A OSCILAÇÃO SEMI-ANUAL E SUA
VARIABILIDADE INTERANUAL
Andréa S. Taschetto e Ilana Wainer(1)
ABSTRACT
The Semi-Annual Oscillation (SAO) in the sea level
pressure over the Southern Ocean is examined in this study, using the National
Centers for Environmental Prediction - National Center
for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) Reanalysis Data Set. In order to
characterize its annual mean behavior as well as its interannual to decadal
variability, the methodology consists of climatology, harmonic analysis and Multi-Taper
Method (MTM) and wavelet power spectra. The results obtained here can be
considered as an update of the earlier studies of van Loon and collaborators,
since the analysis was extended for the last decade (December/2003). Harmonic
analysis applied for three different periods (1968 to 1978, 1979 to 1990 and,
1991 to 2003) shows that the SAO has weakened at mid southern latitudes since
1980. This weakening, however, occurs over the Pacific and Indian oceans, but
it cannot be seen over the Atlantic sector. The SAO variability reveals
significant energy associated with a 4 year approximately, which suggests the
influence of El Niño - Southern Oscillation. Further investigations are being
done in order to investigate the physical mechanisms responsible for the
maintenance of the SAO over the Atlantic Ocean
and its weakening over the Pacific and Indian sectors.
RESUMO
A
Oscilação Semi-Anual (SAO – Semi-Annual Oscillation) na pressão atmosférica ao
nível do mar sobre o oceano Austral é investigada nesse trabalho, usando dos
dados da Reanálise do National Centers for Environmental Prediction - National
Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR). Visando caracterizar seu
comportamento médio anual e examinar sua variabilidade interanual a decadal. A
metodologia consistiu de climatologia, análise harmônica e espectros de
potência de Multi-Taper Method (MTM) e de ondaleta. Os resultados desse estudo
podem ser considerados como uma atualização dos trabalhos de van Loon e
colaboradores, uma vez que a análise foi estendida para a última década (até
dezembro/2003). A análise harmônica aplicada a três diferentes períodos (1968 a
1978, 1979 a 1990 e, 1991 a 2003) mostra enfraquecimento da SAO nas médias latitudes
do Hemisfério Sul a partir de 1980, aproximadamente. Esse enfraquecimento,
contudo, ocorre sobre os oceanos Pacífico e Índico, mas não é visto no setor do Atlântico. A variabilidade da SAO
mostra energia significativa associada ao período de aproximadamente 4 anos,
sugerindo a influência do fenômeno El Nino – Oscilação Sul. Outras investigações
estão em andamento para esclarecer os mecanismos físicos responsáveis pela
manutenção da SAO no Atlântico e seu enfraquecimento no Pacífico e Índico.
INTRODUÇÃO
O
Oceano Austral é extremamente importante do ponto de vista climático, pois é
peça chave na troca de calor e massa entre as demais bacias oceânicas através
da Corrente Circumpolar Antártica. Essa conexão circumpolar única permite a
existência de uma circulação de escala global.
O
Oceano Austral é caracterizado por intensos gradientes meridionais de
temperatura devido primeiramente à distribuição de radiação solar incidente nas
latitudes mais altas. A pressão atmosférica ao nível do mar (PNM) apresenta
valores decrescentes na direção polar a partir das Altas Subtropicais de cada
oceano até atingir uma banda de baixa pressão ao redor do continente Antártico
(figuras 1 e 2). O cavado da baixa é mais intenso em março e setembro e
desloca-se para sul nessa época do ano. Em junho e dezembro o cavado
expande-se, enfraquecendo-se e posicionando-se mais ao norte (figura 1b e 1d).
Associado à intensidade intra-sazonal e ao movimento latitudinal dessa banda de
PNM mínima estão as mudanças das trajetórias e intensidade dos ciclones.
