Climatologia de ciclones extratropicais e ressacas na costa sul e sudeste do Brasil entre 1979 e 2020

Abstract

Este trabalho investigou a quantidade anual, sazonal e mensal de ressacas ocorridas na costa sul e sudeste do Brasil entre 1979 e 2020, bem como suas características. Também, foi realizada uma climatologia de ciclones extratropicais no Oceano Atlântico Sul, no mesmo período, identificado posteriormente os sistemas associados às ressacas. Foram utilizados dados do ERA5, do ECMWF, para identificar as ressacas, utilizando as variáveis de altura significativa de onda, direção de onda, período de onda e vento. A identificação dos ciclones foi obtida através da variável de vorticidade, também com dados do ERA5. Quatro pontos foram selecionados para o estudo, localizados nos estados do Rio Grande do Sul (Rio Grande), Santa Catarina (Itajaí), São Paulo (Santos) e Rio de Janeiro (Cabo Frio). O parâmetro adotado como critério para identificação de uma ressaca foi o de altura significativa de onda de 2,5 m ou mais de elevação por, pelo menos, 24 horas. Um código em Python foi elaborado para automatizar o processo de identificação de todas as ressacas, seguido de análises temporais e a construção de gráficos e mapas. Com isso, foi possível identificar as ressacas mais intensas que ocorreram nos quatro pontos. Em um segundo momento, os dados de ciclones extratropicais (1979-2020) foram investigados. Na sequência, um novo código identificou quais ciclones estavam associados às ressacas utilizando critérios de distância geográfica, tempo e direção de onda. Assim, foram identificadas 1245 ressacas em Rio Grande, 736 em Itajaí, 770 em Santos e 533 em Cabo Frio. Identificou-se que quanto mais ao sul, maior a incidência destes eventos. Em Rio Grande, os anos com mais ressacas foram 2017, (38), 2010 e 2000 (37) e 1999 (36), sendo que o ano com mais eventos severos foi 2016. Foi verificado uma tendência estatística positiva de aumento de ressacas em cada um dos quatro pontos de estudo entre 1993 e 2020. Sazonalmente, a estação com mais ressacas foi o inverno, seguido da primavera, outono e verão. Porém, quando considerados os casos mais intensos, o outono registrou a mesma quantidade que a primavera em Rio Grande (24). Mensalmente, o período entre abril e outubro apresentou o maior número de ressacas. As ressacas mais intensas em Rio Grande ocorreram em abril de 1999 e outubro de 2016. A altura significativa máxima e média de ondas foi maior em latitudes maiores. A direção mediana de ondas das ressacas teve predominância de sul/sudeste, o mesmo ocorreu em eventos intensos. Em relação aos ciclones, as áreas mais ciclogenéticas da América do Sul foram Argentina, La Plata e Sudeste do Brasil, respectivamente. Os ciclones extratropicais na área La Plata foram mais frequentes no inverno e as áreas Sudeste do Brasil e Argentina foram mais ativas no verão. A área predominante para ciclogênese que geram ressacas na costa sul e sudeste do Brasil é La Plata (média de 42,1 a-1). Três padrões principais de gênese e deslocamento de ciclones extratropicais associados às ressacas foram identificados: I) formação em La Plata e deslocamento entre sudeste ou leste; II) formação no norte da área Argentina e deslocamento para leste ou nordeste; III) formação na área Sudeste do Brasil e deslocamento para leste ou sudeste.

This work investigated annual, seasonal and monthly occurrences of storm surges on the south and southeast coast of Brazil between 1979 and 2020 and their characteristics. Also, a climatology of extratropical cyclones was made in the South Atlantic Ocean in the same period, later identifying the cyclones associated with storm surges. Data from ECMWF ERA5 were used to identify storm surges, using the variables of significant wave height, wave direction, wave period and wind. Identification of cyclones was obtained through the vorticity variable, also with ERA5 data. Four points in the states of Rio Grande do Sul (Rio Grande), Santa Catarina (Itajaí), São Paulo (Santos) and Rio de Janeiro (Cabo Frio) were selected for this study. The parameter adopted as a criterion for identifying a storm surge was a significant wave height of 2.5 m or higher for at least 24 hours. A Python code was developed to automate the process identifying all surges, followed by temporal analysis and the construction of graphs and maps. Thus, it was possible to identify the most intense storm surges occurring in the four points. Next, data from extratropical cyclones (1979-2020) were studied. Subsequently, a new code identified which cyclones were associated with storm surges using criteria of geographic distance, time and wave direction. A total of 1245 storm surges were identified in Rio Grande, 736 in Itajaí, 770 in Santos and 533 in Cabo Frio. We found that the further south, the greater the incidence of these events. In Rio Grande, years with the highest number of storm surges were 2017 (38), 2010 and 2000 (37) and 1999 (36), and the year with the most intense events was 2016. A statistical trend of increasing storm surges was observed at each of the four study points between 1993 and 2020. Seasonally, winter had more surges, followed by spring, autumn and summer. However, when considering the most intense cases, autumn recorded the same quantity as spring in Rio Grande (24). On a monthly basis, the period between April and October presented the highest number of storm surges. The most intense storm surges in Rio Grande occurred in April 1999 and October 2016. The maximum and mean significant wave height was greater at higher latitudes. Storm surges median wave direction was predominantly south/southeast, the same occurred in intense events. Regarding cyclones, the most cyclogenetic areas in South America were Argentina, La Plata and Southeast Brazil, respectively. The extratropical cyclones in the La Plata area were more frequent in winter, while the Southeast regions of Brazil and Argentina were more active in summer. The predominant area for cyclogenesis generating storm surges on the south and southeast coast of Brazil is La Plata (mean 42.1 a-1). Three main genesis and displacement patterns of extratropical cyclones associated with storm surges could be identified: I) formation in La Plata and displacement between southeast or east; II) formation in northern Argentine area and displacement to the east or northeast; III) formation in Southeast area of Brazil and displacement to the east or southeast.