METEOROLOGIA SINÓTICA
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
INSTITUTO DE ASTRONOMIA, GEOFÍSICA E CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS
O CLIMA DO BRASIL

Considerando os limites continentais dados por 5°N a 34°S e 033°W a 070°W, é conveniente uma divisão esquemática em seis regiões:

1 - Amazônia Ocidental: equatorial chuvoso, sem estação seca e pequena flutuação térmica durante o ano .
2 - Extremo Sul: clima de latitudes médias, com grande flutuação térmica no ano; estação seca bem definida durante o verão e estação chuvosa no inverno associada a frentes frias .
3 - Nordeste: clima de regiões semi-áridas, com baixos níveis pluviométricos e estação chuvosa ("inverno") concentrada em poucos meses .
4 - Sul: sub-trópicos que sofrem influências de latitudes médias e dos trópicos, com estação seca bem definida (no inverno) e estação chuvosa de verão com chuvas convectivas; além disso, sistemas frontais causam chuvas na maior parte do ano .
5 - Sudeste: ídem ao anterior .
6 - Centro-Oeste: ídem ao anterior.

As variações regionais e temporais de grande escala do clima das diversas regiões do Brasil podem ser entendidas em termos da circulação geral da atmosfera, dada pela atuação das células convectivas de Hadley-Walker e dos sistemas frontais.

 

 

 


Células de Hadley - Walker
Causam variações na distribuição de precipitação, sendo associadas à liberação de calor latente durante a precipitação.
  • Hadley: direção norte-sul
  • Walker: direção leste-oeste

    Exemplos

    1. as variações sazonais da precipitação no Brasil estão associadas com o movimento meridional de uma célula de Hadley, a qual está sobre a Amazônia no verão e sobre a América Central durante o inverno (associada ao movimento do Sol); 2. as variações inter-anuais da precipitação no Brasil estão relacionadas ao deslocamento zonal de uma célula de Walker (ligada aos fenômenos El Niño e La Niña - Oscilação Sul);

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    janeiro maio

    Sistemas Frontais
    • Causam variações na distribuição de precipitação e temperatura;
    • Estão associados às ondas baroclínicas de latitudes médias (o cisalhamento vertical do vento está diretamente ligado a gradientes horizontais de temperatura);
    • Agem no sentido de diminuir o gradiente horizontal de temperatura (levando o ar polar para a região tropical e ar tropical para a região polar);
    • De uma maneira geral, o clima de uma dada região é o resultado “médio” da interação da circulação geral da atmosfera com as características locais, podendo ou não apresentar variações segundo a época do ano. Isto significa que o clima não pode ser alterado em curtos períodos de tempo

    Por outro lado, as variações do tempo em determinada região dependem

    • (i) da grande escala: representando o ambiente médio (relacionado à época do ano) e a penetração de sistemas frontais (da ordem de alguns dias), e
    • (ii) da meso e pequena escala: caracterizado pelas condições locais e os correspondentes movimentos atmosféricos induzidos (da ordem de poucas dezenas de horas)

