Os modos de variabilidade das temperaturas de superfície do oceano global

A análise dos modos de variabilidade das temperaturas de superfície do oceano (TSO) irá ser efectuada na escala mensal através de uma Análise em Componentes Principais (ACP) com rotação de factores sobre os dados de TSO do oceano global (entre 40ºSul e 65º Norte, aproximadamente), tal como foi feito nos estudos de Moron (1994), Moron et al. (1994), Moron et al. (1995), Moron (1995) e Fontaine et al. (1998). Moron (1994) faz um estudo mensal das temperaturas de superfície, no período 1950-1990, para o oceano global (entre 40ºSul e 65º Norte) dividindo, contudo, este período em dois mais curtos (1950-1970 e 1971-1990), para verificar a estabilidade dos modos. Confirmou a estabilidade do primeiro modo, El Niño, no Pacífico Tropical. Moron et al. (1994) analisam o período compreendido entre Janeiro de 1950 e Dezembro de 1990. Fontaine et al. (1998), utilizando a mesma metodologia, só analisa um período compreendido entre 1945-1994, para a mesma região do globo. Os resultados dos dois trabalhos são muito semelhantes.

1. O Oceano Global

Para a análise dos principais modos de variabilidade das TSO globais utilizou-se o ficheiro de Kaplan et al. (1998), que tem a vantagem de não apresentar falhas de dados. Na base da ACP realizada sobre os dados de TSO globais está uma matriz de covariância. Como os dados foram previamente standardizados, os valores da matriz de entrada são correlações. Uma vez que, à escala global, os vectores próprios não apresentavam uma estrutura simples, foi efectuada uma rotação do tipo Varimax sobre as primeiras 12 componentes principais. A decisão de reter este número de componentes principais foi baseada no Scree-Test (O’Lenic e Livezey, 1988). A análise do espectro dos valores próprios permite verificar que as 12 componentes retidas para posterior rotação do tipo Varimax totalizam 58.1% de explicação de variância. Os diferentes modos resultantes desta análise estão, no geral, de acordo com os resultados de Moron (1994), apesar de se analisarem períodos e dados diferentes. As diferenças que se podem observar são a hierarquia dos modos e a respectiva percentagem de explicação de variância. Mais uma vez, o primeiro modo retrata o fenómeno El Niño, com uma percentagem de explicação de variância de 11.1%, portanto quase o dobro do segundo modo. A variabilidade do Atlântico assume aqui maior relevo do que em Moron (1994) e está representada nos modos de ordem 2 e 3, respectivamente a variabilidade do Atlântico Norte (6.5% da variância) e do Atlântico Sul e Equatorial (6.1% da variância). O padrão espacial do segundo modo está normalmente associado à Oscilação do Atlântico Norte. De seguida, surge o modo da variabilidade do Pacífico Norte (5.6% da variância). Os dois últimos modos representados na Figura 3.9 explicam quantidades mais baixas de variância (4.3% e 3.9% de variância). O quinto modo é designado por “Extra tropical” de acordo com Moron (1994) e Fontaine et al. (1998), enquanto que o sexto modo retrata uma variabilidade em oposição de fase entre a Terra Nova e a restante parte do Atlântico Norte.

