Ciclo Diurno e Sistemas de Ventos Locais

Lecture 7

Diferenças Diurnas de Temperatura - Sistemas de Ventos locais

Os sistemas de ventos locais resultam do aquecimento e resfriamento á superfície, devido á rotação da Terra em torno do seu eixo. As variações diurnas de temperatura resultantes são as causas para as brisas marítima e terrestre e ventos vale-montanha.

Brisas Marítima e Terrestre• As brisas marítima e terrestre resultam do aquecimento e resfriamento

diferenciais que se estabelecem entre a terra e a água.

• Durante o dia, a radiação solar recebida na superfície da Terra aquece intensamente as áreas continentais. Em virtude da condução de calor dentro da terra ser um processo lento, uma fração considerável do calor fica disponível para aquecer o ar próximo à superfície.

• Conforme mencionado anteriormente, a temperatura da superfície da água não varia muito por causa da habilidade que a água tem de distribuir calor verticalmente pela ação das ondas e das correntes. Além disto, parte desse calor é usado para evaporar água e, desta maneira, a temperatura do ar permanece relativamente fria. Também outros fatores como alto calor específico e transparência da água agem para que a temperatura da superfície permaneça quase constante.

• Conequentemente, as áreas continentais experimentam maior aquecimento diurno do que aquela que se verifca sobre a água. À noite, as áreas continentais perdem calor através do resfriamento radiativo, enquanto sobre a água ocorre pouco resfriamento em virtude de a temperatura da água ser praticamente constante.

Brisas Marítima e Terrestre (cont.)• A equação hipsométrica é útil para descrever a circulação associada com as

variações térmicas diurnas.

• Considerando primeiro a situação diurna, o aquecimento sobre áreas continentais resulta em maiores valores de espessura quando comparados àqueles das áreas oceânicas vizinhas.

• Desta maneira, pressão relativamente baixa desenvolve-se próximo à superfície sobre o continente, e pressão relativamente alta encontra-se sobre o oceano. Em níveis mais altos, encontra-se uma distribuição reversa de pressão.

• Como consequência, existe um escoamento no sentido da terra nos níveis baixos e um escoamento no sentido do oceano nos níveis altos. Assim sendo, sobre o continente existe convergência em baixos níveis e divergência nos altos níveis, produzindo movimento ascendente.

• O oposto verifica-se para a água. Esta situação denota o que se refere como brisa marítima ao longo de uma costa oceânica ou como brisa lacustre para uma região com água no interior dos continentes, como por exemplo um lago ou uma represa. Este tipo de circulação também ocorre às vezes ao longo de grandes rios, como o rio Amazonas no Brasil.

Brisa Marítima (Dia)

Oceano

H

Continente

Frio Quente z2 > z1z1 z2

P2

P1L

L H

Brisa Terrestre (Noite)

Oceano

z2

H

Continente

FrioQuente z2 < z1z1

P2

P1L

LH

DIA

Continente Oceano

Continente Oceano

Vm

Continente Oceano

Vm

Sem escoamento

médio

Escoamento médio continente a

dentro - maior penetração da brisa marítima

sobre o continente

Escoamento médio continente a fora – pouca ou nenhuma penetração da brisa

marítima sobre o continente

Efeitos de Escala Sinótica na Brisa

Marítima

Efeitos de Escala Sinótica na Brisa

Marítima

NIGHT

Land Ocean

Vm

Vm

Land Ocean

Land Ocean

sem escoamento

médio

Escoamento médio continente a

dentro– pouca ou nenhuma

penetração da brisa terrestre

sobre o oceano

Escoamento médio continente

a fora - maior penetração da brisa terrestre

sobre o oceano

Efeitos de Escala Sinótica na Brisa

Terrestre

Efeitos de Escala Sinótica na Brisa

Terrestre

Para o ciclo total (brisa terrestre - brisa marítima - brisa terrestre) o período é de um dia.

