OS DEZOITO CASOS MAIS INTENSOS DE FRIAGEM NA AMAZÔNIA NO PERÍODO 1975-2009
LUIZ FERNANDO DE MATTOS Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
RESUMO As características da pressão ao nível médio do mar (ps) e da espessura de altura geopotencial entre 1000 e 500 hPa (esp) associadas aos dezoito casos mais intensos de friagem na Amazônia no período 1979-2005 para até nove dias antes dos eventos são apresentadas. Revelam interessantes características comuns, permitindo assim a construção de campos compostos representativos dos eventos. O desenvolvimento e a progressão para leste-nordeste (~ 6,5 ° longitude por dia) das perturbações baroclínicas de latitudes médias responsáveis pela friagem à superfície, associadas às características de fluxo de troposfera média, durante o período de 9 dias são descritas. O centro de alta pressão, ao lado da Cordilheira dos Andes no sul da Argentina, avança rapidamente para a região em torno do Paraguai, nos dias -2 e -1. Um centro de baixa pressão no Atlântico ao largo da Argentina se move lentamente para sudeste. No dia -1, intenso gradiente de ps, advecta ar frio pela América do Sul, fazendo com que a friagem chegue a Amazônia. A intensificação e propagação de ondas de sudoeste para nordeste na região em torno do sul da América do Sul é claramente visto no campo de esp do dia -4 ao dia -1. A anomalia de ps indica a evolução da friagem, por prazos mais longos do que o de ps. Um bom monitoramento dos diagnósticos pode sinalizar a ocorrência de forte friagem na Amazônia com os prazos da ordem de 72 horas. Palavras-chave: friagem, composto, pressão ao nível médio do mar, Amazônia
ABSTRACT: THE EIGHTEEN MOST INTENSE COLD SURGES IN AMAZON BASIN IN THE PERIOD 1975-2009
The characteristics of pressure at mean sea level (ps) and the thickness of geopotential height 500 and 1000 hPa (esp) associated with eighteen cases more severe cold spell in the Amazon Basin during 1979-2005 for up to nine days before the events are presented. Reveal interesting features in common, thus allowing the construction of composite fields representative of the events. The development and progression to the east-northeast (~ 6.5 ° longitude per day) from mid-latitude baroclinic disturbances responsible for the chill surface, associated with the flow characteristics of troposphere average, during the nine days are described. The center of high pressure, beside the Andes in southern Argentine, is rapidly around the region of Paraguay, on days -2 and -1. A low pressure center in the Atlantic off the Argentine coast moves slowly southeast. On day -1, intense gradient ps, cold air advection in South America, causing the chill reaches the Amazon Basin. The intensification and propagation of waves from southwest to northeast in the region around southern South America is clearly seen in the field esp from day -4 to day -1. The anomaly of ps shows the evolution of the cold for longer periods than that of ps. A good monitoring diagnostics can signal the occurrence of strong chill in the Amazon with the periods of approximately 72 hours. Key words: cold surge, composite, pressure at mean sea level, Amazon Basin
1.INTRODUÇÃO As passagens frontais que trazem frio para a Amazônia são muito freqüentes nos meses de inverno. Segundo o Centro de Previsão de Tempo e Estudos climáticos (CPTEC) são relatados nos resumos mensais "Climanálise" 2-3 episódios por mês, em média a partir de maio até setembro. Estudos de Mattos (2003) revelaram as
