Oscilações intrasazonais no Indo-Pacífico e na zona de convergência do Atlântico Sul: estudo observacional e numérico

Autor: Barbosa, Augusto Cesar Barros
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
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Druh dokumentu: Tese de Doutorado
Popis: O presente trabalho foi particularmente motivado pela necessidade de se compreender a variabilidade do sinal intrasazonal relacionado a eventos extremos da Oscilação de Madden-Julian (OMJ) fator consensual na mudança do clima em diversas regiões do globo terrestre, em virtude de seus padrões de teleconexão atmosférica. Tal necessidade exige habilidades diferenciadas, como as apresentadas para o modelo OLAM v3.3 no decorrer do presente estudo. Foram utilizados dados observacionais da Reanálises II do NCEP (campo de vento em 200 e 850 mb) assim como variáveis obtidas por satélites (Radiação de Onda Longa Emergente ROL) para avaliar a estrutura atmosférica na escala de tempo intrasazonal. O campo diário de TSM foi assimilado pelo modelo numérico como principal forçante atmosférica para a geração do sinal intrasazonal; além disso, aninhamentos de grade foram acionados para melhor resolver os processos de menor escala essenciais para formar os processos na grande escala, os quais são intrínsecos ao sinal intrasazonal. Métodos estatísticos com um nível de significância em 5% foram aplicados para validar os resultados obtidos com a modelagem numérica em detrimento as observações. As observações mostraram que o ano de 2002 apresentou uma maior variabilidade intrasazonal na região do INDO-PACÍFICO associada a eventos da OMJ em relação aos outros anos em análise, tanto para o verão quanto para o inverno no HS. De outra forma, para a modelagem numérica, os anos de 2001/2002 apresentaram maior variabilidade na escala de tempo intrasazonal na região de controle INDI com forte influência remota na região da América do Sul/ZCAS para o verão de 2002. O estudo de caso observacional de 22 de dezembro de 2002, mostrou que o principal mecanismo para a interação remota entre a região de controle INDI e a ZCAS2 foi gerado por uma combinação entre o PSA-curto e o guia preferencial de ondas 2. A modelagem numérica sugere que a variabilidade intrasazonal representada pelo modelo OLAM v3.3 independe da distribuição temporal dos campos de TSM. No entanto, evidências mostraram que o sinal modelado será tanto melhor quanto maior a variabilidade da energia intrasazonal no campo de TSM assimilado pelo modelo numérico. Em detrimento à convenção de Grell, a parametrização de cúmulos profundo do tipo Kuo apresentou maior variabilidade temporal na região de controle INDI para a DIV200mb em todo período analisado, favorecendo uma maior atividade convectiva para aquela região, inclusive na escala de tempo intrasazonal. Sucessivos aninhamentos de grade sugerem que a energia intrasazonal tende a aumentar significativamente à medida que se aumenta o número de grades aninhadas. Para o estudo de caso de 01 de julho de 2001, via modelagem numérica, foram necessários 30 dias para a OMJ inverter seu padrão na região de controle INDI, e somente após essa inversão foi encontrado atividade convectiva na escala de tempo intrasazonal sobre a região da ZCAS. Dessa forma, o OLAM v3.3 superestima o tempo de meio ciclo dessa oscilação e consequentemente o tempo de resposta sobre a AS, em particular na região da ZCAS2. Outro aspecto relevante se refere à diferença na quantidade de energia intrasazonal que o OLAM v3.3 simula na região INDI quando há aninhamento de grade na região da ZCAS. Este fato, juntamente com a inversão de sinal descrita acima, sugere uma interação do tipo gangorra convectiva entre a região INDI e a região ZCAS. O espectro de energia da TSO para a divergência ao nível de 200 mb, mostrou que o OLAM v3.3 subestima a energia do sinal intrasazonal na região do oceano Índico em quase a metade do valor real observado. Todavia, as observações mostraram que a energia espectral intrasazonal da divergência em 200 mb na região de controle ZCAS2, para a escala de 43 dias, foi da ordem de 0,42 x 10-10 s-2, resultando em uma diferença positiva de 0,08 x 10-10 s-2 em relação ao valor numérico obtido. Por fim, a metodologia do traçado de raios mostrou que os números de onda 2, 3 e 4 são bem representados pelo OLAM v3.3 na região tropical, corroborando com a habilidade do modelo em reproduzir os padrões de teleconexão atmosférica gerados no evento da OMJ de 01 de julho de 2001.
