Circulação Atmosférica e Oceânica: ENOS

• A apresentação aborda:
  • Circulação geral da atmosfera e dos oceanos.
  • Interação oceano-atmosfera.
  • El Niño – Oscilação Sul (ENOS).

Circulação Global

• O sistema oceano-atmosfera está sujeito à radiação solar, que incide diferencialmente sobre a Terra, gerando movimentos contínuos de fluidos, afetados pela rotação da Terra.
• Para reduzir o aquecimento diferencial entre baixas e altas latitudes, ocorrem mecanismos de transferência de energia, como ventos atmosféricos, correntes oceânicas superficiais e circulação profunda.

Nomes Aplicados a Diferentes Regiões do Globo:

• 0°-30°: Latitudes baixas (Equatorial ou Tropical).
• 30°-60°: Latitudes médias (Subtropical e Subpolar).
• 60°-90°: Latitudes altas (Região Polar).
• A mesma classificação se aplica para ambos os hemisférios.

Circulação Atmosférica Idealizada (Terra sem Rotação)

• A circulação atmosférica idealizada mostra um padrão simples com ar quente ascendendo no equador e fluindo para os polos, onde esfria e retorna para o equador.

Circulação Geral da Atmosfera - Forças Primárias

• Aceleração da Gravidade: Principal responsável pela pressão atmosférica.
• Flutuação Térmica: Contribui para a variação da pressão atmosférica, onde maior (menor) temperatura resulta em menor (maior) pressão.
• Gradiente Horizontal de Pressão: Responsável pelo movimento da atmosfera de uma região para outra.

Circulação Geral da Atmosfera - Forças Secundárias

• Atrito: Responsável pela desaceleração do movimento.
• Força de Coriolis: Causa mudança na direção do movimento devido à rotação da Terra, desviando para a esquerda no Hemisfério Sul (HS) e para a direita no Hemisfério Norte (HN).

Circulação Geral da Atmosfera - Células de Circulação

• A circulação geral da atmosfera é composta por três células principais: Hadley, Ferrel e Polar.
• Os movimentos ocorrem em resposta à diferença de pressão entre duas regiões.

Célula de Hadley

• Localização: Entre o equador e aproximadamente 30° de latitude.
• A circulação ocorre para o equador na superfície e para os polos em nível superior.
• O ar quente ascendente no equador libera calor latente formando nuvens profundas, alimentando a célula.
• Quando a circulação se dirige para os polos, o ar começa a subsidir entre 20° e 35° de latitude devido ao resfriamento e ao aumento da força de Coriolis, desviando os ventos.
• Caracteriza-se pela subsidência de ar mais denso e seco e pela convergência em altitude.
• A Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) é onde ocorre a elevação do ar quente e úmido, formando nuvens e chuvas convectivas.

Célula de Ferrel

• Localização: Entre 30° e 60° de latitude.
• A circulação direciona-se para os polos na superfície e para o equador em altos níveis.
• Há movimento descendente na fronteira entre as latitudes subtropicais e latitudes médias (aquecimento), e ascendente na latitude subpolar.
• Devido à força de Coriolis, os ventos de superfície são de oeste em latitudes médias.

Célula Polar

• É a célula menos conhecida.
• A subsidência próxima aos polos produz uma corrente superficial para o equador, desviada pela força de Coriolis, formando os ventos polares de leste.
• Região de frente polar: Encontro de ventos polares frios com ventos quentes de latitudes médias.
• As diferenças de pressão e circulação resultam em uma atmosfera mais expandida no equador e contraída nos polos.
• Zona de convergência extra-tropical (ZCET): Encontro do ar frio e seco (polar) com o ar quente e úmido, formando sistemas frontais.

Circulação Geral da Atmosfera - Ventos de Superfície

• Apresenta os ventos de oeste e alísios, além da frente polar.

Circulação Geral da Atmosfera - Ventos em Altos Níveis

• Devido à conservação do momento angular, formam-se correntes de jatos em altos níveis que são ventos fortes de oeste.
• Jato Subtropical: Ramo descendente da célula de Hadley, associado a altas pressões.
• Jato Polar: Localizado na região das frentes polares.

Circulação Geral da Atmosfera - Realidade vs. Modelo Teórico

• O modelo teórico da circulação geral da atmosfera é comparado com a realidade, mostrando uma "quebra" na distribuição zonal devido à distribuição dos continentes-oceanos.
• A única distribuição zonal de pressão consistente é a baixa subpolar no Hemisfério Sul, onde o oceano é contínuo.
• O escoamento associado à Alta Subtropical dá origem aos alísios nas latitudes tropicais, cuja convergência suporta a formação da ZCIT.
• Ventos de oeste divergem das altas pressões em latitudes altas e convergem com os ventos polares, formando a ZCET na zona de frente polar.