seguintes características gerais: (1) As frentes frias provenientes do sul ocasionalmente penetram profundamente no continente, ao norte de 10S. (2) As passagens frontais sobre a América do Sul estão associadas com o desenvolvimento de distúrbios baroclínicos na circulação geral do Hemisfério Sul e são influenciadas pela topografia dos Andes. (3) Um centro de alta pressão sobre a Argentina, juntamente com o desenvolvimento de uma calha ou de um ciclone no Atlântico ao largo da costa da Argentina canalizam forte ventos frios de sul ao longo da costa da Argentina e do Brasil, causando friagem na Amazônia. Pezza e Ambrizzi (2005) calcularam as trajetórias de ciclone e anticiclone em superfície, a partir do dia -10 ao dia 0, com relação ao dia mais frio em São Paulo, classificaram as ondas de frio em extrema, forte, moderada e fraca, e descobriram que a maioria dos eventos de frio em São Paulo pode ser rastreada até nove dias antes da ocorrência. Nossa intenção é reexaminar a evolução até 9 dias antes do evento de temperatura mínima mais baixa. O presente estudo incide sobre a caracterização da parte média e inferior associada ao padrão de pressão ao nível médio do mar (ps) e de espessura da altura geopotencial 1000-500 hPa (esp). A identificação dos dias de frio mais intenso na Amazônia baseia-se na temperatura mínima registrada na Estação meteorológica de Vilhena RO (Tabela 1). É dada especial atenção à friagem em Vilhena porque quando de sua chegada a esta localidade, ela se relaciona à geada generalizada na região do Pampa úmido do norte da Argentina (Muller e Berri, 2006) e à friagem em São Paulo (Pezza e Ambrizzi, 2005). O evento extremo de 1975 é típico de inverno. A exceção foi o caso de novembro de 1999, quando a temperatura mínima atingiu o valor de 12,2 C em Vilhena, em plena estação chuvosa.
2.DADOS E METODOLOGIA Os dados de temperatura mínima diária na estação meteorológica de Vilhena para o período de 1975-2009 foram usados para identificar a friagem no sudoeste da Amazônia. Um valor limite para definição de friagem adequada para a Amazônia foi escolhido o da temperatura mínima (Tmin) diária de 12,2 C, por este ser o valor registrado para o evento de novembro de 1999. Durante uma seqüência de dias consecutivos com Tmin <12,3 C o dia com menor valor de Tmin é considerado como o de início do evento. Estes 18 dias, um para cada evento separado, são designados como D0 ou dia 0. No caso de julho de 1975 foi registrada geada. Os campos compostos para a variável atmosférica ps são obtidos considerando uma média de 18 casos às 00, 06, 12 e 18 UTC para dia -1, -2, ...,-9 antes de D0, designados D-1, D-2, ... , D- 9, respectivamente.. Os campos de anomalia são obtidos para os compostos, subtraindo a ps climatológica do inverno definida nos meses de junho, julho e agosto. Do ECMWF (2010), os conjuntos de dados para os quatro horários sinóticos são usados para preparar as cartas para ps e esp para identificação das características comuns antes e durante os 18 eventos. As variáveis e o diagnóstico derivado utilizados neste estudo são: a pressão ao nível médio do mar (ps) e a altura geopotencial (1000 hPa e 500 hPa). A friagem está associada com passagem frontal. A formação, intensificação e o movimento das frentes devidos à onda baroclínica em desenvolvimento são diagnosticados com a ajuda de espessura (esp) calculada.
