ATIVIDADE CONVECTIVA ASSOCIADA ÀS ANOMALIAS DE TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR NO ATLÂNTICO TROPICAL E IMPACTOS CLIMÁTICOS NO ESTADO DE MINAS GERAIS

Em Minas Gerais (MG), o ciclo anual da precipitação apresenta características marcadas de uma estação seca e outra úmida. Essa sazonalidade é típica de um Sistema de Monção, o qual é influenciado pela variabilidade da temperatura da superfície do mar (TSM) dos oceanos Atlântico e Pacífico. O objetivo deste estudo foi investigar a atividade convectiva associada às anomalias de TSM no Atlântico tropical, através dos índices climáticos Tropical Southern Atlantic (TSA) e Tropical Northern Atlantic (TNA), bem como o padrão espacial sazonal de precipitação e temperatura do ar sobre o Brasil, com foco em MG. Os resultados mostram que eventos frios (quentes) do TSA e eventos quentes (frios) do TNA estão associados com um deslocamento anômalo para norte (para sul) da Zona de Convergência Intertropical do Atlântico. Eventos frios (quentes) do TSA (TNA) estão associados com um padrão espacial de anomalias de precipitação sobre o Brasil, semelhante ao padrão de gangorra associado à Zona de Convergência do Atlântico Sul, indicando uma maior (menor) atividade convectiva. Desta forma, em MG há anomalias positivas (negativas) de precipitação e anomalias negativas (positivas) de temperatura do ar na primavera e verão. Este estudo evidencia a importância de monitorar as anomalias de TSM no Atlântico tropical para melhor compreender e prever as variações de precipitação e temperatura do ar no estado de MG

EVENTOS EXTREMOS SECOS EM UBERLÂNDIA-MG E CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA ASSOCIADA

A ocorrência de extremos secos pode impactar negativamente a sociedade em termos sociais, econômicos e ambientais. Assim, o objetivo deste estudo foi caracterizar os padrões de circulação atmosférica associados à ocorrência de eventos extremos secos no município de Uberlândia-MG nos meses de verão e inverno, entre 1980 e 2015. Os resultados mostram que nos meses de verão e inverno há um deslocamento anômalo para norte da Zona de Convergência Intertropical (com exceção de junho) associado às anomalias positivas de temperatura da superfície do mar no Atlântico Norte tropical (com exceção de janeiro e junho), ao fortalecimento do Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul, enfraquecimento do jato subtropical (com exceção de dezembro e agosto) e do ramo sul do jato polar (com exceção de fevereiro e agosto), fortalecimento do ramo norte do jato polar (com exceção de fevereiro e agosto) e supressão da atividade da Zona de Convergência do Atlântico Sul (com exceção de fevereiro e meses de inverno)

Interactions between the extratropical cyclones and extreme variability of sea ice in the Amundsen-Bellingshausen Seas and in the Weddell Sea, Antarctic