This work was particularly motivated by the need to understand the variability of the intraseasonal signal, in relation to extreme events of the Madden-Julian Oscillation consensual factor in the weather changes at different regions of the globe, due its atmospheric teleconnection patterns. For this need, it\'s totally necessary special skills, such as those presented in this job for the OLAM model v3.3. In this job, observational datasets were used from the Reanalysis II/NCEP (wind fields at 200 and 850 mb), as also variables obtained by satellites (OLR) to assess the atmospheric profile in the intraseasonal time scale. The SST daily field was assimilated by the numerical OLAM model v3.3 to forcing the sign in the intraseasonal time scale. However, mesh refinement level also was activated for better resolve the smaller scale processes essentials to form key processes in large scale and relevant to intraseasonal signs generation. Statistical methods with 5% significance level, were applied to validate the results obtained with the numerical modeling in detriment to the observational results. The observations has shown that the year 2002 presented a higher intraseasonal variability in the INDO-PACIFIC region associated with MJO events, in detriment of the other years under review, both for summer as for Austral winter. Otherwise, for the numerical modeling, the years 2001/2002 presented higher variability in the intraseasonal time scale over the Indian ocean region showing strongest remote influences over the South America/SACZ to the Austral summer of 2002. The observational case study of December 22, 2002, showed that the main mechanism for the remote interaction between control region over Indian ocean and the SACZ2 control region, was generated by combination among a short-PSA and a preferential wave guide 2. The numerical modeling suggests that the intraseasonal variability represented by the OLAM model v3.3 is independent of the temporal distribution of the SST fields. However, evidences has shown that the sign will be better represented how much greater the intraseasonal energy variability in the SST fields assimilated by the numerical model. In detriment to Grell\'s convention, the Kuo\'s deep cumulus parameterization has showed greater temporal variability in the Indian ocean region for the divergence at 200 mb throughout analyzed period, favoring convective activity in the intraseasonal time scale for that region. Successive nesting grids suggests that the intraseasonal energy tends to increase significantly, when increases the number of nested grids. For the case study of July 1, 2001, via numerical modeling, were necessary 30 days to reverse the MJO\'s signal pattern in the Indian ocean region, and only after this reversal, was found convective activity in the intraseasonal time scale over the SACZ region. Thus, the results obtained with the OLAM model v3.3 suggests overestimation of the half cycle of oscillation and, consequently, the time response over the South America region, in particular over the SACZ2 region. Another important aspect refers to the difference at the intraseasonal energy amount simulated by the OLAM model v3.3 for the Indian ocean region, when is applied nesting grids over the SACZ region. This fact, together with the sign inversion described above, suggests an interaction of the type \"convective seesaw\" between the Indian ocean region and the SACZ region. The wavelets power spectrum for the divergence at 200 mb has shown that OLAM model v3.3 underestimates the intraseasonal signal energy over the Indian ocean region in about half the actual value observed. However, observations has shown that the spectral intraseasonal energy of the divergence at 200 mb in the ZCAS2 region, for 43 day\'s scale, was approximately 0.42 x 10-10 s-2, resulting in a positive difference of 0.08 x 10-10 s-2 in relation to the numerical value obtained. Finally, the methodology of the ray tracing showed that wave numbers 2, 3 and 4 were well represented by the OLAM model v3.3 for the tropical region, confirming the model ability to reproduce the atmospheric teleconnection patterns, as shown for MJO\'s event July 1, 2001.
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