Ciclones e Anticiclones

• Altas e baixas pressões estão associadas a anticiclones e ciclones, respectivamente.
• Ciclones e anticiclones formados na atmosfera são responsáveis pela mudança na direção dos ventos predominantes.
• Ciclones: Centros de baixa pressão onde os ventos convergem e são desviados pela força de Coriolis (direita no HN, esquerda no HS).
• Anticiclones: Centros de alta pressão onde os ventos divergem e são desviados pela força de Coriolis (direita no HN, esquerda no HS).

Variações Sazonais dos Centros de Pressão

• Algumas células de pressão são configurações permanentes, como as altas subtropicais (janeiro e julho) sobre os oceanos.
• Outras são sazonais, como a baixa no sudoeste dos EUA (julho) ou a baixa no Brasil central (janeiro).
• A variação sazonal é mais evidente no HN, com pouca variação de pressão do inverno para o verão no HS.
• As altas subtropicais têm deslocamentos sazonais que acompanham a incidência vertical dos raios solares.
• No HS, as altas pressões subtropicais no inverno apresentam centros mais intensos e estendem-se aos continentes, com destaque para a Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS).
• As altas subtropicais geralmente estão situadas mais para leste dos oceanos, afetando os climas na costa oeste dos continentes.
• A circulação da ASAS afeta a faixa SE do Brasil.

Circulação Oceânica

• O oceano transporta calor de regiões mais quentes para regiões mais frias através de correntes e da circulação termohalina.
• A contribuição dos oceanos para o transporte de calor é maior nas regiões tropicais e a da atmosfera é maior nas latitudes mais altas.
• Os processos de troca de massa e energia na interface oceano-atmosfera são fundamentais para as circulações atmosféricas e oceânicas.
• O vento em superfície transfere energia para o oceano gerando ondas e correntes marítimas.
• A energia solar causa variações na temperatura, induzindo transferência de calor.
• Variações na salinidade também afetam a energia por evaporação, precipitação, congelamento e degelo.
• A circulação oceânica é dirigida por dois processos:
  • Circulação geradas pelo vento, associadas aos padrões de distribuição de ventos globais que formam os giros oceânicos em escalas de bacias, que são as Correntes Oceânicas.
  • a diferenças de densidade da água do mar, que depende da temperatura e quantidade de sal (Circulação Termohalina).
• As correntes oceânicas redistribuem calor, transportando o calor armazenado nos trópicos em direção aos polos.

Circulação Termohalina Global

• É o movimento da água produzido quando a densidade é alterada.
• A circulação se inicia por um fluxo vertical impulsionado pelas águas mais densas atingindo profundidade intermediária ou o fundo do oceano seguindo horizontalmenetal.
• A densidade é alterada por variações de temperatura (mais frio = mais denso) e salinidade (mais sal = mais denso), influenciada por evaporação, congelamento, precipitação e degelo.
• As correntes superficiais e profundas são responsáveis pela distribuição de calor nos oceanos, afetando o planeta.

Balanço de Calor no Oceano

• Variações na quantidade de calor armazenada nas camadas superiores do oceano resultam em um desequilíbrio entre a entrada e a saída de calor na superfície do mar.
• O calor transportado pelas correntes oceânicas é chamado de advecção de calor.
• A transferência de calor através da superfície é chamada de fluxo de calor.
• O fluxo de calor em camadas mais profundas é bem menor do que na superfície.
• Globalmente, o somatório de todos os fluxos de calor no oceano deve ser zero; caso contrário, os oceanos podem aquecer ou resfriar continuamente.
• O fluxo de calor líquido na superfície horizontal (QT) é calculado como QT = QRC - QRL - QS - QL + QA [watts/m²]:
  • QRC: Radiação de Ondas Curtas (absorvida).
  • QRL: Radiação de Ondas Longas (emitida).
  • QS: Fluxo de Calor Sensível (condução).
  • QL: Fluxo de Calor Latente (evaporação).
  • QA: Advecção (correntes), compensando diferenças de calor entre regiões tropicais e latitudes maiores.

Interação Oceano-Atmosfera

• Ventos atmosféricos forçam os movimentos no oceano.
• Chuvas excessivas alteram a salinidade do oceano.
• O oceano é um reservatório de calor e umidade, transportados para a atmosfera por evaporação.
• Há troca de calor sensível na interface entre esses meios.
• Anomalias de temperatura da superfície do mar (TSM) podem gerar anomalias de pressão atmosférica (e vice-versa).
• Os ventos respondem às diferenças de TSM e pressão.

El Niño Oscilação Sul (ENOS)

• O ENOS é uma das principais fontes de variabilidade climática, caracterizado pela interação oceano-atmosfera.
• Inclui o El Niño (componente oceânica) e a Oscilação Sul (componente atmosférica).
• O El Niño, fase quente do ENOS, ocorre quando as águas superficiais do Pacífico equatorial ficam mais quentes que o normal por um período prolongado.
• La Niña é a fase fria do ENOS, ocorrendo quando as águas superficiais do Pacífico equatorial ficam mais frias que o normal por um período prolongado.
• Possui variabilidade interanual.

