Segue uma pequena e inicial Revisão sobre as Ondas de Leste Africanas.
Exclusivamente do Atlântico Tropical Norte as Ondas de Leste Africanas (AEW) são distúrbios que ocorrem durante a estação de maior aquecimento radiativo do Hemisfério Norte. Tendo sua gênese localizada sobre a Região Norte da África, possuindo uma propagação para oeste e a uma
velocidade média de 27,78 km/h. As Ondas de Leste
Africanas apresentam variabilidade temporal de 3-5 dias e comprimentos de onda próximo de 2.500 km. Durante o ano de 1974 foram realizados os Programas "Global Atmospheric
Research Program (GARP) e Atlantic Tropical Experiment (GATE)" que possibilitaram uma nova e melhorada compreensão sobre a estrutura e a
dinâmica das AEW, isto foi possível devido as análises obtidas nas
observações do projeto GATE. No entanto, estas análises do projeto
GATE se deram na costa oeste da África, local caracterizados por apresentar ondas de leste no estado "maduro". Baseado em alguns artigos publicados pós-GATE é possível através de uma síntese
sinótica geral observar uma descrição da gênese
das AEWs, para isto, dois
períodos serão utilizados (15 junho a 15 julho de 2008) e (1 a 15 de agosto de 2007),
ambos os períodos de ativo desenvolvimento das ondas de leste africana
que levaram aos furacões Bertha e Dean, respectivamente.
Síntese Sinótica do Leste da África
Inicialmente vamos "tentar" entender os padrões sinóticos que ocorrem
sobre o Norte da África. A região Norte Africana possui
um clima desértico com altas temperaturas (calor intenso), baixa umidade do solo e baixa precipitação durante os meses de verão. Como consequência deste aquecimento, uma região de convecção se forma gerando o que chamamos de baixa térmica. Esta é a primeira
característica que nos deparamos no estudo das AEW – A Baixa térmica do Saara. Vale apena ressaltar que esta baixa térmica não é sistema de baixa pressão qualquer, pois possui pouca profundidade vertical (é
muito rasa), apenas estendendo-se até cerca de 800 mb. Acima desta baixa
térmica, o ar quente e menos denso se expande como um balão inflado e provoca o
deslocamento para cima das alturas de pressão, criando uma alta altos níveis. Esta é a segunda característica que nos deparamos – A
alta Subsaariana. Uma representação básica do perfil vertical
do Deserto do Saara é dado na figura 1.
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| Figura 1. Perfil vertical de uma baixa e de uma alta térmica, sobre o deserto de Saara. Este perfil também é semelhante a baixa térmica encontrada sobre o sul da Ásia, Austrália e a região 4-corners/México nos EUA durante os meses de verão. Os ciclones tropicais também têm esse perfil. |
O Golfo da Guiné localizado um pouco mais ao Sul entre 0-10ºN, assim como
qualquer outro corpo d'água durante o verão, produz caracterisiticas de temperaturas mais baixas (mais frio) e maior umidade do que a massa de terra adjacente. Além de ser
relativamente mais frio, as pressões são também relativamente mais
altas próximo da superfície adjacente. Isto resulta em um gradiente
de temperatura, umidade e pressão com direção da região Norte do Golfo da Guiné para o
deserto do Sara. Este gradiente de pressão dá origem a um fluxo de
vento, que esperaria que fosse de sul para o norte, mas por causa da
rotação da Terra, este fluxo é desviado para a direita do
movimento e se torna de sudoeste. Esta é a terceira
característica observada - os chamados ventos de monção de sudoeste.
Os ventos
de sudoeste continuam a soprar em terra, mas eles nem sempre chegam a
baixa térmica sobre o deserto. A Fricção com a superficie diminui a intensidade dos
ventos antes mesmo de atingirem o deserto e ascenderem próximo da
África subsaariana, na região da Zona de Convergência
Intertropical (ZCIT), este é a nossa quarta característica.
Outra razão pela qual o fluxo nem sempre convergem sobre o deserto é
o vento de nordeste chamado Harmattan.
O fluxo de ar e a intensificação na região da ZCIT ou na baixa térmica do
Saara, sobe para cerca de 600 mb e em seguida é desviado para sul,
devido às alturas relativamente mais elevadas sobre o deserto, em
comparação com o Golfo da Guiné. Assim, o fluxo se inverte nos
níveis superiores. Como o ar flui para o sul, a rotação da Terra
de novo, desvia os ventos que se tornam de leste - O Jato
Africano de Leste (AEJ).
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| Figura 3. Reanálise do NCEP/NCAR do Norte da África durante o período de 15 de Junho a 15 de Julho de 2008 mostrando a pressão à superfície à (esquerda) e alturas em 500mb à (direita) gradientes que impulsiona os ventos de sudoeste e o Jato de Leste Africano. O desvio dos ventos de baixos níveis (à esquerda) é a instabilidade barotrópica enquanto a diferença entre os ventos de sudoeste e o Jato de Leste é a instabilidade baroclínica. |
Esta é a Circulação Geral do Sistema de Monção Africana, que só
se estende até os médios níveis. Há uma grande alta térmica
acima do sistema de monção Africano chamado de alta da monção
asiática e a sul deste chamado de Jato Tropical de Leste. Ambas as características desempenham um papel no
desenvolvimento vertical das Ondas de Leste Africanas - AEWs.