    Região Norte
    • aproximadamente 3,5 milhões de km2, é a maior extensão de floresta tropical úmida do globo
    • temperaturas médias anuais de 26°C, caindo para 24°C na parte oeste e até maiores ao longo do baixo Amazonas
    • em termos de distribuição de precipitação, pode-se observar
      • (i) máximo de ~3500 mm/ano na região oeste-noroeste, próximo às encostas leste dos Andes
    • regeneração de LI que formaram-se na costa, propagaram-se para oeste, desintensificaram-se durante a noite e reintensificaram-se no dia seguinte
    • convergência em baixos níveis, devido ao encontro dos alíseos com a topografia dos Andes, os quais são defletidos para S/SW, formando uma linha de máximo (2000 mm) com o formato da cordilheira
      • (ii) máximo secundário (> 3000 mm) ao longo da costa
    • convergência noturna entre os ventos alíseos e a brisa terrestre noturna
    • convergência devido ao aumento de atrito superficial sobre o continente em relação ao oceano
    • linhas de instabilidade (LI) que se formam à tarde e se propagam para oeste
      • (iii) terceiro máximo nas regiões sudeste e centro-sul, devido à penetração dos sistemas frontais, que organizam e intensificam complexos convectivos (aglomerados de Cbs de meso e grande escala)
    Como observação cabe mencionar que as partes central, sudoeste e leste apresentam estação seca bem definida, fato devido ao movimento anual do centro de movimento ascendente da célula de Hadley; porém as regiões oeste e noroeste não apresentam este comportamento.
    Região Nordeste
    • Delimitada pelos paralelos 4° e 16°S e meridianos 033° e 046°W e com cerca de 1,5 milhões de km2;
    • Planícies de altitude inferior a 500 m e superfícies de 800 a 1200 m;
    • Considerada região anômala dos continentes tropicais pois tem clima semi-árido, apresentando alta variabilidade espacial e temporal da precipitação (assim como o nordeste da África e partes da Índia);
    • Litoral: > 1600 mm/ano;
    • Interior: < 400 mm/ano;

    Este comportamento é atribuído a :

    • (i) circulação de larga escala
      • célula de Walker: convecção na Amazônia e subsidência no NE;
      • célula de hadley: convecção na ZCIT e subsidência no NE;
    • (ii) alto albedo de superfície
      • reflete mais radiação do que as áreas vizinhas (Amazônia e Atlântico);
      • menor aquecimento do ar sobrejacente, o que pode implicar em subsidência e portanto, inibindo a formação de nuvens;
    Cabe a observação que não há falta de umidade nos níveis inferiores, pois perfis em períodos secos e chuvosos pouco diferem. Aparentemente, não existe um mecanismo dinâmico que seja capaz de converter vapor d´água em chuva.

    Pela distribuição espacial do mês onde a precipitação tem seu máximo, pode-se concluir que mais de um mecanismo é responsável pelas chuvas da região (mecanismos de grande e de meso escala).


    Zona de Convergência InterTropical (ZCIT)
    • climatologicamente, a posição latitudinal da ZCIT é

      • ~14°N em agosto e setembro e
      • ~ 2°S em março e abril
    • muito importante na determinação da abundância ou deficiência de precipitação no período de "inverno" (março-abril) sobre o norte do NE.
    • em alguns eventos a ZCIT não cruzou o equador em direção ao HS e em outros, chegou a 6°S.

     

     

    • dinamicamente, a ZCIT é uma banda de baixa pressão e convergência dos alíseos em baixos níveis
    • a ZCIT é parte da circulação geral da atmosfera e, portanto, sua variabilidade depende da CGA
    •     anos "chuvosos" : Alta do Atlântico Norte mais intensa; alíseos de NE mais intensos;     ZCIT mais ao sul
    •     anos "secos" : Alta do Atlântico Sul mais intensa; alíseos de SE mais intensos; ZCIT mais ao norte
      a ZCIT também depende da temperatura da superfície do mar

     

     

     


    Temperatura da Superfície do Atlântico Tropical
    • Relação entre a distribuição geral de TSM do Atlântico Tropical e precipitação no NE parece ser válida na maioria dos anos.
    • Águas mais quentes (frias) no Atlântico Sul Tropical e mais frias (quentes) no Atlântico Norte Tropical estão associadas com anos chuvosos (secos) no NE.
    • Padrão de Dipolo da TSM no Atlântico Tropical.


