O CLIMA DA TERRA: Processos, Mudanças e Impactos
O CLIMA DA TERRA:
Processos, Mudanças e Impactos
Prof. OSWALDO MASSAMBANI, Ph.D.
Professor Titular
[email protected]
Prof. TÉRCIO AMBRIZZI, Ph.D.
Professor Titular
[email protected]
Departamento de Ciências Atmosféricas
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas
Universidade de São Paulo
Departamento de Ciências Atmosféricas – IAG-USP
ACA 0415 - 2005
O CLIMA DA TERRA: Processos, Mudanças e Impactos
 INTRODUÇÃO
 História climática da Terra
 Variabilidades e Tendências
 PROCESSOS FÍSICOS
 Processos climáticos
 Transferência de calor e massa na atmosfera
 O papel dos oceanos
 MUDANÇAS CLIMÁTICAS
 As mudanças climáticas desde o Pleistoceno
 Causas das mudanças climáticas
 Os efeitos do homem sobre o clima
 IMPACTOS CLIMÁTICOS
 Nos ecossistemas
 Na saúde
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
PROCESSOS FÍSICOS
 Processos climáticos
Elementos do Sol
A radiação solar interceptada pela Terra
Atributos do sistema Terra-Atmosfera
Efeitos da atmosfera e da superfície da Terra
Balanço global da radiação
Médias espaço-temporal do balanço de radiação
 Transferência de calor e massa na atmosfera
Transferências de energia
Força de Coriolis, jatos e ondas de Rossby
Circulação geral da atmosfera
Padrões secundários da circulação atmosférica
Padrões regionais de circulação atmosférica
Massas de ar, frentes e ciclones extratopicais
A previsão de tempo
Clima da Terra em geral
 O papel dos oceanos
As oscilações El Niño – La Niña
Variabilidade ENOS
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EL NIÑO
E
LA NIÑA
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INTRODUÇÃO
El Niño – Oscilação Sul
fenômeno natural,
incontrolável pelo Homem
conhecendo-o e prevendo-o, porém, o Homem pode prevenirse ou mesmo beneficiar-se dos seus impactos no clima
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El Niño – Oscilação Sul
componente
oceânica
componente
atmosférica
esta interação entre o oceano e a
atmosfera é uma das principais fontes de
variabilidade do clima no planeta
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Oscilação Sul (componente atmosférica)
relação inversa entre a pressão
atmosférica na superfície entre
Darwin (Austrália) e Tahiti (Pacífico Sul)
efeito “gangorra”  quando um local apresenta a
pressão mais alta que o normal,
o outro apresenta mais baixa
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Muitos prejuízos sócio-econômicos ocorreram
durante vários eventos de El Niño, mas os
efeitos deste fenômeno sobre um local nem
sempre serão iguais aos de episódios anteriores.
Explicações básicas sobre o fenômeno são em geral
apresentadas para a população de uma forma
confusa, dificultando ainda mais sua compreensão.
Durante a ocorrência de um evento El Niño é comum
informações diversas, inclusive alarmistas, serem transmitidas
pelos meios de comunicação sobre os impactos que podem
ocorrer no clima mundial, causando apreensão na população.
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AQUI VEREMOS:
 definição do El Niño;
 sua relação com a circulação
atmosférica sobre o Pacífico Tropical;
 principais efeitos sobre a América do
Sul e do mundo;
 avanços, dificuldades e dúvidas
encontradas pelos cientistas ao
compreender e prever o fenômeno.
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O que é El Niño?
É o aquecimento anômalo das águas
superficiais do Pacífico Equatorial Oriental.
Desde o descobrimento das Américas há registros da
ocorrência do El Niño. Pescadores peruanos observavam
anos em que havia a ocorrência anômala de águas quentes
na costa do país e a enorme redução da quantidade de
peixes próximo à época do Natal, dando o nome de El Niño
ao fenômeno (menino Jesus, em espanhol).
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 tem duração típica de 12 a 18 meses
 reaparece normalmente em intervalos de
dois a sete anos
 evolução típica:
• inicia no começo do ano
• atinge máxima intensidade durante dezembro
do mesmo ano (e janeiro do próximo ano)
• enfraquece na metade do segundo ano
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O que ocorre normalmente?