1.1 Um modo principal: “El Niño/La Niña”

Figura 1 – O modo El Nino
A figura 1 e os trabalhos de Moron (1994), Moron et al. (1998) e Fontaine et al. (1998) mostram bem a maior importância do fenómeno El Niño, que surge no primeiro modo de variabilidade da temperatura do oceano global, com uma percentagem de explicação de variância largamente superior a todos os outros modos. Em todos os estudos, o fenómeno El Niño surge sempre como o primeiro modo, qualquer que seja o período ou a base de dados analisada. Este modo reflecte um aquecimento das águas na banda equatorial do Pacífico e das águas costeiras peruanas, que se traduz na persistência, ao longo de vários meses, de anomalias positivas de temperatura das águas oceânicas. Este fenómeno tem recebido muita atenção da comunidade científica e está já amplamente estudado como associado à Oscilação Austral da pressão atmosférica (ENSO: El Niño Southern Oscillation) Para além de uma fase quente, que está representada na figura 1, há também uma fase fria, oposta à primeira, que se traduz em anomalias negativas da temperatura das águas na mesma região. A esta fase designa-se vulgarmente com nome de La Niña.
As consequências climáticas do ENSO são de escala planetária e são actualmente bem conhecidas. As mais evidentes e concretas afectam a região tropical do Pacífico e do Índico e traduzem-se por anomalias e temperaturas e precipitação bem identificadas nos trabalhos de Ropolewsky e Halpert (1987 e 1989) e como está bem ilustrado numa síntese de Ferreira (1998). Por teleconexão no espaço de 15 a 18 meses, noutras regiões do Globo, sem continuidade espacial com o Pacífico Tropical ou extratropical, registam-se também anomalias climáticas (Ferreira, D.B., 1998). As principais consequências do El Niño traduzem-se num aumento da precipitação no Sul dos E.U.A. e no Peru, em que neste último as anomalias positivas de precipitação desencadeiam cheias absolutamente desastrosas. Por outro lado, no Pacífico Ocidental as consequências são exactamente opostas, isto é, episódios de secas também elas fora do “normal”, desencadeando, por exemplo, fogos florestais de grandes dimensões na Austrália e Indonésia. Foi precisamente nas duas últimas décadas que se registaram os episódios quentes mais fortes. Trenberth (1990) aponta os anos de 1972, 1982/83 e 19866/87[1], como episódios excepcionalmente intensos do fenómeno, seguidos igualmente por situações de La Nina (episódios de anomalias negativas de temperaturas) especialmente intensos nos anos de 1973-75 e 1988. Sobre este facto, Moron (1994) indica que tal excepcionalidade dos episódios quentes e frios fez com que a variância explicada pelo modo El Niño fosse substancialmente superior no período 1971-1990 do que no período precedente (1950-1970). Mais recentemente há ainda a refrir o Niño muito intenso de 1997/98 em que os impactos anteriormente descritos se fizeram sentir com grande intensidade.
Muito se tem especulado sobre a influência do El Niño em regiões extra tropicais do Atlântico Norte, nomeadamente na Península Ibérica e Portugal. São cada vez mais frequentes os estudos que tentam ligar o fenómeno El Niño com a variabilidade da precipitação na Europa Ocidental e Península Ibérica. Rocha (1999) identificou duas regiões de comportamento diferente na Península, durante os ENSO e LSNO, a saber, o sudeste e o restante território. No sudeste há um decréscimo de precipitação primaveril em fase ENSO. No Outono, ao contrário, este autor afirma que se registam valores de precipitação acima da média em toda a Península Ibérica. Rodriguez-Puebla et.al. (1998) sugerem a influência do El Niño para explicar a variabilidade da precipitação na costa sudeste da Península Ibérica. Knippertz et al. (2003) investigaram a relação entre o Niño no Inverno do Hemisfério Norte, a circulação atmosférica de larga escala e as condições climáticas na Europa e Noroeste de África durante a Primavera subsequente. Estes autores afirmam que há uma ligação muito consistente entre o índice do Niño e as anomalias de pressão e de precipitação no Atlântico Norte e Europa. A relação mais significativa seria, mais uma vez, um decréscimo da quantidade de precipitação na Europa do Sul e Norte de África. Este aspecto será alvo de maior atenção em capítulos posteriores. Outros estudos encaram a possibilidade de uma ligação do El Niño com o campo de pressão no Atlântico Norte (Moron e Gouirand, 2003; Gouirand e Moron, 2003) e, consequentemente, com a variabilidade da precipitação na Europa e tipos de tempo na Europa (Moron e Plaut, 2003). A influência do Niño na precipitação na Península Ibérica será tema a abordar novamente e de forma mais aprofundada .
[1] Por ter sido publicado em 1990 este trabalho não tem em conta um episódio ainda mais intenso de El Niño em 1997/998

1.2 O modo Atlântico Norte

Figura 2

O Modo Atlântico Norte (Moron et al., 1994; Moron et al. 1995) retrata a variabilidade das TSO no Atlântico Norte (figura 2). Apresenta uma variabilidade quase decenal (Fontaine et al. 1998, Moron et al., 1998) e está associado à Oscilação do Atlântico Norte (Zorita et.al., 1992), aspecto que será alvo de maior desenvolvimento em capítulos posteriores. É uma estrutura tripolar que retrata uma variabilidade em oposição de fase, por um lado, entre o Atlântico tropical e o Atlântico Norte extratropical e, por outro lado, uma extensa área do Atlântico Central, desde a Costa leste dos EUA até ao Mar do Norte, junto à Península Escandinava e Ilhas Britânicas.