    Penetração de Sistemas Frontais
    • Mecanismo que pode causar chuvas no NE, principalmente na parte sudeste e sul (BA, sul do MA e sul do PI);
    • Ocorrem preferencialmente de novembro a janeiro;
    • Sua variabilidade interanual está relacionada aos padrões de bloqueio na circulação troposférica sobre a América do Sul e oceanos adjacentes;
    • Organizam e incrementam a precipitação convectiva a oeste e sudoeste do NE até a Amazônia;

    Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis
    • Formam-se no Atlântico Sul e penetram no NE;
    • Ocorrem entre setembro e abril (mais em janeiro);
    • Duram de algumas horas a duas semanas;
    • Trajetórias irregulares (para leste quando no sul e para oeste quando mais ao norte);
    • Confinados na média e alta troposfera (máxima circulação cicloônica em 200 hPa);
    • Nebulosidade varia, mas em geral com céu claro no centro e Ci e Cb nas bordas.

     


    Máximo de Precipitação na Costa Leste
    • Entre maio e junho (quando o contraste terra-oceano é maior);
    • Mais de 50 % da precipitação é observada no período noturno;
    • Provavelmente devido à convergência dos alíseos com a brisa terrestre noturna;

     


    Linhas de Cumulunimbus na Costa Norte e Nordeste da América do Sul
    • Formam-se no litoral, devido à brisa, podendo se propagar para o interior;
    • Ocorrem associadas a ZCIT:
      • no verão e outono desenvolvem-se mais ao sul do equador ;
      • no inverno e primavera, mais ao norte do equador.
    • São inibidas por subsidência de grande escala (ENOS);
    • Seu aumento pode ocorrer por impulsos devido à intensificação dos alíseos;
    • Frentes que se aproximam do equador favorecem sua formação;
    • Sua propagação depende da presença de forte cisalhamento vertical entre alíseos e jatos de altos níveis, o que forma um duto no qual as linhas se propagam como ondas de gravidade;

    Circulação de Vale-Montanha
    • A topografia pode ser importante para a precipitação em pequena escala no NE (Petrolina, PI);
    • à sotavento de barreiras elevadas, vales bastante secos;
    • à barlavento dessas barrieras, áreas úmidas e propícias para plantio;

    Região Centro-Oeste
    - Baixa do Chaco (em superfície) e Alta da Bolívia (em 200 hPa)

    • 1,9 milhões de km2, sem serras, no platô central
    • extensão latitudinal de 5° a 22° S e correspondente diversificação térmica ao longo do território
    • temperaturas médias elevadas 26° a 28°C, exceto em regiões em altitude onde não chega a 24°C
    • domínio de clima quente semi-úmido, com 4 a 5 meses secos
    • norte do Mato Grosso: > 2500 mm/ano
    • setor norte sofre influências de sistemas da Amazônia (tropicais)
    • setor sul sofre influências de frentes e linhas de instabilidade pré-frontais (sistemas extra-tropicais)
    • complexos convectivos de meso escala podem ter forte influência
    • circulação típica de verão

    Regiões Sudeste e Sul

    Sudeste

    • com ~ 920 mil km2 situada entre os paralelos 14° e 25° S;
    • grande parte em zona sub-tropical;
    • contrastes marcantes de relêvo;

    •     Superfícies sedimentares de 500 a 1200 m de altitude:
          Serra do Mar (~ 2200 m) e da Mantiqueira (~ 2700 m)
    • verão: temperaturas médias de 24°C (com exceção de áreas elevadas);
    • inverno: 10°C por pentração de massas frias;
    • precipitação regida por relêvo, influência marítimas e instabilidades atmosféricas;

    Sul

    • ~ 570 mi km2, entre o trópico de Capricórnio e as latitudes 30° a 34° S;
    • todo território em zona temperada;
    • temperaturas médias anuais de 20° a 24°C, podendo haver máximos de 40° a 42°C e mínimos abaixo de 0°C por intrusão de massas frias;
    • precipitação bem distribuída ao longo do ano, mantendo ritmo sazonal;
    • fenômeno importante: geadas, 10 a 20 dias por ano, em média;

    Ambas as regiões são afetadas por sistemas sinóticos e sub-sinóticos devido a fatores de grande escala e circulações locais.   