Os ventos observados no Pacífico Equatorial sopram de leste para
oeste, empilhando a água na costa da Ásia.
“ventos alísios”
o nível do mar no
Pacífico oeste é cerca
de 70 cm mais alto
que na costa das
Américas
Uma camada de água quente (temperatura da ordem de 28 ºC) com
cerca de 100 m de espessura é normalmente mantida no oeste do
Pacífico. As águas quentes superficiais são separadas das águas
oceânicas mais frias e profundas pela termoclina.
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Essa camada de água quente vai progressivamente diminuindo de
espessura para leste, até que na costa do Peru seja praticamente
inexistente (com aproximadamente apenas 40 m de espessura),
onde predominam águas frias (temperatura da ordem de 15 ºC), que
surgem das profundezas oceânicas.
Essas águas frias são ricas em
nutrientes, permitindo a manutenção
de diversos ecossistemas marinhos e
atraindo cardumes.
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EM ANOS NORMAIS:
TSM normal em dezembro
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Em anos sem El Niño, há forte movimento ascendente (de
ar úmido e quente) e baixa pressão atmosférica na
superfície (favorecendo a formação de nuvens e chuva) na
região da Indonésia e setores norte/nordeste da Austrália;
enquanto que há movimento subsidente (de ar seco e
frio) e alta pressão atmosférica na superfície (inibindo a
formação de nuvens e chuva) no Pacífico Leste,
principalmente na costa oeste da América do Sul.
baixa
pressão
atmosférica
alta
pressão
atmosférica
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ventos alísios
próximo à
superfície
+
movimento
ascendente
na região da
Indonésia
+
ventos de oeste
em altos níveis
(próximo à
tropopausa)
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+
movimento
subsidente no
Pacífico Leste
Célula de Walker
(padrão de circulação de grande-escala sobre o Pacífico Equatorial)
IMPORTANTE:
a distribuição da temperatura da superfície do mar
influencia na Célula de Walker e vice-versa, formando
um sistema acoplado oceano-atmosfera.
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O QUE OCORRE EM ANOS DE EL NIÑO?
 Com o surgimento das águas quentes no Pacífico Central,
os ventos alísios perdem intensidade, podendo até inverter de
direção em algumas regiões do Pacífico Equatorial.
 Os ventos de oeste em altos níveis também
perdem intensidade sobre o Pacífico tropical leste.
 A diferença do nível do mar entre a parte leste e oeste diminui
e a camada de água quente, que se encontra no Pacífico oeste,
desloca-se para leste, eventualmente atingindo a costa do Peru.
 Isto provoca o aumento da profundidade
da termoclina no Pacífico Tropical Leste
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Com a alteração no regime de ventos, as nuvens
que normalmente produzem chuvas abundantes na
parte oeste do Oceano Pacífico, próximo à Indonésia,
deslocam-se para leste, para o Pacífico Central e,
posteriormente, para a costa oeste da América do
Sul, trazendo chuvas para esta região.
Há, portanto, mudanças na
estrutura da Célula de Walker
durante eventos El Niño.
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PERDAS SÓCIOECONÔMICAS
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IMPACTOS ASSOCIADOS AO EL NIÑO
NO MUNDO: a estrutura das águas mais quentes observadas no
Pacífico Tropical durante um evento El Niño pode variar de um
episódio para outro, contribuindo para as variações dos impactos
gerados pelo fenômeno.
o evento
1997/98
o evento
1986/87
(um dos mais fortes do século)
aumentou TSM próxima ao Peru em 5 ºC
(muito mais fraco)
anomalias quentes avançaram para
leste apenas até o Pacífico Central,
aumentando ali a TSM em 1 ºC.
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DJF
E
L
N
I
Ñ
O
JJA
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A mudança da posição das chuvas no Pacífico
provoca alterações nas condições climáticas de várias
regiões do planeta, devido à grande quantidade de
energia envolvida no processo de formação da chuva.
