As regiões de alta e baixa pressão do número de onda 5 configuradas em diferentes locais durante janeiro de 2014, quando a Califórnia estava passando por uma seca, e janeiro de 2017, quando estava enfrentando inundações. A localização das regiões de alta e baixa pressão (caracterizadas por fluxo de ar de nível superior anticilônico vs. ciclônico) pode atuar para suprimir ou aumentar a precipitação e tempestades. As curvas pretas ilustram os fluxos de jato que prendem e focam o número de onda-5. Crédito:Haiyan Teng e Grant Branstator.
As secas paralisantes do inverno que atingiram a Califórnia de 2013 a 2015, bem como o inverno excepcionalmente úmido da Califórnia, parecem estar associados ao mesmo fenômeno:um padrão de onda distinto que emerge na atmosfera superior e circunda o globo.
Cientistas do National Center for Atmospheric Research (NCAR) descobriram em um estudo recente que a crista de alta pressão persistente na costa oeste da América do Norte que bloqueou a chegada de tempestades em terra durante os invernos de 2013-14 e 2014-15 estava associada a o padrão de onda, que eles chamam de número de onda-5. O trabalho de acompanhamento mostrou que o número de onda 5 emergiu novamente neste inverno, mas com seus recursos de alta e baixa pressão em uma posição diferente, permitindo que tempestades do Pacífico cheguem ao continente.
"Este padrão de onda é um sistema dinâmico global que às vezes aumenta a probabilidade de ocorrência de secas ou inundações na Califórnia, "disse o cientista do NCAR Haiyan Teng, autor principal do artigo da Califórnia. "À medida que aprendemos mais, isso pode eventualmente abrir uma nova janela para a previsibilidade de longo prazo. "
A descoberta faz parte de um corpo emergente de pesquisas sobre o padrão de ondas que promete entender melhor os padrões climáticos sazonais na Califórnia e em outros lugares. Outro novo jornal, liderado pelo cientista do NCAR Grant Branstator, examina o poderoso padrão de onda com mais profundidade, analisar os processos físicos que ajudam a levar à sua formação, bem como suas variações sazonais e como varia em força e localização.
O estudo da Califórnia foi publicado no Journal of Climate enquanto o estudo abrangente sobre os padrões de onda está aparecendo no Jornal das Ciências Atmosféricas . Ambos os artigos foram financiados pela National Science Foundation, que é o patrocinador do NCAR, bem como pelo Departamento de Energia, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica, e NASA.
Os novos artigos seguem um estudo de 2013 realizado por Teng e Branstator, mostrando que um padrão relacionado ao número de onda-5 tendia a surgir cerca de 15-20 dias antes das grandes ondas de calor do verão nos Estados Unidos.
Fortes impactos nos sistemas climáticos locais
O Wavenumber-5 consiste em cinco pares de feições alternadas de alta e baixa pressão que circundam o globo a cerca de seis milhas (10 quilômetros) acima do solo. É um tipo de fenômeno atmosférico conhecido como onda de Rossby, uma onda planetária em grande escala que pode ter fortes impactos nos sistemas climáticos locais, movendo o calor e a umidade entre os trópicos e latitudes mais altas, bem como entre áreas oceânicas e interiores, e influenciando onde ocorrem as tempestades.
As ondas lentas de Rossby às vezes tornam-se quase estacionárias. Quando eles fazem, o resultado pode ser padrões climáticos persistentes que muitas vezes levam a secas, inundações, e ondas de calor. O número de onda 5 costuma ter essa qualidade estacionária quando emerge durante o inverno do norte, e, como resultado, está associado a uma maior probabilidade de eventos extremos persistentes.
Para determinar o grau em que o padrão de onda influenciou a seca da Califórnia, Teng e Branstator usaram três modelos de computador especializados, bem como registros de precipitação da Califórnia e dados do século 20 sobre os padrões de circulação atmosférica global. As diferentes janelas para a atmosfera e os padrões de precipitação revelaram que a formação de uma cordilheira na costa da Califórnia está associada ao surgimento do padrão de número de onda 5 distinto, que orienta os sistemas de baixa pressão que produzem chuva para que viajem bem ao norte da Califórnia.
No inverno passado, enquanto a Califórnia foi fustigada por uma série de tempestades intensas, o número de onda-5 também estava presente, disseram os cientistas. Mas o padrão mudou na América do Norte, substituir a crista de alta pressão ao largo da costa por uma calha de baixa pressão. O resultado foi que as tempestades que foram forçadas para o norte durante os invernos de seca foram, em vez de, permissão para fazer landfall.
Pistas para padrões climáticos sazonais
Os meteorologistas que prevêem os padrões climáticos sazonais têm em grande parte dado atenção às mudanças nas temperaturas da superfície do mar no Pacífico tropical, especialmente mudanças associadas a El Niño e La Niña. Mas durante os invernos secos de 2013-14 e 2014-15, essas condições variaram notavelmente:uma caracterizou o início de um El Niño, enquanto as temperaturas da superfície do mar durante a outra não foram características de El Niño ou La Niña.
A nova pesquisa indica que o padrão de onda pode fornecer uma fonte adicional de previsibilidade que às vezes pode ser mais importante do que os impactos das mudanças na temperatura da superfície do mar. Primeiro, Contudo, os cientistas precisam entender melhor por que e quando o padrão de onda emerge.
No artigo publicado no Journal of the Atmospheric Sciences, Branstator e Teng exploraram a física do padrão de onda. Usando um modelo de computador simplificado do sistema climático para identificar os processos físicos essenciais, o par descobriu que o número de onda 5 se forma quando fortes correntes de jato agem como guias de onda, apertando a onda de Rossby de outra forma sinuosa na configuração de assinatura de cinco altos e cinco baixos.
"Os jatos atuam para concentrar a energia, "Branstator disse." Quando os jatos estão presentes, a energia está presa e não pode escapar. "Mas mesmo quando os jatos estão presentes, o padrão de número de onda 5 nem sempre se forma, indicando que outras forças que requerem estudo também estão em jogo.
Os cientistas também pesquisaram especificamente o que pode ter causado a formação do padrão de ondas relacionado à severa seca da Califórnia. No artigo publicado no Journal of Climate , a dupla descobriu que chuvas extremamente fortes de dezembro a fevereiro em certas regiões do Pacífico tropical podem dobrar a probabilidade de que a crista extrema associada ao número de onda-5 se forme. A razão pode ter a ver com a chuva tropical que aquece partes da alta atmosfera de tal forma que favorece a formação do padrão do número de onda 5.
Mas os cientistas alertaram que muitas questões permanecem.
"Precisamos pesquisar globalmente os fatores que causam esse comportamento do número de onda 5, "Teng disse, "Nossos estudos são apenas o começo dessa busca."
