Tropical and Extratropical Wave Disturbances Impact on the Amazon Basin Precipitation: Subseasonal to Intraseasonal Timescales

Autor: Victor Raul Chavez Mayta
Přispěvatelé: Tercio Ambrizzi, Pedro Leite da Silva Dias, Leila Maria Vespoli de Carvalho, Iracema Fonseca de Albuquerque Cavalcanti, Jhan Carlo Espinoza, Carolina Susana Vera
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Popis: Nesta pesquisa são apresentadas observações que associam os distúrbios ondulatórios tropicais e extratropicais na organização da precipitação sobre a Bacia Amazônica (BA). As perturbações ondulatórias consideradas nesta tese são aquelas que atuam desde a escala intrasazonal (de baixa e alta frequência) a escalas de tempo subsazonais. As análises baseiam-se em conjuntos de dados observacionais de precipitação e de radiossondagem, de satélite e da reanálise. Os resultados sugerem que na baixa frequência da variabilidade intrasazonal (banda de 30 a 70 dias), a oscilação de Madden-Julian (OMJ) é um dos principais mecanismos atmosféricos que modulam a variabilidade da precipitação sobre a região amazônica, desempenhando um papel fundamental, principalmente durante o inverno austral. Embora a BA estenda-se sobre a região tropical, a variabilidade de baixa frequência intrasazonal não está estritamente associada à forçante produzida pela propagação equatorial da OMJ. Além disso, sugere-se que os índices OMJ baseados em convecção tem um melhor desempenho em explicar a influência da OMJ na precipitação intrasazonal. A atividade intrasazonal de alta frequência, ou variabilidade de 10-30 dias, é responsável por cerca de 22% do número total de eventos de chuva intrasazonais de baixa frequência (30-70-dias) na Amazônia. Além disso, a variabilidade de alta frequência sobre a Amazônia é parte do padrão de grande escala observado na América do Sul durante o inicio do período chuvoso (outubro a novembro) e período seco (maio e setembro). Por outro lado, durante o pico da estação chuvosa (dezembro-abril), o padrão espacial noroeste-sudeste parece ser influenciado por trens de onda de Rossby diferente do tipo previamente documentado com um padrão espacial sudeste da América do Sul - zona de convergência da América do Sul (SESA-SACZ). Partindo para fenômenos de mais alta frequência, as ondas de Kelvin convectivamente acopladas (CCKW) têm um papel relevante na organização da convecção sobre a Amazônia. Estas ondas são mais ativas durante as estações de transição (primavera e outono austral), com picos em novembro e março. A estrutura vertical observada nos dados de radiossondagem e reanálise confirma a presença de uma estrutura vertical associada ao chamado segundo modo baroclínico, documentada em trabalhos anteriores. As ondas de Kelvin propagam-se relativamente rápido no Pacífico oriental (~24.0 m s-1) desaceleram-se na América do Sul tropical (~13.5 m s-1) e continuam sua propagação para leste sobre o Atlântico tropical com velocidade média de ~20.5 m s-1. Dois principais tipos de ondas Kelvin são encontrados sobre a Amazônia: ondas Kelvin com precursor do Pacífico que se propaga para a Amazônia e ondas Kelvin com um precursor na própria América do Sul. As ondas de Kelvin associados com a convecção preexistente no Pacífico oriental são responsáveis por cerca de 35% do total de eventos. Já os casos com o precursor da América do Sul estão associados aos trens de ondas extratropicais, responsáveis pelo 40% do número total de eventos, ou pela convecção ``in situ que localmente excita as ondas de Kelvin responsáveis pelos 25% restantes. Os resultados mostram uma influência marcante da variabilidade interanual na atividade das ondas Kelvin associadas a diferentes precursores. Ondas de Kelvin com o precursor do Pacífico são mais proeminentes durante anos El Niño enquanto que um numero inferior de ondas de Kelvin são iniciadas por precursores extratropicais da América do Sul. Outros mecanismos locais de disparo das ondas de Kelvin também podem ser identificados. Esses mecanismos estão associados a: 1) trens de onda de Rossby extratropical, com propagação para o equador mais para o oeste comparados aos casos com precursores extratropicais de América do Sul; 2) resposta à presença da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) sul e/ou dupla e; 3) iniciação por convenção local associadas à propagação para oeste das ondas de gravidade-inercial para oeste (WIG) na Amazônia. As linhas de instabilidade, como são sugeridas neste trabalho, em muitos casos poderiam corresponder às ondas de gravidade-inercial para oeste. Observational evidences linking tropical and extratropical wave disturbances in organizing precipitation over the Amazon basin (AB) are presented. The time scale of the wave disturbances considered in this thesis are from intraseasonal (low- and high-frequency intraseasonal) to subseasonal. The results are based on observed, satellite, and reanalysis datasets. The results suggest that on 30-70-day low-frequency, the Madden-Julian oscillation (MJO) is one of the main atmospheric mechanisms modulating intraseasonal rainfall variability over the Amazon region, playing an important role, particularly during the austral winter. Despite of the fact that the AB region extends over tropical region, the 30-70-day low-frequency intraseasonal are not strictly associated to the forcing produced by the equatorially propagating MJO. In addition, it is suggested that convective-based MJO indices are able to better account the influence of the MJO on intraseasonal precipitation. The 10-30-day high-frequency intraseasonal (HFIS) activity account for about 22% of the total Amazon low-frequency intraseasonal rainfall events and it is part of large-scale pattern observed over South America during the onset of austral rainfall season (October-November) and during the dry season (May-September). It seems that during the peak of the wet season (December-April), the Northwest-Southeast orientation of the precipitation seems to be influenced by Rossby wave trains not previously documented, with a southeastern South America (SESA)-South America convergence zone (SACZ) pattern. At higher time-scales, the Convectively Coupled Kelvin waves (CCKW) has a relevant role in organizing convection over the Amazon. They are more active during the transition seasons (austral spring and autumn), with peaks in November and March. The vertical structure observed on both radiosonde and reanalysis data have confirmed the existence of a second baroclinic mode as widely documented in previous works. CCKW propagate slightly faster over central and eastern Pacific (24.0 m s-1), slow down over the Amazon (13.5 m s-1) and then continues their propagation over the tropical Atlantic at about 20.8 m s-1. Two main types of Kelvin waves over the Amazon are found: Kelvin waves with a Pacific precursor that propagates into the Amazon, and Kelvin waves with a South America precursor. CCKW associated with a preexisting Kelvin in the eastern Pacific account for about 35% of the total events. The cases with South America precursor are associated with either pressure surges\" from extratropical wave trains activity, responsible for 40% of the total events, or in situ\" convection that locally excite Kelvin waves, accounting for the remaining 25%. Results show marked interannual variability of Kelvin waves associated to different precursors. Kelvin events with Pacific precursor are more prominent during El Niño years, while opposite conditions are observed for Kelvin events with extratropical South America precursors. Other triggering mechanisms of CCKW can also be identified. These mechanisms are associated to: 1) extratropical Rossby wave trains, not of the type of extratropical South America documented herein; 2) CCKW is initiated in response of the presence of the southern and/or double Intertropical Convergence Zone (ITCZ); 3) CCKW might be initiated by Westward Inertio-Gravity waves (WIG) over the Amazon.
Databáze: OpenAIRE
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