climatologia i - Departamento de Ciências Atmosféricas

CLIMATOLOGIA I
ACA 0223
CLIMATOLOGIA 1
ACA0223
Por
Prof. Dr. Tércio Ambrizzi
Departamento de Ciências Atmosféricas – IAG-USP
CLIMATOLOGIA I
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O CLIMA GERAL DA TERRA
Departamento de Ciências Atmosféricas – IAG-USP
CLIMATOLOGIA I
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Definições
Mudanças “rápidas” no estado da atmosfera
constituem o que chamamos de “TEMPO”
Características “médias” no estado da atmosfera
constituem o que chamamos de “CLIMA”
CLIMA  “o que se espera”
TEMPO  “o que se tem”
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CLIMATOLOGIA I
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INTRODUÇÃO
O clima afeta diversos aspectos da vida:
•
tipo de moradia e vestuário
•
paisagem
•
agricultura
•
sensações pessoais e cultura
O “Clima” representa, para uma dada região:
•
as condições médias do estado da atmosfera,
durante um longo período de tempo
(normalmente 30 anos)
•
extremos sazonais de temperatura e precipitação
•
freqüência e duração de extremos
O “tamanho” dessa região pode ser:
•
local (e próxima ao solo) – microclima
•
pequena região (um hectare a alguns km2),
ex.: floresta, vale, praia e cidade – mesoclima
•
grande área (um estado, uma região, um pais) – macroclima
•
toda a Terra – clima global
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CLIMATOLOGIA I
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O CLIMA GLOBAL
Fatores (ou controles) climáticos :
• Distribuição de continentes e oceanos
• Cadeias montanhosas (altitude)
• Correntes oceânicas e temperatura da
superfície do mar (TSM)
• Intensidade da radiação solar e sua variação
com a latitude
• Tipo de superfície (ecossistemas)
• Sistemas predominantes de ventos e pressão
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DISTRIBUIÇÃO DE CONTINENTES,
OCEANOS E TOPOGRAFIA
IMPLICAÇÕES :
Capacidade térmica da água > Capacidade térmica do solo 
Variações de temperatura na água MENORES que no solo
maior altitude  menor temperatura
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CLIMATOLOGIA I
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EFEITO COMBINADO DE
MONTANHAS
E ESCOAMENTO
BARLAVENTO
SOTAVENTO
Vento quente e seco
Europa  Föhn
Argentina  Zonda
EUA/Canadá  Chinook
África do Sul  Bergwind
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CORRENTES
OCEÂNICAS
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TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR
ANUAL
Jan
Jun
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RADIAÇÃO (SOLAR e INFRAVERMELHA)
R α T4
maxα T-1
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BALANÇO GLOBAL DE ENERGIA
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BALANÇO GLOBAL DE ENERGIA na superfície
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INTERAÇÃO SOLO-VEGETAÇÃO-ATMOSFERA
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UMIDADE DO SOLO
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DISTRIBUIÇÃO GLOBAL DA VEGETAÇÃO
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CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA
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TEMPERATURA
e
PRECIPITAÇÃO
GLOBAL
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Temperaturas médias globais
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Temperaturas médias globais
Janeiro
Julho
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Temperaturas médias globais
Janeiro
Julho
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Temperaturas médias globais
• Regiões mais frias sob grandes cadeias montanhosas : efeito da
altitude
• Isotermas orientadas na direção leste-oeste:
localidades na mesma latitude recebem aproximadamente a
mesma quantidade de radiação solar.
• Temperatura decresce na direção dos pólos:
A quantidade anual de radiação solar que cada região recebe
diminui em direção aos pólos
• A inclinação das isotermas próximas às margens costeiras dos
continentes: Correntes oceânicas
• Sobre os continentes, as temperaturas variam mais entre o verão
e o inverno do que sobre os oceanos: capacidade térmica
maior da água (tipo de superfície)
• As maiores temperaturas não ocorrem nos trópico, e sim nos
subtrópicos (~30 graus) : Ramo descendente da Célula de
Hadley sobre o hemisfério de verão
• As regiões mais frias do planeta são os pólos (principalmente a
Antártica, pela altitude): alto albedo do gelo e neve, e alguns
meses do ano sem nenhuma radiação solar.
