM visto que tendências negativas nas precipitações são consistentes com o aquecimento da superfície do Atlântico Tropical Norte (ATN) e o enfraquecimento do transporte de umidade pelo oceano. De acordo com simulações do modelo HadCM3LC (Hadley Center) a Zona de Convergência Intertropical migrará para o norte do equador com temperaturas de superfície do mar mais elevadas no ATN, logo, as temperaturas da superfície do oceano têm grande influência nas chuvas podendo retardar as precipitações do verão austral no Sul da Amazônia.

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Figura 31Representação dos principais fenômenos climáticos e de circulação atmosférica no verão austral e inverno austral na América do Sul. Fonte: Autor, 2012.

Os impactos do ENSO variam muito durante a estação chuvosa. Grimm (2003) encontrou grandes anomalias associadas ao El Niño utilizando dados mensais que podem desaparecer ou mesmo não emergir em análises utilizando dados sazonais. Esta descoberta sugere que processos regionais competem com influências remotas durante pelo menos parte da estação. Na primavera e no incío do verão de um ano de El Niño as influências remotas dominam (GRIMM 2003; LIEBMANN e MECHOSO 2011). Energias anômalas que emergem sobre o leste do Pacífico resultam em subsidência anômala sobre a Amazônia e atividades anômalas das ondas de Rossby propagam-se na América do Sul através das latitudes médias.

Esta atividade resulta em anomalias anticiclônicas em baixos níveis sobre as regiões tropicais da América do Sul e do sudeste do Brasil. Essas anomalias divergem umidade do Atlântico para o Norte da América do Sul e sul do Brasil resultando em anomalias negativas de precipitação no norte, centro-leste do Brasil; e anomalias positivas no sul do Brasil

Corrente de Humboldt Alta Subtropical Frentes Frias JBN

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(GRIMM, 2003). As anomalias de precipitação negativas no centro leste do Brasil incluindo os planaltos do sudeste acarretam na elevação das temperaturas e circulação de ciclogênese anômala nos níveis baixos no sudeste brasileiro durante o pico da monção. O flluxo de umidade em direção ao Brasil central é incrementado e portanto as precipitações aumentam (GRIMM, 2003 E GRIMM et al. 2007). Como complemento as anomalias no norte do Brasil são deslocadas para o norte e anomalias positivas no sul do país sao reduzidas.

Em fevereiro a precipitação diminui enquanto anomalias de temperatura de superfície no centro-leste do Brasil se tornam negativas depois de precipitações acima do normal durante os meses de Janeiro. Anomalias de precipitação negativas prevalecem no norte do Brasil e na ZCAS com anomalias de retorno no sul do Brasil (GRIMM, 2003). Uma sequência quase oposta ocorre durante os eventos de La Niña (GRIMM, 2004; LIEBMANN e MECHOSO 2011).

As secas de 2005 e 2010 são exemplos de eventos de anomalias das TSM em seus gradientes Norte e Sul (MARENGO e TOMASELLA et al., 2011). A seca de 2010 por exemplo foi impulsionada pelo fenômeno El Niño atrelado as anomalias de temperatura no ATN, esta foi considerada a pior seca jamais conhecida pela Amazônia desde o início dos registros históricos. No ano de 2010 o Rio Amazonas atingiu seu nível mais baixo ao redor de 13 m (XU SAMANTA et al., 2011). Ao que tudo indica o Sul da Amazônia já apresenta um incremento nos períodos de seca e eventos de seca extremos. Quanto aos episódios de fogo na Floresta Amazônica, estes estão relacionados normalmente às atividades humanas e os efeitos coadjuvantes do fenômeno ENSO.

No passado, as ocorrências do El Niño causaram seca na região Norte Amazônica (MARENGO et al., 2008) mas em 2005 a seca não esteve ligada ao fenômeno mas sim ao aumento das TSM no oceano ATN. Essa seca foi caracterizada como a pior em 40 anos sendo apenas superada pela seca de 2010. O oeste e sudoeste assim como o centro e leste da BAM foram prejudicados. Uma das explicações seria a redução dos fluxos atmosféricos de leste (ventos alísios) e o enfraquecimento dos movimentos de circulação nos altos níveis da atmosfera (redução do desenvolvimento convectivo das nuvens). Nesses casos se a estação seca for mais longa que o normal o ano pode ser considerado como um ano seco do ponto de vista ecológico devido ao ressecamento da biomassa morta.