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| Figura 4. Cortes Verticais transversais (5ºE) do Norte da África durante o projeto da reanálise do ECMWF entre 1991-2000 mostrando a circulação geral da monção Africana e Asiática (esquerda). A imagem da direita mostra a diferença entre as ondas que se formam próximo de 10ºN com as ondas que se formam próximo de 20ºN. H é alta da Monção Asiática e H2 é a alta do Saara. |
Há um
quarto fator que aumenta os gradientes de temperatura e umidade sobre
o continente Africano, a vegetação. A vegetação tem o poder de
criar um ambiente úmido acima de áreas densamente florestadas
através da transpiração. Como as plantas transpiram água através
de suas folhas, que evapora e adiciona umidade no ar acima dela,
ocorre o surgimento de nuvens e um ambiente úmido acima do dossel.
Isso é chamado de evapotranspiração. A vegetação também absolve
a radiação solar tornando a área mais fria do que poderia ser. Na
África, basicamente não há vegetação sobre o deserto do Saara e,
portanto, seria de se esperar que ele permaneça seco e quente. Mais
ao sul, temos a Floresta da Guiné da África Ocidental, que faz
fronteira com a costa do Golfo da Guiné e grande parte de sua
precipitação vem da ZCIT. Nesta região, as temperaturas são mais
frias e o ar é úmido.
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| Figura 5. NASA Earth Observations - índice de vegetação sobre a África em maio de 2010. Áreas em verde escuro mostram região onde havia um crescimento alto de folhas verde; em verde claro região onde houve algum crescimento de folhas verde, e áreas mais claras mostram pouco ou nenhum crescimento. Preto significa "sem dados". |
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| Figura 6 Pontos de gênese (pontos) de dois tipos de ondas de leste no painel da esquerda - ondas que se formam a norte do AEJ e painel da direita - ondas que se formam a sul do AEJ. O painel superior é de linhas de corrente em 600 mb com o AEJ e o painel inferior linhas de corrente em 925 mb com o cavado da baixa térmica Subsaariana. |
Pensava-se que havia um único meio pelo qual as ondas africanas
nasciam, ou seja, a instabilidade dentro do AEJ. Para ondas tropicais
se desenvolver, precisa-se de instabilidade dentro de um fluxo de ar
que flui rápido em médios níveis e uma rápida reversão do
gradiente da vorticidade potencial (PV), tal como sugerido por
Charney e Stern, em 1969, não entraremos em detalhes. O AEJ, com
fluxo ao sul da alta do Saara, satisfaz estas condições. A
instabilidade a Sul do Jato cria um tipo de onda com
características, que crescem para se tornar ondas africanas. No
entanto, também foram gerados AEWs a norte do AEJ sobre o deserto de
Saara. Estas perturbações sinóticas não satisfazem a teoria da
instabilidade de Charney-Stern. Foi sugerido por Chang (1993) e
Thorncroft (1995) que este mecanismo é a instabilidade estática
dentro da Baixa Térmica do Saara sob a alta do Saara na média
troposfera, gerando as ondas ao norte do AEJ. A explicação exata é
bem mais complicada por isso não vou mais me alongar.
Efetivamente, quanto maior o gradiente de temperatura, umidade e
pressão, mais forte o Jato Africano de Leste e as ondas
subsequentes. Isto pode ocorrer através do resfriamento anômalo do
Golfo da Guiné.
A maior amplitude das ondas que ocorrem a sul do AEJ é encontrada no
nível de 600 mb e a maior amplitude das ondas a norte do AEJ é
encontrada em 925 mb. Ambos os tipos de onda, eventualmente
propagam-se para oeste e convergem próximo da costa Africana.
Ambos os tipos de onda só existe na média e baixa troposfera, mas
porque existe um contraste entre as AEWs do norte do AEJ (925 mb) e
do sul do AEJ (600 mb)? Além disso, porque é que ambos são
encontrados abaixo de 600 mb? Para responder a essas perguntas
precisamos primeiro voltar para a figura 4. Se você observar, a alta
Subsaariana é encontrada quase no nível de 800 mb e acima. Assim,
um desenvolvimento vertical das ondas próximas a 20ºN é impedido
em uma altitude muito mais baixa. Em contraste, as ondas que se
desenvolvem ao sul do AEJ pode ter um crescimento mais elevado,
porque eles são limitadas pela alta da Monção Asiática que é
muito maior do que a alta do Saara.
Relação entre as Ondas de Leste Africanas (AEW) e o Jato
Africano de Leste (AEJ)
Foi sugerido por Burpee (1972), que a formação e crescimento das
ondas de leste africanas foram energicamente induzida pelo AEJ. Mesmo
se a onda for do segundo tipo formada a norte do jato, elas ainda
surgem próximo da costa Africana e são intensificadas pelo jacto. A
máxima extensão leste-oeste do AEJ (do Norte da África para o
Atlântico Norte) é de cerca de 120 graus de longitude, enquanto que
o comprimento de onda da AEW é de aproximadamente 2000-4000 km.
