ANÁLISE PRELIMINAR DE SÉRIES DE TEMPO DE DADOS METEOROLÓGICOS E OCEANOGRÁFICOS NA ILHA DECEPTION, ARQUIPÉLAGO DAS SHETLAND DO SUL, ANTÁRTICA

ANÁLISE PRELIMINAR DE SÉRIES DE TEMPO DE DADOS METEOROLÓGICOS E OCEANOGRÁFICOS NA ILHA DECEPTION,

ARQUIPÉLAGO DAS SHETLAND DO SUL, ANTÁRTICA

Anderson Henrique H. Coelho¹, Ronald Buss de Souza², Carlos Schaefer³,Vinícius Cebalhos¹

¹Curso de Meteorologia, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, Santa Maria, RS

²Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais – CRS/INPE, Santa Maria, RS

³Departamento de Solos, Universidade Federal de Viçosa - UFV, Viçosa, MG

E-mail: andersonhcoelho@hotmail.com

Resumo: A Ilha Deception localizada em 62^o43’S, 60^o57’W, no Arquipélago das Shetland do sul, Antártica, é uma ilha vulcânica, muito importante no contexto do Continente Antártico com peculiaridades meteorológicas e oceanográficas. Dados de temperatura do ar, temperatura da água, pressão atmosférica, direção e velocidade do vento foram coletados in situ no mar no interior da Baía de Port Foster, Ilha Deception durante um ciclo diurno inteiro no dia 8 de fevereiro de 2011. Dados de temperatura do ar medidos em duas localidades na praia de Port Foster foram também analisados para o período entre 03/2010 e 02/2011. A análise do ciclo diurno dos dados tomados por navio mostra que baixas intensidades de vento ocorreram durante a noite e altas intensidades ocorreram durante o dia. A pressão atmosférica aumentou de 982 mb até 991 mb no período de 24 h. A série de temperatura do ar indica claramente o sinal diurno. A diferença positiva entre a temperatura da superfície do mar (TSM) e a temperatura do ar (TSM-Ta < 0) indica que a camada limite atmosférica (CLA) tende a ser estável durante a noite. Durante o dia a situação é reversa, instável (TSM-Ta > 0). As séries de dados de temperatura do ar colhidas na praia foram semelhantes e as diferenças encontradas entre elas podem estar ligadas diretamente a altitude onde os dados foram recolhidos. Os dados apresentados podem ser utilizados futuramente para estimar variações no ciclo diurno entre o ambiente costeiro e marinho no interior da ilha.

Abstract: Deception Island located at 62°43'S, 60°57'W in South Shetland Archipelago, Antarctica, is a volcanic island, very important in the context of the Antarctic Continent with characteristic meteorological and oceanographic. Data of air temperature, water temperature, atmospheric pressure, wind speed and direction were collected in situ at sea within the bay of Port Foster, Deception Island during a whole diurnal cycle on February 8, 2011. Data of air temperature measured at two locations on the beach in Port Foster were also analyzed for the period 2010/03 and 2011/02. The analysis of the daily cycle of the data taken by the vessel shows that low intensity wind occurred overnight and high intensities occurred during the day. The analysis of the daily cycle of the data taken by the vessel shows that low intensity wind occurred overnight and high intensities occurred during the day. The atmospheric pressure increases from 982 mb to 991 mb within 24 h. The series of air temperature signal indicates clearly day. The positive difference between the sea surface temperature (SST) and air temperature (SST-Ta <0) indicates that the atmospheric boundary layer (ABL) tends to be stable during the night. During the day the situation is reversed, unstable (SST-Ta> 0). The series of air temperature data collected on the beach were similar and the differences between them can be linked directly to altitude where the data were collected. The data presented can be used to estimate future changes in the diurnal cycle between the coastal and marine environment within the island.