O sistema atmosfera-gelo marinho é complexo e fortemente acoplado. Em uma região de transição entre a cobertura de gelo marinho e o mar aberto a interação entre esse sistema é particularmente intensa, sendo significativa o suficiente para influenciar a circulação atmosférica de grande escala e a distribuição de gelo marinho. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi analisar as interações entre os ciclones extratropicais e a variabilidade extrema do gelo marinho nos setores dos mares de Bellingshausen-Amundsen (MBA) e do mar de Weddell (MW), no período de verão e inverno austral entre 1989 e 2007. Foram utilizados dados de extensão de gelo marinho do NSIDC/NASA; campos atmosféricos da superfície até os altos níveis da troposfera das reanálises do ERA-Interim (ECMWF); composição de imagens de satélite do canal infravermelho do SSEC; Índice de Niño Oceânico do CPC/NOAA. As anomalias de alta frequência (período de 2-10 dias) e interanual (período maior que 370 dias) foram obtidas aplicando-se a transformada rápida de Fourier nas séries temporais (1989-2007). Os extremos de gelo marinho foram obtidos através do primeiro e terceiro quartil da distribuição dos dados. As características da circulação atmosférica de alta frequência e interanual associadas aos eventos extremos negativos (ENGM) e positivos (EPGM) de gelo marinho, na mesma escala de tempo, foram obtidas através de composições defasadas das anomalias dos campos atmosféricos. Para evidenciar e exemplificar os padrões encontrados nas composições de alta frequência apresenta-se uma análise sinótica de estudo de casos para o setor dos MBA durante o inverno austral, em eventos ENGM e EPGM, separando os casos em fases distintas do fenômeno tropical El Niño. Foi utilizada a estatística de ciclones do Automatic Cyclone Tracking, da Universidade de Melbourne, para analisar a ocorrência de ciclones associados aos períodos de mínima e máxima extensão de gelo marinho na escala interanual. Os resultados mostram que no verão e inverno austral, os eventos ENGM de alta frequência no setor dos MBA e do MW estão associados com as anomalias dos campos atmosféricos, na mesma escala temporal, que se assemelham a um trem de ondas ocorrido a partir de três dias anteriores ao evento extremo. A anomalia ciclônica no oeste e a anomalia anticiclônica no leste do setor resultam em uma anomalia de ventos de norte e, consequentemente, a anomalias positivas de temperatura do ar. Essa configuração anômala contribui para os eventos ENGM através do derretimento do gelo marinho e do seu próprio transporte em direção às latitudes maiores pelos ventos de norte anômalos. As anomalias de alta frequência dos campos atmosféricos em todos os casos (composições defasadas) de eventos EPGM apresentam fases opostas em relação aos eventos ENGM. Portanto, fases distintas do trem de ondas induzem na modulação de extremos de gelo marinho opostos. Em relação às análises sinóticas dos eventos ENGM e EPGM em fases distintas do fenômeno El Niño, verificou-se que em períodos de El Niño há uma intensificação do jato subtropical e um enfraquecimento do jato polar no Pacífico Sul. Há uma menor atuação dos ciclones extratropicais, predominando o sistema de cristas e cavados. Na fase de La Niña há um reforço do jato polar e uma intensa atividade ciclônica sobre os MBA. No evento ENGM (EPGM) há uma associação entre os ventos de norte (de sul) com a vanguarda (retaguarda) dos sistemas ciclônicos em superfície. Na fase Neutra verificou-se uma intensificação do jato polar e uma atuação do sistema de cristas/cavados e de sistemas ciclônicos em superfície. Na análise da influência da circulação atmosférica interanual na variabilidade extrema do gelo marinho, na mesma escala de tempo, observou-se que a fase quente (fria) do ENSO provavelmente está associada com eventos ENGM (EPGM) nos MBA e com eventos EPGM (ENGM) no MW. Sobre a influência da variabilidade interanual da extensão do gelo marinho na atividade ciclônica, nas composições de anomalias interanuais de PNMM em relação aos eventos ENGM nos MBA (lag = 0) no verão, há um predomínio de anomalias positivas de pressão ao nível médio do mar (PNMM) sobre grande parte do Oceano Austral, o que contribuiria para uma menor profundidade e raio dos sistemas em superfície. Já em relação aos eventos ENGM no MW, verifica-se que no lag = 0 há um