A Dinâmica de Resposta dos Furacões do Oceano Atlântico Tropical Norte sobre a Atmosfera da América do Sul

• Main Author: Machado, Laís Tabosa
• Other Authors: Ambrizzi, Tercio
• Format: Master Thesis
• Language: Portuguese
• Published: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP 2019
• Subjects: Furacões; modelo GCM DREAM; ondas atmosféricas; padrões de circulação e precipitação; atmospheric waves; GCM DREAM model; Hurricanes; precipitation and circulation patterns; Alta; North Atlantic
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14133/tde-13062019-113104/; https://doi.org/10.11606/D.14.2019.tde-13062019-113104

A pesquisa teve como objetivo central investigar se os furacões do Oceano Atlântico Tropical Norte são capazes de influenciar a América do Sul (AS), principalmente no que se refere aos padrões de precipitação e circulação atmosférica. No entanto, como os furacões possuem uma gama de variedades de trajetórias, gêneses e decaimento, a pesquisa se restringiu apenas a avaliação dos furacões que poderiam causar maiores impactos na atmosfera da AS, sobretudo no norte do continente. Nesse sentido duas hipóteses foram estabelecidas concernente a trajetória e intensidades dos furacões. Para a trajetória a hipótese era de que quanto mais próximo da AS os furacões transitassem maior seria seu grau de interação com o continente ao passo que os furacões que atingissem a categoria 5 na escala de intensidade Saffir-Simpson também poderiam exercer maiores influências. Assim, através desses critérios, 6 furacões foram selecionados entre os anos de 1988-2017 e estes foram avaliados com base nos dados do CHIRPS e da reanálise ERA Interim, além de simulações numéricas com o modelo dinâmico GCM DREAM. Os resultados mostraram que, de fato, os furacões conseguiam impactar a atmosfera da AS uma vez que nos baixos níveis da troposfera foram observados modificações nos alísios, interferência na posição da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e influência na nebulosidade, pressão, temperatura e umidade do norte da AS. Além disso, foram constatadas interações entre os furacões e a Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), onde essa última canalizava parte dos seus escoamentos para os furacões que, por sua vez, se intensificavam. Já para os altos níveis da troposfera, foram observados o surgimento de um anticiclone no Noroeste (NO) da AS como resposta a existência dos furacões, sendo que após formado esse anticiclone sugere uma possível interação com os furacões uma vez que ele se deslocava segundo o movimento dos mesmos. Além dessas duas abordagens a pesquisa também se utilizou das Funções dos Modos Normais no sentido de reconstituir o campo de vento horizontal através da contribuição individual de cada onda atmosférica excitada a partir de um furacão. Nessa etapa escolheu-se um dos furacões selecionados e os resultados indicaram que as principais ondas envolvidas nas características observadas nos baixos níveis da troposfera como, por exemplo, ciclones ou sistemas frontais, vinham das ondas de Rossby e Gravidade-Inercial (GI). Já para os altos níveis as ondas atmosféricas envolvidas no processo de formação do anticiclone no NO da AS foram as ondas de Rossby, GI e as ondas Mistas de Rossby-Gravidade (MRG), sendo que essa última indicava justamente uma comunicação entre os dois hemisférios. No que se refere as ondas de Rossby elas se sobressaíram em todos nos níveis atmosféricos devido a relação delas com a geostrofia ao passo que as ondas GI ficaram restritas em mostrar apenas processos de divergência, logo elas foram úteis para identificar regiões ligadas a precipitação. Com relação aos resultados para os padrões de precipitação foram observadas durante a passagem dos furacões anomalias positivas no norte da AS e anomalias negativas no Brasil Central, sendo que esse resultado foi interpretado como sendo um reflexo do aumento das concentrações de momento e umidade na região norte da AS por onde os furacões transitavam. Por fim, foi avaliado o caso do furacão Irma que teve uma trajetória distante da AS. Esse furacão foi avaliado no sentindo de testar as hipóteses feitas anteriormente e os resultados mostraram que esse furacão não conseguiu exercer impacto na atmosfera da AS. Desse modo, concluiu-se que os furacões do Oceano Atlântico conseguem impactar a atmosfera da AS como indicou os resultados, porém que isso só ocorrerá se eles descreverem uma trajetória muito próxima ao continente sul-americano. The main objective of this research is to investigate whether hurricanes from the North Tropical Atlantic Ocean can influence the South Americans atmosphere, especially in terms of circulation and precipitation patterns. However, since hurricanes have a great range of trajectories, genesis and decay this research only focused the study of hurricanes that may impact the South American, particularly in the northern continental region. In this sense, two hypotheses were established about the trajectory and intensities of hurricanes. For the trajectory, the hypothesis is that the closer the hurricanes pass by South America the greater would be their degree of interaction with the South American atmosphere variability. Also, the higher the Hurricanes classification, for instance, category 5 on the Saffir-Simpson Scale, the influence could be increased. Following this criteria 6 hurricanes were selected between the years 1988-2017 and they were evaluated based on ERA Interim reanalysis and CHIRPS data, as well as numerical simulations using the dynamic GCM DREAM model. The results showed that these hurricanes really impacted the atmosphere of the South America. At lower levels of the troposphere, the passage of hurricanes caused trade winds deformation, interference in the Intertropical Convergence Zones (ITCZ) position, besides of the influence on the cloudiness, pressure, temperature and moist in the north of the continent. In addition, it was detected interactions between hurricanes and the South Atlantic Subtropical High (SASH), where the SASH sustained the wind flows towards the hurricanes, supporting their intensification. Regarding the results for the upper levels of the troposphere it was observed the development of an anticyclone in the Northwest of South America as a response to the hurricane presence. It was noticed that this anticyclone interacts with the hurricanes once it moves according to their movement. In addition to these two approaches, it was also used the Normal Mode Functions in order to reconstruct the horizontal wind field through the individual contribution of each atmospheric waves excited from a hurricane. One of the selected hurricanes was chosen and the results indicated the main waves related to the characteristics observed at lower levels of the troposphere are the Rossby and Gravity-Inertial (GI) waves. For the upper levels, the atmospheric waves related with the formation of the anticyclone in northwestern South Americas were the Rossby, GI and the Mixed Rossby-Gravity (MRG) modes, where the MRG waves clearly show the interaction between the two hemispheres. The Rossby waves excelled at all atmospheric levels due to their relationship to the geostrophic approach, while the GI waves only showed divergence processes, being useful to identify regions linked to precipitation. The precipitation patterns during the hurricanes passage generates positive anomalies in the north of the South America and negative anomalies in central Brazil. This result was interpreted as an increase of momentum and moist concentrations in the South Americas northern region due to the interaction with the hurricanes. As a case study the hurricane Irma was investigated. This hurricane was intense but its track was distant of the South America being evaluated in the order to test the hypotheses previously assumed. The results indicated that the hurricane Irma did not have any impact in the South Americans atmosphere, where not interations with SASH, temperature or moist were observed. In summary, it was observed that North Atlantic Ocean hurricanes can influence the South Americas atmosphere when their trajectories are close to the South American continent.