ESTUDO DA TEMPERATURA DO AR NA ANTÁRTICA ATRAVÉS DE DADOS DE REANÁLISE E DE ESTAÇÕES AUTOMÁTICAS
Bianca Souza¹, Marco Munhoz¹, André Padilha¹ e Rodrigo Farias¹
e-mail: bianca.ifsc@gmail.com, marcoarm@live.de, andrepadilha9@hotmail.com, conta.rodrigofa@yahoo.com.br,
1- Alunos do Curso Técnico de Meteorologia-IFSC
RESUMO: A Antártica é o mais meridional dos continentes e tem influência direta sobre o tempo e clima da América do Sul e, consequentemente do Brasil. Motivo este pelo qual esse continente está sendo bem explorado cientificamente nas últimas décadas. Logo, este trabalho teve como objetivo fazer uma comparação entre dados de temperatura do ar a 2m de estações automáticas e de reanálise do NCEP/NCAR para o Continente e para a península Antártica. A partir de uma série de dados diários, calculou-se a média mensal de cada estação automática, para então começar a realizar as comparações estatísticas entre os dois tipos de dados. Os resultados mostraram uma boa correlação entre as estações automáticas e os dados de reanálises. Entretanto, notou-se a dificuldade dos dados de reanálise em simular valores de temperaturas extremas.
Palavras-chave: Antártica, temperatura, estação automática, reanálise
ABSTRACT: The Antarctic is the southernmost of the continents and has a direct influence on the weather and climate of South America, and consequently of Brazil. Therefore, this study aimed to make a comparison between data of air temperature at 2m automatic stations and reanalysis of NCEP/NCAR for the Continent and the Antarctic Peninsula. From a series of daily data, we calculated the monthly average for each automatic station, and then begin to make statistical comparisons between the two types of data. The results showed a good correlation between the automatic stations and reanalysis data. However, it was noted the difficulty of reanalysis data to simulate extreme temperature values.
Keywords: Antarctic, temperature, automatic station, reanalysis 1. INTRODUÇÃO
A Antártica possui 90% do gelo da Terra concentrados em uma área de 13661000 km², o que corresponde a aproximadamente 78% da área da América do Sul. Além disso, o continente Antártico é o grande sorvedouro de calor do Hemisfério Sul, exercendo papel importante no balanço de energia do planeta, pois controla a circulação atmosférica nas médias e altas latitudes (Carpenedo et al., 2008).
Nos últimos anos autores tem analisado o comportamento da temperatura do ar para Antártica. Por exemplo, Turner et al. (2005) mostrou que a tendência de aquecimento na Antártica está localizada na Península Antártica (PA) registrando um aumento de +0,56°C por década entre 1951 e 2000. Entretanto, sabe-se da dificuldade de se obter dados meteorológicos tanto para a península como para o continente Antártico, o que torna-se necessário utilizar dados de reanálises para complementar a informação.
O National Centers for Environmental Prediction (NCEP) e o National Center for Atmospheric Research (NCAR) realizaram um projeto conjunto denominado reanálise para produzir análise de quarenta anos, de 1957 a 1996 de registros globais de campos atmosféricos, para dar suporte às demandas da comunidade envolvida em pesquisas e monitoramento. O esforço envolveu a recuperação de dados coletados sobre a superfície terrestre e sobre os oceanos por navios, aviões, satélites, radiossondas e outros. Esses dados foram qualitativamente controlados por meio de um sistema de assimilação de dados que foi mantido constante para o período de reanálise, procedimento que elimina possíveis erros associados com mudança no sistema de assimilação de dados. O arquivo de dados é constantemente atualizado (Kalnay et al.,1996).
Conforme Setzer e Kayano (2009) muitos questionamentos sobre a qualidade dos dados de reanálise para altas latitudes do Hemisfério Sul têm sido levantados nos últimos anos. Hines et al. (2000) compararam os dados de reanálise do NCEP/NCAR para o período de 1949 a 1998 com séries de estações de superfície na Antártica e encontraram um decréscimo de 0,2hPa/ano na pressão em superfície a 65°S nos dados de reanálise. Entretanto isto não foi observado nos dados das estações meteorológicas. Além disso, Bromwich e Fogt (2004) documentaram a melhora nos dados de reanálises para a Antártica, a partir da utilização de satélites meteorológicos desde o final da década de 70. Lindeamnn et al. (2010), fez uma comparação entre reanálises e estações automáticas para algumas estações meteorológicas da Antártica e conclui que os dados de reanálises do NCEP não reproduzem a variabilidade da temperatura do ar apresentada pelas estações automáticas.
Diante do exposto o objetivo deste trabalho é fazer uma comparação entre dados de reanálise e de estações automáticas para o continente e para a península Antártica. Além disso, será elaborado um site contendo os resultados deste trabalho e informações relevantes ao clima da Antártica.
2. METODOLOGIA
Para a realização deste estudo, foram utilizados dados horários de temperatura do ar de sete estações meteorológicas automáticas localizadas no continente Antártico, sendo pertencentes a Itália e de uma estação brasileira localizada na península Antártica, conforme é mostrado na Tabela 1. Estes dados foram obtidos através dos seguintes sites: http://www.climantartide.it/accesso-ai-dati/dati-stazioni-utenti.php?lang=it e http://antartica.cptec.inpe.br/.
Também foram utilizados dados mensais de reanálise do NCEP/NCAR para o mesmo período de dados coletados nas estações meteorológicas automáticas mostradas na a Tabela 1. Estes
dados estão disponíveis para download no site http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/reanalysis/reanalysis.shtml.