Em certas latitudes existe uma tendência para que esta oscilação seja acoplada com os efeitos inerciais. Se for considerado um campo horizontal de pressão uniforme (sem gradiente horizontal de pressão), então pode-se escrever a equação (33) como:

V2/R + fV = 0 (45) Resolvendo para R, tem-se: R = – V/f (46)

Por essa equação é evidente que o escoamento inercial é anticiclônico em ambos os Hemisférios ((R<0 in the NH and R>0 in the SH); isto é, o escoamento curva-se no sentido horário no HN e no sentido anti-horário no HS. O período desta oscilação é dado por:P = |2R/V| = |2/f|

O perfeito acoplamento entre os sistemas de ventos locais e as oscilações inerciais será verificado se P for 24 horas.Since f = 2sin, = 2/P, P = 24 hours, we have that

P=|2/f| = |2/2sin| = |2P/4 sin|

Resolvendo para sen temos,sin= 1/2 and = 30º (North or South).

If you plot the wind vectors at a given point for an entire 24 hour period, with the base of the vectors at the origin (this plot is called a hodograph), then they would “loop” anticyclonically.

HN HS

Brisa Marítima: Exemplo

Observe a área clara ao longo e no interior do sul da Flórida na costa leste.

A área clara é delimitada por uma linha de cumulus congestus e cumulonimbus.

Além disso, observe que nao hã nuvens sobre o lago Okeechobee, e hã nebulosidade convectiva em volta do lago.

O avanço da brisa marítima e aumento da convecção com o tempo pode ser visto nos slides seguintes.

Lago Okeechobee

Ventos Vale-Montanha• O aquecimento ou resfriamento diferencial das encostas de montanhas e do ar sobre os

vales adjacentes produzem uma circulação secundária chamada ventos vale-montanha

• Aquecimento diurno ao longo das encostas das montanhas resulta numa maior espessura entre as superfícies de pressão sobre esses locais do que naqueles que se encontram na mesma elevação sobre os vales adjacentes.

• Isto produz movimento ascendente ao longo das encostas das montanhas e movimento subsidente sobre os vales.

• À noite, o resfriamento radiativo ao longo das encostas das montanhas resulta em temperaturas mais baixas do que as que encontradas no mesmo nível acima dos vales.

• Consequentemente, a configuração do escoamento é a reversa da configuração diurna, levando a movimento subsidente encosta abaixo ao longo das encostas das montanhas e movimento ascendente sobre os vales

• Os ventos vale-montanha desempenham um papel importante na determinação da hora do dia em que ocorre precipitação convectiva. A maioria das áreas dos vales experimenta uma precipitação máxima durante a noite, enquanto em regiões montanhosas tem um máximo de precipitação durante o dia.

Ventos Vale-Montanha (cont.)DIA

Encosta Acima

Quente Frio

B A

BA

NOITE

Encosta Abaixo

QuenteFrio

BA

B A

Ventos Vale-Montanha (cont.)DIA

Encosta Acima- Vento Anabático

Quente Frio

B A

BA

NOITE

Encosta Abaixo– Vento Catabático

QuenteFrio

BA

B A

Ciclo Diurno de Precipitação Baseado no CMORPH

Vernon E. Kousky, John E. Janowiak e Robert Joyce

Climate Prediction Center, NOAA

• O CMORPH utiliza os dados IR, juntamente com dados de microondas passivas, e produz análises de precipitação global (60N-60S) de alta resolução espacial e temporal.

• CMORPH usa IR apenas como um “veículo de transporte”, ou seja, dados de IR não são usados para fazer estimativas de precipitação quando os dados de microondas passivas não estão disponíveis.

CMORPH (CPC técnica “Morphing”)

For more information about CMORPH:

http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/janowiak/cmorph.html

For more information about CMORPH:

http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/janowiak/cmorph.html

Comparação: CMORPH and Análises Gradeadas (DJF 0203+0304)

CMORPH Gridded

CMORPH superestima precipitação por 40-50% sobre o Brasil

Metodologia• As taxas de precipitação sazonais médias, do CMORPH, são

calculadas para cada intervalo de tempo (1-h ou 3-h).• As taxas médias de precipitação diárias são calculadas

somando-se as taxas de 1-h no período de 24 h.• Na ausência de qualquer variabilidade diurna, a mesma

quantidade de precipitação seria esperada durante cada intervalo de tempo (por exemplo, 100/24 = 4,2% para intervalos de 1-h e 100/8% = 12,5 para intervalos de 3-h).

