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Interações ressonantes entre ondas na presença de uma fonte de calor com variação diurna

Processo: 09/10076-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
Vigência: 01 de agosto de 2009 - 31 de janeiro de 2010
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Meteorologia
Pesquisador responsável:Carlos Frederico Mendonça Raupp
Beneficiário:Carlos Frederico Mendonça Raupp
Instituição-sede: Instituto de Física Teórica (IFT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São Paulo. São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Meteorologia dinâmica 

Resumo

O presente trabalho teve como objetivo explorar o possível papel do ciclo diurno da convecção úmida tropical na geração de oscilações de baixa freqüência na circulação atmosférica de grande-escala. Para tanto, foram estudadas neste trabalho interações não-lineares ressonantes envolvendo as ondas equatoriais na presença de uma fonte de calor com variação diurna. Estas interações foram analisadas no contexto da versão diabática das equações primitivas com a aproximação do plano beta equatorial para um estado básico caracterizado por uma atmosfera em repouso, horizontalmente homogênea, hidrostática e estavelmente estratificada na vertical. A fonte de calor é prescrita de forma a representar aproximadamente o aquecimento devido à liberação de calor latente resultante da típica convecção profunda sobre a região da Amazônia durante o período de verão austral. Neste contexto, supondo que a fonte de calor seja periódica no tempo e possua amplitude pequena (i.e., de O(epsilon)) e utilizando o método assintótico de múltiplas escalas temporais, segue que as ondas equatoriais de Rossby, Kelvin, mista Rossby-gravidade e de gravidade-inerciais, bem como suas estruturas verticais, são obtidas como soluções de ordem dominante. A partir da eliminação das soluções seculares, obtém-se um sistema de equações assintóticas reduzidas que descreve a interação fracamente não-linear entre as ondas num tripleto ressonante na presença da fonte de calor. Os resultados mostram que para os tripletos ressonantes constituídos de duas ondas equatoriais associadas ao primeiro modo baroclínico e uma onda de Rossby barotrópica, o espectro da variação temporal da forçante é tal que somente um dos modos do tripleto é ressonante com a fonte de calor. Conseqüentemente, os resultados da integração das equações reduzidas mostram que cada harmônico da variação temporal da fonte modula as trocas de energia entre os modos de forma diferente devido às diferentes componentes triádicas com as quais os harmônicos são ressonantes. A componente estacionária da forçante é ressonante com os modos geostróficos zonalmente simétricos, que agem como catalizadores para as trocas de energia entre as ondas de Rossby barotrópicas e as ondas mistas de Rossby-gravidade internas. Como resultado, a fonte de calor age neste caso no sentido de acelerar as trocas de energia entre os modos. Em contrapartida, os harmônicos transientes são ressonantes com as ondas de gravidade-inerciais, que são sempre os modos instáveis nos tripletos ressonantes aqui analisados. Conseqüentemente, a fonte de calor é responsável neste caso por uma modulação numa escala longa de tempo da interação entre os modos, gerando um dobramento do período das trocas de energia. Os resultados sugerem que o ciclo diurno da convecção úmida profunda na região tropical seja importante na geração de flutuações de baixa-freqüência (intra-sazonais) na circulação atmosférica por meio de interações não-lineares ressonantes. Neste contexto, os resultados sugerem que a correta representação dessas flutuações de baixa freqüência nos modelos atmosféricos de circulação geral depende da correta representação dos processos de pequena escala que levam ao ciclo diurno da atividade convectiva nos trópicos. (AU)