Secas no Nordeste do Brasil, no norte da Austrália,
Indonésia e no sudeste da África ou enchentes no Sul e
Sudeste do Brasil, no Peru, Equador e parte do leste
africano, podem decorrer do fenômeno.
Em algumas regiões pode-se observar temperaturas
mais elevadas que o normal, como no Sudeste do
Brasil, enquanto em outras ocorrem temperaturas mais
baixas, como no sudeste dos Estados Unidos.
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Lembrando: os impactos sobre um local podem
mudar de um evento El Niño para outro!
p.ex.: no norte da Região Sudeste brasileira e no Estado da Bahia
1991/92
1997/98
chuvas acima
do normal
durante o verão
secas
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Colômbia, Venezuela, Guiana,
Suriname, Guiana Francesa
Redução das precipitações na maior
parte do ano, com exceção dos
meses de março a junho que
aparentemente não são afetados. A
exceção é a costa Pacífica da
Colômbia que recebe chuvas
intensas no verão.
Equador, Peru, Bolívia e Chile
Chuvas intensas nos meses de verão
sobre a costa ocidental da América
do Sul, que afetam as costas do
Equador e do norte do Peru. Secas
nos meses de verão sobre as regiões
andinas do Equador, Peru e Bolívia.
Chuvas intensas sobre a região
central e sul do Chile na estação de
inverno
Centro Oeste
Não há evidências de efeitos
pronunciados nas chuvas desta
região. Tendência de chuvas
acima da média e temperaturas
mais altas no sul do MS.
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Norte
Secas de moderadas a
intensas no norte e leste da
Amazônia. Aumento da
probabilidade de incêndios
florestais, principalmente em
áreas
de
florestas
degradadas.
Nordeste
Como o leste da Amazônia,
secas
de
diversas
intensidades no norte do
Nordeste ocorrem durante
a estação chuvosa de
fevereiro a maio. Sul e
oeste do Nordeste não são
significativamente afetados.
Sudeste
Moderado aumento das temperaturas
médias. Não há padrão características
de mudança das chuvas.
Sul
Precipitações abundantes, principalmente na primavera
e chuvas intensas de maio a julho. Aumento da
temperatura média.
Argentina, Paraguai e Uruguai
Precipitações acima da média no nordeste da Argentina,
Uruguai e Paraguai, principalmente na primavera e verão.
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Porcentagem da Precipitação Sazonal em relação ao total anual
sobre o Brasil (Adaptado do INMET, 2001)
OUTONO
INVERNO
PRIMAVERA
VERÃO
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Média das Anomalias de Precipitação (mm) observadas nos Episódios El Niño
Fortes/Moderados e Fracos (Coelho et al., 1999)
INVERNO
Forte Moderado
Fraco
PRIMAVERA
Forte Moderado
Fraco
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Média das Anomalias de Precipitação (mm) observadas nos Episódios
El Niño Fortes/Moderados e Fracos (Coelho et al., 1999)
VERÃO
Forte Moderado
Fraco
OUTONO
Forte Moderado
Fraco
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E A LA NIÑA?
 Fenômeno contrário ao El Niño, ou seja, o resfriamento
das águas superficiais no Pacífico Equatorial Central e Leste.
(também chamado “El Viejo” ou “anti-El Niño”)
 Como o El Niño, a La Niña também varia em intensidade.
1988/89
1995/96
intenso
fraco
Outros eventos La Niña registrados ocorreram em: 1904/05,
1908/09, 1910/11, 1916/17, 1924/25, 1928/29, 1938/39, 1950/51,
1955/56, 1964/65, 1970/71, 1973/74, 1975/76, 1988/89, 1995/96
e, mais recentemente, no período de 1998 a 2001.
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Durante os episódios La Niña, observa-se uma intensificação da
circulação atmosférica normalmente observada no Pacífico Equatorial.
intensificação da Célula de Walker
Fonte: CPC/NCEP
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 Como o El Niño, em geral a La Niña começa a se
desenvolver no início de um ano, atinge sua intensidade máxima
no final desse ano e dissipa-se em meados do ano seguinte.