As estações de transição na Amazônia, do período seco para o período úmido, e o início da estação chuvosa são geralmente os períodos de maior atividade convectiva (figura 32). A convecção tropical ocorre no período diurno dependente da variabilidade sazonal e da cobertura de nuvens. Na estação chuvosa o mínimo de nuvens ocorre apenas umas poucas horas antes do máximo de nuvens (no início do período da tarde e período noturno), entretanto, não necessariamente ocasionando convecção. Já as estações de transição

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valores da CAPE (Convective Available Potential Energy) que ocorrem nas estações de transição entre a estação seca e a estação das chuvas (MACHADO et al., 2004).

Figura 32 Imagem de forte convecção diurna sobre a Amazônia Brasileira onde é possível visualizar a ZCIT e a

ZCAS sendo influenciadas no verão austral pela floresta. Fonte: http://sigma.cptec.inpe.br/prec_sat/index.jsp?i=br#

Para Betts et al. (2008) o decréscimo de precipitação nas áreas de florestas acarretará em uma redução da evapotranspiração e da energia disponível na superfície da terra, a qual converge para atmosfera em forma de calor sensível. Conforme os modelos ItadCM3LC e

Hadam3 feedbacks biológicos da morte das florestas aumentam o potencial de seca em aproximadamente 26%, devido a circulação em larga escala, ou seja, menor quantidade de florestas no leste da bacia elevará o potencial de seca na parte oeste devido ao decréscimo da evapotranspiração (Arco do Desmatamento). Portanto, quanto maior a área de floresta maior é a circulação das células de Hadley, e quanto menor a área de floresta menor é a intensidade da circulação. Essa configuração de menor circulação das células e

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de latitudes médias por meio da propagação das ondas Rossby8_{. Logo o desmatamento} parece ser um driver das mudanças climáticas globais.

A redução no calor latente decorrente de mudanças no uso da terra na Amazônia podem influenciar as precipitações de duas maneiras importantes: (1) o aumento da evapotranspiração que adiciona umidade na atmosfera diretamente influenciando as precipitações e (2) o aumento das precipitações propicia a circulação (Células de Headley) resultando em mudanças na umidade de convergência de fontes distantes. De acordo com Marengo et al. (2006) as estimativas dos componentes do ciclo hidrológico na BAM foram derivadas por meio da utilização de dados de umidade e circulação em formato grade, consideradas a partir das reanálises globais produzidas por centros meteorológicos nos Estados Unidos e na Europa. Contudo, as reanálises não garantem que o resultado será superior ao obtido das análises objetivas e observações de radiossondas (especialmente sobre regiões continentais) pois existem níveis de incertezas que devem ser medidos ou estimados nos componentes do total hídrico.

Quanto às influências antrópicas já é sabido que os aerossóis e a fumaça da queima de biomassa durante a estação seca (figura 33) na Amazônia impactam o início da estação chuvosa no Sul da BAM (AHLM et al., 2009). O aumento da concentração de _{GEE’s e} aerossóis comprometem o balanço de energia do Clima Amazônico. Nas últimas décadas a poluição de aerossóis proveniente da América do Norte têm retardado as reduções de precipitações na Amazônia mas parece improvável que o faça por período prolongado. Episódios de seca na Amazônia como os de 2005 e 2010 serão recorrentes em condições de aerossóis reduzidos e aumento de GEE’s. A floresta desmatada poderá ser fonte de poeira impactando as camadas de ozônio a longo prazo (COX et al., 2008). Para Fearnside (2009) os aerossóis estão em redução devido ao decréscimo da poluição no Hemisfério Norte e a redução de poeira oriunda da África, a qual é responsável por 69% das tendências ascendentes de temperaturas entre 1985-2005 sobre o Oceano Atlântico. Portanto, caso o princípio da precaução não seja assumido por governantes em relação as práticas e o mau uso do fogo no Brasil, e nos Países Amazônicos, o período crítico de seca no qual a biomassa pode perecer devido à falta d’água será acentuado ou mesmo prolongado.