    Escala Sinótica
    • sistemas frontais (Pacífico, Argentina, S-SE, NE);
    • vórtices ciclônicos (Pacífico, costa oeste da América do Sul, S-SE);
    • sistemas associados à instabilidade do jato sub-tropical (JST);
    • frontogênese e ciclogênese no S-SE;
    • Zona de Convergência do Atlântico Sul;
    • bloqueios no escoamento de grande escala;

    Escala Sub-sinótica
    • sistemas em forma de vírgula invertida;
    • aglomerados convectivos que se formam de madrugada próximo aos Andes e evoluem para complexos convectivos de meso escala (CCM).

    Sistemas Frontais
    • Dentre as mais importantes perturbações atmosféricas responsáveis por precipitação e mudanças na temperatura em quase todo o país
    • Formam-se em ondas baroclínicas de latitudes médias (escala ~3000 km) imersos nos ventos de oeste dessas latitudes
    • Provenientes do Pacífico, onde se propagam de oeste para leste, essas ondas modificam-se ao atravessar os Andes, interagindo com a circulação da América do Sul e adquirindo uma componente em direção ao equador, tendo propagação típica de sudoeste para nordeste ao longo da costa da América do Sul; podem atingir latitude tropicais
    • Seu desenvolvimento está ligado à intensificação de sucessivos cavados e cristas no Pacífico, que causa a propagação de energia de oeste para leste (Fortune & Kousky, 1982)
    • Principalmente no inverno, após a passagem de um sistema frontal, pode haver a ocorrência de geadas propiciada pela entrada de ar extremamente frio oriundo de regiões polares devido à presença de cavados bastante meridionais (Fortune & Kousky, 1982)
    • Durante a maior parte do ano (exceto no inverno) esses sistemas frontais interagem com a convecção tropical, em geral acentuando-a (Cb?s profundos responsáveis pela precipitação tropical e sub-tropical)
    • As geadas acontecem nas regiões de penetração de ar frio e seco do Anticiclone extra-tropical e tem efeitos devastadores na agricultura.


    Vórtices Ciclônicos
    • sistemas que se desenvolvem no Sul e Sudeste do Brasil associado a padrões em altos níveis que chegam pela costa oeste da América do Sul vindos do Pacífico, penetrando no continente e provocando instabilidade no seu setor leste e nordeste;
    • seu mecanismo de formação se baseia na amplificação de uma crista corrente acima;
    • antes de penetrar no continente (onde a nebulosidade é maior) é mais facilmente detectável na imagem do vapor d'água do satélite geoestacionário;
    • quando se desloca para leste, atinge o Sul e Sudeste do Brasil, em geral provocando chuvas;
    • possuem características físicas semelhantes aos vórtices do Nordeste mas com algumas diferenças (principalmente no deslocamento);
    • formam-se o ano inteiro primeiramente nos altos níveis e depois se propagam para altitudes menores, às vezes estando associado a um ciclone de superfície ou mesmo propiciando ciclogênese;
    • segundo Satyamurty, Ferreira e Gan (1990) com base em imagens de satélite para o período de Janeiro de 1980 a Dezembro de 1986;
    •     vórtices que cruzam os Andes com vorticidade maior do que 2x10-5 s-1 têm 40
    •     estes autores estimam uma velocidade média de deslocamento de 12.5 m/s na direção sudeste para estes sistemas;
    • na média, uma centena de vórtices por ano cruza o continente, sendo que grande parte destes são gerados ou intensificados na região; foram mais numerosas as ocorrências de verão do que as de inverno;

    A convergência de vapor e a liberação de calor sensível são os efeitos mais ativos na formação destes vórtices.