Flutuações do cavado circumpolar são, portanto, indicativos de mudanças na atividade
ciclônica, com efeito da pressão sobre extensas áreas (do pólo até 35°S) do
Hemisfério Sul. Esse comportamento sazonal da pressão é a principal componente
da variabilidade climática do oceano Austral e é denominada de Oscilação
Semi-Anual (SAO – Semi-Annual Oscillation).
A SAO
A
SAO é caracterizada pela expansão e contração da pressão atmosférica nas
latitudes médias e altas do Hemisfério Sul duas vezes ao ano (nos equinócios),
e foi um sinal dominante no ciclo anual antes de 1979. O mecanismo,
primeiramente proposto por Van Loon (1967), é gerado pela existência do
continente polar ao sul de 65°S rodeado pelo oceano nas médias latitudes, e a
conseqüente diferença do ciclo anual da temperatura (figura 3), mais visível na
média troposfera, nessas duas latitudes. Sobre o oceano próximo a 50°S o
resfriamento no outono é mais rápido que o aquecimento na primavera, enquanto o
inverso é verdadeiro para a latitude de 65°S. Essa diferença resulta num
marcado segundo harmônico do gradiente de temperatura meridional entre 50°S e
65°S que por sua vez modula os ciclos anuais da pressão e do vento.
Figura 1. Climatologia da PNM
sobre o Oceano Austral, entre as latitudes de 50ºS e 90ºS, nos meses de (a)
março, (b) junho, (c) setembro e (d) dezembro. Isóbaras variando de 2mb, entre
980mb e 1010mb, dos tons frios para os quentes, respectivamente. Baseado nos
dados da Reanálise NCEP/NCAR.
Figura 2. Climatologia da média
zonal da PNM sobre todas as longitudes. Latitudes de 45ºS a 80ºS. Isóbaras
variando de 2mb, entre 982mb e 1014mb. Baseado nos dados da Reanálise
NCEP/NCAR.
Figura 3. Climatologia da média
zonal da temperatura em 500mb nas latitudes de 50ºS (linha sólida) e de 65ºS
(linha tracejada). Unidades em graus Celsius. Baseado nos dados da Reanálise
NCEP/NCAR. Fonte: van Loon (1967).
A
curva da temperatura na latitude de 65°S é defasada em relação à de 50°S devido
aos contrastes das propriedades entre o oceano e o continente nessas latitudes.
As diferenças entre as duas curvas não param por aí: a curva climatológica da
temperatura em 65°S apresenta uma taxa de resfriamento mais lenta do que a de
50°S (figura 3). Isso, porque em algumas
regiões da Antártida o inverno não é bem definido e a temperatura nessa estação
acaba não atingindo um mínimo. No início do inverno, o cavado se move para o
norte diminuindo a PNM em 50ºS. Ao mesmo tempo a pressão aumenta sobre os três
continentes, intensificando, portanto, o gradiente de pressão longitudinal
entre os continentes e os oceanos adjacentes. Isto resulta numa amplificação da
circulação meridional, e faz com que ocorra advecção de ar quente do cavado
para as latitudes mais altas. Essa advecção meridional de larga escala de ar relativamente
mais quente para o continente antártico não somente aumenta o fornecimento de
calor convectivo, mas também reduz a saída da radiação de onda longa líquida
devido às camadas de nuvens que se estendem pelo continente adentro. Por tal
motivo a curva climatológica de temperatura acaba não tendo um mínimo definido
no inverno. Meehl (1991) apresenta uma revisão completa sobre os mecanismos
responsáveis pela SAO.
O Enfraquecimento da SAO
Antes
de 1979, a SAO explicava mais de 50% da variância anual da PNM sobre vastas
áreas oceânicas das médias e altas latitudes do Hemisfério Sul (van Loon, 1967).
