MUDANÇAS NA PRECIPITAÇÃO OCORRIDAS NO HOLOCENO MÉDIO

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1 MUDANÇAS NA PRECIPITAÇÃO OCORRIDAS NO HOLOCENO MÉDIO Adriana B. de Oliveira 1 e Ilana Wainer 2 RESUMO O efeito das diferenças climáticas na precipitação para a região do Oceano Atlântico Sul e continente Sul-Americano durante o Holoceno Médio são investigadas a partir dos modelos numéricos acoplados National Center for Atmospheric Research Community Climate System Model (NCAR CCSM, versão 3) e Institut Pierre Saint-Laplace General Circulation Model (IPSL GCM). P Os resultados mostram que as maiores diferenças na precipitação estão confinadas ao sul da linha do Equador. As diferenças na média anual da precipitação diminuem sobre a região da Amazônia e aumentam sobre o oceano Atlântico. Sobre o oceano observa-se um aumento da precipitação durante o verão no Holoceno médio indicando que a Zona de Convergência Intertropical se encontra mais ao sul neste período relativo ao Presente. ABSTRACT The numerical coupled models National Center for Atmospheric Research Community Climate System Model (NCAR CCSM, version 3) and Institut Pierre Saint-Laplace General Circulation Model (IPSL GCM) are used to understand the climatic impacts on precipitation over the South Atlantic Ocean and South American region in the Mid-Holocene. Results show that the major differences in precipitation are confined south of the equator. The annual average precipitation differences decrease over the Amazon region and increase over the ocean. With respect to the seasonal climatology, the precipitation increase during the mid-holocene occurs over the ocean mainly during the summer indicating that the the Intertropical Convergence Zone is farther south for this period. Palavras-Chave Paleoclimatologia, Holoceno Médio, Precipitação INTRODUÇÃO O Holoceno Médio (~6K) é um período que tem numerosos registros confiáveis de dados reconstruídos (proxy) indicando um clima que se diferenciou, regionalmente e sazonalmente dos dias atuais. Variações nos parâmetros orbitais da Terra ocasionaram mudanças na distribuição sazonal e latitudinal da radiação solar incidente no topo da atmosfera terrestre (insolação). As diferenças entre o clima do 6K e o clima presente (0K) são exatamente atribuídas a estas mudanças na insolação (Hall e Valdes, 1997; Hewitt e Mitchell, 1996.). Os registros geológicos indicam que em 6K a distribuição de gelo, concentração de aerossol natural, altura topográfica e posição continental eram similares as do presente (ver COHMAP, 1988) assim como a média global anual da temperatura da superfície do mar (TSM). O período de 6K (Holoceno Médio) é considerado importante, pois se acredita que mudanças nas condições limites são relativamente pequenas (Kutzbach e Street-Perrot, 1985.). Acredita-se também que mudanças dos parâmetros orbitais e redução na concentração de CO2 são os principais forçantes climáticos. Dados proxy continentais, principalmente dados de pólen, indicam que o verão do Hemisfério Norte era geralmente mais quente e o inverno mais frio que no Hemisfério Sul. Formatado Formatado Formatado

2 Braconnot et al. (2000) mostraram que devido a mudanças na temperatura, o gradiente de pressão entre mar e continente é reduzido no inverno e aumentado no verão do Hemisfério Norte (HN), aumentando a oscilação sazonal da ZCIT (Zona de Convergência Inter-Tropical). Assim segundo os autores, a ZCIT está localizada mais ao sul sobre o oceano no inverno do HN, e mais ao norte sobre o continente no verão do HN. MATERIAIS E MÉTODOS O Modelo Numérico Acoplado NCAR CCSM O NCAR CCSM (National Center for Atmospheric Research - Community Climate System Model) é um modelo numérico acoplado de circulação global, desenvolvido no NCAR (National Center for Atmospheric Research), em Boulder, Colorado. O modelo é composto por uma componente atmosférica, uma oceânica, uma da biosfera e hidrosfera, e uma componente da criosfera (Gent et al. 1998). Este é um modelo capaz de simular a circulação de larga escala do Hemisfério Sul. O Modelo Numérico Acoplado IPSL GCM O modelo utilizado é o de circulação geral acoplado oceano/atmosfera do IPSL, o IPSL-CM4 que tem sua performace testada nas simulações de mudança climática do IPCC-AR4. Suas componentes são o modelo de circulação geral LMDZ-4, (Hourdin et al. 2005) para a atmosfera, o OPA-ORCA (Madec et al. (1998)) para o oceano, ORCHIDEE para a superfície terrestre, LIM (Fichefet e Maqueda (1997)) para o modelo de gelo marinho e OASIS (Valcke et al. 2004) para o acoplador. Métodos Neste estudo, regiões chaves no Atlântico Sul e continente sul-americano são examinadas, observando-se a sensibilidade dessas regiões às diferentes simulações núméricas e a diferentes condições climáticas. A variável de precipitação (PPT) é avaliada para identificar qual a sua resposta às diferentes forçantes, e qual o seu papel no clima da América do Sul e do oceano Atlântico Sul resultante das simulações.

