UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
MESTRADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA AMBIENTAL
AMPLITUDE DA MARÉ SEMIDIURNA LUNAR DURANTE EVENTOS DE
AQUECIMENTO DA ESTRATOSFERA POLAR
TARSUS KLYNGER SABINO DOS SANTOS
CAMPINA GRANDE – PB
FEVEREIRO DE 2016
TARSUS KLYNGER SABINO DOS SANTOS
AMPLITUDE DA MARÉ SEMIDIURNA LUNAR DURANTE EVENTOS DE
AQUECIMENTO DA ESTRATOSFERA POLAR
Dissertação apresentada ao Programa
de Pós-graduação em Ciência e
Tecnologia Ambiental da Universidade
Estadual da Paraíba, em cumprimento
às exigências para obtenção do título
de Mestre.
ORIENTADOR: Prof. Dr. Edvaldo de Oliveira Alves
COORIENTADORA: Profa. Dra. Ana Roberta da Silva Paulino
CAMPINA GRANDE – PB
FEVEREIRO DE 2016
TARSUS KLYNGER SABINO DOS SANTOS
AMPLITUDE DA MARÉ SEMIDIURNA LUNAR DURANTE EVENTOS DE
AQUECIMENTO DA ESTRATOSFERA POLAR
Dissertação apresentada ao Programa
de Pós-graduação em Ciência e
Tecnologia Ambiental da Universidade
Estadual da Paraíba, em cumprimento
às exigências para obtenção do título
de Mestre.
COMISSÃO EXAMINADORA
DEDICATÓRIA
A toda minha família pelo apoio,
incentivo e dedicação durante toda essa jornada.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a todos que contribuíram para este trabalho e especialmente a algumas
amizades que foram construídas ao longo deste curso de pós-graduação, tais como
Albiery, André Luiz, Magno, Geovania , Yohana, ao secretário do programa Josemberg
Moura pela sua prestatividade, Josenildo.
Agradeço a todos os professores deste programa de pós-graduação e em especial
aos professores José Etham, José Fidelis, Monica Maria, Valderi Leite, pelo incentivo e
ensinamentos para toda à vida.
Agradeço principalmente ao grupo de pesquisa em Física da Atmosfera – UEPB
pela receptividade ensinamentos e experiências aqui trocadas. E principalmente aos
meus orientadores Ana Roberta da Silva Paulino (que sem sua ajuda nada disto teria
sido construído) e Edvaldo de Oliveira Alves (pela paciência que sempre teve comigo
mesmo reconhecendo minhas grandes dificuldades na escrita científica) .
Isto é loucura! Eles desejam um líder
assim como uma criança espera o leite
materno.
É por isso que se tornam presas fáceis
dos tiranos e déspotas.
Por que eles não procuram a
verdadeira fé sem si mesmos? Por que
buscam outro que lhe mostre o
caminho?
(Surfista Prateado)
4
RESUMO
A maré atmosférica lunar caracteriza-se em significativas mudanças que ocorrem
principalmente nos campos de vento, temperatura da atmosfera terrestres produzida
pela influência direta da Lua sobre os corpos presentes nesta superfície. Utilizando doze
anos de dados adquiridos do instrumento SABER/TIMED é possível identificar
resultados da amplificação de maré lunar principalmente durante o inverno no
hemisfério norte . Sabe-se também que principalmente na estação de inverno da região
polar ártica ocorre o fenômeno denominado aquecimento estratosférico súbito (Sudden
Stratospheric Warming), o qual corrobora em expressivas mudanças na dinâmica
atmosférica durante sua ocorrência. Alguns estudos evidenciaram conexão entre os
eventos intensos de aquecimento abrupto da estratosfera polar do hemisfério norte com
a maré atmosférica lunar. Sabendo destas condições, o objetivo deste trabalho foi
investigar possíveis efeitos produzidos pelo aquecimento abrupto da estratosfera polar
na maré atmosférica semidiurna lunar na região Mesosférica e baixa Termosfera (MLT).
Neste sentido, dados de temperaturas estimadas a partir de medidas obtidas com o
instrumento SABER/TIMED foram analisados juntamente com dados da estratosfera
polar, fornecidos pelo National Centre for Environmental Prediction (NCEP).
Analisados os resultados, verificou-se que durante o período de ocorrência da maré
atmosférica lunar, os aquecimentos abruptos da estratosfera polar, contribuíram em
alguns casos, corroborando para uma maior e menor amplificação da maré semidiurna
lunar na atmosfera quando comparado com estudos que analisaram os efeitos da maré
semidiurna lunar sem levar em conta a influência do aquecimento estratosférico.
PALAVRAS CHAVE: Maré semidiurna lunar. Aquecimento estratosférico.
5
SUMÁRIO
1. Introdução 9
2. Fundamentação Teórica 12
2.1 Maré Atmosférica Lunar 12
2.2 Fases da lua
2.2 Período lunar
14
16
2.4 Alguns estudos da maré lunar atmosférica
17
2.5 Aquecimento Abrupto Estratosférico (SSW)
20
2.6 Alguns estudos envolvendo aquecimentos estratosféricos e maré lunar
atmosférica
23
3. Material e métodos 25
3.1 Determinação da maré semidiurna lunar 26
3.2 Aspectos teóricos da maré lunar
27
3.2.2 Função de excitação gravitacional
28
3.3 Instrumentação
31
3.3.1. Instrumento saber 31
3.4 Amplitude da maré semidiurna lunar
3.4.3 Dias categorizados com aquecimento estratosférico
37
39
4. Resultados e discussões 41
4.1Estrutura e comportamento dos ventos zonais e da temperatura
estratosférica
41
4.2 Dias categorizados com aquecimento estratosférico 45
4.3 Variação temporal 50
4.4 Variação longitudinal 63
5. Conclusões
68
6. Referências Bibliográficas 70
6
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Representação do sistema Sol-Terra-Lua visto por um observador externo
olhando diretamente para o pólo sul da Terra. O círculo externo mostra a Lua em
diferentes posições relativas em relação à linha Sol-Terra, assumidas à medida que ela
orbita a Terra de oeste para leste (sentido horário para um observador olhando para o
pólo sul). O círculo interno mostra as formas aparentes da Lua, em cada situação,
para um observador no hemisfério sul da Terra. Fonte: Adaptado de Ciência mão,
2015
Figura 2 - Esquema da configuração entre o tempo solar e lunar e do ângulo da fase
lunar. Fonte: Chapman e Lindzen (1970)
Figura 3 – Representação geométrica para o cálculo de potenciais de marés.Fonte:
Adaptado: Lamb (1932)
Figura 4 – Determinação do ângulo Zenital. Fonte: Adaptado de Paulino (2010)
Figura 5 - Concepção artística do satélite TIMED. Fonte: http:
//www.timed.jhuapl.edu/www/index.php – Website do satélite TIMED (2015)
Figura 6– Perfil do comportamento da temperatura estratosférica em função da
altitude obtido através do instrumento SABER para o dia 13 de janeiro de 2003. Fonte:
Adaptado de Paulino (2013).
Figura 7- Orbitas do SABER para o dia 03 de janeiro de 2003. O retângulo cinza
delimita uma grade de 40° de longitude por 10° de latitude, centrada em 30° S e50° W.
Fonte: Adaptado de Paulino (2013)
Figura 8 – Cobertura latitudinal das sondagens SABER em 2003. Fonte: Adaptado de
Paulino (2013)
Figura 9- Representação da temperatura polar durante um aquecimento Major
geradopelo endereço :http://acd-ext.gsfc.nasa.gov/Data_services/met/ann_data.html
Figura 10 - Representação do vento zonal durante um aquecimento Major gerado pelo
endereço: Adaptado de http://acd-ext.gsfc.nasa.gov/Data_services/met/ann_data.html
Figura 11 – Vento Zonal Dezembro 2002.
Figura 12 – Temperatura Estratosférica Dezembro 2002.
Figura 13 – Vento Zonal Janeiro 2003
Figura 14 –Temperatura Estratosférica Janeiro 2003
Figura 15 – Vento Zonal Fevereiro 2003
Figura 16 – Temperatura Estratosférica Fevereiro 2003
7
Figura 17 – Vento Zonal Dezembro 2003
Figura 18 - Temperatura Estratosférica Dezembro 2003
Figura 19 – Vento Zonal Janeiro 2004
Figura 20 – Temperatura Estratosférica Janeiro 2004
Figura 21 – Vento Zonal Fevereiro 2004.
Figura 22 – Temperatura Estratosférica Fevereiro 2004
Figura 23 – Vento Zonal Dezembro 2004
Figura 24 – Temperatura Estratosférica Dezembro 2004
Figura 25 – Vento Zonal Janeiro 2005
Figura 26 – Temperatura Estratosférica Janeiro 2005
Figura 27 – Vento Zonal Fevereiro 2005
Figura 28 – Temperatura Estratosférica Fevereiro de 2005
Figura 29 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2003
Figura 30 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2004
Figura 31 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2005
Figura 32 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2006
Figura 33 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2007
Figura 35 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2009
Figura 36 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2010
Figura 37 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2011
Figura 38 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2012
Figura 39 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2013
Figura 40 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2014.
Figura 41 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar para o mês de janeiro
para diferentes anos (2003-2012). Fonte: Adaptado de Paulino 2013
Figura 42- Variação da amplitude média no período de janeiro em anos diferentes
(2003 a 2014) da maré semidiurna lunar na temperatura com a longitude, latitude e
8
para a altitude de 90 km.
Figura 43 - Variação da amplitude média no período de janeiro em anos diferentes
(2003 a 2014) da maré semidiurna lunar na temperatura com a longitude, latitude e
para a altitude de 105 km
9
CAPÍTULO 1
1. INTRODUÇÃO
A região da média e alta atmosfera compõe um sistema acoplado em que os
fenômenos que acontecem em determinada camada e altitude podem afetar outras
camadas em altitudes diferentes. A região da mesosfera e baixa termosfera (MLT –
“Mesosphere and Lower Thermosphere"), localizada entre aproximadamente 60 km e
100 km de altitude, desempenha um papel importante no acoplamento vertical das
subcamadas atmosféricas, uma vez que oscilações atmosféricas dos tipos ondas de
gravidade, ondas planetárias e ondas de marés se constituem num caminho possível para
a compreensão da climatologia da atmosfera.
Dentre os fenômenos detectados na região MLT devido ao aquecimento da
atmosfera através da radiação solar e pela combinação das atrações gravitacionais
solares e lunares, destaca-se a maré atmosférica lunar que se comporta como uma
oscilação de escala global com períodos que são submúltiplos do dia lunar e que tem
sua origem na região mais densa da atmosfera da Terra, principalmente, através da
atração gravitacional da Lua. As componentes mais estudadas desta oscilação são: a
componente diurna, a semidiurna e a terdiurna. A componente semidiurna, período de
12,420 horas solar ou 1,9323 ciclos por dia, é a mais importante porque apresenta maior
amplitude, por exemplo, em comparação com a componente diurna cujo período é de
aproximadamente 24,848 horas solar (STENING; VINCENT, 1989).
A maré semidiurna lunar se propaga verticalmente, atingindo amplitudes mais
elevadas na região da mesosfera e baixa termosfera. Por meio de medidas contínuas de
radar, os dados obtidos e suas análises, têm-se contribuído para compreender as
características da maré semidiurna lunar. Por exemplo, a maré lunar apresenta certa
dependência com as estações do ano, ou seja, ela apresenta dependência sazonal.
Alguns trabalhos mostraram que, geralmente, a maré semidiurna lunar apresenta
amplitude máxima no solstício de dezembro e no solstício de junho (STENING;
JACOBI, 2001; STENING et al.,1994). Todavia Sandford et al. (2006) constataram
amplitudes máximas em outros períodos, ou seja, no inverno e no outono do hemisfério
Norte.
10
Através de simulação computacional Stening et al. (1987) mostraram a
influência da atmosfera básica na propagação vertical da maré lunar. Vial e Forbes
(1994) caracterizaram a maré lunar, em um intervalo vertical variando desde a
superfície até 400 km, através da análise de ventos e temperatura. Em pesquisas
recentes, destaca-se a influencia da intensificação da maré semidiurna lunar no
eletrojato equatorial e na velocidade de deriva vertical durante eventos de Aquecimento
Abrupto da Estratosfera Polar (FEJER et al, 2010 ; FEJER et al, 2011). Paulino et al
(2012) verificaram uma elevação da amplitude desta oscilação em dados de vento na
região MLT, em três localidades do setor brasileiro (7.4°S, 36.5°W correspondendo ao
município de São João do Cariri-PB, 23°S, 45°W correspondendo ao município de
Cachoeira Paulista-SP e também no município de Santa Maria-RS 29.7°S, 53.7°W )
durante um evento de SSW que aconteceu no período de janeiro de 2006, sugerindo
que o aumento da maré lunar naquele momento poderia ser uma resposta para o
aquecimento estratosférico abrupto na região MLT.