Após esse período, a amplitude da SAO decresceu drasticamente, como descrito em
vários trabalhos (van Loon and Rogers, 1984; van Loon et al., 1993; Hurrel and
van Loon, 1994; Meehl et al., 1998). A partir dessa descoberta, a variabilidade
de longo termo da SAO tem sido objeto crescente de estudo. Alguns estudos
verificaram relações entre a temperatura da superfície do mar (TSM) e a
circulação atmosférica nas altas latitudes do Hemisfério Sul, tais como Zhang
et al. (1997), Garreaud
and Battisti (1999) e Mo (2000). Outros estudos
verificaram relação entre o ENOS (El Nino - Oscilação Sul) e a SAO (Meehl,
1988; Hurrel and van Loon, 1994). Meehl et al. (1998), por exemplo, atribui o
enfraquecimento da SAO à mudança no ciclo
anual da temperatura na superfície das médias latitudes. Os mecanismos
pelo qual esse aquecimento teria ocorrido ainda são incertos.
Este
estudo tem por objetivo investigar o comportamento da SAO e esclarecer alguns
aspectos de sua variabilidade e de seu enfraquecimento.
MATERIAIS E MÉTODOS
O
trabalho foi baseado nos dados mensais de PNM da Reanálise do National Centre
for Environmental Prediction (NCEP) - National Center for Atmospheric Research
(NCAR) Reanalysis (Kalnay et al., 1996). Os dados da Reanálise do NCEP/NCAR são
dispostos numa grade global de 2,5º de latitude x 2,5º de longitude. Uma
revisão mais recente desses dados pode ser encontrada em Kistler et al. (2000).
Vários
erros têm sido encontrados nos campos de PNM da Renálise do NCEP/NCAR,
particularmente nas tendências sobre o Oceano Austral e continente antártico.
Contudo, essa é exatamente a região de interesse desse estudo, uma vez que a
posição média do cavado circumpolar antártico localiza-se em aproximadamente
65ºS. Para eliminar possíveis erros e incertezas nesses dados, consideramos
sempre a média zonal da PNM sobre todas longitudes, quando se trata de analisar
uma série temporal. Em algumas análises, desconsideramos os 20 primeiros anos
da série temporal que parecem conter mais incertezas, segundo Hines et al.
(2001), devido a baixa quantidade de estações meteorológicas incorporadas à
Reanálise antes de 1968. Além disso, a tendência de longo termo foi removida
dos dados, como sugerido em Hines et al. (2001), através da subtração de uma
média móvel de 10 anos aplicada à série de PNM.
A
metodologia desse trabalho consiste em análise harmônica para examinar o ciclo
sazonal da PNM, bem como caracterizar o comportamento médio da SAO, com atenção
especial às latitudes de 50ºS e 65ºS. A análise harmônica ou análise de Fourier tem como objetivo
básico a aproximação de uma função f(t) por uma combinação linear de
componentes senoidais, cada uma com dada freqüência. O conjunto wn(t)=eint; n=0,±1,...
de funções ortogonais periódicas, de período 2p, de quadrado integrável, forma a base para
a análise de Fourier. Dada uma função periódica, de período T e de quadrado
integrável, pode-se expressar a equação como:
,
onde ln=2p/T são as freqüências de Fourier e os
coeficientes de an e bn são dados por:
, n³0
, n³1.
O harmônico de f(t) para n=1 é chamado fundamental e corresponde a uma onda
cosseno (seno) de período igual ao de f(t); para n=2 temos o primeiro harmônico, de período igual à
metade de f(t), e assim sucessivamente. A amplitude Rn e fase fn podem ser escritas, respectivamente, como 
e 
, n=0,1,2,...
Como
intuito de analisar a variabilidade interanual da SAO, as médias sazonais para
todo o registro foram removidas, definindo, assim, uma série temporal de
anomalias. Utilizou-se o SSA-MTM Toolkit (Singular Spectrum Analysis –
Multi-Taper Method) e análise de ondaleta para calcular espectros de potência.