3.TRAJETÓRIAS DE CENTROS DE PRESSÃO AO NÍVEL MÉDIO DO MAR E ESPESSURA DA ALTURA GEOPOTENCIAL (COMPOSTO E DOIS CASOS ESPECIAIS) Trajetórias dos centros de alta e de baixa ps durante o período de 9 dias antes dos eventos de friagem na Amazônia são elaboradas seguindo as análises de ps em intervalos de 6 horas, em dois casos selecionados e em composto dos dezoito casos, como mostra Fig. 1. O campo de anomalia é examinado para a trajetória dos centros. As trajetórias aqui obtidas concordam muito bem com o estudo de Pezza e Ambrizzi (2005), exceto que as trajetórias desses 18 casos estão limitadas a 180W - 0W. Os centros de alta têm sua origem no leste do Pacífico Sul e se movem em direção ao Chile. Em D-2, ao encontrarem a costa sul do Chile, promovem anticiclogêneses a leste da Cordilheira dos Andes, e estas novas altas movem-se para o norte da Argentina ( < 30S) em D-1. No dia D0,
elas estão localizadas no sul do Brasil e vizinhas regiões do Paraguai, Argentina e Uruguai. Nos dias anteriores a D-2, os centros de baixa ou cavados originários destas regiões deslocam-se para o Atlântico Sul, ao sul de 25S. Em D-2, D-1 e D0 avançam para sudeste no Atlântico, entre 35S e 50S. Em D-2 e D-1, o centro de alta se move rapidamente para nordeste e o centro de baixa move-se mais lentamente. Como resultado, a distância entre os centros em se reduzindo, ajuda a construir gradiente de pressão necessário para o fortalecimento de ventos do sul na baixa troposfera. Estes ventos frios com uma pista extensa são responsáveis pelos eventos de friagem nas regiões central e norte do Brasil. As anomalias dos dezoito casos de D0 a D-9 foram calculadas em relação à climatologia de inverno. É interessante notar que existem muitas semelhanças entre os dois casos individuais no dia D0, com o centro de alta na Argentina e o cavado no Atlântico Sul. Essas semelhanças justificam e validam a representatividade do campo composto. Isto sugere que os eventos de friagem na Amazônia são causados por distúrbios sinóticos com o mesmo padrão, independendo da época do ano. Quanto aos compostos, o centro de alta no dia D-1 no norte da Argentina supera os 1024 hPa e enfraquece um pouco no dia D0. O cavado ou centro de baixa pressão no Atlântico é de 1008 hPa. Nos campos compostos dos dias D0 e D-1 a anomalia positiva sobre a Argentina é de 10 hPa e a anomalia negativa sobre o Atlântico Sul é de 5 hPa. No dia D0 a anomalia de alta apresenta um deslocamento para o norte no continente, a leste dos Andes. O cavado no Atlântico Sul está associado a um sistema frontal que se estende para o continente em torno de 20S. Os compostos de esp sobrepõem-se aos compostos de ps. É interessante notar que, o ar frio (cavado de esp) está localizado a oeste do cavado de pressão do Atlântico. No dia D0 o cavado de esp está um TABELA 1: Eventos de friagem em Vilhena RO durante 1975-2009. D0 é o dia de menor temperatura mínima
Caso Dia D0 Tmin (C) Fenômeno 1 19/07/1975 3,4 Geada 2 10/07/1994 5,6 Sem informação 3 18/04/1999 10,5 Sem informação 4 10/11/1999 12,2 Sem informação 5 06/07/2000 11,5 Sem informação 6 14/07/2000 8 Sem informação 7 17/07/2000 12,2 Sem informação 8 25/07/2000 11,8 Sem informação 9 20/06/2001 9 Sem informação 10 29/08/2003 12 Sem informação 11 11/09/2003 11 Sem informação 12 31/07/2004 11,8 Sem informação 13 07/07/2005 11,8 Sem informação 14 19/07/2005 11,2 Sem informação 15 09/08/2005 9,4 Sem informação 16 13/05/2006 11,2 Sem informação 17 10/05/2007 9,5 Sem informação 18 25/07/2009 9,2 Sem informação
pouco debilitado e move-se para leste em direção ao sul e sudeste do Brasil. Deve ser lembrado que a temperatura mínima inferior a 12,3 C em Vilhena é observada em torno de