Assim, este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento das marés
atmosféricas semidiurnas lunares na região MLT a partir de medidas de temperatura
obtidas pelo instrumento SABER (Sounding of the Atmosphere using Broad band
Emission Radiometry) a bordo do satélite TIMED (Thermosphere Ionosphere
Mesosphere Energetics and Dynamics), no período de dezembro de 2002 a dezembro de
2014, associada aos eventos de Aquecimento Estratosférico Abrupto (SSW – Sudden
Stratospheric Warming) que, devido a características intrínsecas ao hemisfério norte,
ocorre todos os anos na região polar neste hemisfério durante o inverno. Sabendo que,
alguns estudos mostraram indícios dos efeitos do aquecimento estratosférico na
amplificação da maré semidiurna lunar, logo se buscou investigar qual é a contribuição
dos SSW´s para a propagação desta oscilação produzida pela Lua na atmosfera.
Portanto, para melhor compreensão e entendimento, este trabalho foi estruturado
da seguinte maneira:
Maré Atmosférica Lunar – Apresenta a descrição teórica do fenômeno da
maré lunar atmosférica, contendo uma breve revisão bibliográfica sobre o estudo
do tema, abordagem de conceitos básicos utilizados no estudo da maré lunar
como, as fases da Lua e tempo lunar. Descrição da fonte de excitação da maré
11
lunar além de uma descrição geral do modelo de Vial e Forbes (1994). Além da
descrição teórica do Aquecimento Estratosférico Abrupto.
Material e Métodos – São apresentadas descrições do instrumento SABER, do
modelo NCEP – NASA, detalhes da determinação dos dias em que ocorre o
Aquecimento Estratosférico Abrupto além do método de extração de dados da
maré lunar semidiurna.
Resultados e Discussões – Apresentação dos resultados e discussões da
variabilidade sazonal e variações com a altitude das amplitudes e fases da maré
lunar semidiurna para o hemisfério norte. Além da comparação dos resultados
obtidos com modelo numérico.
Conclusões – São dispostas as principais conclusões sobre o trabalho.
12
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1. Maré Atmosférica Lunar
Marés atmosféricas são oscilações em escala global, produzidas por uma
combinação das forças gravitacionais geradas pelo Sol e a Lua sobre a Terra e pela ação
térmica do Sol, cujos períodos são equivalentes aos harmônicos do dia solar ou dia
lunar, podendo também ser migrantes ou não migrantes.
De acordo com Chapman e Lindzen (1970), as marés, principalmente oceânicas
originam-se devido às forças gravitacionais geradas pela Lua e o Sol que interagem com
a Terra sólida e os fluidos presentes na superfície terrestre, obedecendo as Leis da
Mecânica de Newton, visto que o mesmo considerou que a Mecânica das marés
oceânicas poderia ser aplicada a um meio fluido como o meio atmosférico por exemplo.
Considerando a atmosfera um meio mais complexo a ser analisado, por não possuir uma
superfície limítrofe que separe uma camada atmosférica de outra como ocorre nos
oceanos, o estudo das marés atmosféricas requer a análise principalmente da pressão,
temperatura e dos ventos atmosféricos que são parâmetros físicos que auxiliam na
compreensão do estudo das marés.
Aristóteles (350 a.C.) já descrevia a cerca das oscilações ocorridas nas águas
oceânicas no decorrer do dia associando a isso a passagem da Lua no céu utilizando
réguas feitas de madeira para medir o comportamento das marés durante o decorrer do
dia, percebendo-se então que a lua estava diretamente associada com a altura das marés.
Por volta de 320 a.C. surge Pytheas que observou o fenômeno das marés, constatando as
suas relações com as fases da Lua durante suas viagens marítimas de um ponto extremo
do Cabo são Vicente em direção ao Norte (Bretanha), ou seja, uma variação semidiurna
para cada subida da maré associava a passagem da lua em lados opostos no espaço.
O estudo do fenômeno de marés tornou-se sistemático e adquiriu um cunho
teórico mais consistente após o renascimento científico ocorrido na Europa. Nesse
período ganharam destaque publicações como a Philosophiae Naturalis Principia
Mathematica (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural) de Isaac Newton e a
Mécanique Céleste (Mecânica Celeste) de Pierre Simon Laplace, as quais apresentaram
melhores teorias e fundamentos a cerca das marés, prevendo também aplicabilidade ao
que ficaria conhecido como maré atmosférica.
13
Jean Baptiste Bouvard no período de 1815 a 1827 estendeu os cálculos e
experimentos realizados por Laplace sobre as marés atmosféricas lunares obtendo
alguns máximos de amplitude da maré em determinados horários do dia em suas
análises, todavia o próprio Bouvard mostrou-se não tão confiante com seus resultados,
uma vez que apresentaram vários erros.
Adolf Eisenlohr em 1843 continuou os cálculos previstos por Laplace (o qual
envolve unicamente diferenças entre medidas do mesmo dia, eliminado a influência de
grandes mudanças na pressão dia a dia), mesmo sem utilizar a mesma metodologia de
Laplace, Eisenlohr concluiu que o seu conjunto de dados não apresentava significância
para determinação da maré lunar e propôs que as medidas do barômetro fossem obtidas
de forma horária para que se tivesse uma longa série de dados possibilitando a
caracterização da maré lunar atmosférica (CHAPMAN E LINDZEN 1970).
John Henry Lefroy (1842), diretor do observatório St. Helena (ilha localizada no
Atlântico Sul, com coordenadas 15° S e 5° W) utilizou dezessete anos de dados obtidos
a cada duas horas feitas por barômetro, esse estudo contribuiu para a determinação da
maré lunar semidiurna, também conhecida como L2, para a região tropical; Seu
sucessor Smythe junto com Sabine confirmaram a determinação para medidas horárias
para mais três anos de dados e mostraram que essas marés são maiores próximos ao
perigeu do que ao apogeu;
Em 1852 o diretor do observatório de Singapura, Elliot determinou a maré
semdiurna para cinco anos de dados; além disso, em 1866, quando o observatório de
Batávia (região equatorial da Indonésia) foi estabelecido, Bergsma e Van der Stok
determinaram a maré lunar semidiurna para dados barométricos horários e em 1905
determinaram para 350000 observações cobrindo quarenta anos de dados (PAULINO
2010).
Chapman (1918, 1919) contribui de forma significativa com o estudo da maré
lunar, com a determinação precisa da maré semidiurna em latitudes médias, além disso,
seus estudos contribuíram para o entendimento do processo de distribuição global da L2
(maré semidiurna lunar), estudo este confirmado anos depois pelo próprio Chapman e
Westfold em 1956. Horowitz e Cowley (1969), a partir de estudos da maré semidiurna
lunar, definiram o alcance geográfico da estação de análises da maré semidiurna, por
meio dos harmônicos esféricos, em forma tabular (GOULTER 2005).
A maré lunar atmosférica possui uma intensidade bem menor quando comparada
com a maré solar. Ainda assim, em altitudes superiores a cerca de 80 quilômetros as
14
marés lunares têm sido estudadas por meio de medidas de ventos, temperatura, emissões
de aeroluminescência e alguns parâmetro na região da ionosfera. Ela representa um tipo
de movimento atmosférico cujo mecanismo Forçante é conhecido com grande precisão,
o que permite testar modelos numéricos e previsões teóricas (HAGAN e ZHANG 2012)
2.2 Fases da Lua
Para estabelecer o que hoje é conhecido como período Lunar houve a
necessidade da criação de um calendário unificado, devido o ano não ser um múltiplo
exato da duração de um dia do mês.
Considerando o Sol para critério de medições de tempo e ou ano solar (tempo
necessário para que a Terra gire em torno do Sol com relação ao Equinócio de
Primavera). Diferentemente do que é utilizado para os calendários lunares que se
baseiam no período de 354,36708 dias ou 12 lunações, (consideremos uma lunação
correspondente a um mês lunar).
Devido a essa diferença do período de dias lunares em relação ao período solar
(~10 dias já que o período solar é de aproximadamente 365,2425 dias), haveria uma
defasagem nas estações dos anos com o passar do tempo, fato este que dificultava os
intervalos para as colheitas. Então para que o Sol volte para o mesmo ponto após a
rotação são necessários 3 min e 56 s a mais, ou seja, um dia sideral possui 23h 56m e 4s
solares (SILVEIRA 2001).
Para uma melhor compreensão de como funcionam as transformações e ou
padronizações de medidas lunares para o período solar se faz necessário entendimento
de alguns fatores, portanto considera-se o dia Sideral, o intervalo de tempo entre duas
passagens sucessivas de uma estrela por um mesmo meridiano com referencial de
estrelas fixas. Vale ressaltar que o dia solar e o dia sideral divergem, devido o
movimento da Terra em torno do Sol (movimento de translação), pois enquanto a Terra
gira em torno do seu eixo continua a se deslocar ao redor do Sol no mesmo sentido.
As quatro fases da Lua ocorrem durante o mês Sinódico ou também chamado de
mês Lunar, a qual dura aproximadamente 29,53 dias. Conforme Silveira (2001) o
intervalo entre fases consecutivas é variável entre aproximadamente 6 e 9 dias, mas a
maioria tem um intervalo entre 7 ou 8 dias, esse período médio de 7 dias entre as fases
da Lua e a base da semana.
15
A lua em relação a Terra, apresenta alguns períodos lunares mais conhecidos
como fases da Lua (Lua Nova, Quarto Crescente, Cheia e Quarto Minguante), os quais
um obervador na Terra verifica suas posições no céu no decorrer do tempo. Vale
ressaltar que a Lua por se tratar de um corpo de luz secundária (apenas reflete luz), uma
de suas faces pode ficar exposta ao Sol enquanto que sua outra face pode ficar de fronte
à Terra já que a Lua possui o movimento de translação em torno da Terra. Levando-se
em consideração esses fatores acima citados, para um oberservador localizado na
superfície terrestre é necessário considerar o movimento relativo do sistema Sol-Lua-
Terra. Na figura 1, representa a órbita que a Lua descreve em torno da Terra visualizada
por um observador externo olhando para o Pólo Sul terrestre é representada ao longo da
elipse. A Lua visualizada por um observador no hemisfério Sul da Terra.
Figura 1 - Representação do sistema Sol-Terra-Lua visto por um observador externo olhando
diretamente para o pólo Sul da Terra. O círculo externo mostra a Lua em diferentes posições
relativas em relação à linha Sol-Terra, assumidas à medida que ela orbita a Terra de oeste para
leste (sentido horário para um observador olhando para o pólo Sul). O círculo interno mostra
as formas aparentes da Lua, em cada situação, para um observador no hemisfério sul da
Terra. Fonte: Adaptado de Ciência mão, 2015
Observa-se, através da na Figura 1 as principais fases lunares durante seu
translado, sendo a área externa, a evolução Lunar visualizada por um observador na
parte que compreende o hemisfério Sul terrestre. Na face escura destaca-se a evolução
16
da Lua na sua órbita em torno da Terra visualizada por um observador que está no polo
Sul terrestre (PS), sendo a luz gerada pelo Sol representada ao lado esquerdo da figura.
A fase da Lua Nova é caracterizada pelo alinhamento entre o Sol e a Lua, de maneira
que a face refletiva permanece oposta Terra, além disso, é nessa fase que a Lua nasce e
se põe no céu quase que ao mesmo tempo em que o Sol no decorrer do dia. A fase
crescente caracteriza-se pela evolução que a Lua faz durante os períodos denominados
de Lua Nova e Lua Cheia.
A fase Lunar denominada Quarto Crescente caracteriza-se quando ao menos
50% da face que reflete Luz está de fronte à Terra. Para um observador localizado na
superfície terrestre ele poderá visualizar que o nascente da Lua é ao meio dia terrestre e
o poente a meia noite.
A fase da Lua Cheia é caracterizada pela reflexão quase que total da área da Lua,
conforme representado na Figura 1, por um círculo branco, o qual o Sol e a Lua estão
separados por um ângulo de aproximadamente 180°. Essa fase lunar também se destaca
devido o nascer da Lua acontecer durante poente do Sol e o poente da Lua ocorrer
durante o nascer do Sol.