A
técnica de MTM (Ghil, 1997) visa reduzir a variância da estimativa
espectral através da multiplicação da
série temporal por uma janela antes de aplicar a transformada de Fourier
discreta. Pequenos conjuntos de funções ortogonais (denominada “tapers”) são
usados para multiplicar a série temporal, ao invés de um único “taper”. O
resultado é um conjunto de estimativas espectrais independentes que produzem um
espectro final baseado num “ensemble” médio. Uma descrição detalhada sobre o
método pode ser encontrada em Percival and Waden (1993). A vantagem desse
método é conseguir separa oscilações periódicas determinísticas de flutuações
aperiódicas e randômicas associadas a ruído de fundo ou erros instrumentais nas
séries temporais.
A
análise de ondaleta permite decompor a série temporal de anomalias no espaço de
tempo/freqüência simultaneamente. A principal vantagem desse método é que é
possível extrair a amplitude de qualquer sinal periódico dentro da série e
mostrá-la como essa amplitude varia no tempo. Em outras palavras, esse método
pode analisar séries temporais com energia não-estacionária em muitas
freqüências diferentes. A ondaleta de Morlet foi utilizada nesse estudo
(Torrence and Compo, 1998). A ondaleta de Morlet é uma exponencial complexa
modulada por uma Gaussiana, isto é, 
, onde t é o tempo, s é a escala da
ondaleta, e w0
é a freqüência adimensional, considerada
6 para satisfazer a condição de admissibilidade (média zero e energia localizada
no espaço do tempo e freqüência). Para testar a significância dos picos, um
espectro de fundo de Fourier foi escolhido como descrito em Torrence and Compo
(1998).
RESULTADOS
Essa
seção é dividida em duas partes: a primeira caracteriza a SAO através da
climatologia da PNM e da análise harmônica, enquanto que a segunda investiga a
variabilidade da SAO com a análise espectral MTM e de ondaleta.
A análise harmônica
A
figura 4 mostra a média zonal da amplitude e porcentagem da variância total
explicada pelo primeiro e segundo harmônicos quando a climatologia da PNM é
decomposta nos primeiros dois harmônicos. Observa-se que a amplitude do segundo
harmônico (linha tracejada) da climatologia de PNM é maior que a do primeiro
harmônico (linha sólida) entre as latitudes aproximadas de 62ºS a 72ºS (figura
4, à esquerda). Essa região latitudinal é a única no globo (não apresentada)
onde a amplitude do segundo harmônico ultrapassa a do primeiro, o que indica a
importância da SAO. A figura 4, à direita, mostra que a porcentagem da
variância total explicada pelo segundo harmônico é maior que a do segundo entre
a banda latitudinal de 46º a 49ºS e 61ºS
a 73ºS, devido à contração/expansão e fortalecimento/enfraquecimento do cavado
cirumpolar antártico que ocorre duas vezes ao ano.
Figura 4. Variação latitudinal da
amplitude (à esquerda) e porcentagem da variância total explicada (à direita) pelos
primeiro (linha sólida) e segundo (linha tracejada) harmônicos. Eixo
horizontal: latitudes de 45ºS a 90ºS. Eixos verticais: amplitudes entre 1e 3,6mb
e 20 a 65%. Unidades em mbar e %, respectivamente.
A
figura 5a mostra a evolução latitude vs. tempo do segundo harmônico da média
zonal da PNM para cada ano. O diagrama é semelhante ao apresentado por van Loon
et al. (1993) que utilizou os dados de PNM do Australian Bureau of Meteorology,
cobrindo o período de 1974 a 1988. A diferença da figura 5a em relação ao
diagrama de van Loon et al. (1993) é que a análise é feita com a série da
Reanálise tendo início em janeiro/1968 e término em dezembro/2003, ou seja,
inclui mais 20 anos de dados e, portanto, pode ser considerada uma atualização
do trabalho de van Loon et al. (1993) nesse aspecto. A figura 5a revela
amplitudes maiores nas latitudes mais altas, alcançando 5mbar em aproximadamente
67ºS em 1975 e 1982, enquanto que em 50ºS, as amplitudes variam entre 1 e 3hPa.