predomínio de anomalias negativas de PNMM no Oceano Austral, o que contribuiria para um aumento da profundidade e raio dos ciclones.The sea ice-atmosphere system is complex and tightly coupled. In a transition region between the coverage of sea ice and open ocean the interaction between this system is particularly intense, being significant enough to influence large-scale atmospheric circulation and sea ice distribution. Thus, the main objective of this study was to analyze the interactions between extratropical cyclones and extreme variability of sea ice in the sectors of the Bellingshausen-Amundsen Seas (BAS) and the Weddell Sea (WS), in the period of austral summer and winter between 1989 and 2007. We used sea ice extent data from NSIDC/NASA; atmospheric fields (surface to higher tropospheric levels) from ERA-Interim reanalysis; SSEC IR satellite image composition; and the Oceanic Niño Index CPC/NOAA. Anomalies of high-frequency (2-10 days) and interannual (longer than 370 days) were obtained by applying a fast Fourier transform in the time series (1989-2007). The extremes of sea ice were obtained from the first and third quartile of the data distribution. The characteristics of high-frequency atmospheric circulation and interannual associated with negative (NESI) and positive (PESI) extreme events of sea ice at the same time scale, were obtained from the lagged composites of the anomalies of atmospheric fields. To highlight and illustrate the patterns found in the composites of high frequency presents a synoptic analysis of case studies for the sector of the BAS during the austral winter at NESI and PESI events, separating the cases in different stages of the tropical El Niño phenomenon. Was used a statistical cyclone of Automatic Cyclone Tracking, from University of Melbourne, to analyze the occurrence of cyclones associated with periods of minimum and maximum extent of sea ice in the interannual scale. The results show that in the austral summer and winter, the NESI events of high frequency in the sector of the BAS and the WS are associated with the anomalies of atmospheric fields in the same timescale that resemble a wave train occurring from three days before the extreme event. The cyclonic anomaly in the west and anticyclonic anomaly in the east sector result in an anomaly of north winds and, consequently, the positive anomalies of air temperature. This anomalous configuration contributes for events NESI by sea ice melting and its own transport to higher latitudes by anomalous north winds. Synoptic atmospheric fields anomalies, in all PESI event cases are in opposite phases to NESI events. Therefore, different phases of the circumpolar wave train induce modulation of concurrent sea ice extremes. Regarding the synoptic analysis of events NESI and PESI in different phases of El Niño, it was found that during periods of El Niño it has a strengthening of the subtropical jet and a weakening of the polar jet in the South Pacific. There is less activity of extratropical cyclones, and the predominant system of ridge and troughs. In the La Niña case studies, has a strengthening of the polar jet and an intense cyclonic activity over the BAS. In the NESI (PESI) event there is an association between the north (south) winds at the vanguard (rear) of the cyclone systems at surface. In the Neutral phase case studies, there is an intensification of the polar jet and performance of the system of ridge/troughs and cyclonic systems at surface. In the analysis of the influence of interannual atmospheric circulation on extreme variability of sea ice, at the same time scale, it was observed that the warm (cold) phase of ENSO are probably associated with NESI (PESI) events at BAS and with PESI (NESI) events in the WS. On the influence of interannual variability of sea ice extent in the cyclonic activity, in the composites of interannual anomalies of mean sea level pressure (MSLP) in relation to NESI events in the BAS (lag = 0) in the summer, there is a predominance of positive anomalies of MSLP over much of the Southern Ocean, which would contribute to a lower depth and radius of the surface systems. In relation to NESI events in WS, it appears that in the lag = 0 there is a predominance of negative anomalies of MSLP in the Southern Ocean, which would contribute to an increase in depth and radius cyclones