A lua na Fase denominada Minguante tem sua ocorrência durante as fases da
Lua Cheia e a Lua Nova. A Lua Quarto Minguante é caracterizada quando ao menos
50% da face que reflete luminosidade podem ser visualiza das na superfície terrestre. É
durante essa fase que a Lua nasce aproximadamente à meia noite e se põe ao meio dia,
além disso, após a fase latente do Quarto Minguante a face refletiva de luminosidade vai
diminuindo no decorrer do tempo até iniciar-se uma nova fase lunar.
2.3 Período Lunar
Em meados do século XIII, o calendário que era mais utilizado pela civilização
ocidental sofreu alterações significativas (calendário Juliano), passando a se adotar
então o calendário Gregoriano por volta de 1582. O calendário Gregoriano caracterizou-
se por recolocar o Equinócio de Primavera no dia 21 de março, pois houve a diminuição
de dez dias no calendário. Além disso, o calendário Gregoriano instituiu o que a
sociedade moderna conhece como o ano bissexto. O período solar instituído pelo
calendário Gregoriano é de aproximadamente 365,2425 dias médios, considerado-se
dia para duas passagens consecutivas que o sol descreve sobre um mesmo meridiano
local.
17
Caracteriza-se por período sideral Lunar ou mês sideral, o tempo necessário que
a Lua leva para completar uma volta em torno da Terra, em relação a uma estrela. Sua duração
média é de 27d 7h 43m 11s , ou seja, aproximadamente 2,25 dias mais curto que o mês
sinódico.
A Lua possui um período sinódico com duração média de 29,5 dias além de ser
2,25 dias maior que o seu próprio período sideral, porque nos 27,32 dias em que a Lua
faz uma volta completa em relação às estrelas (o período sideral da Lua), considera-se
que o Sol desloca-se [360°/(365,25 dias)] aproximadamente 27° (27 dias × 1°/dia) para
leste e, havendo então um acréscimo de 2 dias [27°/(360°/27,32 dias)] para a Lua se
deslocar 27° e estar na mesma posição em relação ao Sol, que define a fase. A lua
possui um período sideral de 27,32166 dias, ou seja, desloca-se numa trajetória de 360°
em relação às estrelas para leste a cada 27,32 dias, isto indica que a Lua se desloca para
leste numa taxa 13° por dia (360°/27,32), em comparação às estrelas. Adotando que a
Terra percorre 360° em um período de 24 horas, e que o Sol desloca-se em média 1°
para leste por dia, portanto a Lua se atrasa 48 minutos por dia [(12°/360°)×(24h×60m)],
ou seja, a Lua nasce cerca de 48 minutos mais tarde a cada dia conforme Filho e Saraiva
(2016).
2.4 Alguns Estudos da maré lunar atmosférica
Forbes (1982) analisou a propagação de perturbações da maré lunar na região da
termosfera. Neste trabalho as oscilações semidiurnas geradas pelo o Sol e pela Lua
desde a superfície até 400 km foram simuladas para as condições de atividade solar
média utilizando modelo numérico. Seus Resultados indicaram as maiores variações de
amplitude da maré lunar na região que compreende 80 a 100 km, onde esta maré
apresentou resultados semelhantes à maré solar diurna.
Stening et al (1994), estudaram o vento em altitudes (~ 80-100 km), utilizando
dados de radares MF no período de 1985-1990. Dentre as análises destacam-se a
variação com a altitude para a fase e amplitude da maré atmosférica lunar, apresentando
variabilidades significativas de ano a ano e que variações sazonais ocorreram em
altitudes particulares. As fases da maré para Adelaide (34°S 138° E) e Saskatoon (52°N,
106°O) foram separadas em grupos com objetivo de classificá-las em simétricas e
18
antissimétricas. Os resultados apontaram predominância da maré simétrica durante os
meses de solstício e da maré antissimétrica nos meses de equinócio.
Stening et al (1997) por meio de um modelo para maré lunar similar ao modelo
proposto por Forbes (1982), investigaram os efeitos de mudanças no vento zonal de
fundo na estrutura da maré lunar na região da alta atmosfera. Seus resultados indicaram
que as mudanças no vento têm um efeito mais significativo que mudanças no perfil de
temperatura de fundo com a latitude. Mudanças observadas na estrutura da maré lunar
ano a ano em Saskatoon podem ser explicadas pela introdução de aquecimento
estratosférico no modelo.
De acordo com Balan et al. (1998) a constituição da camada F3 da atmosfera é
caracterizada por uma predominância de campos elétricos e ventos termosféricos em
regiões de baixa latitude, próxima ao equador magnético. Portanto a maré lunar, que
interage com os ventos termosféricos, com a velocidade de deriva e com a anomalia
equatorial do plasma também participa da formação da camada adicional.
Stening et al. (2003), analisaram a maré lunar semidiurna utilizando um radar
nas proximidades de Jakarta (6,4° S; 106,7° E), no período de 1993 a 1997. O resultado
da análise mostrou que a amplitude da maré lunar nos ventos meridionais é de 2 m/s e
no vento zonal é de 6 m/s no verão. Variações da maré lunar com a altitude e com as
estações são encontradas e comparadas com o modelo GSWM (Global Scale Wave
Model). Foi verificada uma boa concordância com o modelo com uma diferença de fase
no vento zonal no inverno.. Mudanças ano a ano foram observadas em diferentes
estações do ano e, muitas vezes, as relações de fase entre os ventos meridionais e
zonais, em Jakarta, apresentaram mais características de uma maré de hemisfério Norte,
concordando com o que é previsto pela teoria clássica de maré.
Sandford e Mitchell (2007) estudaram as marés lunares sobre o setor equatorial
atlântico. Utilizando dados de ventos a partir de um radar meteórico instalado em
Ascencion Island (8° S; 14, 4° W). Esta análise foi realizada com base em um conjunto
de dados de 5 anos no intervalo de 2001 a 2005 entre 78 e 100 km de altitude para
analisar o comportamento da maré durante todo o período. A maré lunar semidiurna foi
identificada de forma significativa, apresentando maiores amplitudes na componente
meridional. Além disso, os autores compararam seus resultados do comportamento
sazonal observado com o modelo de Vial e Forbes (1994), revelando boa concordância.
19
Contudo as amplitudes detectadas são geralmente maiores e há uma diferença de fase
sistemática em relação ao modelo.
Paulino et al 2012 Usando dados de radares meteóricos de três localidades
brasileiras, São João do Cariri (7,4° S ; 36,5° W), Cachoeira Paulista (22,7° S; 45, 0°
W) e Santa Maria (29,7° S; 53, 8° W), analisaram a maré lunar atmosférica semidiurna
na região MLT para o período de janeiro de 2005 a dezembro de 2008. Para
determinação das amplitudes e fases mensais da maré foram utilizados ventos médios
horários de sete camadas com quatro quilômetros de espessura centradas entre 81 e 99
km de altitudes. Verificaram que os perfis de amplitudes e fases da maré lunar
semidiurna para três localidades mostraram características gerais de ondas verticalmente
propagantes na atmosfera, ou seja, amplitudes crescentes e progressões de fases
descendentes com a altitude. Em São João do Cariri, durante quase todo o ano, as
amplitudes da componente meridional foram maiores que a componente zonal e as fases
apresentaram características equatoriais de hemisfério Sul. Em Cachoeira Paulista, as
amplitudes médias sobre todas as altitudes apresentaram valores maiores na componente
meridional e as fases apresentaram característica de hemisfério Sul durante quase todo o
ano. Santa Maria apresentou valores de amplitudes entre 1, 0 e 8, 0 m/s para a
componente meridional e entre 1, 0 e 5, 0 m/s para a componente zonal.
Yamasaki (2013) Utilizando dados de magnetômetro localizado em Addis
Ababa para os anos de 1958 a 2007 determinou-se a intensidade da maré semidiurna
lunar no eletrojato equatorial durante os eventos de aquecimento estratosféricos para
diferentes estações do ano e detectou-se que ao utilizar os dias em que ocorreram
aquecimentos estratosféricos, a amplitude da onda é maior durante o inverno do
hemisfério norte. No entanto, quando foram utilizados apenas os dados de inverno em
que não continham dias com aquecimentos estratosféricos, a amplitude durante o
inverno do norte não foi significativamente maior do que durante as outras estações.
Eles observou que a amplitude da maré semidiurna lunar durante eventos de
aquecimento estratosférico é aproximadamente 3 vezes maior que nos invernos em que
não ocorreram aquecimento estratosférico e, também, aumenta consideravelmente a
amplitude da maré lunar média durante inverno do hemisfério norte. Além disso, a fase
da maré semidiurna lunar não é significativamente afetada por eventos aquecimento
estratosférico. Estes resultados indicam que a ocorrência de eventos de aquecimento
estratosférico modula significativamente o padrão sazonal de efeitos das marés lunares
sobre a ionosfera.
20
Chau et al (2015) analisaram ventos da alta mesosfera num período de 6 anos
através de radar meteórico compreendendo regiões de média latitude (54°N) e alta
latitude (69°N). Para correlacionar seus resultados, eles optaram por utilizar as
definições propostas por Zhang e Forbes (2014) o qual fornece uma melhor
representação da força no meio atmosférico acerca de propagação das ondas. Efetuaram
uma decomposição de onda no vento num período de 21 dias, além dos dados
adquiridos por meio do radar, a análise foi aplicada ao modelo de simulação total
atmosférico Community Climate Model Extended (WACCM-X) e ao modelo
termosférico ionosphere-eletrodinâmica mesosphere de circulação geral (TIME-GCM).
Os resultados mostraram que a maré semidiurna lunar amplificam no hemisfério norte
durante os meses de inverno, sobre ambas as médias e altas latitudes.A magnitude da
maré semidiurna lunar é altamente correlacionado ao vento zonal de baixa atividade do
vórtice polar.
2.5 Aquecimento Abrupto Estratosférico (SSW, do inglês “Sudden
stratospheric warming”)
Para compreensão do que se entende por Aquecimento Estratosférico Abrupto se
faz necessário o entendimento de alguns fatores que corroboram para formação desse
fenômeno na atmosfera terrestre. Os ventos de inverno que circulam em 10 hPa na
região estratosférica no pólo Norte apresentam um intenso deslocamento na direção
oeste-leste formando o denominado vórtice polar. Estes ventos são mais intensos
durante o inverno do hemisfério Norte, quando o gradiente de temperatura é mais
elevado, e diminuem ou desaparecem no período de verão. Além disso, a distribuição de
massas terrestres em grandes latitudes no hemisfério norte aumenta significativamente a
atividade de ondas de Rossby que se propagam ascendentemente até certo ponto da
atmosfera e interagem com o vórtice e, consequentemente, em seguida provocando uma
quebra do vórtice. A energia liberada durante a interação entre as ondas de Rosbsy e o
vórtice polar é responsável por um aumento abrupto da temperatura estratosférica além
de uma mudança na dinâmica dos ventos. Este processo provoca uma diminuição dos
ventos e ou reversão da circulação do vento estratosférico polar, que inicialmente escoa
na direção oeste-leste. Ocorrendo a reversão da circulação do vento médio zonal, ele
passa a escoar na direção leste-oeste. Esta reversão do vento deve-se à quebra das ondas
21
planetárias e a consequente deposição de energia na região em questão. Esta atividade
de deposição de energia quando atinge sua máxima atividade pode, num período de
poucos dias, elevar a temperatura da estratosfera polar em até cerca de 50 K. Este
fenômeno descrito é conhecido como Aquecimento Abrupto Estratosférico – SSW.
(MATSUNO, 1971).
Appu (1984) discutiu que os SSW’s são fenômenos de grande escala que podem
ser analisados ao redor do globo inteiro, pois os SSW se originam na região MLT da
atmosfera e seus efeitos são registrados na região da estratosfera tropical. Através de
experimentos utilizando foguetes mostrou que na região equatorial, ocorrem intensos
resfriamentos da estratosfera equatorial que, inclusive, acarretaram decréscimos na
temperatura troposférica. Tais resfriamentos se intensificaram ainda mais no pico de
temperatura do SSW, provocando, nestas regiões, as menores temperaturas registradas
no ano.
Jacobi et al (2003) utilizaram dados obtidos através de radar meteórico e
analisaram a resposta da região MLT, na Europa, para um grande aquecimento
estratosférico durante o inverno de 2000/2001. Os resultados indicaram uma
superposição de uma onda planetária de ~10 dias durante o SSW, o qual intensificou de
maneira lenta a força dos ventos zonais e meridionais na MLT.