Uma importante característica da figura 5a é a amplitude mínima situada entre
55ºS e 60ºS, onde há reversão de fase. Os ciclos anuais da PNM, fora de fase,
em 50ºS (figura 6a) e 65ºS (figura 6b) confirmam esse comportamento (veja linha
sólida espessa).
A
figura 5b mostra as séries temporais da amplitude e variância explicada do
segundo harmônico para as latitudes de 50ºS e 65ºS. Observa-se que, normalmente
quando a amplitude é alta, a porcentagem da variância explicada também é alta
(ultrapassando 75% da variância total), o que ressalta a importância do segundo
harmônico em relação ao primeiro (não mostrado) em muitos períodos da série
temporal nessas duas latitudes.
A
principal característica da figura 5a, contudo, é o evidente enfraquecimento do
segundo harmônico após 1980, aproximadamente, que concorda com os estudos
anteriores de van Loon et al. (1993) e Hurrel and van Loon (1994). Essa
variabilidade decadal pode ser vista nos ciclos anuais da PNM zonal média (figura
6) em 50ºS, 65ºS e da diferença entre essas latitudes, para três diferentes
períodos: 1968-1978 (linha tracejada), 1979-1990 (linha tracejada e pontilhada)
e 1991-2003 (linha sólida). Os períodos supra citados, com 10, 11 e 12,
respectivamente, foram escolhidos de acordo com o comportamento da SAO, isto é,
o primeiro período refere-se à maior intensidade da SAO, o segundo envolve o
enfraquecimento ocorrido após 1979 (segundo a literatura), e o terceiro
investiga seu comportamento na última década.
O
ciclo anual da PNM zonal, levando em consideração todo o período dos dados
(linha sólida espessa), mostra que em 50ºS (figura 6a), o primeiro máximo,
associado a 1006,6hPa, ocorre em março enquanto que o segundo máximo, associado
a 1005,8hPa, aparece em agosto. Já em 65ºS (figura 6b), o ciclo anual tem um
mínimo em março (986,9hPa) e outro em outubro (984,8hPa). Nota-se que o ciclo
anual em 65ºS não sofre enfraquecimento significativo. Segundo van Loon et al.
(1993), a diminuição do segundo harmônico é evidente nas médias latitudes, mas
não em 65ºS. A figura 6a revela que essas mudanças são realmente mais salientes
em 50ºS. Durante o primeiro período decadal (linha tracejada), o ciclo anual em
50ºS revela um forte segundo harmônico. As décadas seguintes são marcadas pela
redução da amplitude do segundo pico, que está associado ao enfraquecimento do
segundo harmônico. O ciclo da PNM nas médias latitudes, em particular, mostra
um aumento do terceiro harmônico para o período de 1979-1990 (linha tracejada e
pontilhada), devido ao aparecimento de dois máximos na segunda parte do ano, um
em agosto e outro em novembro.
A
figura 6c mostra o ciclo anual da diferença da PNM entre as latitudes de 65ºS e
50ºS. van Loon (1967) considerava a
diferença das temperaturas zonais médias a 500mb ou da PNM entre essas
latitudes como um índice associado com a intensidade do fenômeno. O
deslocamento temporal da PNM entre as médias e altas latitudes do Hemisfério
Sul resulta em proeminentes picos na diferença, que ocorrem em março e outubro
associados com 19,5hPa aproximadamente. Na década de 90, o ciclo anual revela
um pico em setembro, por causa do comportamento semelhante da PNM em 65ºS.
Figura 5. Acima: (a) Amplitude do
segundo harmônico para cada ano da PNM média zonal de 1968 a 2003. As áreas
sombreadas indicam, valores mais que 40% da variância total explicada pelo
segundo harmônico. Intervalos dos contornos de 1hPa e 10%, respectivamente.
