Climatologia das massas de ar formadas sobre o mar de Weddell–Antártica, entre 1949 e 2008

Abstract

A Antártica possui papel importante no controle da circulação atmosférica no Hemisfério Sul. Em particular, destacam-se as massas de ar formadas sobre mar de Weddell (MW) que afetam significativamente o tempo no sudeste da América do Sul. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as massas de ar formadas sobre o MW a partir de suas propriedades termodinâmicas, na escala sazonal (verão e inverno), entre 1949 e 2008, bem como analisar a influência do Modo Anular Sul (SAM) e a extensão do gelo marinho sobre a variabilidade das características dessas massas de ar. Utilizou-se as reanálises do NCEP/NCAR de umidade relativa (UR) e temperatura média (TM) do ar para os níveis superfície, 850, 700 e 500 hPa (1949–2008); dados de extensão de gelo marinho do NSIDC (dez/1978 a dez/2007); e o Índice SAM do Byrd Polar Research Center (1957–2008). A metodologia empregada neste estudo inclui a classificação de massas de ar, bem como as análises estatísticas de correlação e regressão linear. Os maiores gradientes horizontais de TM são observados no inverno, destacando-se a TM em superfície, que varia entre -42°C (na plataforma Ronne) e -2°C, no norte da Península Antártica (PA). Isto provavelmente ocorre porque esta estação do ano é a mais ativa na formação de ciclones extratropicais. Os maiores valores de TM são localizados no setor norte da PA, tanto no verão como no inverno, e em todos os níveis atmosféricos. Já, as menores médias foram encontradas sobre as plataformas de gelo Ronne e Filchner, no sul do MW. Além disso, verificou-se que, no verão, a variação sazonal de UR acompanha a TM, e que com o aumento da altitude, a TM e UR diminuem. Tanto no verão quanto no inverno, as massas de ar foram classificadas como pouco homogêneas, sendo mais heterogêneas no inverno que no verão. Existe menor variação em altitude nas propriedades das massas de ar no inverno (de -24,4°C, em superfície, a -37,6°C em 500 hPa; de 65,3% de UR, em superfície, a 41,1% em 500 hPa) devido a camada de inversão térmica na baixa troposfera. Em contraste, o verão apresenta uma variação maior (de -2,4°C, em superfície, a -31,0°C em 500 hPa; de 90,8% de UR, em superfície, a 51,7% em 500 hPa). No verão, entre o SAM e a TM, todas as correlações foram negativas no setor sudeste nos níveis superfície até 700 hPa. Em superfície e em 500 hPa, a correlação foi positiva no norte da PA. Entre 1949 e 2008, as massas de ar apresentaram tendência de aquecimento da superfície até 500 hPa, no verão e inverno, com exceção do verão em superfície (sem significância estatística). Destaca-se o aumento de +0,67°C década-1 em superfície, no inverno, para os últimos 60 anos. Esse aumento é condizente com a intensificação das concentrações dos gases de efeito estufa e das mudanças nos padrões de circulação atmosférica, já observadas por estudos anteriores.

Antarctica plays an important role in controlling the atmospheric circulation of the Southern Hemisphere. One case in particular, shows that the air masses, generated over the Weddell Sea (WS), significantly affect the weather over southeastern South America. The objective of this work was to characterize the air masses generated over the WS based on their thermodynamic properties, at a seasonal scale (summer and winter), between 1949 and 2008, as well as to analyze the influence of the Southern Annular Mod (SAM) and sea ice extension on the variability of such air mass characteristics. This study employed NCEP/NCAR relative humidity (RH) reanalysis and average air temperature (AT) data (surface level, 850,700 and 500 hPa), from 1949 to 2008; NSIDC sea ice extension data (Dec/1978 to Dec/2007); and the SAM index from the Byrd Polar Research Center (1957–2008). The methodology used in this study includes the classification of air masses, as well as correlation and linear regression analyses. The greatest horizontal average temperature gradients are observed in winter, at which the best results are surface level average temperatures, varying between -42°C (at the Ronne Ice Shelf) and -2°C, at the Northern Antarctic Peninsula (AP). This most probably occurs because this season is the most active for extratropical cyclones generation. The largest values for AT are located in the northern sector of the AP, both for summer and winter, and at all atmospheric levels. The Ronne and Filchner Ice Shelves, south of the WS, presented the smallest temperature averages. The spatial behavior for the RH over the WS is approximately the same in both seasons of the year, and at the four observed atmospheric levels, with the largest values, in the mid-northern sector. The smallest values are found near or over the ice shelves to the south. Also, the seasonal variation of the RH in summer follows the average temperature, and that, with the increase in altitude, AT and RH decline. The air masses were classified as little homogeneous, being more heterogeneous in winter than in summer. Air mass properties vary less with the altitude in winter (from -24.4°C, at surface level, to -37.6°C at 500 hPa; 65.3% RH, at surface level and 41.1% at 500 hPa, due to the thermal inversion layer in the lower troposphere. In contrast, summer presents a larger variation, (-2.4°C at surface level, -31.0°C at 500 hPa; 90.8% RH, at surface level and 51.7% at 500 hPa). In winter, the effect of sea ice cover on air mass characteristics influences, principally, the lower troposphere, where larger (smaller) AT and RH values are associated with larger (smaller) sea ice extensions. The correlations with surface AT can reach up to -0.8 in the northeastern sector of the WS. For the southeastern sector of the WS, all the correlations between SAM and AT were negative, from the surface level to 700hPa. At surface level and at 500 hPa, correlations were positive at the northern sector of the AP. Between 1949 and 2008, air masses showed a warming trend, at surface level, in summer and winter (up to 500 hPa), with the exception of summer at surface level (with no statistical significance). Results show an increase of +0.675°C decade-1 at surface level, for winter during the last 60 years. This increase agrees with the intensification of greenhouse gas concentrations and the changes in atmospheric circulation patterns, as observed by previous studies.