Climatologia das massas de ar formadas sobre o mar de Weddell–Antártica, entre 1949 e 2008

A Antártica possui papel importante no controle da circulação atmosférica no Hemisfério Sul. Em particular, destacam-se as massas de ar formadas sobre mar de Weddell (MW) que afetam significativamente o tempo no sudeste da América do Sul. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as massas de ar formadas sobre o MW a partir de suas propriedades termodinâmicas, na escala sazonal (verão e inverno), entre 1949 e 2008, bem como analisar a influência do Modo Anular Sul (SAM) e a extensão do gelo marinho sobre a variabilidade das características dessas massas de ar. Utilizou-se as reanálises do NCEP/NCAR de umidade relativa (UR) e temperatura média (TM) do ar para os níveis superfície, 850, 700 e 500 hPa (1949–2008); dados de extensão de gelo marinho do NSIDC (dez/1978 a dez/2007); e o Índice SAM do Byrd Polar Research Center (1957–2008). A metodologia empregada neste estudo inclui a classificação de massas de ar, bem como as análises estatísticas de correlação e regressão linear. Os maiores gradientes horizontais de TM são observados no inverno, destacando-se a TM em superfície, que varia entre -42°C (na plataforma Ronne) e -2°C, no norte da Península Antártica (PA). Isto provavelmente ocorre porque esta estação do ano é a mais ativa na formação de ciclones extratropicais. Os maiores valores de TM são localizados no setor norte da PA, tanto no verão como no inverno, e em todos os níveis atmosféricos. Já, as menores médias foram encontradas sobre as plataformas de gelo Ronne e Filchner, no sul do MW. Além disso, verificou-se que, no verão, a variação sazonal de UR acompanha a TM, e que com o aumento da altitude, a TM e UR diminuem. Tanto no verão quanto no inverno, as massas de ar foram classificadas como pouco homogêneas, sendo mais heterogêneas no inverno que no verão. Existe menor variação em altitude nas propriedades das massas de ar no inverno (de -24,4°C, em superfície, a -37,6°C em 500 hPa; de 65,3% de UR, em superfície, a 41,1% em 500 hPa) devido a camada de inversão térmica na baixa troposfera. Em contraste, o verão apresenta uma variação maior (de -2,4°C, em superfície, a -31,0°C em 500 hPa; de 90,8% de UR, em superfície, a 51,7% em 500 hPa). No verão, entre o SAM e a TM, todas as correlações foram negativas no setor sudeste nos níveis superfície até 700 hPa. Em superfície e em 500 hPa, a correlação foi positiva no norte da PA. Entre 1949 e 2008, as massas de ar apresentaram tendência de aquecimento da superfície até 500 hPa, no verão e inverno, com exceção do verão em superfície (sem significância estatística). Destaca-se o aumento de +0,67°C década-1 em superfície, no inverno, para os últimos 60 anos. Esse aumento é condizente com a intensificação das concentrações dos gases de efeito estufa e das mudanças nos padrões de circulação atmosférica, já observadas por estudos anteriores.Antarctica plays an important role in controlling the atmospheric circulation of the Southern Hemisphere. One case in particular, shows that the air masses, generated over the Weddell Sea (WS), significantly affect the weather over southeastern South America. The objective of this work was to characterize the air masses generated over the WS based on their thermodynamic properties, at a seasonal scale (summer and winter), between 1949 and 2008, as well as to analyze the influence of the Southern Annular Mod (SAM) and sea ice extension on the variability of such air mass characteristics. This study employed NCEP/NCAR relative humidity (RH) reanalysis and average air temperature (AT) data (surface level, 850,700 and 500 hPa), from 1949 to 2008; NSIDC sea ice extension data (Dec/1978 to Dec/2007); and the SAM index from the Byrd Polar Research Center (1957–2008). The methodology used in this study includes the classification of air masses, as well as correlation and linear regression analyses. The greatest horizontal average temperature gradients are observed in winter, at which the best results are surface level average temperatures, varying between -42°C (at the Ronne Ice Shelf) and -2°C, at the Northern Antarctic Peninsula (AP). This most probably occurs because this season is the most active for extratropical cyclones generation. The largest values for AT are located in the northern sector of the AP, both for summer and winter, and at all atmospheric levels. The Ronne and Filchner Ice Shelves, south of the WS, presented the smallest temperature averages. The spatial behavior for the RH over the WS is approximately the same in both seasons of the year, and at the four observed atmospheric levels, with the largest values, in the mid-northern sector. The smallest values are found near or over the ice shelves to the south. Also, the seasonal variation of the RH in summer follows the average temperature, and that, with the increase in altitude, AT and RH decline. The air masses were classified as little homogeneous, being more heterogeneous in winter than in summer. Air mass properties vary less with the altitude in winter (from -24.4°C, at surface level, to -37.6°C at 500 hPa; 65.3% RH, at surface level and 41.1% at 500 hPa, due to the thermal inversion layer in the lower troposphere. In contrast, summer presents a larger variation, (-2.4°C at surface level, -31.0°C at 500 hPa; 90.8% RH, at surface level and 51.7% at 500 hPa). In winter, the effect of sea ice cover on air mass characteristics influences, principally, the lower troposphere, where larger (smaller) AT and RH values are associated with larger (smaller) sea ice extensions. The correlations with surface AT can reach up to -0.8 in the northeastern sector of the WS. For the southeastern sector of the WS, all the correlations between SAM and AT were negative, from the surface level to 700hPa. At surface level and at 500 hPa, correlations were positive at the northern sector of the AP. Between 1949 and 2008, air masses showed a warming trend, at surface level, in summer and winter (up to 500 hPa), with the exception of summer at surface level (with no statistical significance). Results show an increase of +0.675°C decade-1 at surface level, for winter during the last 60 years. This increase agrees with the intensification of greenhouse gas concentrations and the changes in atmospheric circulation patterns, as observed by previous studies