    Instabilidade do Jato Sub-Tropical
    • JST: ventos fortes em altos níveis, caracterizando uma "corrente de jato";
    • São também responsáveis pelo desenvolvimento ou intensificação da atividade convectiva sobre o sul e sudeste da América do Sul;
    • Sistemas que se organizam no Sul e Sudeste do Brasil com intensa convecção associada à instabilidade causada pelo jato subtropical;
    • A região de aumento do jato subtropical (entrada) em altos níveis apresenta confluência na parte sul e difluência na parte norte, enquanto que a região de diminuição (saída) apresenta difluência na parte sul e confluência na parte norte;
    • Isto quer dizer que pode existir convergência em superfície ao norte da entrada do jato e ao sul da saída, o que pode intensificar ou atenuar condições de superfície, ou seja, as instabilidades do jato são bastante importantes no sentido de fornecer suporte em altitude para sistemas subsinóticos (CCM) se desenvolverem à superfície;

    Frontogênese
    • Processo pelo qual o gradiente de densidade (ou de temperatura) é intensificado, isto é, quando ocorre um aumento na concentração de isopicnais (ou isotermas) devido aos seguintes mecanismos:
      • (i) campo de deformação,
      • (ii) cisalhamento horizontal,
      • (iii) campo de dilatação vertical e
      • (iv) movimentos verticais diferenciados (pode ser frontogenético ou frontolítico);
    • aparentemente a frontogênese acompanha o desenvovimento de perturbações sinóticas em uma atmosfera baroclínica;
    • entre dois fortes anticiclones há uma região preferencial para a frontogênese (ou para a frontólise);
    • ocorrem muitas vezes no sul da região central, na região S, no Paraguai e norte da Argentina;
    • a frontogênese é, em geral, desfavorecida pelos seguintes processos:
      • (i) liberação de calor latente,
      • (ii) atrito com a superfície,
      • (iii) turbulência/mistura e
      • (iv) radiação;
    • Satyamurty & Mattos (1989) definem os campos de deformação e fazem um estudo climatológico de regiões preferenciais para ocorrência de frontogênese ao longo do ano;


    Ciclogênese
    • Processo de abaixamento da pressão atmosférica de superfície com consequente formação de circulação ciclônica;
    • Muitas vezes, pode ser disparada por vórtices ciclônicos de altos níveis;
    • Segundo Taljaard (1982) e Necco (1982):
      •    - as ciclogêneses da América do Sul e Atlântico Sul ocorrem também ao norte de 35°S;
      •    - maior frequência de ciclogênese sobre o oceano no verão e sobre o continente no inverno;
    • Segundo Ferreira (1989):
      •    - cerca de 90% dos casos tem influência no alinhamento de frentes frias (outono-inverno) ou em interação com sistemas convectivos (primavera-verão)
      •    - a região sul americana apresenta condições distintas para a ocorrência de ciclogênese em relação a outras regiões, pois a máxima frequência observada aconteceu no verão e não no inverno;
    • No inverno o principal processo de desenvolvimento de ciclones é a conversão de energia do estado básico para a perturbação, emquanto que no verão, estes sistemas dependem da instabilidade hidrodinâmica;
    • A ligação entre ciclogênese e precipitação consiste em suprimento de umidade oriunda da região amazônica, o que também possui grande importância na dinâmica da ciclogênese.