Fearnside (2008) explana que o fogo na Amazônia (figura 34) pode ser induzido por destruição das zonas de amortecimento das florestas, aberturas no dossel, atividades madeireiras, aerossóis, manejo seletivo, fogo de manejo na agricultura, fragmentação florestal e o desmatamento para pasto. Essas atividades corroboram para um clima mais seco no interior da floresta incrementado a tendência de mortalidade das árvores devido a

8 _{Ondas de Rossby (ou planetárias) são meandros gigantes nas correntes de fluidos de proporção planetária. Em} atmosferas planetárias as ondas de Rossby formam-se devido a variação do efeito Coriolis com a latitude. Fonte: Dickinson, R. E., Ann. Rev. Fluid Mech., Rossby waves - long-period oscillations of oceans and atmospheres, 10-

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liteira inflamável oriunda de secas frequentes que serve de combustível para incêndios florestais. Hoje, a eliminação completa das emissões antropogênicas de GEEs não seria suficiente para evitar o efeito estufa fugitivo de CO2 acumulado no solo da floresta, face ao

desmatamento.

Figura 33 Focos de Queima no Brasil no ano de 2005. O ano de 2005 juntamente com os anos de 2004 e 2010 estão entre os mais importantes em relação as queimadas. Fonte: CPTEC, INPE, (2012).

Para Fearnside (2008) o desmatamento evitado é uma emissão evitada e não um sumidouro como se argumenta na esfera pública. O princípio imposto de que evitar o

desmatamento tropical não é elegível para créditos de carbono porque as florestas serão destruídas impreterivelmente devido às mudanças do clima é profecia cumprida, e moralmente questionável (FEARNSIDE, 2008). Manter a floresta em pé ainda parece ser a

melhor escolha independentemente do horizonte temporal.

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Figura 34Leste Amazônico - nuvens brancas espessas de convecção no Pará mesclando-se aos incêndios de queimadas (pontos vermelhos) nuvens de fumaça de coloração cinzenta no Mato Grosso. Fonte: MODIS/NASA.

Atualmente existem inúmeros elementos de pressão na Floresta Amazônica como: a produção do biodiesel a partir do uso do óleo de palma, os biocombustíveis, a produção de grãos, a ampliação de terras agricultáveis, a pecuária e a suinocultura, entre outros; todos fazem parte de teleconexões do mercado mundial de commodities. Entretanto para Nepstad

et al. (2008), existem formas de se evitar a destruição da floresta como por exemplo: a

manutenção efetiva das unidades de conservação; investimentos de proteção ao fogo, mercados de commodities com alta performance ambiental, mercados de carbono,

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incentivos atrelados a um maior controle das técnicas de manejo e do uso da terra, dirigida a granjeiros e pecuaristas.

Também outros modelos inovadores de governança são necessários para mitigar os impactos socioeconômicos e ecológicos dos efeitos causados por projetos de infraestrutura na Amazônia. A construção de estradas, hidroelétricas e os efeitos das emissões da queima de biomassa assim como as mudanças climáticas, ameaçam as florestas e as comunidades do Sul Amazônico, região de excepcional valor biológico (PERZ et al., 2008). Compreender as consequências da atividade humana sobre este meio é pertinente, e possibilitará a criação de estratégias de mitigação e adaptação às mudanças climáticas locais e regionais.

2.3.1 Características do Clima Sul Amazônico

A região Sul Amazônica é composta por diversos tipos climáticos associados às latitudes equatoriais continentais e tropicais na porção central do continente Sul Americano. A despeito do forte aquecimento devido à posição latitudinal ocupada pelo território a oferta pluvial é relativamente elevada com excedente hídrico superior a 1.000 mm. O Clima Sul Amazônico apresenta heterogeneidade ampla mas com duas característica em comum: um longo período seco e a transição de biomas (Cerrado=>Floresta-Mesófila=>Floresta- Ombrófila). Mesmo se tratando de climas equatoriais continentais quentes e úmidos, existe a definição da estação seca com faixas de unidades climáticas de transição para climas tropicais continentais alternadamente úmidos e secos (SEPLAN-MT, 2002; INMET, 2012).

A porção Meridional da Amazônia apresenta uma estação seca mais ou menos definida durante os meses de junho-setembro, trata-se de um "período seco moderado" existente em quase todas as sub-regiões Sul Amazônicas, diferentemente dos tipo climáticos do Norte do bioma. Mais de 70% do total de chuvas acumuladas durante o ano ocorre de novembro a março, sendo geralmente mais chuvoso o trimestre de janeiro-março. Durante essa época do ano chove em média 45 a 55% do total anual, em contrapartida, o inverno é excessivamente seco. Um dos fatores que reforça a potencialidade hídrica da região é o ritmo sazonal com acentuada regularidade, no qual a maior intensidade da deficiência hídrica ocorre de maio a setembro SEPLAN (2002).