• As cores marrom (verde) são usadas para mostrar as horas em que o % observado é menor (mais) do que os valores esperados (precipitação uniformemente distribuída ao longo do período de 24 h).

Ámérica do Sul: DJF 02-03+03-04 (1mm/d mask)

DJF - Ámérica do Sul (1mm mask)

DJF - Ámérica do Sul (1mm mask)

Horário (HLP) de Precipitação Máxima: Ámérica do Sul - DJF 2002-03

21-24 HLP

20-23 HLP

03-06 HLP02-05 HLP

09-12 HLP

08-11 HLP

15-18 HLP

15-18 HLP

HLP: Horário Local Padrão

Tempo-Longitude Ciclo Diurno: EQ DJF 2002-03 +2003-04

Tempo-Longitude Ciclo Diurno: 25S DJF 2002-03 +2003-04

Tempo-Longitude Ciclo Diurno: 30S DJF 2002-03 +2003-04

MAM Ciclo Diurno Médio – EQ-5N

Costa LesteCosta Oeste

Sistemas convectivos de precipitação começam ao longo da costa leste no dia-1 e se propagam para oeste, atingindo o oeste da Amazônia no dia-3.

Dia 1

Dia 2

Dia 3

Dia 4

Ciclo Diurno DJF 02-03 + 03-04

Variações sazonais do ciclo diurno de

precipitação sobre a Bacia Amazônica

Seasonally varying diurnal cycle of preciitation (area averaged 2x2

degrees), 2S.

55W 52W 49W 46WSistemas convectivos propagando para oeste ocorrem principalmente nos meses de

fevereiro a maio.

% de Precipitação Total : Ciclo Diurno DJF 2002-03

1 2 3

4 5 6

1 2 3

4 5 6

La Plata Basin

Secção Tempo-Longitude (20-30S) Ciclo Diurno de Precipitação

Noturno máximo ao leste dos Andes

Máximo à tarde sobre o sul do Brasil

Ciclo diurno de precipitação sobre a América do Norte e a América Central:

junho-agosto

Land AreasVárias áreas no continente

recebem minima precipitação

durante o final da noite e começo da manha, e recebem

maxima precipitação

durante final da tarde e começo da

noite.

(5-8 LT)

(17-20 LT)

As Cores indicam % da precipitação total diária

que cai em um dado período de 3 horas.

(5-8 LT)

(17-20 LT)

Várias áreas no oceano adjacente recebem maxima precipitação durante o final da noite e começo da manha, e recebem minima precipitação durante final da tarde e começo da noite.

América do Norte e América Central: JJA 0304 (1mm/d mask)

Noroeste do México: JJA 0304 (amounts)

Precipitação - Desvios da Média: 28N

Mts (SMO)

28N

Secção Tempo-Longitude - Ciclo Diurno 35N JJA 2003 + 2004

EUA Costa Leste

Um forte ciclo diurno de precipitação ocorre sobre Rocky Mts .

Precipitação desloca para leste e enfraquece durante a noite.

Precipitação é máxima durante o dia sobre o Sudeste dos EUA, enquanto que no final da noite / madrugada a máxima é encontrada sobre o Atlântico

O ciclo diurno em outras regiões• Indonésia / Malásia• Australia• Índia• África

As seguintes animações do ciclo diurno médio mostram o percentual diário de precipitação que caem em um hora específica.

Percentuais maiores que 4,2% (percentuais de precipitação esperados em qualquer hora, se a precipitação está bem distribuída ao longo do dia - 24 horas) são indicadas pelo sombreado verde.

As áreas com percentuais menores que 4,2% são indicadas pelo sombreamento marrom.

Diurnal Cycle over the Maritime Continent (Malaysia/ Indonesia)