3 RESULTADOS A diferença entre os períodos da PPT nos resultados obtidos com o modelo do NCAR é mostrado na figura 1. Conforme se observa, a maior parte das diferenças são encontradas sobre o Equador, com três núcleos positivos e dois núcleos negativos. Sobre os oceanos Atlântico e Pacífico se encontram os núcleos positivos indicando que nessas regiões a precipitação durante o período de 6K estava maior que no Presente (0K ~0,3mm/dia). Já sobre o continente Sul-Americano observase também dois núcleos negativos de 0,2mm/dia aproximadamente e um núcleo positivo de 0,3mm/dia. A maior parte da região de estudo apresentou diferenças em torno de zero. Essas diferenças sobre a linha do Equador podem estar associadas as dificuldades dos modelos em simular a ITCZ mas também podem significar um deslocamento da mesma. Figura 1: Climatologia anual da diferença entre o 6K e o 0K da PPT para os resultados do modelo acoplado do NCAR. Intervalos de contorno de 0,08mm/dia. Na figura 2 é apresentada a diferença anual da PPT entre os dois períodos para os resultados do modelo do IPSL. As diferenças negativas São encontradas mais facilmente ao sul de 45S e em um núcleo a noroeste do continente Sul-Americano (cerca de 0,2mm/dia). Com relação aos núcleos positivos pode-se destacar um sobre o oceano Atlântico na região equatorial com cerca de 0,3mm/dia de diferença.

4 Figura 2: Climatologia anual da diferença entre o 6K e o 0K da PPT para os resultados do modelo acoplado do IPSL. Intervalos de contorno de 0,08mm/dia. Na climatologia sazonal da diferença (figura 3) para os resultados do modelo do NCAR pode ser observado que no verão sobre a linha do Equador encontram-se dois núcleos positivos, um sobre o oceano Atlântico e outro sobre o Pacífico, com diferenças de mais de 0,8mm/dia. Ocorre também um núcleo negativo sobre o continente Sul-Americano (cerca de 0,8mm/dia). Esse padrão se propaga pela estação seguinte em menor magnitude. Ao contrário do verão, no inverno e primavera encontra-se sobre o continente Sul Americano um núcleo de diferenças positivas de até 1,5mm/dia. Figura 3: Climatologia sazonal da diferença entre o 6K e o 0K da PPT para os resultados do modelo acoplado do NCAR. Intervalos de contorno de 0,08mm/dia. Padrão similar ao encontrado nos resultados do modelo do NCAR é observado nos resultados do modelo do IPSL figura 4. No verão também se observa sobre a linha do Equador dois núcleos positivos, um sobre o oceano Atlântico estendendo-se sobre o continente e outro sobre o Pacífico, com diferenças de mais de 0,8mm/dia. Ocorre também um núcleo negativo sobre o continente Sul-