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VAPOR D’ÁGUA NA ATMOSFERA
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VAPOR D’ÁGUA NA SUPERFÍCIE
Julho
Janeiro
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PRECIPITAÇÃO MENSAL GLOBAL
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TAXA DE PRECIPITAÇÃO GLOBAL
ZCIT
ZCPS
Janeiro
Julho
ZCAS
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PRECIPITAÇÃO GLOBAL
• A distribuição global da precipitação está muito ligada à Circulação
Geral da Atmosfera e com a distribuição das cadeias de
montanhas e planaltos.
• A chuva na região equatorial está ligada à ZCIT (convergência dos
alísios e ramo ascendente da Célula de Hadley)
• As regiões com pouca precipitação nas latitudes subtropicais
(inclusive os grandes desertos) estão localizadas no ramo
descendente da Célula de Hadley.
• Nas regiões de latitudes médias a precipitação está associada às
frentes frias e ciclones extra-tropicais, e entre as massas de
ar polar e subtropical.
• Nos pólos está localizado o ramo descendente da Célula Polar e a
baixa temperatura faz com que o vapor d’água disponível seja
pouco.
• Nas latitudes subtropicais encontram-se as Zonas de Convergência
Sub-Tropicais, do Atlântico e do Pacífico (ZCAS e ZCPS).
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CLASSIFICAÇÃO
CLIMÁTICA
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CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA
• Os diversos controles climáticos interagem para produzir os mais diferentes
climas.
• Não existem dois lugares que tenham exatamente o mesmo clima.
• Certas similaridades, porém, permitem dividir a Terra em “regiões climáticas”
CLASSIFICAÇÃO dos GREGOS ANTIGOS
(consideravam somente a temperatura e a distribuição de radiação solar)
Zona tórrida de baixas latitudes:
• limitada ao norte e ao sul onde os raios solares atingem o zênite (23½N e 23½S);
• onde o sol do meio dia é sempre alto, dia e noite tem duração aproximadamente igual;
• é quente o ano todo.
Zona polar (ou frígida) de altas latitudes:
• limitada pelos Círculos Ártico e Antártico (66½N e 66½S);
• frio durante todo o ano, devido a longos períodos de inverno
sem luz solar ou sol muito baixo durante o verão.
Zona temperada:
• região entre as duas anteriores;
• tem verão e inverno bem marcados;
• apresenta características de ambos extremos (frio no inverno, quente no verão).
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SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA DE KÖPPEN
Wladimir Köppen, cientista alemão, 1846-1940
• baseada nas médias anuais e mensais de temperatura e precipitação
• cinco grandes tipos climáticos, designados por letras
A – Climas tropicais úmidos:
Todos os meses têm temperatura média maior que 18 C
Quase todos os meses são quentes
Não existe estação de inverno “de verdade”
B – Climas secos:
Precipitação deficiente a maior parte do ano
Evaporação potencial e transpiração excedem a precipitação
C – Climas úmidos de lat. médias com invernos amenos:
Verões quente a muito quente, com invernos amenos
A temperatura média do mês mais frio é abaixo de 18 C e acima de -3 C
D – Climas úmidos de lat. médias com invernos severos:
Verões quentes, com invernos frios
A temperatura média do mês mais quente excede 10 C e
A média mensal do mês mais frio cai abaixo de -3 C
E – Climas polares:
Invernos e verões extremamente frios
A temperatura do mês mais quente é abaixo de 10 C
Não há verão “de verdade”
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CLIMATOLOGIA I
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Descrição dos códigos da classificação
climática de Koppen/Trewartha
Zonas principais:
A. Tropical
B. Seco
C. Baixas latitudes médias
D. Altas latitudes médias
E. Polar
Modificadores adicionais:
S. Semi-árido
W. Árido
T. Tundra
F. Calota polar
H. Montanhosa
Modificadores em letras minúsculas
a. verões quentes e longos
b. verões quentes e curtos
c. verões frescos e curtos
d. verões e invernos frios
f. precipitação todos os meses
w. inverno seco
s. verão seco
m. precipitação de monção
h. quente e seco, temperatura média de todos os meses acima de 0 C
k. frio e seco, pelo menos um mês com temperatura média abaixo de 0 C
n. nevoeiro freqüente