Kodera (2006) discutiu que a influência do aquecimento estratosférico súbito na
região do Hemisfério Norte é bastante significativa na temperatura estratosférica
equatorial. Seus resultados mostram as alterações nos ventos zonais extratropicais no
período do verão no Hemisfério Sul. Os resultados sobre os impactos do SSW sobre a
atividade convectiva confirmam os resultados de um estudo prévio desse aquecimento
no Hemisfério Sul em setembro de 2002, segundo o qual, há um aumento da atividade
convectiva da onda de número 1 na estratosfera equatorial, bem como a diminuição da
temperatura na baixa estratosfera e alta troposfera. Esta mudança estratosférica induz o
movimento ascendente na troposfera equatorial, aumentando a atividade convectiva na
região equatorial, mas diminuindo na região MLT.
Alguns trabalhos indicam que o fenômeno, na maré lunar atmosférica no eletrojato
equatorial (EEJ), pode ser amplificado durante os eventos SSW. Este padrão de
amplificação da maré Lunar semidiurna é atribuído às mudanças detectadas no plasma
ionosférico atmosférico e aos aumentos da temperatura na região equatorial (FEJER et
al., 2010).
22
De acordo com Schoeberl (1978), estudos sobre o fenômeno SSW foram
iniciados apenas no final dos anos 50 quando um conjunto mais completo de mapas
sinóticos foi disponibilizado. Devido ao rápido crescimento das assimetrias nos eventos
de SSW, alguns autores tentaram mostrar que os eventos de aquecimento poderiam ser
resultado de instabilidade baroclínica com amplificação de ondas planetárias (Charney e
Stern, 1962). Entretanto, estes estudos não foram suficientes para explicar as
características observadas.
Matsuno (1971) observou que as bruscas mudanças experimentadas na
temperatura são tão grandes que também não poderiam ser explicadas por processos de
aquecimento radiativos, assim o autor utilizou um modelo simples, baseado nos
trabalhos de Charney e Drazin (1961), que resultou na interação de ondas com o
escoamento zonal médio devido à dissipação de ondas levando a desaceleração e/ou a
reversão da circulação zonal que escoa na direção oeste-leste e também induz uma
circulação descendente na estratosfera, causando um aquecimento adiabático.
Portanto, a dinâmica do SSW é discutida em termos da interação de propagação
de ondas planetárias na vertical com o vento zonal. Se distúrbios de escala global são
gerados na troposfera, eles se propagam para cima na estratosfera, onde as ondas agem
para desacelerar o jato polar noturno através da indução de uma circulação meridional,
assim, a distorção e a reversão do vórtice polar ocorrem. Se a perturbação é intensa e
persiste, o jato de oeste-leste pode vir a desaparecer e um vento de leste-oeste pode
substituí-lo.
Quando o aumento da temperatura média não produz a reversão de vento zonal
médio, o SSW é classificado como um aquecimento “minor” (fraco), enquanto que se
ocorre um aumento da temperatura média a partir de 60° latitude em direção ao pólo
acompanhado por uma reversão de vento, o SSW é classificado como um aquecimento
“major” (intenso) (SCHOEBERL, 1978; ANDREWS et al., 1987).
O SSW caracteriza-se por sua ocorrência ser, principalmente, na região polar, do
hemisfério Norte, sendo raras as atividades desse fenômeno no hemisfério Sul. (CHAU
et al., 2015). Nos aquecimentos de baixa intensidade a temperatura pode aumentar até
25 k, mas não ocorre a inversão do vento zonal, gerando apenas uma desaceleração na
direção dos ventos (HOLTON, 1983).
23
2.6 Alguns estudos envolvendo aquecimentos estratosféricos e maré lunar
atmosférica
Manson et al (2009), Estudaram o comportamento da maré não-migrante e sua
relação com o aquecimento estratosférico súbito por meio do satélite SABER/TIMED
no período de inverno no hemisfério norte entre os anos de 2003 e 2004. Detectaram
que os pico gerados pela amplificação das marés não-migrantes localizadas na
estratosfera (~ 40 km) e baixa mesosfera (~ 70 km) são uma consequência da dinâmica
mantida entre o aquecimento estratosférico e as marés. As marés diurnas não-migrantes
quando correlacionadas com as maré diurna migrantes e ondas planetárias estacionárias
(SPWS) evidenciaram a interação maré migrantes como um fonte de marés não-
migrantes. Sendo as marés não migrantes com período de 24 h marés vir a ser um
componente importante da dinâmica atmosférica média durante o aquecimento
estratosférico no inverno ártico de 2003/2004.
Stening (2011) analisou os dados de magnetômetro em terra, o qual mostra que a
maré lunar no eletro jato estratosférico (EEJ) é máximo durante período de inverno do
Norte, exceto na região do Oceano Pacífico. Sabendo-se que SSW’s também são um
fenômeno que ocorrem no hemisfério Norte, o autor sugere que a relação entre a grande
maré lunar no EEJ e o SSW possivelmente pode ser coincidência. A maré lunar nas
variações geomagnéticas em Huancayo é anormalmente grande em comparação com
outras estações. Um exame de variações geomagnéticas nas estações EEJ durante
eventos SSW mostra que à tarde contra-eletrojatos estão frequentemente presentes na
lua nova e lua cheia, embora a relação é por vezes não significativa.
Fejer et al (2011), mostraram um modelo empírico para comprovar efeitos da
maré lunar semidiurna no plasma vertical da região equatorial além de perturbações
durante o inverno ártico nos SSW’s e no fluxo solar mínimo e máximo. Estas
perturbações desempenham um papel dominante na resposta eletrodinâmica em baixas
latitudes na ionosfera para SSW´s. Indicando que as amplitudes das derivas semidiurnas
lunares são significativamente dependentes da região de ocorrência na atmosfera, além
do fluxo solar, com amplitudes mais significativas durante a madrugada e baixos
períodos nos fluxos solares e SSW. Sugerindo que a condutância ionosférica seja
responsável pela modulação das marés lunares durante os SSW’s.
Forbes e Zhang (2012) estudaram a amplificação das marés lunares semidiurnas
além de uma pequena faixa dessa oscilação durante o SSW ocorrido em janeiro de
24
2009. No estudo, eles utilizaram dados de temperatura do SABER a 110 km, além de
dados obtidos pelo instrumento CHAMP/GRACE nas altitudes de 360 e 480 km os
autores utilizaram o Modelo GSWM e com ênfase no período de mínimo solar de 2007-
2010 para correlacionar seus resultados. Um importante resultado surgiu, a partir deste
estudo, é que a resposta de maré lunar M2 em torno de 110 km é da ordem 12-15K em
regiões inferiores das médias latitudes e, além disso, a forçante da maré lunar em
conexão com a SSW atingiu a maior amplificação (em termos de pico de aquecimento
em 10 hPa) em 23 de janeiro de 2009.
Park et al (2012) investigaram a relação entre eventos de SSWs e assinaturas da
maré lunar na ionosfera tropical. Utilizando dados coletados pelo satélite CHAMP, no
período de 2001 à 2009, analisaram o eletrojato equatorial e a intensidade de corrente de
pico. Seus resultados indicaram que uma oscilação com período aproximado de 13 dias
quando modulados com a força produzida eletrojato equatorial está relacionada com a
amplificação da maré lunar na ionosfera pelo efeito SSW. Estes resultados porque, ao
desenvolver a equação para a maré lunar, as modulações no eletrojato equatorial,
durante os períodos SSW em pleno inverno, consistiram em atrasos de fase de onda
maré semidiurna lunar na ordem de 4,4 à 0,3 dias no período de propagação da maré
durante o SSW.
Padatella e Liu (2013) realizaram um estudo sobre os aquecimentos
estratosféricos súbitos (SSW) e suas possíveis influências nas marés lunares
atmosféricas e nas ondas planetárias, a fim de investigar a variabilidade das marés na
mesosfera e baixa termosfera (MLT). Dentre os resultados, destacam-se mudanças na
maré semidiurna lunar durante os SSWs principalmente em algumas fases lunares.
Sabendo-se que os SSWs corroboram em até 30% na variabilidade do conteúdo
eletrônico total da ionosfera. Com base nas simulações, estimou-se que a maré lunar
pode contribuir para cerca de 30% na ionosfera em relação aos SSWs. A influência da
maré lunar é, no entanto, dependente da fase de a lua em relação ao momento da SSW.
Este estudo contribuiu para o entendimento que a maré lunar serve para aumentar ou
reduzir a resposta na ionosfera em determinados horários locais os quais são aferidos o
conteúdo eletrônico total.
Yamazaki (2013) Utilizou dados de magnetômetro em terra em Addis Ababa
para os anos 1958-2007 para determinar a maré lunar semidiurna no eletrojato
equatorial em diferentes estações do ano. Quando todos os dados estão incluídos, a
amplitude da onda é maior durante o inverno do Norte. No entanto, quando são
25
utilizados apenas os dados para invernos que não ocorreram SSW, a amplitude durante
o inverno do Norte não é significativamente maior do que durante as outras estações.
Seus resultados mostraram que a amplitude da maré seimidiurna lunar durante eventos
SSW é de aproximadamente três vezes maior do que para invernos que não ocorreram
SSW, e que aumenta consideravelmente a amplitude da maré lunar média durante
inverno no hemisfério norte. Além disso, a amplitude da maré semidiurna lunar média
durante os invernos que não ocorreram SSW, não são tão expressivos se comparados
aos períodos de equinócios, indicando que os grandes efeitos de maré lunar durante o
inverno no hemisfério norte são devidos, em grande parte, para a ocorrência de eventos
SSW.
3.MATERIAL E MÉTODOS
No presente estudo foram utilizados dados de temperatura da região entre 90 e
110 km de altitude, os quais foram estimados a partir de medidas obtidas pelo
instrumento SABER, este instrumento está abordo do satélite TIMED. Além disso,
também foram utilizados dados de vento obtidos por meio do endereço eletrônico
http://acd-ext.gsfc.nasa.gov/Data_services/met/ann_data.html NCEP/NASA, os quais
dispõem de uma série de dados de temperatura e ventos atmosféricos.
3.1 Determinação da maré semidiurna lunar
A maré semidiurna lunar apresenta a maior amplitude dentre as marés geradas
pelo potencial gravitacional da Lua sobre o sistema combinado Terra-oceano-atmosfera.
A determinação da maré lunar na atmosfera apresenta certos empecilhos devido
basicamente a dois fatores: (1) o sinal da maré lunar, geralmente, é pequeno quando
comparado com a maré solar e (2) apresenta frequência muito próxima a da maré
semidiurna solar (para a maré semidiurna solar tem-se 2 ciclos/dia e para lunar 1,9323
ciclos/dia). Esta proximidade nos períodos da maré solar semidiurna (12 h) e lunar
(12,42 h) precisa ser considerada para que não haja erros na conversão de dados do
tempo.
Para a perspectiva vista por instrumentos de solo, por exemplo, se a maré solar
apresentar um espectro alargado, portanto a energia desta onda irá se espalhar para o
26
período da maré lunar. Porém, esta influência será mais efetiva quanto mais curta o
conjunto de dados analisado. Desta maneira, um conjunto de dados é requerido para
fornecer uma resolução espectral necessária para separar as componentes solar e lunar
(STENING; VINCENT, 1989; STENING et al., 2003; PAULINO, 2013).
Para entender um pouco melhor este aspecto, serão calculados os períodos das
marés semidiurnas lunares de acordo com a perspectiva da amostragem dos dados que
são coletados pelo satélite TIMED. O período para que uma maré seja visualizada
(mirada) por um satélite que orbita um astro e coleta amostra de dados do mesmo, está
diretamente ligada a precessão (mudança do eixo de rotação de um satélite durante a
órbita) desse satélite (RAY; LUTHCKE, 2006). Sabendo destas condições o satélite
TIMED responsável pela captura de informações referentes a temperatura e ventos,
possui um ângulo de inclinação de aproximadamente 74,1° em relação ao plano , e o seu
período compreende ~ 120 dias.
A idade da Lua pode-se definir como uma função linear do tempo universal.
Sendo assim, da Figura 7, pode-se perceber que a diferença entre a taxa de rotação da
Terra em relação ao Sol ( S ) e a taxa de rotação da Terra em relação à Lua ( L ) é
praticamente constante, ou seja:
S L C (Eq.1)
Denotando o subscrito “t” para a perspectiva vista de um observador na Terra e
o subscrito “s” para perspectiva de um observador num satélite, tem-se:
S L
t t C (Eq.2)
e
S L
s s C (Eq.3)
Igualando as equações 2 com 3, obtém-se:
L S L S
s s t t (Eq.4)
O qual L
t trata-se da frequência diurna da componente gravitacional medida na
Terra,S
t = 1 ciclo/dia que é a frequência de rotação da Terra com relação ao Sol e S
s é
a taxa de precessão do satélite.