09 UTC, três horas antes da hora 12 UTC e três horas após a hora 6 UTC do campo no dia D0. Assim, o resfriamento advectivo que é indicado na ps do dia D-1 e na sua temperatura inferida pelo campo esp, além do resfriamento noturno, é importante para a queda de temperatura. Os padrões de ps e seus compostos para os dias D-2 e D-3 também mostram muitas características em comum entre os 18 casos. Os compostos para os dias 9, 8, D-7, D-6, D-5, D-4, D-3, D-2, D-1 e D0 e para suas anomalias de ps são dados e as áreas onde as anomalias são estatisticamente significativas ao nível de 50% e 75% são sombreadas. A anomalia da alta do oceano a oeste do Chile torna-se significativa no dia D-5 e a anomalia da baixa do Atlântico Sul é significativa por sua vez no dia D-4. A anomalia da alta gradualmente se move através do continente durante os três seguintes dias. No dia D-1 é significativa sobre a Argentina e no dia D0, na região ao redor do Paraguai. O cavado de esp indica a massa de ar frio, desde D-4 até D0, ficando a oeste do cavado de ps do Atlântico, e este coincide com o sistema frontal na superfície. Os compostos de esp para os dias 9, D-8, D-7, D-6, D-5, D-4, D-3, D-2, D-1 e D0 mostram padrão de onda a partir do dia D-4 em diante, avançando para leste a uma velocidade de cerca 6,5° de longitude por dia, como pode ser visto através das posições ao longo da latitude 30S nos dias D-4 a D0. Nas latitudes médias, a crista no dia D-4 está sobre a longitude 85W e o cavado, sobre 60W. Quando a onda se intensifica, o cavado se aprofunda e se localiza sobre 50W, no sul do Brasil no dia D-1, indicando advecção de ar frio na parte inferior da troposfera. O componente norte de propagação deste cavado em esp é importante para a friagem na Amazônia. É interessante observar que os campos compostos discutidos até o momento indicam desvios significativos em todo o continente a partir de seus valores climatológicos com prazos de 3-5 dias. Assim, as friagens na Amazônia não são repentinas e o uso de acompanhamento adequado pode sinalizar a sua ocorrência com razoável tempo de antecedência. Os dois casos individuais são capazes de proporcionar a verdadeira intensidade do diagnóstico, que parece suave nos compostos. O caso mais célebre de uma forte onda de frio em Vilhena no dia 19 de julho de 1975 foi escolhido por ser representativo de estação seca e de inverno e foi estudado por Parmenter (1976). O outro caso de 10 de novembro de 1999, estudado por Longo et al. (2004), foi escolhido por ser representativo de estação chuvosa e de verão. Estes dois casos foram mostrados junto aos compostos, para melhor visualização na Fig. 1.
4.CONCLUSÕES Friagens em partes da América do Sul, incluída a Amazônia, são descritos em muitos estudos anteriores, entre os quais o de Mattos (2003). Este estudo enfoca os 18 episódios mais intensos ocorridos na Amazônia (em torno de Vilhena RO) observados no período de 1975-2009. A região Norte do Brasil também sofre os efeitos de friagem posterior a ocorrida no norte da Argentina com ou sem eventos de geada. Os padrões de evolução nos 18 casos são considerados essencialmente similares uns aos outros, permitindo-nos formar campos compostos. Dois casos notáveis de friagem observados em 19 de julho de 1975 e em 10 de novembro de 1999 foram considerados satisfatórios de acordo com os compostos. As trajetórias dos centros de pressão e outras características atmosféricas mostraram movimento de precursores somente na região sul-americana e nos mares adjacentes, nos 9 dias que antecedem os eventos. Um centro de alta pressão se desenvolve a leste dos Andes 2 dias antes do evento e se move para norte-nordeste do Paraguai e região sul do Brasil. Um centro de baixa pressão ou um cavado se desenvolve no norte da Argentina e se move em direção a sudeste para o Atlântico. O intenso gradiente zonal de pressão força os conseqüentes ventos frios a penetrar pela América do Sul, a leste dos Andes no dia D-1. A evolução da pressão ao nível médio do mar, da espessura e do padrão de advecção fria está associada a uma onda baroclínica em desenvolvimento, que mostra um componente meridional visível do movimento. Os resultados do presente estudo, podendo ser utilizados no monitoramento e previsão de fortes ondas de frio na América do Sul e na Amazônia, resumem-se a seguir: As friagens na Amazônia são em sua maioria