Abaixo: Séries temporais da amplitude (linha tracejada) e porcentagem da
variância explicada (linha sólida) do segundo harmônico, extraídas de (a), para
as latitudes de 50ºS (b) e de 65ºS (c). Unidades de hPa e %, respectivamente.
Figura 6. Ciclo anual da PNM
média zonal em: (a) 50ºS, (b) 65ºS e (c) a diferença entre essas duas
latitudes; para a média sobre os períodos de 1968-1978 (linha tracejada); 1979-1990
(linha tracejada e pontilhada); e, 1991-2003 (linha sólida). A linha sólida
espessa representa a média da PNM zonal média sobre o período inteiro
(1968-2003). Unidades em hPa.
As
mudanças da SAO verificadas até o momento referem-se às séries temporais da
média zonal da PNM sobre todas as longitudes. Entretanto, quando analisada
espacialmente, a PNM revela comportamento distinto sobre as bacias oceânicas. O
enfraquecimento da SAO não ocorre homogeneamente para todas as longitudes. A
amplitude e variância explicada do segundo harmônico,dispostas na projeção
polar do Hemisfério Sul para as diferentes décadas na figura 7a, mostra que, antes
de 1979, a SAO era bastante intensa sobre as três bacias oceânicas nas médias
latitudes e em torno do continente antártico. Esse comportamento é condizente
com o diagrama exposto na figura 4. A década seguinte (figura 7b) é
caracterizada por uma redução significativa no sinal da SAO nas médias
latitudes, em especial nos setores do Pacífico e Índico, e ao redor da
Península Antártica. A diminuição do segundo harmônico ao redor da Península
Antártica, contudo, não é forte o suficiente para influenciar um
enfraquecimento da PNM na média zonal da latitude de 65ºS. Esses resultados são
consistentes com os de van Loon and Rogers (1984) e van Loon et al. (1993). A
última década (figura 7c) revela a persistência desse enfraquecimento nas
médias latitudes do Pacífico e Índico, mas não mostra mudanças no comportamento
da SAO sobre o setor do Atlântico. A figura 7, portanto, mostra que, embora a
SAO tenha enfraquecido nas médias latitudes dos oceanos Pacífico e Índico, o
mesmo não ocorre para a bacia atlântica.
Figura 7. À esquerda: Amplitude
do segundo harmônico para a média dos períodos de: (a) 1968 a 1978, (b) 1979 a
1990, (c) 1991 a 2003. As áreas sombreadas indicam valores maiores que 40% da
variância explicada. Os intervalo dos contornos são de 0,5hPa e 20%,
respectivamente. À direita: Ciclo anual da PNM em 50ºS para três regiões
oceânicas: (d) Pacífico (180ºW-225ºW); (e) Atlântico (55ºW-0ºE); e, (f) Índico
(45ºE-110ºE). Linha tracejada: 1968-1978; linha tracejada e pontilhada:
1979-1990; linha sólida: 1991-2003.
As
figuras 7e a 7f esclarecem o comportamento das figuras 7a a 7c através dos
ciclos anuais médios da PNM para cada
período, na latitude de 50ºS sobre as seguintes áreas oceânicas: Pacífico
(180ºW-225ºW, painel superior), Atlântico (55ºW-0ºE, painel do meio) e Índico
(45ºE-110ºE, painel inferior). A SAO durante o período de 1968-1978 (linha
tracejada) é bem definida sobre as três bacias oceânicas. As décadas seguintes
revelam a redução da amplitude do segundo pico, exceto sobre o oceano Atlântico
(figura 7e), onde a SAO não sofre mudanças tão intensas.
Uma
vez que grande parte da variabilidade do Pacífico e Índico estão relacionadas
com o ENOS, acredita-se que esses fenômenos de escala global possam estar
relacionados ao enfraquecimento da SAO sobre as médias latitudes desses dois
oceanos. Diferentemente desses oceanos, o Atlântico Sul parece ter um papel
fundamental na ocorrência e manutenção da SAO, uma vez que este fenômeno ainda
ocorre fortemente nas médias latitudes dessa bacia.