27
Tal como exemplo, utilizando a perspectiva de uma estação no solo, para a
componente M2, C =1/29; 53 ciclos/dia (29,53 é denominado mês lunar e é o intervalo
entre duas fases iguais da lua), então 1/ L = 1, 035 dias ou 24,84 h, que é conhecido
como dia lunar ou duas vezes o período de M2 (que corresponde a maré semidiurna
lunar).
Utilizando a Equação 4 é possível calcular o período da maré M2 visto pelo
satélite TIMED. Da Equação 2,S
t = 1/29, 53+1/1, 035 = 1 e L
t =1/1, 035, sendo
assim,L
s = -1/120+1/1, 035 -1 ≈ -0, 0421 ciclos/dia, então o período é 1/L
t =-23,
7dias. Todavia este cálculo está sendo aplicado para dois períodos da maré semidiurna
lunar, então no caso da componente semidiurna o período na perspectiva do satélite
TIMED é 1/L
s = 11, 84 dias. O sinal negativo indica que a hora lunar decresce em
relação à hora universal. Comparando com o período da maré semidiurna solar que é
observada na perspectiva de satélite com aproximadamente 60 dias, pode-se concluir
que mesmo a maré semidiurna lunar (12, 42 h) e a maré semidiurna solar (12,00 h).
3.2Aspectos teóricos da maré lunar
A figura 2 representa o ângulo entre o plano que contém Terra-Sol e Terra-Lua, τ o
tempo lunar e t o tempo solar,
Figura 2 - Esquema da configuração entre o tempo solar e lunar e do ângulo da fase lunar.
Fonte: Chapman e Lindzen (1970)
28
A amplitude e a fase da maré lunar devem ser estimadas utilizando o tempo
lunar, pois diferente da maré solar que acompanha o movimento aparente do Sol,
consequentemente, tem uma fase consistente com o período solar, a fase da maré lunar
decresce sistematicamente dia a dia quando medida em tempo solar. Sendo assim, como
as medidas de temperatura são fornecidas em tempo solar a seguinte relação é utilizada
para converter o tempo da medida para tempo lunar:
τ = t - ν (Eq.5)
O qual, τ o tempo lunar t é o tempo solar local e ν o ângulo entre o plano que contém
Terra-Sol e Terra-Lua (ou idade da Lua).
Devido algumas diferenças significativas do tempo solar em relação a tempo
lunar, faz-se necessário a adoção de algumas conversões no que diz respeito ao tempo
lunar para que homogeneíze as medidas das grandezas, logo 15° = 1h são equivalentes,
pois podem ser obtidas medidas angulares ou em horas para as medidas de tempo
utilizando a padronização das grandezas.
Portanto a Lua descreve um ciclo de 24 h no percurso de um mês sinódico médio
e cresce aproximadamente 0,81272 h para o dia solar médio. Sabe-se que o tempo solar
“t” possui vinte e quatro horas e o dia lunar equivale a 1,03505 do dia solar ou
convertendo esse valor para horas 24 h 50,47 min.
3.3 Função de Excitação Gravitacional
O fenômeno da excitação gravitacional decorre principalmente, do potencial
gravitacional da Lua, este apresenta pequenas contribuições do potencial devido ao Sol. A partir
do modelo matemático proposto por Lamb (1932) para a função de excitação gravitacional, a
figura 8 é uma configuração geométrica para auxiliar o cálculo do potencial gravitacional e nela
considera-se que a Lua está no ponto C. O ponto C’ é a projeção do ponto C do lado oposto da
Terra, de tal modo que OC’ e igual a OC.
29
Figura 3 – Representação geométrica para o cálculo de potenciais de marés.
Fonte: Adaptado: Lamb (1932)
Conforme a figura 3 o centro da Terra, C o centro do corpo perturbador (Lua ou Sol, por
exemplo). O potencial de atração da Lua em um ponto P próximo da superfície da Terra é dado
por:
M
L
(6)
Onde M é a massa da Lua e a constante gravitacional. Considerando que o ângulo
entre POC é Ɵ, o qual corresponde ao ângulo zenital, e aplicando a lei dos cossenos no
triângulo (COP), a Equação 2 pode ser redefinida como:
1
2 2 2
M
2 aD aDcos
(7)
Entretanto, o objetivo é não é determinar o efeito da aceleração absoluta em P, mas a
aceleração relativa à Terra. A aceleração que a Lua produz na massa total da Terra é:
2
M
D
(8)
Portanto o potencial gravitacional de um campo de força uniforme pode ser escrito da
seguinte maneira:
-2
Mcosa
D
(9)
Logo o potencial total pode ser descrito como sendo a subtração de 3 em 5 , portanto :
Ω= 2 2 1/2
M
2 aD aDcos
+
2
Mcosa
D
(Eq.10)
Colocando o termo M
L
em evidência, obtém-se:
30
1/2²1 2 cos cos
2 ²
M a a a
a D D D
(Eq.11)
Expandindo a expressão 1
2²1 2 cos
²
a a
D D
em termos de
a
D, o qual é nesse
caso uma quantidade muito pequena devido a D e considerando-se apenas o termo mais
importante encontra-se:
1
2²1 2 cos
²
a a
D D
² 1 3cos cos ²
² 2 2
a a
D D
(Eq.12)
Substituindo a Eq.7 na Eq.6, Tem-se:
² 1 3cos cos ² cos
² 2 2
M a a a
D D D D
(Eq.13)
Reorganizando a Eq.8, temos:
3 ² 1
cos ²2 ³ 3
Ma
D
(Eq.14)
Para analisar a Eq.10 se faz necessário reescrever cos , considerando a longitude de
P medida para Leste do meridiano fixo, o ângulo horário de C (ponto que localiza a Lua)
medido para Oeste do mesmo meridiano e θ é a colatitude. A Figura 10 apresenta um esquema
dos pontos P e C e dos ângulos citados.
Figura 4 – Determinação do ângulo Zenital.
Fonte: Adaptado de Paulino (2010)
31
A partir da Figura 4 é possível determinar os vetores unitários P e C , portanto,
ˆ ˆ ˆ ˆcos cosP sen x sen sen y z (Eq.15)
ˆ ˆ ˆ ˆcos cosC sen x sen sen y z (Eq.16)
O qual x , y e z são os vetores unitários para as direções X, Y e Z respectivamente
Considerando ˆˆcos .P C é possível obter a seguinte equação,
cos cos cos cos( )sen sen (Eq.17)
Conforme demonstrado na Equação 10, o potencial gravitacional depende de ,
M, a ,D (considerando-os como constantes) e do cosƟ. Assim, com o resultado da
Equação 13 é possível detectar que além das constantes, o potencial gravitacional está
diretamente associado à colatitude (θ), longitude (), do ângulo horário () e do ângulo
que localiza a Lua a partir do polo norte ( ).
3.4 Instrumentação
3.4.1. Instrumento SABER
Para o desenvolvimento da pesquisa proposta foram utilizadas medidas de temperatura
obtidas pelo satélite TIMED (do inglês ‘Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and
Dynamics). Este satélite é composto por quatro instrumentos: SEE - Solar Extreme Ultraviolet
Experiment’, TIDI - TIMED Doppler Interferometer’, GUVI (do inglês, ‘Global Ultraviolet
Imager’) e SABER (do inglês, ‘Sounding of the Atmosphere using Broadb and Emission
Radiometry’). A Figura 5 ilustra a concepção artística do TIMED e as posições dos
instrumentos.
32
Figura 5 - Concepção artística do satélite TIMED.
Fonte: http: //www.timed.jhuapl.edu/www/index.php – Website do satélite TIMED (2015)
O instrumento SEE (Solar Extreme Ultraviolet Experiment) é responsável por
medições de radiação ultravioleta solar na mesosfera e na baixa termosfera-ionosfera
(entre 60 km e 180 km), além disso, sua composição consiste em um espectrômetro e
por um conjunto de fotômetros. TIDI (TIMED Doppler Imager) é responsável por medir
os perfis de vento e temperatura na região entre 60 km e 180 km, verificando as
emissões do oxigênio atômico. O GUVI (The Global Ultraviolet Imager) caracteriza-se
por aferir a composição e entrada de energia (radiação que compreende 115-180 nm)
característica de fluxo dos elétrons excitados além de perfis de densidade eletrônica da
ionosfera na região F, e o SABER mede emissões de CO2 na atmosfera em um amplo
intervalo espectral e de altitude.
O instrumento SABER é um radiômetro multi-espectral que opera no
infravermelho entre 1,27 µm e 17 µm capaz de medir perfis verticais de emissões
atmosféricas em um amplo intervalo de altitude e de vários gases na atmosfera terrestre.
Além disso, possui uma boa varredura no plano do limbo, facilitando as sondagens
contínuas durante o período de rotação terrestre (dia e noite) e ao mesmo tempo
auxiliando nos estudos da variabilidade de parâmetros atmosféricos com uma cobertura
global mais eficaz.
Entre suas principais funcionalidades científicas, destacam-se: as medições da
estrutura atmosférica, compreendendo a região da mesosfera e da baixa termosfera-
ionosfera, ou seja, as variações de temperatura ocorridas, assim como análise de
33
densidade e pressão com altitude. Tal equipamento demonstra-se bastante eficaz nas
análises de variações gasosas (gases como oxigênio e hidrogênio), assim como a
dinâmica da atmosfera terrestre (MERTENS et al, 2009).
A temperatura fornecida pelo SABER é a temperatura cinética, que é obtida
utilizando medidas de emissões de CO2 em dois canais passa banda [(650 – 695 cm-1
),
(580 – 760 cm-1
)]. Este dois canais são utilizados para registrar a pressão com a altitude
na estratosfera e inferir a temperatura cinética supondo condições de equilíbrio
termodinâmico local. No entanto, esta condição de equilíbrio termodinâmico não é
satisfatória para altitudes superiores a 50 km para o CO2 em 15 µm. Sendo assim, para
calcular a temperatura nas altitudes superiores a 50 km é aplicado um algoritmo de
recuperação utilizando medidas de radiancia do canal espectral (650-695 cm-1
) do CO2.
Mais informações sobre a obtenção da temperatura cinética podem ser encontradas em
Mertens et al. (2001,2002).
A Figura 6 mostra um perfil de temperatura (temperatura em função da altitude)
fornecido pelo instrumento SABER para o dia 13 de janeiro de 2003. Para a construção
deste perfil foi escolhida a latitude de 22°S e longitude de 44°O. No perfil de
temperatura observam-se distintamente as regiões atmosféricas segundo a variação da
temperatura.
Figura 6– Perfil do comportamento da temperatura estratosférica em função da altitude obtido
através do instrumento SABER para o dia 13 de janeiro de 2003.
Fonte: Adaptado de Paulino (2013).
34
A principal vantagem dos dados atmosféricos medidos a bordo de satélite é a
cobertura espacial, que torna possível o estudo global de ondas atmosféricas. A Figura 7
mostra a cobertura da sondagem do satélite no dia 3 de janeiro de 2003. Nesta Figura a
barra de corres indica a hora local em que a sondagem foi realizada. O satélite TIMED
possui uma órbita quase-sol-síncrona (“quasi-sun-synchronous"), ou seja, as sondagens
cruzam o equador quase no mesmo horário local. Cada ponto representa a localização
em longitude e latitude da medida de temperatura.
Na Figura 7 pode-se destacar que as orbitas de subida ou descida ocorrem quase
na mesma hora local no intervalo de latitude entre aproximadamente -70° e 40°, ou seja,
por volta das 17 h para órbita ascendente e por volta das 3 h para órbita descendente.
Figura 7- Orbitas do SABER para o dia 03 de janeiro de 2003. O retângulo cinza delimita uma
grade de 40° de longitude por 10° de latitude, centrada em 30° S e50° W.
Fonte: Adaptado de Paulino (2013)
Como pode ser observado na Figura 8, em um período regular de
aproximadamente 60 dias, a direção de sondagem muda fazendo com que a cobertura
latitudinal seja maior em um dado hemisfério dependendo da época do ano. Esta
variação na cobertura latitudinal pode variar de 53° em um hemisfério e 83° no outro.
Pode-se verificar que para o ano de 2003 a cobertura do satélite muda seis vezes, nos
dias 14 de janeiro, 17 de março, 21 de maio, 15 de julho, 18 de setembro e 19 de
novembro.
35
Figura 8 – Cobertura latitudinal das sondagens SABER em 2003.
Fonte: Adaptado de Paulino (2013)
Devido esta mudança periódica da cobertura latitudinal do satélite, neste
trabalho serão utilizadas as medidas de temperatura no intervalo de latitude entre -50° e
50°.