1.3 O modo Extratropical Global


Figura 3

Esta designação fica também a dever-se a Moron et al., (1994) e Moron et al. (1995). Retrata uma variabilidade em oposição de fase entre, por um lado o Atlântico Norte extra tropical e, também mas em menor grau, o Pacífico Norte e, por outro lado, a faixa do Atlântico Sul extratropical e do Oceano Índico. Este modo é caracterizado por ter uma variabilidade de baixa frequência, mais ainda que o modo anterior (Fontaine et.al., 1998).

1.4 O modo Atlântico Sul e Equatorial

Figura 4

Ocupa a terceira posição na explicação da variabilidade das TSO do Oceano mundial (Figura 4). A maior variabilidade está concentrada no Atlântico Equatorial e Atlântico Sul, daí a designação atribuída por Moron et al. (1994). Regista, à semelhança do modo Atlântico Norte, uma variabilidade quase decenal (Fontaine et al., 1998, Moron et al., 1998).

1.5 O modo do Pacífico Norte

Figura 5

O modo mais importante e de maior percentagem de explicação de variância, foi também identificado por Moron (1994). Retrata a variabilidade do Pacífico Norte, na qual se regista uma oposição de fase entre o Pacífico Norte e uma outra, situada em regiões mais meridionais.

1.6 Outros modos

De referir ainda um outro modo de variabilidade que não está representado em qualquer figura, que parece ter ainda alguma importância, pelo menos à escala da Bacia do Atlântico Norte, como se verá mais à frente. Trata-se de um modo que marca a variabilidade do Atlântico Norte e que se traduz numa oposição de fase entre, por um lado, a sua margem oriental e, por outro a sua margem ocidental. Este modo foi também identificado por Moron (1994). À escala global é um modo que tem pouco significado, facto que não lhe retira a sua maior importância regional.

Ainda no Atlântico Norte há a registar um modo que surge como um dos principais no período secular e (figura 6, 3.9% de explicação de variância). Também identificado por Moron (1994) e Moron et al. (1996), retrata a variabilidade térmica do Atlântico Norte ocidental em oposição de fase com a área oceânica entre a Terra Nova e a Gronelândia, e uma outra região entre o Golfo do México e o Mar do Norte. Tal deixa supor que os actores da variabilidade são a corrente do Labrador e o sistema da Corrente do Golfo/Deriva do Atlântico Norte.

Figura 6

Em jeito de conclusão é preciso fazer notar que quando se analisa o oceano global é sempre necessário ter em conta que só o fenómeno El Niño absorve grande parte da variância explicada, facto que pode mascarar outros aspectos importantes da variabilidade térmica dos oceanos. Por esse facto, o Atlântico Norte será agora analisado em maior detalhe.
Mesmo assim, a análise da variabilidade das TSO globais mostrou a existência de uma variabilidade térmica importante das águas do Atlântico. A variabilidade do Atlântico Sul e equatorial representa uma percentagem relativamente elevada da variância explicada. No Atlântico Norte, apesar de menores percentagens de explicação de variância, são identificados vários modos de variabilidade. Este facto atesta um comportamento mais complexo da variabilidade térmica das águas atlânticas, em relação ao Oceano Pacífico.

Referências

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Fontaine, B.; Janicot, S.; Moron, V.; Roucou, P.; Trzaska, S. (1998) – Anomalies de Température de Surface de la Mer et Précipitations Tropicales: Synthese de Quelques Travaux Récents Portant sur les Précipitations au Sahel et dans le Nordeste. La Météorologie, 8ª Série, nº 23, 15-35.

Gouirand, I.; Moron, V. (2003) – Variability of the impact of El NINO Southern Oscillation on sea level pressure anomalies over the North Atlantic in January to March (1874-1996). International Journal of Climatology, 23: 1549-1566.

Kaplan, A..; Cane, M.; Kushnir, Y.; Clement, A.; Blumenthal, M.; Rajagopalan, B. ( 1998) – Analyses of global sea surface temperature 1856-1991. Journal of Geophysical Research, 103: 567-18,589,

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Moron, V.; Roucou, P.; Fontaine, B. (1994) – Changes in the Relationships Between the ENSO and the climatic varibility around tropical Atlantic (1950-1990). AAAS Conference (pacific Division), ENSO Symposium, S. Francisco, 20-21 June 1994.

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Zorita, E.; Kharin, V.; Storch, H. V, 1992: The Atmospheric Circulation and Sea Surface Temperature in the North Atlantic Area in Winter: Their Interaction and Relevance for Iberian Precipitation. Journal of Climate, 5: 1097-1108.

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