Climatologia das massas de ar formadas sobre o mar de Weddell–Antártica, entre 1949 e 2008

A Antártica possui papel importante no controle da circulação atmosférica no Hemisfério Sul. Em particular, destacam-se as massas de ar formadas sobre mar de Weddell (MW) que afetam significativamente o tempo no sudeste da América do Sul. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as massas de ar formadas sobre o MW a partir de suas propriedades termodinâmicas, na escala sazonal (verão e inverno), entre 1949 e 2008, bem como analisar a influência do Modo Anular Sul (SAM) e a extensão do gelo marinho sobre a variabilidade das características dessas massas de ar. Utilizou-se as reanálises do NCEP/NCAR de umidade relativa (UR) e temperatura média (TM) do ar para os níveis superfície, 850, 700 e 500 hPa (1949–2008); dados de extensão de gelo marinho do NSIDC (dez/1978 a dez/2007); e o Índice SAM do Byrd Polar Research Center (1957–2008). A metodologia empregada neste estudo inclui a classificação de massas de ar, bem como as análises estatísticas de correlação e regressão linear. Os maiores gradientes horizontais de TM são observados no inverno, destacando-se a TM em superfície, que varia entre -42°C (na plataforma Ronne) e -2°C, no norte da Península Antártica (PA). Isto provavelmente ocorre porque esta estação do ano é a mais ativa na formação de ciclones extratropicais. Os maiores valores de TM são localizados no setor norte da PA, tanto no verão como no inverno, e em todos os níveis atmosféricos. Já, as menores médias foram encontradas sobre as plataformas de gelo Ronne e Filchner, no sul do MW. Além disso, verificou-se que, no verão, a variação sazonal de UR acompanha a TM, e que com o aumento da altitude, a TM e UR diminuem. Tanto no verão quanto no inverno, as massas de ar foram classificadas como pouco homogêneas, sendo mais heterogêneas no inverno que no verão. Existe menor variação em altitude nas propriedades das massas de ar no inverno (de -24,4°C, em superfície, a -37,6°C em 500 hPa; de 65,3% de UR, em superfície, a 41,1% em 500 hPa) devido a camada de inversão térmica na baixa troposfera. Em contraste, o verão apresenta uma variação maior (de -2,4°C, em superfície, a -31,0°C em 500 hPa; de 90,8% de UR, em superfície, a 51,7% em 500 hPa). No verão, entre o SAM e a TM, todas as correlações foram negativas no setor sudeste nos níveis superfície até 700 hPa. Em superfície e em 500 hPa, a correlação foi positiva no norte da PA. Entre 1949 e 2008, as massas de ar apresentaram tendência de aquecimento da superfície até 500 hPa, no verão e inverno, com exceção do verão em superfície (sem significância estatística). Destaca-se o aumento de +0,67°C década-1 em superfície, no inverno, para os últimos 60 anos. Esse aumento é condizente com a intensificação das concentrações dos gases de efeito estufa e das mudanças nos padrões de circulação atmosférica, já observadas por estudos anteriores.Antarctica plays an important role in controlling the atmospheric circulation of the Southern Hemisphere. One case in particular, shows that the air masses, generated over the Weddell Sea (WS), significantly affect the weather over southeastern South America. The objective of this work was to characterize the air masses generated over the WS based on their thermodynamic properties, at a seasonal scale (summer and winter), between 1949 and 2008, as well as to analyze the influence of the Southern Annular Mod (SAM) and sea ice extension on the variability of such air mass characteristics. This study employed NCEP/NCAR relative humidity (RH) reanalysis and average air temperature (AT) data (surface level, 850,700 and 500 hPa), from 1949 to 2008; NSIDC sea ice extension data (Dec/1978 to Dec/2007); and the SAM index from the Byrd Polar Research Center (1957–2008). The methodology used in this study includes the classification of air masses, as well as correlation and linear regression analyses. The greatest horizontal average temperature gradients are observed in winter, at which the best results are surface level average temperatures, varying between -42°C (at the Ronne Ice Shelf) and -2°C, at the Northern Antarctic Peninsula (AP). This most probably occurs because this season is the most active for extratropical cyclones generation. The largest values for AT are located in the northern sector of the AP, both for summer and winter, and at all atmospheric levels. The Ronne and Filchner Ice Shelves, south of the WS, presented the smallest temperature averages. The spatial behavior for the RH over the WS is approximately the same in both seasons of the year, and at the four observed atmospheric levels, with the largest values, in the mid-northern sector. The smallest values are found near or over the ice shelves to the south. Also, the seasonal variation of the RH in summer follows the average temperature, and that, with the increase in altitude, AT and RH decline. The air masses were classified as little homogeneous, being more heterogeneous in winter than in summer. Air mass properties vary less with the altitude in winter (from -24.4°C, at surface level, to -37.6°C at 500 hPa; 65.3% RH, at surface level and 41.1% at 500 hPa, due to the thermal inversion layer in the lower troposphere. In contrast, summer presents a larger variation, (-2.4°C at surface level, -31.0°C at 500 hPa; 90.8% RH, at surface level and 51.7% at 500 hPa). In winter, the effect of sea ice cover on air mass characteristics influences, principally, the lower troposphere, where larger (smaller) AT and RH values are associated with larger (smaller) sea ice extensions. The correlations with surface AT can reach up to -0.8 in the northeastern sector of the WS. For the southeastern sector of the WS, all the correlations between SAM and AT were negative, from the surface level to 700hPa. At surface level and at 500 hPa, correlations were positive at the northern sector of the AP. Between 1949 and 2008, air masses showed a warming trend, at surface level, in summer and winter (up to 500 hPa), with the exception of summer at surface level (with no statistical significance). Results show an increase of +0.675°C decade-1 at surface level, for winter during the last 60 years. This increase agrees with the intensification of greenhouse gas concentrations and the changes in atmospheric circulation patterns, as observed by previous studies

