South American Monsoon System: variability Patterns over the last 21,000 years

O Sistema Monçônico da América do Sul (SMAS) representa a principal componente da precipitação de verão da América do Sul. O objetivo principal deste estudo foi estudar o SAMS e seus componentes, assim como sua variabilidade espaço-temporal e a influência das forçantes climáticas durante os últimos 21.000 anos. Foram analisadas simulações dos experimentos FULL e Single Forcings do modelo TraCE-21k e da simulação transiente dos últimos 6.000 anos do modelo IPSL. Para identificar os padrões referente aos modos do SMAS e da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) foi aplicado o Índice de Larga Escala da Monção da América do Sul (LISAM), que consiste em uma análise de componentes principais combinada entre as variáveis de precipitação, umidade, vento zonal e meridional. Também foi aplicado o índice de posicionamento (métodos por estresse do vento e divergência de umidade) e os modos de variabilidade da Zona de Convergência Intertropical do Atlântico (A-ZCIT) identificados por análise de componentes principais. Os modelos TraCE-21k e IPSL conseguem representar os principais padrões referentes ao SMAS, ZCAS, quando comparados com a reanálise do século XX. As séries temporais dos coeficientes de expansão do LISAM, ZCAS e A-ZCIT, calculadas com o TraCE-21k, levaram a identificação da variabilidade da precipitação monçônica. Os resultados baseados nos modelos são coerentes com as mudanças de regime registradas em proxies climáticos analisados e trabalhos publicados, apesar de algumas diferenças. Os resultados mostram que a precipitação associada ao SMAS, ZCAS oceânica e ao posicionamento da A-ZCIT apresentam influências diretas do forçamento dos pulsos de água doce associados ao degelo nas simulações do TraCE-21k, principalmente entre o Heinrich Stadial 1 (H1) e o Younger Dryas (YD). Já o padrão de variabilidade da A-ZCIT apresenta banda dupla em alguns subperíodos dos últimos 21k anos, com a banda secundária surgindo, principalmente, quando a posição da A-ZCIT está mais ao sul, o que ocorre durante os períodos frios (H1 e YD). Mudanças nos fluxos radiativos totais hemisféricos no topo da atmosfera foram estão em sintonia com as mudanças no posicionamento da A-ZCIT nos últimos 21.000 anos, em concordância com teorias recentes sobre a dinâmica da ZCIT. Os resultados mostram que o deslocamento para sul da ZCAS, no período recente, é modulado pela mudança dos parâmetros orbitais, principalmente a partir do Holoceno Inicial. Através da análise de ondeletas, também foi identificado a transferência da energia espectral no período BøllingAllerød, de baixas para altas frequências, evidenciada no SMAS, ZCAS e A-ZCIT. Foi identificada a importância de modos de variabilidade do Oceano Pacífico e Atlântico na escala multidecadal no período mais recente no LISAM, ZCAS e A-ZCIT, principalmente a partir do período do Holoceno Médio, em concordância com resultados de trabalhos observacionais.The South American Monsoon System (SAMS) is the main component of South America\'s summer precipitation. The main objective of this study is to investigate the spatial-temporal variability and the effect of individual climate forcing mechanisms during the last 21,000 years on the SAMS. The results are based on TraCE-21k simulations FULL and Single Forcings experiments and the IPSL transient simulation for the last 6,000 years. The identification of spatial variability patterns associated to the core of monsoon region and the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) patterns are based on multivariate EOF analysis (precipitation, humidity, zonal and meridional wind) which produces two main modes: the South American Large Scale Monsoon Index (LISAM) and the SACZ mode. The Atlantic Intertropical Convergence Zone (A-ITCZ) positioning index (wind stress and moisture divergence methods) and the variability modes were identified through EOF analysis. The LISAM and SACZ modes show that the TraCE-21k and IPSL represents the SAMS and SACZ patterns and the comparison to the 20th Century reanalysis EOF analysis show significant agreement. The TraCE-21k LISAM and A-ITCZ time series proved to be an important instrument to identify monsoon precipitation variability, consistent with the regime changes registered in climatic proxies. The freshwater pulses forcing in TraCE-21k is a determining factor for the observed changes in the precipitation regime and A-ITCZ positioning, mainly for the periods between the Heinrich Stadial 1 (H1) and the Younger Dryas (YD). The A-ITCZ pattern presents a double band in the subperiods of the past 21ky, with the secondary band appearing mainly when the A-ITCZ position is southward, during cold periods (H1 and YD). Changes in the hemispheric total radiative flux at the top of the atmosphere are confirmed to be a determining factor for the A-ITCZ changes in the last 21ky, in agreement with recent theories on the ITCZ dynamical control. The results show that the observed and modelled SACZ southward shift in the Late Holocene is mainly modulated by insolation changes, with stronger correlation observed since the Mid-Holocene period. Through wavelet analysis, it was noted that energy was transferred from low to high frequencies in the BøllingAllerød, evidenced in SAMS, SACZ and A-ITCZ modes for the full forcing and freshwater pulse experiments in the Northern Hemisphere. In agreement with the observational studies, the importance in the recent period of the observed multidecadal variability, associated with the Pacific and Atlantic modes, in the LISAM, SACZ and A-ITCZ positioning began in the Middle Holocene period, with direct influences by the orbital forcing and ice cover changes, and these results are consistent with previous studies