As análises espectrais
Com o intuito de examinar a variabilidade
da SAO, a figura 8 apresenta o espectro de MTM da série de anomalias da média
zonal da PNM em 50ºS, 65ºS, da sua diferença e da posição média zonal do cavado
circumpolar antártico. Os quatros espectros de potência apresentam pico
associado ao período de 4 anos (em torno de 0,020 ciclos/mês), todos
significativos a 95%. O pico de energia de 4 anos em 50ºS (figura 8a) ocorre
com alguns meses de defasagem em relação ao pico em 65ºS (figura 8b, em torno
de 0,021 ciclos/mês). Essa diferença de fase (aproximadamente 5 meses) entre
essas duas latitudes resulta num pronunciado pico harmônico de 4 anos na série
da diferença entre essas duas latitudes (figura 8c), ressaltando o fenômeno. Sendo
4 anos a variabilidade típica do ENOS, acredita-se a energia encontrada nos
espectros de potência possa estar associada a esse fenômeno. Acredita-se que a
defasagem de alguns meses entre as latitudes de 50ºS e 65ºS seja grande o
suficiente para descartar a hipótese de teleconexão atmosférica e para sugerir
um possível transporte de anomalias de temperatura através do oceano.
O espectro de potência da série de
anomalias da posição média zonal do cavado circumpolar antártico é apresentado
na figura 8d. A contração/expansão e fortalecimento/enfraquecimento do cavado
circumpolar antártico modulam sua posição, que possui um papel essencial em
determinar a ocorrência da SAO. A posição da média zonal do cavado é de 65,7ºS
e está representada nas figuras 7a a 7c por uma linha sólida ao redor do
continente antártico. A análise espectral da posição do cavado revela o mesmo
período de variabilidade de 4 anos. Meehl (1991) mencionou a importância do
ENSO e das Monções Asiáticas nas mudanças do cavado circumpolar. Van Loon et
al. (1993) notou uma mudança na posição do cavado de 1972 a 1988 nos dados de
estações meteorológicas da Austrália. Os autores descrevem um movimento para
norte do cavado e um movimento para sul da alta subtropical, que enfraqueceu a
onda semianual nas médias latitudes, em especial no Pacífico Sul. Uma vez que a
posição do cavado está diretamente relacionada a SAO, acredita-se que o ENOS
tenha certa influência na variabilidade da SAO.
A
B
C
D
Figura 8. Espectro de MTM para as
séries temporais das anomalias da média zonal da PNM em (a) 50ºS, (b) 65ºS, (c)
sua diferença, e (d) da posição média zonal do cavado circumpolar antártico. O
pico quadrado em (c) é resultado de análise harmônica. Eixo horizontal:
freqüências menores que 0,06 ciclos/mês.
A análise de ondaleta foi aplicada
com o intuito de verificar como esses sinais interanuais variam na amplitude e
freqüência ao longo da série temporal. A figura 9 apresenta os espectros de
ondaleta para as séries temporais de anomalias da PNM média zonal em 50ºS,
65ºS, sua diferença e, ainda, considerando apenas os meses de primavera
(setembro-outubro-novembro, SON) da série temporal em 50ºS. A decisão de levar
em conta apenas esses referidos três meses se deve ao fato do enfraquecimento
da SAO nas médias latitudes estar relacionado com a diminuição do segundo
máximo da PNM, que ocorre nessa estação do ano. Os contornos espessos envolvem
regiões com 95% de confiança.
O espectro de ondaleta para 50ºS
(figura 9a) mostra energias entre 1-2 anos e em 4 anos, sendo significativa de
1963 a 1969 e 1974 a 1982. A energia de 2-4 anos decresce a partir de 1982,
aproximadamente. A figura 9b mostra que a PNM em 65ºS tem alta variância de
1974 a 1982 e 1990 a 1999 associadas ao período de 4 anos. Além disso, é
possível notar energias significativas em 1-2 anos ao longo da série (figura 9b).
