Relações entre modos de circulação atmosférica de larga escala e a climatologia de ondas do Oceano Atlântico austral

Abstract

Modos de variação de condições oceânicas estão profundamente ligadas a alterações na circulação atmosférica, uma vez que há sempre trocas energéticas nesta interface. Dessa forma, neste trabalho examinamos as relações entre três principais oscilações climáticas (El Niño Oscilação Sul [El Niño–Southern Oscillation - ENSO], Modo Anular do Sul [Southern Annular Mode - SAM], e Oscilação Decadal do Pacífico [Pacific Decadal Oscillation - PDO]), quatro parâmetros de onda (altura significatica de onda [Hs], período médio de onda [Tm], e componentes de direção zonal [Dm,x] e meridional [Dm,y] de onda) e parâmetros de vento (velocidade de vento [WS10], e componentes de direção zonal [u10] e meridional [v10] de vento). Para este propósito, os parâmetros de vento e onda foram regredidos sobre os índices climáticos para criar composites espaciais com os valores da inclinação da reta, quantificando as correlações entre os parâmetros de onda e vento e os índices. Uma análise de função ortogonal empírica (empirical orthogonal function – EOF) também foi aplicada com o objetivo de identificar os principais modos de variabilidade de vento e de onda e associá-los com cada um dos índices climáticos. Os efeitos combinados da ENSO e do SAM também foram analisados por meio do cálculo de anomalias para os períodos em que essas fases ocorrem simultaneamente. Encontramos importantes correlações entre os componentes principais dos modos de variabilidade primário, secundário e quaternário dos parâmetros de onda e oscilações climáticas. Para a ENSO, destacamos as correlações entre o Índice Oceânico Niño (Oceanic Niño Index – ONI) e Hs, Tm, and Dm,x no noroeste do Oceano Atlântico Austral, com uma diminuição de até 8 cm de Hs por unidade de ONI durante anos de El Niño. Durante anos de La Ninã, o oposto é observado, com um aumento de até 8 cm de Hs por unidade de ONI. Correlações positivas foram observadas entre ONI e estes parâmetros de onda em regiões subtropicais ao longo da costa oeste africana durante o verão austral, que são intensificadas pela fase negativa do SAM. Novas correlações significativas foram encontradas entre o clima de ondas do Oceano Atlântico Austral e o SAM. Também foi determinado que o índice PDO apresenta correlações negativas entre Hs e Tm, enquanto os componentes direcionais apresentam uma maios variabilidade.

Modes of variability in ocean wave conditions are coupled to atmospheric circulation changes due to exchange of energy and momentum at the interface. Here, we explored for the South Atlantic Ocean the relations between three main climate oscillations (El Niño–Southern Oscillation [ENSO], Southern Annular Mode [SAM], and Pacific Decadal Oscillation [PDO]), four wave parameters (significant wave height [Hs], mean wave period [Tm], and zonal [Dm,x] and meridional [Dm,y] wave direction components) and wind parameters (wind speed [WS10], and zonal [u10] and meridional [v10] components). For this purpose, we regressed wind and wave parameters against the oscillation indices to create spatial composites of slope values, quantifying the correlation between wave parameters and indices. An EOF (empirical orthogonal function) analysis was also carried out to identify variability modes of wave parameters and to associate them to each climate index. The combining effects of ENSO and SAM were analysed by calculating Hs, Tm and wind speed anomalies for the periods in which the phases of these oscillations co-occur. We found important correlations not only with the dominant mode of variability, but also with secondary and even quaternary modes. For ENSO, negative correlations between the Oceanic Niño Index (ONI) and Hs, Tm, and Dm,x in the northwest part of the South Atlantic Ocean were highlighted, with a decrease (increase) of up to 8 cm of Hs per ONI unit in El Niño (La Niña) events. We established positive correlations also between ONI and these wave parameters in subtropical regions along the western African coast during austral summer, which were intensified by negative SAM. During autumn, however, we observed La Niña positive Hs anomalies for this region, which were also intensified by negative SAM. Finally, we found new, significant correlations between South Atlantic Ocean wave climate and SAM. We determined that the PDO index has negative correlations with Hs and Tm, while directional components present stronger variability.