Condições Normais no Pacífico Equatorial

• Ventos alísios sopram de leste para oeste, acumulando água no oeste do oceano (próximo da Austrália).
• Esse deslocamento favorece a ressurgência de águas frias no leste e o acúmulo de águas quentes no oeste.
• Uma variação na pressão atmosférica acompanha o gradiente de temperatura, com pressão mais baixa nas áreas mais quentes.
• Há grande evaporação, formação de nuvens e chuvas no oeste do oceano e condições secas no leste.
• A célula de circulação de Walker se forma com o ar subindo no oeste, deslocando-se para leste em altitude e descendo no Pacífico leste.

El Niño - Condições Atuais

• Os ventos alísios enfraquecem ou mudam de sentido.
• As águas mais aquecidas atingem todo o oceano, e o leste do oceano fica mais quente que o normal.
• A região de formação de nuvens se desloca para o Pacífico Equatorial Central, e a célula de Walker fica bipartida.
• O ramo descendente da célula tende a inibir as chuvas.
• A termoclina fica mais aprofundada junto à costa oeste da América do Sul devido ao enfraquecimento dos ventos alísios.

La Niña - Condições Atuais

• Condições normais são intensificadas.
• Ventos alísios ficam mais intensos, acumulando mais águas quentes no Pacífico Equatorial Oeste e aumentando o desnível em relação à faixa leste.
• Ressurgência de águas frias aumenta junto à costa oeste da América do Sul.
• A célula de Walker fica mais alongada que o normal, com chuvas concentradas no Pacífico Equatorial Ocidental.
• Os movimentos descendentes da célula de Walker no Pacífico Equatorial Oriental ficam mais intensos, inibindo a formação de nuvens de chuva.

Circulação de Walker Generalizada

• Em anos normais, a circulação de Walker apresenta um padrão definido com ascensão no Pacífico Oeste e subsidência no Pacífico Leste.
• Durante o El Niño, a circulação de Walker é enfraquecida ou invertida.
• Durante La Niña, a circulação de Walker é intensificada.

Impactos do El Niño

• Causa seca no Sudeste Asiático e Austrália.
• Causa chuvas fortes no oeste da América do Sul.
• Afeta os padrões de temperatura globalmente, causando temperaturas mais altas.

Impactos da La Niña

• intensifica chuvas no sudeste asiático, Austrália e partes do Brasil.
• Seca no Chifre da Africa.
• Temperaturas globais médias podem ser mais baixas

Impactos do El Niño no Brasil

• As chuvas tendem a ser mais abundantes sobre o Sul do Brasil entre o inverno e o verão, especialmente na primavera.
• O excesso de chuvas pode atingir áreas até o sul do Mato Grosso do Sul.
• Ocorrem chuvas abaixo da média no Nordeste e Norte do país durante o período chuvoso.
• Temperaturas tendem a ser mais altas no Sul e Sudeste.

Impactos da La Niña no Brasil

• Chuvas são reduzidas na primavera e início do verão sobre o Sul do Brasil.
• Temperatura tende a ser mais baixa do que o normal durante o ano, principalmente em outubro e novembro.
• Condições climáticas são favoráveis a chuvas no Nordeste e leste da região Norte.

Monitoramento do ENOS

• O Índice de Oscilação Sul (IOS) mede a diferença normalizada entre a pressão atmosférica no Tahiti e em Darwin.
  • IOS < 0: El Niño
  • IOS > 0: La Niña

Índice Niño(a) Oceânico (ONI)

• Obtido pela média móvel de 3 meses das anomalias da temperatura da superfície do mar na região do Niño 3.4 (Pacífico central-leste).
• Condições de El Niño e La Niña são consideradas a partir dos limites de +/- 0,5, respectivamente, da média móvel de 3 meses de anomalias ERSST.v5 SST na região Nino 3.4 (5N-5S, 120-170W).
• Histórico de El Niño e La Niña baseado no Índice Multivariado ENOS (MEI), considerando pressão, vento, temperatura da superfície do mar, temperatura do ar e cobertura de nuvens através de análise estatística multivariada.

Índice ENOS Multivariado (MEI)

• Episódios quentes (El Niño) ou frios (La Niña) são definidos a partir dos limites de +/- 0.5, respectivamente, do índice ENOS persistindo por 3 meses centrados na média móvel trimestral.

Intensidade dos Eventos El Niño e La Niña

• Classificação baseada na média móvel de 3 meses:
  • Fracos: 0,5 a 0,9.
  • Moderados: 1,0 a 1,4.
  • Fortes: 1,5 a 1,9.
  • Muito Fortes: ≥ 2,0.

El Niño forte 2023-2024

• Os modelos preveem a transição da La Niña para a fase neutra entre março-maio/2025.
• Em 2025, foi constatada a persistência de anomalias negativas de TSM sobre o Pacífico central equatorial e anomalias positivas na região Niño 1+2.