O espectro de ondaleta para a diferença entre essas latitudes também revela
energia significativa em 4 anos, em particular de 1960 a 1971 e 1977 a 1983,
conforme visto na figura 9c. Esses resultados encontrados nas figuras 9a a 9c
confirmam os obtidos através da análise espectral de MTM. A figura 9d mostra
que as mudanças na amplitude do segundo pico da PNM nas médias latitudes possam
estar associadas a um fenômeno global com período de 6-10 anos, conforme mostra
a saliente energia espectral significativa entre 1965 a 1992.
Figura 9. Espectro de ondaleta
das séries temporais das anomalias da média zonal da PNM em (a) 50ºS, (b) 65ºS,
(c) sua diferença, e (d) da série das anomalias da média zonal da PNM
considerando apenas os meses de SNO, quando ocorrem as mudanças sazonais da
SAO. Os contornos espessos envolvem regiões significativas a 95%.
DISCUSSÕES E CONCLUSÕES
Esse
trabalho caracteriza o comportamento climatológico da PNM no Hemisfério Sul, em
particular nas latitudes de 50ºS e 65ºS, com atenção especial ao fenômeno da
Oscilação Semi-Anual. Esse estudo também investiga a variabilidade da SAO e
ainda expande os trabalhos de van Loon and Rogers (1984), van Loon et al.
(1993) e Hurrel and van Loon (1994), entre outros, através da extensão do
comportamento da SAO sobre a última década. Para tanto, fez-se uso dos dados de
PNM da Reanálise do NCEP/NCAR.
O
enfraquecimento da SAO pode ser visto na análise harmônica da média zonal da
PNM nos últimos anos. Entretanto, essa mudança é clara sobre as médias
latitudes dos oceanos Pacífico e Índico, mas de forma alguma pode ser
considerada presente sobre o setor do Atlântico, onde a SAO ainda é forte e
presente. Diferentemente dos outros oceanos, o Atlântico Sul parece exercer um
papel fundamental na manutenção da SAO.
Os
resultados das análises espectrais, tanto com a técnica de MTM, quanto com a de
ondaleta, mostram variabilidade interanual significativa nas séries temporais
de anomalias da média zonal da PNM nas latitudes de 50ºS, 65ºS, sua diferença e
na da posição média do cavado circumpolar antártico, todas associadas ao
período de 4 anos. A série de anomalias da média zonal da PNM dos meses de SON
em 50ºS revela alta variância de 1965 a 1992 associada com o período de 6-10
anos.
Os
resultados obtidos com esse estudo indicam uma possível relação do ENOS com a
variabilidade da SAO. Uma vez que a SAO é um fenômeno de interação
oceano-atmosfera e dependente do balanço de calor oceânico, seu enfraquecimento
poderia estar relacionado a uma possível mudança na quantidade de calor
armazenada no oceano durante os eventos quentes do Pacífico, que mudaria o
ciclo anual de temperatura, alterando, conseqüentemente, o ciclo anual da PNM.
Os mecanismos responsáveis por tais relações, bem como a importância do
Atlântico Sul na existência da SAO, são objetos de estudo futuros.
AGRADECIMENTOS
Este trabalho contou com o auxílio da FAPESP 00/02958-7, FAPESP 02/01211-0, CNPq 300040/94-6,
CNPQ-MMA/550363/02-5 e Inter-American Institute for Global Change Research
(IAI). Agradecemos também ao Reindert Haarsma, Harry van Loon e Gerald A. Meehl
por suas discusses e ao Tim Thoar por sua ajuda computacional. Os dados de PNM
são provenientes do NOAA-CIRES Climate Diagnostics Center, Boulder, Colorado,
USA, do site http://www.cdc.noaa.gov/.
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