Souza et al. (2009) explicam que as anomalias das TSM no Atlântico Tropical assim como os ciclos de oscilação do Oceano Pacífico Sul (ENOS) influenciam a ZCIT e a ZCAS e que com seu enfraquecimento causam déficits de chuva na períodos que abrangem os meses de DJF e MAM.

Abaixo como ilustração (ver explicação gráfico 1) alguns gráficos dos últimos 40 anos de dados pluviométricos da Amazônia Meridional utilizados no estudo de caso do capítulo 3:

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(A) 00760001 (B) 01149000

(C) 01349001 (D) 01749000

Gráfico 1 – Os Gráficos ilustram o total das médias históricas anuais e as tendências lineares das estações pluviométricas da ANA (207 ao total) na região da Amazônia Meridional com divisões por bioma parte superior. Na parte inferior alguns exemplos de dados pluviométricos das estações por latitude. Fonte: Autor, 2013.

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Para Rong Fu et al. (1999) a acumulação de umidade no limite da camada atmosférica baixa (750 mb) sobre as áreas meridionais da Amazônia tem início em setembro. Durante a estação chuvosa a temperatura abaixo de 700 mb diminui assim como a umidade aumenta gradativamente, sugerindo que a evaporação das nuvens baixas e a precipitação provêm da alta umidade do ar durante o período. Esse incremento de umidade é influenciado pela redução da CINE (inibição de energia convectiva) e o aumento da fcus (frequência de perfis de instabilidade baixa de convecção profunda). Assim, o aumento de umidade na troposfera média e baixa se inicia antes da erupção da estação chuvosa, propiciando as mudanças de circulação de larga escala e de temperatura que são necessárias para dar início ao período chuvoso. Negri et al. (2000) explica que no Sul Amazônico o efeito da circulação local associado a topografia e geomorfologia regional têm grande impacto na distribuição de chuvas diurnas. Na estação chuvosa as precipitações ocorrem durante o período diurno associadas a forte atividade convectiva e efeitos de convecção de larga-escala, oriundos da ZCAS.

No Sul Amazônico a atmosfera é bastante estável durante a estação seca e por essa razão requer um amplo aumento da temperatura de superfície terrestre e de umidade para alcançar níveis de instabilidade convectiva. Deve-se definir dois tipos diferentes de nuvens nessas regiões da Amazônia Meridional, especialmente no estado do MT e RO: (a) nuvens cúmulos baixos que parecem emergir da floresta iniciadas por calor latente e (b) nuvens altas troposféricas do continente sul americano com padrão de circulação peculiar na região. As nuvens altas são mais propícias a formação de chuvas e se formam nas áreas florestadas, diferentemente das nuvens baixas que se formam nas áreas desmatadas alimentadas por correntes de vento geradas em áreas de solo nu ou exposto.

De acordo com Fu e Li (2004) o fluxo de calor latente da superfície do solo é a fonte mais importante de umidade atmosférica durante o período seco e nos estágios inicias das estações de transição, e não a umidade trazida por sistemas atmosféricos de larga-escala. Os sistemas atmosféricos de larga-escala se mostram mais importantes quando a erupção da estação chuvosa se aproxima. Para esses mesmos autores, o aumento das precipitações locais pode facilmente forçar o início de uma estação chuvosa influenciando sistemas de circulação de larga-escala, ao contrário do aumento gradiente das temperaturas da superfície continental e oceânica, representando assim o papel da cobertura florestal na estação seca e de transição.

Condições de alta umidade sob a superfície do solo suportam maiores fluxos de calor latente propiciando um maior e mais rápido aumento de convecção, em contrapartida, condições inferiores de fluxo de calor latente de superfície, e uma troposfera mais seca durante a estação seca, prorrogam a chegada da estação chuvosa mesmo com o fluxo reverso normal transequatorial. Portanto, as condições de transição da estação seca para

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estação chuvosa no Sul da BAM são iniciadas pelo aumento de fluxos de calor latente sobre a superfície do solo, e a precipitação local gerada pela vegetação.

As variações da evaporação na superfície terrestre podem afetar o total de energia de superfície na Camada Limite Planetária (CLP), da energia potencial convectiva da coluna