relacionadas com os eventos de geada generalizada no norte da Argentina. Uma onda baroclínica em desenvolvimento é observada no campo de espessura 1000-500 hPa de geopotencial no período de D-3 a D0. A evolução e progressão do centro de alta pressão e do centro de baixa pressão corrente abaixo, associada com as ondas baroclínicas, são observadas a leste de 100W no período de 9 dias anterior. No entanto, a célula de alta pressão responsável pela onda de frio se desenvolve a leste dos Andes em D-2 no centro oeste da Argentina e rapidamente se move para o Paraguai em D-1 e ao sul do Brasil em D0. Isto concorda com as conclusões de Mattos (2003) que dá como causa, a circulação anticiclônica na Passagem de Drake e ciclônica no Mar de Weddel, ao trazerem à Patagônia uma parcela de massa de ar polar proveniente da calota antártica. Tanto as ondas em espessura tanto em pressão, mostram uma componente meridional de propagação para latitudes mais baixas no dia D-4. As ondas na camada média da troposfera refletem as da alta troposfera e como tal, se deslocam livremente pelas latitudes médias do Hemisfério Sul, o que concorda com Mattos (2003), no que concerne ao campo de vorticidade potencial isentrópica ao nível 325K e Tropopausa Dinâmica. Os campos de anomalia são melhores indicadores da evolução com prazos mais longos (72 horas) do que o de campos absolutos. 5.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ECMWF, 2010: disponível em http://data-portal.ecmwf.int/data/d/interim_daily/. LONGO, M.; SILVA DIAS, M.A.F.; CAMARGO, R. Análise das características dinâmicas e sinóticas de um evento de friagem durante a estação chuvosa no sudoeste da Amazônia.
Revista Brasileira de Meteorologia, v. 19, n. 1, p. 59-72, 2004. MATTOS, L. F. Frontogênese na América do Sul e precursores de friagem no estado de
São Paulo. 2003. 213 p. (INPE-11519-TDI/957). Tese (Doutorado em Meteorologia) – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), São José dos Campos, 2003. MULLER, G. V.; G. J. BERRI, 2006: Atmospheric circulation associated with persistent generalized frosts in central-southern South America. Mon. Weather. Rev.. PARMENTER, F. C., 1976: A Southern Hemisphere cold front passage at the equator. Bull. Amer. Meteor. Soc., 57, 1435–1440. PEZZA, A. B.; T. AMBRIZZI, 2005: Dynamical conditions and synoptic tracks associated with different types of cold surges over tropical South America. Int. J. Climatology, 25, 215-241.
6.LEGENDA DE FIGURA Figura 1: Pressão ao nível médio do mar (ps) (hPa) no período 1975-2009: 2 casos especiais (a) a (h), composto de espessura 1000/500 hPa (esp) e de ps (i) a (l) e anomalia de composto de ps (m) a (p) em 18 eventos de friagem em Vilhena RO nos dias D-9, D-5 e D0, nos quatro horários 0, 6, 12 e 18 UTC. As datas dos casos de friagem são mostradas abaixo dos painéis (a) a (h). Sombreamento nos painéis de (m) a (p) indica que a anomalia é estatisticamente significativa aos níveis de 50% e 75%.
Figura 1: Pressão ao nível médio do mar (ps) (hPa) no período 1975-2009: 2 casos especiais (a) a (h), composto de espessura 1000/500 hPa (esp) e de ps (i) a (l) e anomalia de composto de ps (m) a (p) em 18 eventos de friagem em Vilhena RO nos dias D-9, D-5 e D0, nos quatro horários 0, 6, 12 e 18 UTC. As datas dos casos de friagem são mostradas abaixo dos painéis (a) a (h). Sombreamento nos painéis de (m) a (p) indica que a anomalia é estatisticamente significativa aos níveis de 50% e 75%. (Continua)