Com base em alguns trabalhos publicados com estudo das marés lunares
envolvendo os aquecimentos estratosféricos tais como Hoffman et al (2007), Steninget
al (2011),Yamazaki (2013), decidiu-se analisar o efeito sobre a maré Lunar atmosférica
durante os aquecimentos estratosféricos, pois existem períodos da amplificação da maré
Lunar semidiurna devido atividade dos aquecimentos estratosféricos.
Para uma melhor compreensão no processo de análise dos dias em que acontece
o fenômeno do aquecimento abrupto estratosférico no período do inverno no hemisfério
Norte, selecionou-se algumas figuras representando o comportamento da temperatura
estratosférica e do vento zonal respectivamente em um período de ocorrência do
aquecimento estratosférico.
A Figura 9 representa os efeitos, na temperatura polar, para um Aquecimento
Estratosférico Abrupto major ocorrido no hemisfério Norte no período de 2005/2006.
36
Figura 9- Representação da temperatura polar durante um aquecimento Major gerado pelo
endereço :http://acd-ext.gsfc.nasa.gov/Data_services/met/ann_data.html
Para valores com altitude de 90 km e 10hPa no eixo vertical (y) da Figura 11, tem-se os
valores da temperatura em Kelvin; no eixo horizontal (x) os períodos ou meses de ocorrência do
fenômeno SSW; a linha vermelha representa o comportamento temperatura.
Figura 10 - Representação do vento zonal durante um aquecimento Major gerado pelo
endereço: Adaptado de http://acd-ext.gsfc.nasa.gov/Data_services/met/ann_data.html
37
Para a latitude 60°N e região de 10hPa, no eixo vertical (y) da Figura 12, observa-se os
valores da velocidade em m/s dos ventos zonais; no eixo horizontal (x) os períodos ou meses de
ocorrência de desaceleração e reversão do vento zonal durante o SSW; a linha vermelha
representa o comportamento dos ventos zonal e a linha púrpura é o parâmetro para detecção de
reversão e ou desaceleração do vento zonal.
3.4.2 AMPLITUDE DA MARÉ SEMIDIURNA LUNAR
Para estudar a contribuição da maré lunar durante os eventos SSW, foi utilizado
o ajuste de mínimos quadrados aplicando a seguinte equação:
= (Eq.14)
Nesta equação, denota o tempo lunar local, representa o valor médio da
temperatura, representa sub-harmônicos de um dia lunar, e são a amplitude e
fase, respectivamente.
Para justificar este trabalho calculou-se a amplitude da maré lunar semidiurna
durante os aquecimentos estratosféricos abruptos. A fim de detectar se existe ou não
influencia dos eventos SSW nas marés semidiurnas lunares.
A amplitude e a fase da maré lunar devem ser estimadas utilizando o tempo
lunar, pois diferente da maré solar que acompanha o movimento aparente do Sol e,
consequentemente, tem uma fase consistente com o período solar, a fase da maré lunar
decresce sistematicamente dia a dia quando medida em tempo solar. Sendo assim, como
as medidas de temperatura são fornecidas em tempo solar a seguinte relação é utilizada
para converter o tempo da medida para tempo lunar:
= (Eq.15)
Na qual, t é o tempo solar local e é a fase da Lua.
Para a construção deste trabalho foram catalogados os dias de ocorrência do
Aquecimento Estratosférico Abrupto nos meses que ocorrem o inverno no hemisfério
Norte, utilizando dados de temperatura e ventos zonais globais a partir de medidas
obtidas pelo portal NCEP/NASA (National Aeronautics and Space Administration
Goddard Space Flight Center) na região da baixa termosfera e alta mesosfera (altitude
de 80-115 km), tendo como base a metodologia proposta no trabalho por Yamasaki
38
(2013) para definição do período com aquecimento estratosférico. Inicialmente para
determinação e ou diferenciação dos aquecimentos intensos para os menos intensos,
tentou-se utilizar a metodologia proposta pela Organização Mundial de Meteorologia
(OMM), o qual estabelece que num dia de análise se a variação de temperatura atingir
um pico de até 25K pode ser considerada um atributo de um aquecimento menos
intenso, se o vento zonal estratosférico sofrer uma brusca reversão em um período de
dias ou uma semana então, para este análise, este fenômeno representa um aquecimento
intenso.
Contudo a mesma mostrou-se não ser tão clara, do ponto de vista do
estabelecimento da diferenciação convincente de ocorrência de SSW´s e, também, entre
os aquecimentos major e minor necessários para as pesquisas desenvolvidas neste
trabalho. Portanto, optou-se por utilizar então a metodologia proposta por Yamasaki
(2013) para poder estabelecer essa diferenciação de forma mais adequada. A
metodologia é simples e objetiva na representação do comportamento de um
aquecimento estratosférico.
O método proposto utiliza os seguintes critérios: (1) para distinguir a intensidade
da reversão dos ventos zonais, estabelece que 60 20C
mU U
s . Sendo U60 a
velocidade do vento para o dia de análise na região de 10hPa em latitude 60°N , UC a
média dos valores dos ventos para os dias; (2) para determinação do gradiente
latitudinal de temperatura estabelece que 90 60 10T T K . Sendo 90T e 60T as
temperaturas estratosféricas na região de 10 hPa entre 90° N e 60°N respectivamente.
Quando ambos os critérios são atingidos, o Aquecimento Estratosférico Abrupto é
caracterizado como de categoria major, casos contrário será minor.
Em sua pesquisa Yamasaki (2013) utilizou, para distinguir a intensidade da
reversão dos ventos zonais, uma série histórica para os períodos de inverno no
hemisfério norte dos ventos zonais de 1979 até 2014. O mesmo período de dados de
temperatura estratosférica foi utilizado (série climatológica desde 1979 até 2014 para os
períodos de inverno no hemisfério Norte para a temperatura estratosférica na região de
10 hPa entre 90° N e 60°N de latitude).
Adotadas os critérios descritos por Yamasaki (2013), realizaram-se os cálculos
adequados e estabeleceram-se os dias caracterizados com aquecimento estratosférico na
região do hemisfério Norte no período de dezembro de 2002 até Fevereiro de 2014, ou
seja, período característico de inverno no referido hemisfério.
39
3.4.3 Dias categorizados com aquecimento estratosférico
Após analisar os três meses de inverno da região polar ártica entre os anos de
dezembro de 2002 até fevereiro de 2014 construiu-se uma tabela demonstrativa dos dias
em que ocorreram ou não aquecimento estratosférico conforme os critérios de
categorização através da metodologia utilizada por Yamasaki (2013) (gradientes de
vento zonal e de temperatura estratosférica). Sendo a categorização dos dias de forma
crescente e sequencial dos respectivos meses. Com o intuito de melhor leitura e
caracterização dos dias os quais ocorrem SSW; a tabela foi disposta seguindo a ordem
cronológica de um calendário, sendo os meses de dezembro localizados na coluna 02, os
dias referentes a janeiro localizam-se na coluna 03 e os dias referentes a fevereiro
localizam-se na coluna 04.
Tabela 1- Tabela demonstrativa dos dias com SSW
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Detecção de um inverno com SSW Detecção de um inverno com SSW
ANO 2002 2003 2003
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Detecção de um inverno com SSW Detecção de um inverno com SSW
ANO 2003 2004 2004
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Sem SSW Sem SSW
ANO 2004 2005 2005
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Detecção de um inverno com SSW Sem SSW
ANO 2005 2006 2006
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Sem SSW Sem SSW
ANO 2006 2007 2007
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
40
Sem SSW Sem SSW Detecção de um inverno com SSW
ANO 2007 2008 2008
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Detecção de um inverno com SSW Detecção de um inverno com SSW
ANO 2008 2009 2009
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Detecção de um inverno com SSW Detecção de um inverno com SSW
ANO 2009 2010 2010
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Sem SSW Sem SSW
ANO 2010 2011 2011
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Sem SSW Sem SSW
ANO 2011 2012 2012
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Detecção de um inverno com SSW Sem SSW
Ano 2012 2013 2013
X X X X
MÊS DEZEMBRO JANEIRO FEVEREIRO
Sem SSW Sem SSW Sem SSW
Ano 2013 2014 2014
41
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesse tópico são apresentadas as análises de amplitude e fase da maré lunar
semidiurna para a região compreendida entre 80 a 120 km de altitude. Portanto, as
amplitudes e fases da maré lunar atmosférica foram calculadas retirando os dias em que
ocorreu o Aquecimento Estratosférico Abrupto e logo após isso foram comparados com
os resultados obtidos da amplitude e fase das marés lunares descritas por Paulino
(2014), resultados esses que são bem completos, pois faz uso dos dias de um mês
completo.
Além disso, foi construída uma série de gráficos que representam o
comportamento do gradiente do vento e gradiente de temperatura para o período em
análise dessa pesquisa (dezembro de 2002 a fevereiro de 2014).
Os gráficos foram organizados de maneira sequencial para o período dos três
meses que ocorrem o inverno no hemisfério Norte, ou seja, Dezembro - Janeiro –
Fevereiro. Analisando os gráficos foram categorizados os dias que obedecem as
sentenças matemáticas para o vento (U60 - UC <-20 m/s) e para a temperatura (T90 -
T60> 10 K) propostas por Yamazaki (2013); segue a seguir o comportamento dos ventos
e temperaturas para os respectivos períodos:
4.1. Estrutura e comportamento dos ventos zonais e da temperatura estratosférica
Para compreensão do método adotado por Yamasaki (2013), apresentam-se através
dos gráficos a seguir, como exemplo de estudo, alguns resultados que representam o
comportamento da temperatura e ventos zonais característicos do período de inverno na região
polar ártica. Para os gráficos apresentados a seguir, adotou-se o seguinte procedimento: quando
se detecta o inicio de um pico de temperatura e vento (Figuras 11 e 12), caracterizando um
período de SSW, conta-se 20 dias que corresponde á quantidade de dias mais comum de
ocorrência dos SSW´s. Os meses de maior ocorrência dos SSW´s são janeiro e fevereiro.
Os resultados obtidos (da Figura 11 até Figura 16) mostram que de dezembro de 2002
até fevereiro de 2003 o período caracterizado pela ocorrência de SSW. Por outro lado, os
resultados obtidos no intervalo que compreende de dezembro de 2004 até fevereiro de 2005 (da
Figura 23 até a Figura 28) caracterizam o período como de não ocorrência de SSW.
42
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 11 – Vento Zonal Dezembro 2002.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 12 – Temperatura Estratosférica Dezembro 2002.
Analisando, inicialmente, os gradientes de vento e de temperatura em dezembro de
2002, nota-se que a temperatura atingiu um dos critérios para que o caracterize como um SSW,
ou seja, o gradiente de temperatura, a partir do dia 30 de dezembro, ultrapassou o valor de 10k
característico de um SSW, por outro lado ao se comparar, para esse mesmo período, o gradiente
de vento, nota-se que o mesmo não acompanhou a mudança ocorrida no gradiente de
temperatura; logo dezembro de 2002 na região polar ártica não ocorreu um evento SSW.
Entretanto, em janeiro de 2003, diferentemente da análise feita para dezembro de 2002,
nota-se mudanças nos gradientes de temperatura e vento (Figuras 13 e 14) os quais obedecem
aos critérios que o caracterizam-no como um período com SSW. Ou seja, a partir do dia 16 de
43
janeiro até meados de 11 de fevereiro de 2003 percebe-se que os gradientes de temperatura e
vento mudaram simultaneamente obedecendo as duas condições.
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 13 – Vento Zonal Janeiro 2003.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 14 –Temperatura Estratosférica Janeiro 2003.
44
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 15 – Vento Zonal Fevereiro 2003.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 16 – Temperatura Estratosférica Fevereiro 2003.
Para o período de dezembro de 2003, Os gradientes de vento e temperatura
mostraram mudanças simultâneas a partir do período em torno de 23 de dezembro
(Figuras 17 e 18), prolongando-se até meados de 15 de janeiro de 2004 (Figuras 19 e
20). Entretanto, fevereiro de 2004 não apresentou características de SSW (Figuras 21 e
22).
45
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 17 – Vento Zonal Dezembro 2003.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 18 - Temperatura Estratosférica Dezembro 2003.
46
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 19 – Vento Zonal Janeiro 2004.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 20 – Temperatura Estratosférica Janeiro 2004.
47
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 21 – Vento Zonal Fevereiro 2004.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 22 – Temperatura Estratosférica Fevereiro 2004.