1 – INTRODUÇÃO

A ilha é um dos poucos locais no onde existem contrastes horizontais claros de temperatura da água do mar no Oceano Austral, expressos na superfície do mar e em vários níveis na coluna d’água. A ilha é um vulcão ativo e a atividade vulcânica local submete os sedimentos a calor intenso, causando ventos termais e exsudações que, por conseqüência, causam anomalias termais na água do mar desde o fundo oceânico até a sua superfície. A medida in situ de parâmetros oceanográficos e meteorológicos básicos como a temperatura do ar, direção e intensidade dos ventos, pressão atmosférica, umidade e a temperatura da superfície do mar (TSM) é a maneira mais fácil de obter informações sobre como as camadas limites oceânica e atmosférica transferem entre si momentum, energia e escalares. Esse trabalho tem como objetivo analisar preliminarmente o comportamento de variáveis meteorológicas e da TSM durante um ciclo diurno completo na região marinha da Baía de Port Foster utilizando dados coletados in situ a partir do NPo. Alm. Maximiano durante a Operação Antártica 29 (OP29) no dia 8 de fevereiro de 2011. O trabalho objetiva também analisar duas séries de tempo da temperatura do ar tomadas em dois locais distintos na praia em Port Foster no período entre 1 de março de 2010 e 7 de fevereiro de 2011 e comparar seus ciclos e variabilidade àquela expressa pelos dados tomados no mar.

2 – Metodologia

Durante o dia 8 de fevereiro de 2011 na OP29 o NPo. Alm. Maximiano esteve na Baía de Port Foster para cumprir uma etapa de verificação de campo para o projeto INTERCEPTION (Interações entre o Oceano, Zona Costeira e Atmosfera em Micro-escala na Ilha Deception. Durante esse período o navio tomou medidas no mar ao centro da Baía de Port Foster das seguintes variáveis meteorológicas: i) temperatura do ar; ii) temperatura da água; iii) velocidade do vento; iv) direção do vento e v) pressão atmosférica.  Dados pretéritos de temperatura do ar tomados em dois locais da praia de Port Foster, interior da Ilha Deception no período entre março de 2010 e fevereiro de 2011 foram fornecidos pelo Centro TERRANTAR (Permafrost-Criossolos-Ecossistemas Terrestres e Mudanças Climáticas na Antártica). O TERRANTAR é ligado ao INCT da Criosfera sendo sediado naUFV. Os dados foram tomados em duas localidades distintas da praia na Baía de Port Foster: (i) em 62°,57’S e 60°,42’W (DT1) e (ii) em 62°,54’S e 60°,38’W (DT2).

3 - Resultados

A Figura 1 mostra as séries de tempo dos dados tomados no mar pelo NPo. Alm. Maximiano no dia 8 de fevereiro de 2011. As séries mostram que a intensidade do vento foi, em geral, próxima a 10 m/s. Baixas intensidades ocorreram durante a noite (cerca de 3:00 h) e altas intensidades (até 30 m/s) ocorreram durante o dia (cerca de 16:00h). A direção predominantemente do vento foi de NE. A pressão atmosférica aumentou de 982 mb até 991 mb no período de 24 h. Esse significativo aumento indica a entrada de um sistema de alta na região de estudo. A série de temperatura do ar (Tar) mostra claramente que o sinal diurno é presente e importante na região: as temperaturas noturnas chegaram a ser negativas enquanto que a diurnas chegaram a cerca de 3 °C. Em compensação, conforme esperado, a TSM foi mais estável e suas oscilações tem provável origem nos processos ligados à advecção das correntes marinhas e aos processos radiativos no sistema acoplado oceano-atmosfera.

               

Figura 1. Séries de tempo de direção e velocidade do vento, pressão atmosférica, temperatura do ar e TSM tomadas a partir do NPo. Alm. Maximiano para o dia 08/02/2011. As horas estão ordenadas a partir da zero hora do dia em questão.