 La Niña apresenta maior variabilidade de impactos,
enquanto que o El Niño apresenta um padrão mais
consistente.
Principais efeitos no Brasil: durante o verão, há tendência
de diminuir a chuva sobre a Região Sul e de aumentá-la
em parte do Nordeste Brasileiro e no leste da Amazônia.
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L
A
DJF
N
I
Ñ JJA
A
Fonte: CPTEC
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PREVISÃO DO EL NIÑO E SEUS IMPACTOS
 No passado, uma compreensão inadequada dos processos
físicos relevantes e uma falta de dados observacionais cobrindo
vastas áreas dos oceanos tropicais eram alguns dos obstáculos
para os cientistas interessados em previsão do El Niño.
 Os dados coletados através do experimento Tropical Ocean
Atmosphere (TAO), de monitoramento do Pacífico Equatorial, por
exemplo, foram importantes para a previsão e detecção do
surgimento do evento El Niño 1997/98.
 Outro experimento que contribuiu para maior compreensão dos
processos físicos envolvidos foram o Tropical Ocean and Global
Atmosphere Program’s Coupled Ocean-Atmosphere Response
(TOGA-COARE), desenvolvido no Pacífico Equatorial Oeste no final
de 1992 e início de 1993.
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SISTEMA DE OBSERVAÇÃO DO ENOS
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Existem dois métodos de análises:
estatística
análise e
comparação de
dados históricos
observados
modelagem dinâmica
criação de cenários virtuais
de circulação marítima e
atmosférica a partir de
equações matemáticas
MONITORAMENTO EM TEMPO REAL
Através do uso de modelos numéricos da atmosfera, a previsão do
tempo de até uma semana já é uma realidade nos grandes centros
de meteorologia operacional brasileira.
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 Há um interesse crescente em previsão de variações do clima
de um ano para outro e em previsão sazonal (características
gerais do clima para estação do ano seguinte).
 Atualmente, existem diversos modelos numéricos que
fornecem previsões de fenômenos como o El Niño, através da
previsão das temperaturas da água do mar, e estas
informações são utilizadas em modelos climáticos.
 Esforços são realizados para a obtenção de dados e
monitoramento do oceano Pacífico Tropical, visando a
previsão confiável dos fenômenos El Niño/La Niña.
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ALGUMAS REFERÊNCIAS
AMBRIZZI, T., 2003: El Niño/Oscilação Sul e Teleconexões atmosféricas no Hemisfério
Austral. Tese de Livre Docência, 201pp.
MAGAÑA, V. e T. AMBRIZZI, 2005: Climate variability in the tropical and subtropical
Americas and El Niño/Southern Oscillation. Atmosfera, 18, 211-235..
AMBRIZZI, T., E.B. SOUZA, AND R.S. PULWARTY, 2004: The Hadley and Walker
Regional circulations and associated ENSO impacts on South American seasonal
rainfall. In The Hadley Circulation: Present, Past and Future. Edited by Henry F. Diaz
and Raymond S. Bradley, Kluwer Academic Publhishers, Chapter 7, 203-235.
COELHO, C.A.S., 2001: Anomalias de precipitação sobre a América do Sul e sua
relação com a Temperatura da Superfície do Mar dos oceanos Pacífico e Atlântico
durante períodos de extremos de El Niño/Oscilação Sul. Dissertação de Mestrado
defendida no Departamento de Ciências Atmosféricas do IAG/USP, 254 pp.
COELHO, C.A.S.; UVO, C.B.; AMBRIZZI, T., 2002. Exploring the impacts of the tropical
Pacific SST on the precipitation patterns over South America during ENSO periods.
Theor Appl Climatol 71: 185-197.
DRUMOND, A. ; AMBRIZZI, T., 2003. Estudo observacional e numérico da variação da
circulação atmosférica nas América em episódios extremos da Oscilação Sul. Rev.
Bras. Meteo., 18(1): 1-12.
GRIMM, A.M., V.R. BARROS, AND M.E. DOYLE, 2000: Climate variability in Southern
South America associated with El Niño and La Niña events. J.Climate, 13, 35-58.
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