CLIMATOLOGIA DE FRENTES FRIAS NA AMÉRICA DO SUL E SUA RELAÇÃO COM O MODO ANULAR SUL (CLIMATOLOGY OF COLD FRONTS OVER SOUTH AMERICA AND ITS RELATION WITH THE SOUTHERN ANNULAR MODE)

Este estudo abordou três objetivos: (1) determinar a climatologia de frentes frias (FFs) em 8 cidades ao longo da costa leste da América do Sul no período de 2007 a 2013 com base em análise visual de cartas sinóticas e com um método objetivo usando duas diferentes reanálises; (2) mostrar a necessidade de estudos pontuais para definição de limiares quando do emprego de métodos automáticos para a identificação de FFs e (3) relacionar a ocorrência de FFs com as diferentes fases do Modo Anular Sul (MAS). Os resultados mostraram que o número médio anual de FFs diminui das maiores para as menores latitudes. De acordo com a média sazonal, baseada nas análises das cartas sinóticas, a ocorrência de FFs nas cidades argentinas praticamente não apresenta variabilidade sazonal. Já no Brasil, todas as cidades mostraram maior ocorrência de FFs no inverno e menor no verão. Em geral, as climatologias baseadas no emprego de um método automático dirigido com as reanálises subestimam o número de FFs. A relação da ocorrência de FFs com as fases do MAS mostrou uma preferência pela ocorrência de FFs na fase positiva do MAS na estação de verão e na fase negativa nas estações de inverno e primavera, para quase todas as cidades do estudo. Portanto, estudos como esse são importantes para monitoramento climático e para previsão de tempo

Ciclones em Superfície nas Latitudes Austrais: Parte I - Revisão Bibliográfica

Resumo Com o objetivo de organizar o conhecimento sinótico sobre ciclones em superfície em latitudes austrais, este trabalho (o primeiro de um conjunto de dois) apresenta uma síntese das principais características de quatro tipos de ciclones: extratropical do tipo Bjerknes e Solberg, extratropical do tipo Shapiro e Keyser, tropical e subtropical. Ao longo do texto são apresentados modelos conceituais bem como os mecanismos de ciclogênese, intensificação e ciclólise de cada tipo de ciclone. As principais diferenças entre os quatros tipos de ciclones em superfície estão nas estruturas horizontais e verticais dos campos de temperatura e vorticidade relativa

Ciclones em Superfície nas Latitudes Austrais: Parte II Estudo de Casos

Resumo Esse trabalho apresenta a análise sinótica de quatro tipos de ciclones em latitudes austrais: extratropical do tipo Bjerknes e Solberg, extratropical do tipo Shapiro e Keyser, tropical e subtropical. Portanto, seu principal objetivo é destacar as diferenças entre esses sistemas e complementar, com análise sinótica de alguns casos, o artigo “Ciclones em Superfície nas Latitudes Austrais: Parte I Revisão Bibliográfica”, em que foi realizada uma revisão da literatura sobre os tipos de ciclones. No presente estudo, são analisados dois ciclones extratropicais ocorridos no sudoeste do oceano Atlântico Sul; o ciclone subtropical Arani também ocorrido no Atlântico Sul e um ciclone tropical, que teve gênese a nordeste da Austrália sobre o oceano Pacífico e chamado de Ului. Foram enfatizadas as características desses ciclones em quatro estágios: pré-ciclogênese, ciclogênese, maturidade (oclusão) e decaimento. Além disso, o ciclo de vida dos ciclones foi investigado através de um diagrama de fase (Cyclone Phase Space), que permite identificar o tipo de ciclone apenas com uma análise da estrutura térmica da atmosfera. Entre os resultados destacam-se que os ciclones extratropicais tiveram gênese associada à presença de gradientes horizontais de temperatura em superfície e proximidade de um cavado em 300 hPa; que o ciclone subtropical teve um aporte dinâmico de um cavado de onda curta em 500 hPa, que foi importante para a manutenção de movimentos ascendentes na atmosfera; e que o ciclone tropical se originou numa região com fraca vorticidade relativa ciclônica em baixos níveis e convergência de massa em superfície

Ciclones em Superfície nas Latitudes Austrais: Parte I - Revisão Bibliográfica

Resumo Com o objetivo de organizar o conhecimento sinótico sobre ciclones em superfície em latitudes austrais, este trabalho (o primeiro de um conjunto de dois) apresenta uma síntese das principais características de quatro tipos de ciclones: extratropical do tipo Bjerknes e Solberg, extratropical do tipo Shapiro e Keyser, tropical e subtropical. Ao longo do texto são apresentados modelos conceituais bem como os mecanismos de ciclogênese, intensificação e ciclólise de cada tipo de ciclone. As principais diferenças entre os quatros tipos de ciclones em superfície estão nas estruturas horizontais e verticais dos campos de temperatura e vorticidade relativa