Os dados de reanálise do NCEP/NCAR são gerados com uma resolução de 28 níveis na vertical e uma resolução horizontal de 210 Km. A grande vantagem desta base de dados reside no fato de disponibilizar um número elevado de parâmetros (de superfície e de altitude), todos eles relacionados com a dinâmica da atmosfera, formando um conjunto de informações bastante coerente, homogêneo e atualizado. As séries históricas de reanálise do NCEP / NCAR são bastante utilizadas em trabalhos que descrevem as condições gerais da atmosfera, tanto para análise de áreas isoladas da Terra como para o globo inteiro (Pinto, 2007).
Após a obtenção dos dados de temperatura do ar a 2 metros, foi necessário realizar a média mensal para cada ano, através de dados horários para cada estação automática. Logo após, foi feita a comparação entre os dados mensais das estações automáticas e de reanálise, através de gráficos de séries temporais e de dispersão.
3. RESULTADOS
A Figura 1 mostra a correlação dos valores mensais de temperatura do ar a 2 metros obtidos pelas estações automáticas e pelos dados de reanálise do NCEP/NCAR.
Os resultados indicam uma boa correlação de temperatura do ar para todas as estações automáticas utilizadas, quando comparada com os dados gerados pela reanálise do NCEP/NCAR. O coeficiente de determinação (R2) variou de 0,87 a 0,96, sendo que a estação Modesta apresentou a menor correlação e na estação Sofia foi obtida a maior correlação. Através da equação da reta nota-se que os dados de reanálinota-se tendem a subestimar os valores de temperatura medidos nas nota-seguintes estações automáticas: Alessandra, Comandante Ferraz, Eneide, Sofia e Zoraida. Por outro lado, a reanálise do NCEP/NCAR superestima os valores de temperatura para as estações Sílvia, Lola e Modesta, sendo que estas duas últimas são as estações automáticas instaladas em maiores altitudes (1620,92m e 1923,93m respectivamente). Isto pode ser explicado, devido a resolução horizontal dos modelos de reanálise (210 km x 210km) e a proximidade das estações automáticas utilizadas neste trabalho, o que limita a utilização de dados de modelo em pontos específicos.
Através da Figura 2 é possível fazer uma comparação entre os dados das estações automáticas e a reanálise do NCEP/NCAR para todo o período disponível de cada localidade. Nota-se que a reanáliNota-se do NCEP/NCAR é capaz de acompanhar o perfil de temperatura mensal do ar em todas as estações utilizadas. Entretanto, para valores extremos de temperatura, observa-se a maior dificuldade da reanálise do NCEP/NCAR em reproduzir os valores corretos. Além disso, através da série temporal na Figura 2, confirma-se a tendência da reanálise de superestimativa e subestimativa dos valores de temperatura do ar, conforme mostrado nos gráficos de dispersão (Figura 1).
A partir dos resultados obtidos, foi desenvolvido um site, conforme mostrado na Figura 3, no qual está incluso os gráficos criados através desta pesquisa, além de informações diversas sobre o clima e curiosidades sobre o continente Antártico.
Figura 1: Correlação entre os valores mensais de temperatura do ar a 2m para estações automáticas e dados de reanálise.
Figura 2: Série temporal da temperatura do ar a 2m das estações automáticas e a reanálise do NCEP/NCAR para todo o período disponível.
Figura 3: Página construída como método de divulgação do trabalho.
4. CONCLUSÃO
A partir de dados de temperatura do ar a 2m obtidos para diferentes estações automáticas da Antártica, foi possível fazer uma comparação com dados gerados pela reanálise do NCEP/NCAR. Apesar dos resultados mostrarem uma boa correlação entre estações automáticas e reanálise, fica evidente a dificuldade do modelo do NCEP/NCAR em simular valores mais próximos da realidade para temperaturas extremas. Porém, quando considera-se apenas o perfil de temperatura, os dados
gerados pela reanálise do NCEP/NCAR podem ser considerados satisfatórios. 5. REFERÊNCIAS
BROMWICH, D. H., FOGT, R. L., HODGES, K. I., WALSH, J. A tropospheric assessment of the ERA-40, NCEP, and JRA-25 global reanalyses in the polar regions. J. Geophys. Res., v.112, D10111, doi:10.1029/2006JD007859, 2007.
CARPENEDO, Camila et al. CIRCULAÇÃO DE MASSAS DE AR ANTÁRTICAS E SUBANTÁRTICAS E SUA INFLUÊNCIA NAS TEMPERATURAS DO RIO GRANDE DO SUL ENTRE 2004 E 2007.
KALNAY, E. e Co-autores. 1996. The NCEP/NCAR Reanalysis 40-Years Project. Bulletin of American Meteorological Society, 77, p. 437-431.
LINDEMANN, Douglas et al. ANÁLISE TEMPORAL DA TEMPERATURA DO AR NA ANTÁRTICA-COMPARAÇÃO ENTRE ESTAÇÕES AUTOMÁTICAS E REANÁLISES DO NCEP. Universidade Federal de Viçosa. 2010.
PINTO, Lucía Iracema Chipponelli. Comparação de Produtos de Precipitação e Radiação Solar Incidente Para a América do Sul: Dados Observados e Reanálises. Dissertação (Mestrado em Meteorologia Agrícola). Programa de Pós Graduação em Meteorologia Agrícola. Universidade Federal de Viçosa, 2007.
SETZER, Alberto et al. TENDÊNCIA NA TEMPERATURA DO AR AO NORTE DA PENÍNSULA ANTÁRTICA NO PERÍODO DE 1949-2008. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. 2009.
TURNER, John et al. ANTARCTIC CLIMATE CHANGE DURING THE LAST 50 YEARS. International Journal of Climatology, Wiley Interscience, p, 279-294. 11 fev. 2005.