Escalas de comprimento do AEJ e da AEW são de números de onda de 3
e 9-18, respectivamente, a 15 graus Norte. Ondas africanas são
normalmente encontradas ao sul do eixo do jato onde a Vorticidade
Potencial (PV) muda de sinal (positivo para negativo). Assim, a
posição do jato dita os pontos de origem e propagação das ondas.
No padrão de abril, maio e junho, pré-verão favorecem que o jato
esteja próximo de 10ºN. Durante os meses de verão com pico de
julho, agosto e setembro, o jato se desloca para o norte, como a
intensificação dos gradientes de superfície. É por isso que as
AEWs surgem em latitudes baixas no início da temporada de furacões
e latitudes mais altas durante o decorrer da estação.
Instabilidade
Barotrópica-baroclínica
Sugeriu-se também que as ondas africanas se desenvolve na
instabilidade barotrópica-baroclínica do AEJ. No entanto, o que
isso significa? Bem a instabilidade barotrópica está associada com
o cisalhamento horizontal produzido pela convecção profunda
próximo do AEJ. A Instabilidade baroclínica é associada com o
cisalhamento vertical do vento (ventos de sudoeste da Monção sobre
o jato de leste) e os gradientes de temperatura, umidade e pressão.
Estes todos são encontrados próximo do AEJ e satisfaz a teoria da
instabilidade de Charney-Stern (figuras 2 e 3).
Um forte desenvolvimento tropical ao longo das Montanhas Etíopes na
África oriental em 27 de maio, a onda se desenvolveu na
instabilidade do jato de Leste Africano através das análises do GFS
do continente ocidental Africano. A onda agora é observada próximo
de 10ºW com amplitude excepcional bem definida no jato de Leste
Africano e um acentuado gradiente de Vorticidade potencial ao longo
do eixo. Assim, este tipo de onda se ajusta a teoria de instabilidade
de Charney-Stern com a sua maior amplitude a sul do AEJ.
Durante o
período de 27 maio a 3 junho, os padrões sinótico sobre a África
Ocidental eram muito semelhantes aos aqueles que produzem as fortes
ondas de junho-julho de 2008 e agosto de 2007. Acentuado Gradiente de
pressão deu origem aos ventos de sudoeste da monção, que
convergiram, no cavado térmico e na ZCIT que ascenderam e se
afastaram da Alta do Saara se tornando no Jato de Leste Africano.
Podemos ver que a amplitude máxima do AEJ ocorre próximo de 10ºN,
com o máximo de vorticidade, a sul disto.
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| Figura 7. Compósitos diários do NCEP/NCAR do Norte de África para o período de 27 maio - 3 junho de 2010. |
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| Figura 8. Análise do GFS da África Ocidental as 14:00 de 05 de junho mostrando uma forte onda tropical surgindo na costa da África. A imagem superior esquerda mostra os ventos em 650 mb com o eixo do Jato Africano bem ilustrado com a perturbação tipica de onda no eixo do jato. A imagem superior direita mostra a vorticidade potencial e podemos ver que a maior PV é frequentemente encontrada ao sul do eixo do jato como discutido anteriormente. A imagem de baixo é outra ilustração do gradiente de umidade sobre o Norte de África e a posição do jato em relação a esse gradiente. Sem esses gradientes, não haveria jato e, consequentemente, não há ondas africanas. |
Verificou-se que o ambiente de escala sinótica sobre Norte da África
dá origem a um número de circulações gerais e secundárias, que
ajuda na gênese dos distúrbios que se propagam para leste daí o seu
nome Ondas de Leste Africana. Essa combinação de condições só é
encontrada nas áreas tropicais e subtropicais do Norte da África e
estas AEWs são exclusivas desta área do globo. Embora a formação
exata das ondas de leste africanas seja bem estudada por um processo bastante
técnico, mas em termos simplificados, os distúrbios podem se formar a
sul do Jato de Leste Africano (AEJ) ou ao norte do mesmo por dois
processos diferentes. Como resultado, existe diferenças no ponto de
formação, as ondas possuem diferentes dimensões verticais, mas todos
essas diferenças acabam próximo da costa Oeste Africana, onde sua intensidade é
regida pela intensidade do AEJ.
Generation of African Easterly Wave Disturbances: Relationship to the African Easterly Jet; JEN-SHAN HSIEH AND KERRY H. COOK; Department of Earth and Atmospheric Sciences, Cornell University, Ithaca, New York (2004).
Energetics of Easterly Waves; M.A. Estogue and M.S. Lin; Rosentiel School of Marine and Atmospheric Science, University of Miami, Coral Gables, Florida (1977).
Characteristics of African Easterly Waves Depicted by ECMWF Reanalyses for 1991–2000 TSING-CHANG CHEN Atmospheric Science Program, Department of Geological and Atmospheric Sciences, Iowa State University, Ames, Iowa (2006).
Fonte (Cavin Rawlins)
Boa Sorte e Bom Trabalho a Todos!
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