n'. nevoeiro não freqüente, mas alta umidade
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CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA
de Köppen/Trewartha
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CLIMAS DA AMÉRICA DO SUL
A. Tropical
B. Seco
C. Baixas latitudes médias
S. Semi-árido
W. Árido
H. Montanhosa
a. verões quentes e longos
b. verões quentes e curtos
c. verões frescos e curtos
f. precipitação todos os meses
w. inverno seco
s. verão seco
m. precipitação de monção
h. quente e seco, temperatura média
de todos os meses acima de 0 C
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Clima Tropical
Andagoya,
Columbia, 5° N
Iquitos, Peru 4° S
Calcutta, India
22.5° N ,
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Clima árido e semi-árido
Berbera, Somalia
10.5° N ,
Alice Springs,
Australia 23.5° S ,
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Latitude Média Úmida
New Orleans, USA 30° N
London, England
51.5° N
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CLIMATOLOGIA DINÂMICA
DO BRASIL
(principais sistemas meteorológicos
e efeitos no clima: distribuição de
precipitação e temperatura)
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CLIMATOLOGIA I
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REGIÃO NORTE
MACAPÁ (AP)
Principais sistemas:
ZCIT
Convecção local
Linhas de Instabilidade
Temp.
Evap.
Prec.
MANAUS (AM)
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BELEM (PA)
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REGIÃO NORDESTE
(norte)
SÃO LUIS (MA)
Principais sistemas:
ZCIT
Convecção local
Brisas
Ondas de leste
FORTALEZA (CE)
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NATAL (RN)
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Variabilidade inter-anual
Variabilidade intra-sazonal
Vórtice ciclônico de altos níveis
“DIPOLO do Atlântico”
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REGIÃO NORDESTE
(leste e sul)
JOÃO PESSOA (PB)
Principais sistemas:
Brisas
Ondas de leste
Frentes Frias
SALVADOR (BA)
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RECIFE (PE)
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Frentes Frias e indução de convecção tropical
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REGIÃO CENTRAL
CUIABÁ (MT)
Principais sistemas:
Convecção local
Linhas de instabilidade
Frentes Frias
Célula de Hadley (desc.)
CAMPO GRANDE (MS)
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BRASILIA (DF)
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REGIÃO SUDESTE
RIO DE JANEIRO (RJ)
Principais sistemas:
Linhas de Instabilidade
Brisas
ZCAS
Frentes Frias
BELO HORIZONTE (MG)
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SÃO PAULO (SP)
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CURITIBA (PR)
REGIÃO SUL
Principais sistemas:
Linhas de Instabilidade
Brisas
Frentes Frias
FLORIANÓPOLIS (SC)
PORTO ALEGRE (RS)
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CLIMATOLOGIA I
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Sites interessantes
•
http://www.grec.iag.usp.br
•
http://www.mct.gov.br/clima/comunic_old/caracna2.htm
•
http://www.cptec.inpe.br/products/climanalise/
•
http://www.cptec.inpe.br/products/climanalise/cliesp10a/index1.shtml
•
http://www.inmet.gov.br/climatologia/combo_climatologia_C.html
•
http://geography.uoregon.edu/envchange/clim_animations/
•
http://www3.cptec.inpe.br/~ensinop/aulas.htm
•
http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7v.html
•
http://www.blueplanetbiomes.org/climate.htm
•
http://www.fao.org/waicent/faoinfo/sustdev/EIdirect/CLIMATE/EIsp0002.htm
•
http://www.cptec.inpe.br/enos/
•
http://iri.ldeo.columbia.edu/climate/ENSO/index.html
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Modelos numéricos
Modelo Climático Global
(grid 200 km x 200 km)
Modelo Climático Regional
(grid, 60 km x 60 km)
Modelo Climático Regional
(grid, 14 km x 14 km)
Downscaling estatístico
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Correlation: Nino3.4 & SST
Modelado
Observado
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Previsão de Tempo
Condição Final
Condição Inicial
~ 2 semanas
Observações
Meteorológicas
Previsão
Tempo
Atmosfera é caótica para prazos superiores a cerca de 1 semana.