    Zona de Convergência do Atlântico Sul - ZCAS
    • persistente faixa de nebulosidade orientada no sentido noroeste-sudeste associada a uma zona de convergência na baixa troposfera;
    • estende-se desde o sul da Amazônia até o Atlântico Sul-Central;
    • estrutura semelhante à existente no Pacífico Sul e Índico Sul (menos marcante que ZCAS e ZCPS);
    • períodos de enchente na região sudeste e veranicos na região sul estão associados a ZCAS no sudeste e vice-versa;
    • possíveis mecanismos de formação e manutenção da ZCAS:
    • liberação de calor latente na América do Sul;
    • o aquecimento localizado sobre o continente apresenta papel fundamental para a existência dessas zonas de convergência;
    • dinamicamente, a formação de um cavado na baixa troposfera com orientação NW-SE e de um anticiclone em ar superior, está associada à resposta estacionária da atmosfera a uma forçante localizada de calor;
    • efeitos remotos na manutenção do cavado a ela associado;
    • estudos numéricos indicam que a posição da ZCPS tem fundamental importância no estabelecimento e controle da ZCAS, via ancoramento do cavado em altitude
    • confluência de baixos níveis associada aos Andes;
    • a influência dos Andes parece ser decisiva na posição e confinamento do campo de baixa pressão nos baixos níveis (Baixa do Chaco) em resposta à liberação de calor latente na Amazônia/Brasil Central;
    • efeitos de tempartaura da superfície do mar do Atlântico;
    • alinhamento da ZCAS com região de forte gradiente de TSM: discussão questionável sobre o acoplamento ZCAS/TSM.

    Escoamentos em Larga Escala - Bloqueios na Atmosfera
    • Caracterizam-se por um persistente sistema de alta pressão em superfície que impede a propagação de sistemas transientes;
    • Nos altos níveis, são caracterizados por um centro de alta pressão conjugado a um centro de baixa pressão na região onde os ventos são de oeste;
    • Na região do bloqueio, o céu é sem nebulosidade e as temperaturas são muito altas
    • Bifurcação do jato sub-tropical é indicação da presença de bloqueio;
    • Este sistema faz com que haja um desvio das perturbações, de modo que exista uma espécie de "zona de sombra";
    • Segundo Casarin (1983), no outono há um máximo de dias com atuação de bloqueio, enquanto que no inverno e na primavera ocorre um mínimo;
    • A posição do sistema de bloqueio é fundamental: se estiver muito próximo à América do Sul a região Sul passa por um período mais seco e a região Sudeste sofre grande precipitação; se estiver mais para oeste, o inverso acontece;
    Bifurcação de escoamento escoamento Instável e Estável (jato intenso)

    Vírgula Invertida
    Bibliografia:
    Hallak (1999), Tese de Mestrado - IAG/USP


    • ocorrem na região sudeste (escala de ~1500 km), associada à geração de ciclones;
    • podem se desenvolver como manifestação de instabilidade baroclínica, estando próximo das zonas baroclínicas ou após a passagem de um sistema frontal;
    • formam-se preferencialmente nas estações de transição (primavera e outono);
    • produzem chuvas intensas, mas em geral, de curta duração (comparada aos sistemas sinóticos);
    • possuem estreita ligação com ciclogênese e ciclones extratropicais
    • sua origem é semelhante a de perturbações de escala sinótica de latitudes médias, mas para compreender sua escala e estrutura vertical é necessário entender os processos de liberação de calor latente (devido à preciptação) na coluna atmosférica.


    Complexos Convectivos de Meso Escala
    • Formados pela interação entre jatos de altos e baixos níveis;
    • Jatos de altos níveis (com ar mais frio e seco) com jatos de baixos níveis (de ar mais quente e úmido) provocam uma instabilidade térmica que leva à convecção intensa;
    • Tipicamente sobre a região de planície do Paraguai, a circulação vale-montanha pode ocasionar algums aglomerados convectivos que na presença de jatos de altos e baixos níveis, podem levar à formação de grandes CCM?s no início da manhã;
    • O sistema surge durante a noite e pode adquirir grandes proporções no início da manhã;
    • pode-se citar casos de frontogênese no Sul do Brasil quando estes sistemas se deslocam para leste.


    Bibliografia:
    Taljaard, J.J. (1972): Synoptic Meteorology of the Southern Hemisphere. Meteor. Monog., 13, 139-213.
    Manual de Meteorologia para Aeronavegantes, Ministério da Aeronáutica, Diretoria de Rotas Aéreas.
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    Última atualização 01-07-04