5 Americano (cerca de 0,6mm/dia) porém localizado mais a noroeste, numa região de menor extensão. Outra estação que merece destaque é o outono que possui muitos núcleos de diferenças negativas e positivas mostrando que os períodos estão diferentes nesses meses. Figura 4: Climatologia sazonal da diferença entre o 6K e o 0K da PPT para os resultados do modelo acoplado do IPSL. Intervalos de contorno de 0,08mm/dia CONCLUSÃO Em ambas simulações as maiores diferenças na climatologia anual aparecem ao longo da linha do Equador. Sobre o oceano Atlântico Sul os resultados para o Holoceno Médio (6K) de ambos os modelos é mais úmido que o presente. Os valores são cerca de 0,2mm/dia nos resultados do modelo do NCAR e 0,24mm/dia nos resultados do modelo do IPSL. Estes resultados sugerem que no 6K a ZCIT permanece por mais tempo no HS que no presente, principalmente nos resultados do modelo do NCAR. Sobre o continente Sul-Americano o 6K está mais árido que o presente (cerca de 0,3mm/dia) principalmente no noroeste do continente, isso pode estar relacionado a maiores valores de PNM nesta região. Na climatologia sazonal os resultados mostram um padrão similar principalmente em DJF com diferenças de mais de 0,8mm/dia. Nesta estação, portanto os resultados indicam que a ZCIT permanece por mais tempo no HS no 6K que no 0K. Nos resultados do modelo do NCAR para meses de primavera percebem-se dois núcleos de PPT. O primeiro sobre o continente Sul- Americano onde a mais PPT no período de 6K do que no 0K. No entanto, há pouca diferença entre os dois modelos quando se considera a distribuição anual. Nas curvas dos resultados obtidos com o modelo do NCAR podem-se perceber maiores valores de PPT (em média) quando comparados aos resultados do modelo do IPSL. Para os resultados com o modelo do NCAR até o mês de setembro o 0K apresenta valores maiores em torno de 0,06mm/dia e após esse mês os valores passam a ser

6 maiores (em média) no 6K. Nos resultados com o modelo do IPSL apenas os meses de verão apresentam valores de PPT mais altos no 6K que no 0K (cerca de 0,4mm/dia). Os meses de inverno nos resultados do modelo do IPSL são quando o 0K é mais úmido que o 6K. Há variação de PPT entre os períodos de 6K e 0K principalmente sobre as latitudes próximas ao Equador e acima de 45S quando se considera a distribuição latituninal para as duas simulações analisadas. Em ambas, ao norte de 15S existem diferenças de mais de 0,08mm/dia indicando que o Holoceno estava mais úmido que o 0K contrastante com o trabalho de Mayle (2000). Porém ao sul desta latitude os trabalhos são concordantes e sugerem o 6K mais árido que o 0K. REFERENCIAS BIBILOGRAFICAS BERGER, A. L. Long Term Variations of Daily Insolation and Quaternary Climatic Changes. Journal Atmospheric Science, v.35, n.12, p , BRACONNOT, P., O. Marti, et al. Ocean feedback in response to 6 kyr BP insolation. Journal of Climate 13 (9): , COHMAP (Cooperative Holocene Mapping Project). Climate Changes of the last years: Observation and model simulations. Science, v.241, p ,1988. FICHEFET, T., e M. M. Maqueda, Sensitivity of global sea ice model to the treatment of ice thermodynamics and dynamics, J. Geophys. Res., 102, , HALL, M.J. e Valdes, P. J. A GCM simulation of the climate 6000 years ago. Journal of Cliamte, v.10, p.3-17,1997. HEWITT,C. D. e Mitchell, J. F. B. GCM simulations of the climate of 6 kyr BP : Mean changes and interdecadal variability. Journal of Climate, v.9, , HOURDIN, F. e colaboradores, The LMDZ4 general circulation model: Climate performace and sensitivity to parametrized physics with emphasis on tropical convection, Climate Dynamics, submetido, KUTZBACH, J. E. e Street-Perrot F.A. Milankovitch forcing of fluctuations in the level of tropical lakes from 18 to 0 kyr BP. Nature, v.317, p , MADEC, G., P. Decluse, M. Imbard, e C. Levy, OPA 8.1 Ocean General Circulation Model Reference Manual, Note du Pole de modelisation, Institut Pierre-Simon Laplace, 11, 91, MAYLE, F. E., Burbridge R., e T. J. Killeen, Millennial-Scale Dynamics of Southern Amazonian Rain Forestd, Science, 290, , VALCKe, S., D. Declat, R. Redler, H. Ritzdorf, T. Schoenemeyer, e R. Vogelsang, The PRISM Coupling and I/O System. VECPAR 04, Proceedings of the 6 th International Meeting, VOL.1: High performace computing for computacional science, 2004.

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