Para demonstrar um período marcado pela não presença de SSW’s, nota-se os
meses de dezembro de 2004 até fevereiro de 2005 (Figuras de 23 a 28). O qual, os
gradientes de vento e temperatura não satisfizeram as condições para que caracterize um
SSW, ou seja, o gradiente de temperatura não ultrapassou os 10k simultaneamente as
mudanças do vento zonal.
48
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 23 – Vento Zonal Dezembro 2004.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 24 – Temperatura Estratosférica Dezembro 2004.
49
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 25 – Vento Zonal Janeiro 2005.
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 26 – Temperatura Estratosférica Janeiro 2005.
50
GRADIENTE DO VENTO ZONAL
Figura 27 – Vento Zonal Fevereiro 2005
GRADIENTE DE TEMPERATURA 90° – 60°
Figura 28 – Temperatura Estratosférica Fevereiro de 2005
4.2. Variação Latitudinal e Temporal
Neste tópico serão apresentados alguns resultados da variação anual entre as
latitudes de – 40° e +40°, da amplitude e fase da maré semidiurna lunar na temperatura.
Esta análise baseia-se nos estudos da maré lunar utilizando dados de vento na região da
MLT (STENING et al., 2003; STENING; JACOBI, 2001; STENING et al., 1994).
Aplicando-se uma média zonal, a qual pode ser determinada aplicando a integral para
qualquer campo atmosférico em todas as longitudes para uma determinada faixa de
latitude e altitude. Para este cálculo foram utilizados os meses os quais são comumente
detectados os efeitos do Aquecimento Estratosférico Abrupto (dezembro, janeiro e
51
fevereiro) a fim de observar possíveis efeitos dos eventos de SSW´s sobre a maré
semidiurna lunar.
Para janeiro de 2003, na Figura 29, está sendo representada, através da escala de
cores, a intensidade da amplitude da maré semidiurna lunar. A amplitude esta sendo
representada em função de ambos, altitude (eixo vertical da figura) e longitudes (eixo
horizontal da figura). Em janeiro de 2003, identifica-se que a maré semidiurna lunar
sofreu uma amplificação intensa, na região de latitude que compreende entre 40°S e
20°S para 110 km de altitude, além de uma menor intensificação da temperatura na
região de latitude próximo de 20°N. Para este período, de analise da maré semidiurna
lunar, ocorreu o um evento de Aquecimento Estratosférico Abrupto. Observa-se que em
baixas latitudes a maré semidiurna lunar apresenta baixa intensidade e que vai se
intensificando a medida que aumenta a altitude atingido maiores intensidades nas
altitudes mais altas e, esses resultados, concordam com os resultados dos estudos de
Paulino (2013).
Figura 29 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2003.
Em janeiro de 2003 a maré semidiurna lunar sofreu uma amplificação
significativa na temperatura, na região de latitude que compreende 40°s a 20°s para a
altitude de 110 km de altitude, além de uma menor intensificação da temperatura na
região de latitude ~20°n. Para este período de analise da maré semidiurna lunar ocorreu
o aquecimento estratosférico no período de inverno.
52
Figura 30 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2004.
No período de janeiro de 2004, representado através da Figura 30, a maré
semidiurna lunar sofreu uma amplificação bastante intensa principalmente na região de
latitudes que compreendem 5°N até aproximadamente 30°N, observa-se um pico de
intensidade muito significativa acima dos 105 km de altitude, além disso, na região que
compreende 30° N até 45° N percebesse uma diminuição na atividade maré semidiurna
lunar; enquanto que na região de latitude 20°S a maré semidiurna lunar demonstrou-se
pouco intensa. Este período de análise é caracterizado pela ocorrência de um inverno
com SSW.
53
Figura 31 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2005.
No período que corresponde janeiro a de 2005, Figura 31, destaca-se a
amplificação da maré semidiurna lunar em três regiões, ou seja, inicialmente no que
compreende a latitude de 30°N ocorre uma intensificação branda na altitude de 110km,
observas-se novamente nas latitude que compreendem 20°N a 40°N uma alta
intensificação da maré semidiurna atingindo uma variação de temperatura bastante
expressiva na altitude ~110km e, por fim, na latitude de 50°N destaca-se uma
significativa atividade da maré semidiurna principalmente na altitude ~105 km. Neste
período a região polar norte da atmosfera não apresentou um inverno SSW’s por não
atingir os critérios de temperatura e ventos zonais conforme estabelecidos pela
organização mundial de meteorologia (WMO – Wolrd Meteorological Organization)
além do critério utilizado por Yamazaki (2013).
54
Figura 32 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2006.
Em janeiro de 2006, conforme mostrado através da Figura 32, a maré semidiurna
lunar apresentou um comportamento singular na amplificação da mesma. Em latitudes
próximas de 50°S até 45°N a maré apresentou uma resposta de amplificação na faixa
que compreende a altitude de 105 km até aproximadamente 110 km. O período de
janeiro de 2006 também é caracterizado por um SSW de bastante intensidade dentre os
já registrados na série histórica de registros a cerca dos invernos SSWs.
55
Figura 33 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2007.
Ao analisar o comportamento da maré lunar semidiurna no período de janeiro de
2007, Figura 33, detecta-se que na latitude de 50°N a maré apresenta uma resposta de
amplificação, percebe-se também uma relativa intensificação no valor da temperatura na
faixa que compreende 10°S a 30°S para a altitude que vai desde 105 km até 110 km.
Além disso, a maré semidiurna lunar apresenta uma intensificação de forma mais
evidente na região de latitude de 10°N até 40°N. Neste período a região polar norte da
atmosfera não apresentou um inverno SSW, fenômeno também responsável pela
alteração da dinâmica do meio.
Figura 34 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2008.
56
O período de janeiro de 2008, Figura 34, caracteriza-se pela amplificação da
maré semidiurna lunar em dois intervalos de latitude, uma região que apresenta uma
intensa amplificação, compreendendo a latitude de 20°s até 35°n. E numa outra região
de latitude que vai desde 20°S até 45°S. Há uma semelhança entre as duas faixas da
amplificação da maré, na qual ambas aconteceram em altitudes equivalentes. Esse
período de inverno é caracterizado por um intenso SSW.
Figura 35 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2009.
No período de janeiro de 2009, Figura 35, a amplificação da maré semidiurna
lunar destacou-se principalmente nas latitudes que compreendem o intervalo de 45°S a
45°N, obtendo índices bastante elevados, além disso, os valores de temperatura mais
altos nas regiões de latitude compreendendo ~30°S e ~20°N a 40°N . O fenômeno do
aquecimento estratosférico, nesse período, caracterizou-se como um evento que
obedeceu as duas magnitudes de classificação.
57
Figura 36 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2010.
No período de janeiro de 2010, Figura 36, destaca-se a amplificação da maré
semidiuna lunar principalmente nas áreas delimitadas em 30°S e na região de 30°N.
Nestes picos de temperatura destacam-se também uma aparente semelhança entre duas
áreas distintas de latitude envolvendo a intensidade da maré. Por fim, este período é
também marcado pela ocorrência do inverno com SSW.
Figura 37 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2011.
58
Analisando o período de janeiro de 2011, Figura 37, observa-se uma forte
intensificação da temperatura durante a ocorrência da maré semidiurna lunar numa
considerável área de latitude, tendo seus picos na região de 30°S e 30°N na altitude de
~105 km. Diferentemente de outros períodos de estudo, não houve atividades
significativas para categorizá-lo como inverno com SSW.
Figura 38 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2012.
Ao analisar o período de janeiro de 2012, Figura 38, percebe-se que a
amplificação da maré lunar semidiurna foi significativa principalmente para latitudes de
40°S à 0° ,para uma atitude variando de 105 km a110 km, além da latitude de 20°N para
a altitude de 110°. Este período do inverno foi marcado pela ação do SSW.
Figura 39 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2013.
59
O período caracterizado por janeiro de 2013, Figura 39, pode-se destacar a
amplificação da maré semidiurna lunar numa área continua que contínua na estratosfera,
compreendendo as latitudes de 40°S até 40°N, atingindo uma variação de temperatura
bastante expressiva na altitude ~110km e por fim, na latitude de ~45°s destaca-se leve
intensificação na altitude que compreende ~105 km de altitude. Neste período a região
polar norte da atmosfera apresentou um inverno SSW.
Figura 40 - Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar em janeiro de 2014.
Observando o período de janeiro de 2014, Figura 40, percebe-se que a
amplificação da maré semidiurna lunar ocorreu em duas áreas quase que distintas, ou
seja, uma compreendendo as latitudes de 5°S a 40°S para uma altitude variando de 105
km a110 km. A área da outra intensificação da maré semidiurna demonstrou-se mais
discreta, posicionada na latitude de 20°N para a altitude de 110 km. Não houve
atividades significativas para categorizá-lo como inverno com SSW.
Após se obter as representações gráficas das amplitudes médias zonais das marés
semidiurnas lunares do período de janeiro de 2003 a janeiro de 2014, comparou-se esses
resultados com aqueles obtidos no trabalho de Paulino (2013) e mostrados na Figura 41.
60
Figura 41 – Amplitude média zonal da maré semidiurna lunar para o mês de janeiro para
diferentes anos (2003-2012).
Fonte: Adaptado de Paulino 2013
61
Os resultados obtidos por Paulino (2013), na Figura 41, apresenta um
comportamento que indicam que a amplitude da maré semidiurna aumenta desde baixas
altitudes e atingindo valores elevados em altitudes a partir de aproximadamente 100 km.
Esse tipo de comportamento também foi observado nos resultados obtidos no presente
trabalho. Estabelecendo uma comparação entre os resultados obtidos neste trabalho com
os resultados do trabalho de Paulino (2013) percebem-se algumas mudanças quanto ao
comportamento da maré semidiurna lunar quando considerando os dias que ocorreram
aquecimentos estratosféricos para o cálculo da amplitude média da maré.
Os dados utilizados por Paulino (2013) contém as informações dos anos que
aconteceram SSW´s, entretanto, nesse trabalho, para os anos em que ocorreram SSW´s,
utilizou-se os critérios de Yamazaki (2013) e os períodos de ocorrência de SSW´s foram
retirados dos dados. Desta forma, busca-se observar quais mudanças ocorrem, na
amplitude da maré semidiurna, devido aos efeitos provocados pela existência de SSW´s.
Muito embora haja semelhança entre as figuras, os quais dois picos de
amplitude localizados entre a faixa que compreende 20° do hemisfério Norte até 20° do
hemisfério Sul são perceptíveis.
Comparando os resultados para janeiro de 2003 (Figura 29 e a Figura 41
esquerda no topo), observa-se a que amplitude da maré semidiurna lunar, retirando os
dias que ocorreram o aquecimento estratosférico, é mais intensa numa área maior (na
latitude de 30°S, com altitude de 105 km até 110 km) que a aquela intensificação da
maré semidiurna lunar com a ocorrência de SSW. Isto pode indicar que algum efeito do
SSW influencia a amplitude da maré semidiurna lunar também.
Analisando a figuras 30 e a figura 41 do período de 2004, percebem-se
semelhanças entre as mesmas, os quais a intensificação da maré semidiurna lunar ocorre
principalmente no hemisfério Norte para a altitude de 110 km e latitude de 20°N. O
resultado obtido com este trabalho demonstrou-se semelhante aos resultados obtidos por
Paulino (2013) o qual também apresentou amplificação da maré no hemisfério Norte.
No caso dos resultados para janeiro de 2005, mostrado através da Figura 31, o
pico de amplificação da maré lunar semidiurna foi registrado principalmente no
hemisfério Sul a partir de 110 km de altitude. Comparando com o resultado obtido por
Paulino (2013), a principal intensificação da temperatura também ocorreu a 110 km de
altitude no hemisfério sul na latitude que compreende 30°S.
Os resultados para o período de janeiro de 2006 apresentam mudanças
significativas, tendo a figura 32 uma pequena região de intensificação a 110 km de
62
altitude para a latitude de 20°S em comparação à figura 41. Neste caso em específico
houve uma diminuição da temperatura e consequentemente queda na amplitude da maré
semidiurna lunar quando comparado com os resultados de Paulino (2013) para este
mesmo período, o qual demonstrou amplificação ao longo da latitude de 20°N na
altitude de 105 km.
Observando os resultados para janeiro de 2007, notam-se semelhanças entre os
as duas pesquisas. Os resultados, apresentados através da Figura 33, mostram
intensificação na temperatura semelhantemente ao resultado obtido por Paulino (2013),
em ambos os casos a amplificação ocorre principalmente na região de latitude 20°N.