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Previsão Sazonal
0
15 dias
Tempo
105 dias
Estação 1
200 dias
Estação 2
300 dias
Estação 3
Caos: “Um sistema que depende sensivelmente de modificações
interiores nas condições iniciais”
(Lorenz: The Essence of Chaos, 1993)
Base Científica para a Previsão Sazonal
 A Atmosfera Tropical Média Sazonal e os Oceanos Tropicais são praticamente
insensíveis às condições iniciais e primordialmente determinados pelas condições de
contorno (forçantes nas fronteiras).
 Excelente simulação da precipitação tropical média para uma dada TSM tropical;
e da TSM tropical para um dado cisalhamento do vento.
Adaptado de J. Shukla, COLA/IGES
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Previsão Climática Sazonal do CPTEC/INPE
Esquema Operacional
N
PREVISÃO
SIMULAÇÃO
2
NO
NOV
JAN
DEZ
FEV
CIN
CI2
TSM:Obs.
CI1
2
1
PREVISÃO
SIMULAÇÃO
...
PREVISÃO
MÉDIA DO
CONJUNTO
N
1
JUN
TSM Prevista:
 Anomalias Persistidas
 Previsão para o Pacífico
 Previsão para o Pacífico e Atlântico
PREVISÃO
SAZONAL

CONJUNTO
PREVISÃO DA ANOMALIA
SUBTRAÇÃO
SIMULAÇÃO CLIMATOLÓGICA
N
NO
NOV
CI2
CI1
JAN
DEZ
TSM
FEV
...
CLIMATOLÓGICA
2
1
SIMULAÇÃO CLIMATOLÓGICA
CIN
N
2
JUN
1
CLIMATOLOGIA
DO
MODELO
CONJUNTO CLIMATOLOGIA DO MODELO
MÉDIA DO
CONJUNTO
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CLIMATOLOGIA I
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Condições de Contorno para a Previsão Numérica do GCM no CPTEC
Anomalias de TSM no Pácífico
Tropical
Soma
Previsão de Anomalia de TSM do
NCEP
Último Mês de
Previsão
Primeiro Mês de Previsão
Anomalias de TSM
GLOBAIS
CC Inferior: Anomalia de TSM
NCEP
Restante dos Oceanos: Anomalia de TSM Persistida
Anomalias de TSM no Atlântico
Previsão de TSM no Atlântico - SIMOC/CPTEC
Soma
Primeiro Mês de
Previsão
Último Mês de
Previsão
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Previsão Climática Sazonal
Alta
Previsibilidade
Baixa Previsibilidade
Média
Previsibilidade
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CLIMATOLOGIA I
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Monitoramento
Global
Monitoramento
no Brasil
CPTEC - INPE
Previsão Climática Sazonal
Anomalias de Chuva (mm/dia) - MAM 1998
Previsão
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CLIMATOLOGIA I
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Avaliação da previsibilidade climática


maior dispersão entre os
membros
menor dispersão entre os
membros
- previsível
+ previsível

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
CLIMATOLOGIA I
FMAM 1997
FMAM 1998
FMAM 1999
FMAM 2000
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CLIMATOLOGIA I
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Próxima aula....
O papel dos oceanos
• Processos climáticos do oceano
• As oscilações El Niño – La Niña
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