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 valemontanha.
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)
L
Frio
z1
z2 Quente
H
Oceano
P2
H
L
Continente
z2 > z1
P1
Brisa Terrestre (Noite)
H
L
Quente z1
z2 Frio
L
Oceano
P2
H
Continente
z2 < z1
P1
Efeitos de Escala
Sinótica na Brisa
Marítima
DIA
Sem
escoamento
médio
Continente
Oceano
Escoamento médio
continente a
dentro - maior
penetração da
brisa marítima
sobre o continente
Vm
Continente
Escoamento médio
continente a fora –
pouca ou nenhuma
penetração da brisa
marítima sobre o
continente
Oceano
Vm
Continente
Oceano
Efeitos de Escala
Sinótica na Brisa
Terrestre
NIGHT
sem
escoamento
médio
Land
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
Ocean
Vm
Land
Ocean
Vm
Land
Ocean
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 = |2R/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 = 2sin,  = 2/P, P = 24 hours, we have that
P=|2/f| = |2/2sin| = |2P/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
Lago Okeechobee
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.
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
A
B
Quente
B
Frio
A
Encosta Acima
NOITE
A
B
Quente
Frio
A
Encosta Abaixo
B
Ventos Vale-Montanha (cont.)
DIA
A
B
Quente
B
Frio
A
Encosta Acima- Vento Anabático
NOITE
A
B
Quente
Frio
A
B
Encosta Abaixo– Vento Catabático
Ciclo Diurno de Precipitação
Baseado no CMORPH
Vernon E. Kousky, John E. Janowiak e Robert Joyce
Climate Prediction Center, NOAA
CMORPH (CPC técnica “Morphing”)
• 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.
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
15-18 HLP
21-24 HLP
08-11 HLP
03-06 HLP
02-05 HLP
09-12 HLP
20-23 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
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
Costa Oeste
Costa Leste
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
46W
Sistemas convectivos propagando para oeste ocorrem principalmente nos meses de
fevereiro a maio.
% de Precipitação Total :
Ciclo Diurno DJF 2002-03
4
5
4 5
La Plata Basin
6
6
1 2 3
1
2
3
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
(5-8 LT)
Várias 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.
Land Areas
(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
28N
Mts (SMO)
Secção Tempo-Longitude - Ciclo Diurno
35N JJA 2003 + 2004
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
EUA Costa Leste
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)