Comparando os resultados de janeiro de 2008 (figura 34 e figura 42), percebe-se
na figura 34 que ao calcular a amplitude da maré semidiurna lunar retirando os dias que
ocorreram o aquecimento estratosférico, a área de maior amplificação localiza-se na
altitude de 110 km no hemisfério norte na latitude de 20°N atingindo variações na
temperatura de até 10 k, diferentemente do resultado obtido por Paulino (2013), o qual a
temperatura medida obteve variação de até 8 k em ambos os hemisférios.
Analisando as Figuras 35 e 41 do período de 2009, percebem-se semelhanças
entre as mesmas quanto ao comportamento da maré, tendo alcançado em ambas os
resultados a maior intensidade na altitude de 110 km e nas latitudes que compreendem
20°S a 20°N. Contudo, na figura 35, nota-se uma faixa de amplificação mais abrangente
(atingindo a latitude de 40°N) quando comparado com o resultado obtido por Paulino
(2013).
Ao analisar os resultados mostrados Na Figura 36, para janeiro de 2010,
percebe-se uma intensificação da maré semidiurna lunar nos hemisférios Norte e Sul,
diferentemente do resultado previsto por Paulino (2013), o qual apenas o hemisfério
Norte (20°N) apresentou intensificação na atmosfera.
Semelhante ao caso anterior, no período de janeiro de 2011, já mostrados, os
resultados mostrados através das Figuras 37 e 41 diferem-se uma da outra. Na Figura
37, os resultados indicam uma significativa intensificação da amplitude da maré
semidiurna para a altitudes de 105 km a 110 km nas latitudes de 30°S e 30°N, por outro
lado na Figura 42 observa-se apenas duas áreas discretas nos hemisférios Norte (30°N)
e Sul (20°S) na altitude de 110 km.
De acordo com as Figuras 38 e 41 do período de 2012, percebem-se diferenças
entre as mesmas quanto à amplificação da maré na atmosfera que, através da Figura 38,
observa-se a temperatura intensificada em até 10k apenas no hemisfério Sul,
63
compreendendo as latitudes de 10° até 40°S. Este resultado mostrou que houve
distinções dos resultados obtidos por Paulino (2013), que observou uma intensificação
menor da temperatura atmosférica nos hemisférios Norte (20° até 40°N) e Sul (10°S).
4.4 Variação longitudinal
Neste tópico apresentam-se as estruturas longitudinais na amplitude média nos
meses de janeiro em anos diferentes (2003 até 2014), quando se observa a maré
semidiurna lunar no campo de temperatura sem a presença do aquecimento
estratosférico abrupto (presente trabalho) com o trabalho de Paulino (2013) o qual leva
em consideração os dados com SSW, ambos obtidos pelo satélite TIMED/SABER. As
figuras a seguir representam a seguinte configuração: no eixo horizontal têm-se as
longitudes entre 180° W e 180° E; no eixo vertical, têm-se as latitudes entre 50°S e 50°
N. As barras de cores representam a intensidade da amplitude. Portanto, nesta seção,
objetiva-se explorar as variações longitudinais presentes na amplitude da maré, as
figuras foram construídas com barras de cores individuais para cada mês, com o intuito
de enfatizar as estruturas e não somente comparar as magnitudes. Cada painel de cada
figura apresenta o comportamento médio de janeiro para cada ano da maré lunar obtido
através da média vetorial aplicada sobre todo o período estudado, as figuras foram
construídas com barras de cores individuais para cada período, o qual possibilita
analisar as estruturas e não somente comparar as magnitudes (Paulino 2013).
Vale ressaltar que a magnitude das amplitudes já foi discutida nos tópicos
anteriores. Cada painel de cada figura apresenta o comportamento médio mensal da
maré lunar obtido através da média vetorial aplicada sobre todo o período estudado,
portanto, um mês específico é composto pela média de todos os meses correspondentes
ao período abordado neste estudo.
É notável a presença de 2 ou 3 estruturas características de concentrações
intensas na temperatura no período de janeiro de 2003, principalmente no hemisfério
Norte, diferentemente de janeiro de 2004 o qual há uma notável diminuição da
amplificação vista no globo havendo uma concentração nítida em 1 ou dois pontos no
hemisfério norte, o que se refere a intensificação da maré semidiurna lunar.
Já em janeiro de 2005 é notável a visualização de 3 ou 4 estruturas concentradas
principalmente no hemisfério Sul. Em janeiro de 2006 há uma presença significativa da
amplificação próxima da região polar Sul e pelo menos 2 ou 3 estruturas definidas e
64
distribuídas no hemisfério Norte. Para o período de janeiro de 2007 há presença 3 ou 4
estruturas dispersas no hemisfério Norte, conforme observa Paulino (2013).
No período de janeiro de 2008 é percebida a presença de duas estruturas, uma
principalmente na região do equador e outra pequena estrutura localizada no hemisfério
Sul. Analisando o período de janeiro de 2009 é percebida principalmente no sul da
Europa e norte da África uma alta intensificação da maré lunar, ocorrendo também duas
áreas de intensificação próximo da costa leste da África e costa nordestina brasileira,
conforme discutido por Paulino (2013).
O período de janeiro de 2010 é marcado pela alta amplificação da maré lunar,
sendo 4 ou 5 estruturas detectáveis. Em janeiro de 2011 percebe-se 4 ou 5 estruturas
distribuídas nos hemisférios Norte e Sul. No período de janeiro de 2012 em comparação
cm outro período nota-se uma diminuição da amplificação da maré semidiurna, havendo
2 ou 3 estruturas nítidas de tamanhos inferiores as de janeiro de 2011. No período de
janeiro de 2013 destacam-se as pequenas manchas distribuídas nos dois hemisférios. E,
por fim, o período de janeiro de 2014 o qual demonstrou pouquíssimas estruturas, sendo
1 ou 2 estruturas visualizadas com pequeno diâmetro, conforme apontado por Paulino
(2013).
65
Figura 42- Variação da amplitude média no período de janeiro em anos diferentes (2003 a 2014)
da maré semidiurna lunar na temperatura com a longitude, latitude e para a altitude de 90 km.
Tomando-se como base os resultados obtidos por Paulino (2013) em sua
pesquisa, faz-se aqui uma análise comparativa entre aqueles resultados e os obtidos
66
nesse trabalho. Assim como a Figura 42, a Figura 43 apresenta a variação da amplitude
com a altitude de 90 até 105 km da maré lunar obtidas no mês de janeiro em anos
diferentes (2003 até 2014), apresentam a seguinte configuração: no eixo horizontal têm-
se as longitudes entre 180° W e 180° E; no eixo vertical, tem-se as latitudes entre 50° S
e 50° N. Sendo que as barras de cores representam a intensidade da amplitude.
Nota-se a presença de 4 ou 5 estruturas características de intensificação na
temperatura atmosférica no período de janeiro de 2003 distribuído entre os dois
hemisfério; contrastando com o período de janeiro de 2004 ou seja, há uma considerável
diminuição da amplificação vista no globo havendo uma concentração nítida em 1 ou
dois pontos característicos de intensificação da temperatura atmosférica no hemisfério
Norte, logo o período de janeiro de 2003 em relação à 2004, detectou-se mais atividades
relacionadas a amplificação da maré semidiurna lunar.
Já em janeiro de 2005 é notável a visualização de 2 ou 3 estruturas concentradas
principalmente no hemisfério sul porém com baixa intensidade.. Em janeiro de 2006
percebe-se a amplificação no hemisfério norte pelo menos 2 ou 3 estruturas
distribuídas, mas de intensidade não tão expressiva.
Para o período de janeiro de 2007 há presença 1 ou 2 estruturas dispersas no
hemisfério note.
No período de janeiro de 2008 é percebido a presença de 4 ou 5 estruturas
localizadas nos hemisférios norte e sul. Analisando o período de janeiro de 2009 é
detectada uma intensificação discreta e localizada em apenas um ponto do hemisfério
norte.
O período de janeiro de 2010 é marcado pela alta amplificação da mãe lunar,
sendo 4 ou 5 estruturas detectáveis. Em janeiro de 2011 percebe-se 4 ou 5 estruturas
distribuídas nos hemisférios norte e sul de forma significativa.
No período de janeiro de 2012 há uma redução em comparação ao mesmo
período de 2011. No período de janeiro de 2013, destacam-se estruturas distribuídas nos
dois hemisférios. E por fim o período de janeiro de 2014 o qual demonstrou estruturas,
sendo 2 ou 3 estruturas visualizadas.
67
Figura 43 - Variação da amplitude média no período de janeiro em anos diferentes (2003 a
2014) da maré semidiurna lunar na temperatura com a longitude, latitude e para a altitude de
105 km.
68
5. CONCLUSÕES
Utilizando dados de temperatura obtidos da região MLT por meio do Satélite
TIMED/ SABER com o intuito de analisar a estrutura global da maré semidiurna lunar
atmosférica durante o período de inverno no hemisfério norte (dezembro de 2002 a
fevereiro de 2014), o qual foi possível estudar o comportamento da amplitude da maré
lunar atmosférica semidiurna entre 90 e 110 km de altitude durante períodos de
ocorrência e de não ocorrência do fenômeno do Aquecimento Estratosférico Abrupto
(SSW). Para essa análise tomou-se como referencia os resultados obtidos através do
estudo desenvolvido por Paulino (2013) e os critérios estabelecidos por Yamazaki
(2013) para caracterizar períodos com SSW´s.
Com esse estudo verificou-se que as amplitude e fases da maré lunar semidiurna
para essas localidades mostraram características particulares como segue:
No caso do máximo que ocorre no período de janeiro para os anos 2003 até 2014,
percebe-se uma assimetria latitudinal, visto que na altitude de 90 km é possível observar
amplitudes mais elevadas no hemisfério norte em maior quantidade que o hemisfério
sul. Para os mesmos períodos, na altitude de 105 km, o pico ocorre em ambos os
hemisférios, com as amplitudes dispersas nos dois hemisférios. De acordo com Paulino
(2013) as assimetrias visualizadas nas figuras 42 e 43 estão ligadas ao modo (2,3) o qual
maximiza em aproximadamente 25° de latitude, com um hemisfério estando fora de fase
em relação ao outro e nas mesmas latitudes o modo (2,2) é aproximadamente 70% do
seu valor máximo no equador e está em fase entre os hemisférios.
Portanto, o máximo nas amplitudes da maré semidiurna lunar na temperatura do
SABER em 90 km e 105 km nos meses janeiro podem ser obtidos combinando os
modos (2,2) e (2,3) facilitando o entendimento da origem das estruturas observadas nas
latitudes e longitudes nesses períodos de estudo.
Para alguns em que foram feitas as análises comparativas das amplitudes da maré
lunar considerando o efeito produzido na atmosfera pelo aquecimento estratosférico
simultaneamente tais como, janeiro de 2003, janeiro 2004, janeiro 2005, janeiro 2007,
janeiro 2009, não demonstraram fortes mudanças na amplitude da maré semidiurna, ou
seja, não há indícios de que o SSW tenha contribuído para mudanças na temperatura
atmosférica.
69
Para os demais períodos em que foram feitas este mesmo tipo de análise, os
resultados demonstraram-se significativos. Em janeiro de 2006 houve uma diminuição
da intensificação da maré semidiurna lunar quando retirados os dias que ocorreram o
aquecimento estratosférico.
Em janeiro de 2008 ao fazer análise computacional retirando os dias em que
ocorrem aquecimento estratosférico em comparação com a análise de Paulino (2013),
ou seja, análise contabilizando todos os dias do mês sem excluir os dias com SSW,
percebe- se que houve um aumento significativo da intensificação da maré semidiurna
lunar ao contrário do resultado exposto por Paulino (2013).
Fazendo a análise computacional excluindo os dias do mês de janeiro de 2010 em
que aconteceu aquecimento estratosférico e comparando os resultados propostos por
Paulino (2013), percebe- se que houve um aumento significativo da intensificação da
maré semidiurna lunar principalmente no hemisfério sul ao contrário do resultado
exposto por Paulino (2013) o qual apenas no hemisfério norte evidenciava a
intensificação da maré semidiurna lunar.
Para o período de janeiro de 2011 após a análise computacional, verificou-se que
maré semidiurna intensificou nos dois hemisférios quando comparado com o resultado
proposto por Paulino. O aquecimento estratosférico corroborou para o aumento da
temperatura atmosférica.
Em janeiro de 2012 percebe-se que há um deslocamento da estrutura que representa
a amplificação da maré lunar quando retirado os dias que houve aquecimento
estratosférico, o qual a área de maior variação de temperatura atinge desde o hemisfério
norte até altas latitudes do hemisfério sul. Isto difere do resultado proposto por Paulino
(2013), o qual a estrutura que representa a amplificação da maré lunar atinge desde o
hemisfério norte até latitudes menores do hemisfério sul.
70
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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