Células de Circulação Meridional Durante os Eventos Extremos de Gelo Marinho Antártico

Resumo Como a borda do gelo marinho antártico está localizada em uma região muito sensível, sob a Frente Polar Antártica, existe um grande potencial da variabilidade do gelo marinho afetar a circulação atmosférica. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar as possíveis relações entre os eventos extremos de gelo marinho antártico e as células de circulação meridional no Pacífico Sudeste, região onde há intensa variabilidade em várias escalas de tempo. Os resultados mostram que quando há eventos extremos de expansão de gelo marinho no setor do mar de Ross, existe um resfriamento da TSM, que resulta em uma atmosfera adjacente fria, aumentando os gradientes térmicos entre a borda do gelo marinho e a região de mar aberto. Os gradientes de pressão são fortalecidos, fortalecendo o cinturão circumpolar de baixas pressões e o jato polar. Assim, existe um fortalecimento do ramo ascendente da célula de Ferrel sobre o Oceano Austral, enquanto há enfraquecimento nas latitudes médias, por conservação de massa. Observamos o padrão oposto em eventos extremos de retração de gelo marinho no setor do mar de Ross e expansão no setor do mar de Weddell

Efeitos da circulação atmosférica antártica na variabilidade climática intrasazonal no Rio Grande do Sul entre 2004 e 2007

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