A análise das séries de tempo tomadas a partir de navio de mostra que as condições meteorológicas do ciclo diurno na Ilha Deception tendem a ser tipicamente semelhantes àquelas encontradas em outras regiões do Estreito de Bransfield (Smith Jr. et al., 2003a). Em seu estudo, esses autores indicaram que para esse Estreito durante o verão, as temperaturas do ar variaram aproximadamente entre -13 °C e 3 °C. Os ventos em superfície (2 m) variaram entre cerca de zero a 47 m/s, predominando na direção sudoeste. As séries de tempo de temperatura do ar retiradas dos dois dataloggers situados na praia de Port Foster estão apresentadas nas figuras 2 e 3. As séries foram filtradas utilizando o filtro de Godin, pelo método de médias móveis, usando primeiramente uma a média aritmética de 24 pontos e, em seguida, filtrando-se mais duas vezes, usando uma janela de 25 pontos. A média da temperatura da série apresentada na Figura 2 (DT1) foi de -3,06 °C e oscilou de -13 °C a 5 °C. Já a série da Figura 3 (DT2) apresentou uma média temperatura de -3,3 °C, oscilando entre -13 °C e 4 °C.  As diferenças entre as séries podem estar ligadas diretamente a sua altitude, pois o DT1 encontra-se a 40 m e o DT2 a 200 m de altitude, na parte sudoeste da Ilha Deception.

Figura 2. Série de tempo da temperatura do ar tomada em 62°,57’S e 60°,42’W (DT1) entre 01/03/2010 e 07/02/2011.

Figura 3. Série de tempo da temperatura do ar tomada em 62°,54’S e 60°,38’W (DT2) entre 01/03/2010 e 07/02/2011.

Apesar das séries das figuras 2 e 3 serem semelhantes, há diferenças entre elas, os ciclos de variabilidade e as causas das maiores diferenças entre as séries estão no presente objeto de estudo. A média da temperatura no gráfico da figura 2 foi de -3.06 °C e oscilou de -13 °C a 5 °C. Já o gráfico da figura 3 estimou uma média temperatura de -3.3 °C, oscilando entre -13 °C a 4 °C.  As diferenças encontradas entre as séries podem estar ligadas diretamente a sua altitude, pois o DT 1 encontra-se a 40 m e o DT 2 a 200 m de altitude.

4 - Conclusão

Os resultados apresentados indicam claramente a natureza do ciclo diurno na interface oceano-atmosfera da região. Podemos também perceber que, no período desse estudo, a diferença positiva entre a TSM e a temperatura do ar (TSM-Ta < 0) indica que a CLA tende a ser estável durante a noite. Durante o dia a situação é reversa, instável (TSM-Ta > 0). A variação da pressão também foi bastante significativa indicando a chegada de um centro de alta que atua em grande escala sobre a região. A amplitude do ciclo diurno de Tar foi de cerca de 2 °C e as temperaturas foram sempre positivas. Quanto ao vento, as intensidades variaram em torno de 10m/s predominantemente na direção de NE. Quanto aos resultados mostrados pelos DTs, podemos dizer que a diferença de temperaturas apresentada entre eles foi basicamente em função da altitude, pois há diferença de 150 m entre eles. Os dados colhidos na praia por esses sensores são muito semelhantes àqueles recolhidos pelo navio, devendo no futuro ser utilizados para estimar variações no ciclo diurno entre o ambiente costeiro e marinho de Port Foster.

5 - Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq/PIBIC-INPE pela bolsa de estudo ao primeiro autor, a tripulação do NPo Alm. Maximiano pela ajuda durante a fase de coleta dos dados, à equipe do Projeto PERMAFROST e ao projeto INTERCEPTION (556783/2009-3).

6 - Referências Bibliográficas

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Smith Jr., K.L.; Baldwin, R.J.; Glatts, R.C.; Chereskin, T.K.; Ruhl H.; Lagun, V., 2003a. Weather, ice, and snow conditions at Deception Island, Antarctica: long time-series photographic monitoring. Deep-Sea Research II 50, 1649–1664.

Smith Jr., K.L.; Baldwin, R.J.; Kaufmann, R.S.; Sturz, A., 2003b. Ecosystem studies at Deception Island, Antarctica: An overview. Deep-Sea Research II 50, 1595– 1609.

Zhou, M.; Niiler, P.P.; Hu, J-H., 2002. Surface currents in the Bransfield and Gerlache Straits, Antarctica. Deep-Sea Research I 49, 267–280.