Análise da variabilidade e influência da brisa marinha no litoral do Paraná

Abstract

Resumo: O Sistema Brisa Marinha (SBM) é uma célula de circulação de mesoescala, térmicamente induzida pelo aquecimento diferencial diário entre o continente e o oceano. A Brisa Marinha (BM) está ligada ao movimento do ar úmido e frio do oceano para o continente, que ameniza a temperatura do ar e pode contribuir para a ocorrência de precipitação e a dispersão de poluentes em áreas urbanas e industriais. As zonas costeiras representam uma interface complexa e dinâmica entre o continente, o oceano e a atmosfera, além de serem um recorte geomorfológico e biológico de grande importância, elas também têm relevância legal, oferecendo consideráveis serviços ecossistêmicos, como controle de erosão, berçário de espécies, sequestro de carbono, proteção a danos costeiros e turismo. No entanto, essas áreas enfrentam desafios significativos devido à crescente população, que representa cerca de 41% da população mundial, e ao aumento das atividades econômicas. A Bacia Hidrográfica Litorânea do Paraná (BHLP) possui uma topografia complexa que influencia sua dinâmica atmosférica e historicamente sofre com eventos extremos. O objetivo deste estudo foi avaliar a variabilidade e a influência da BM na BHLP durante os verões de 2013 a 2023. A passagem da BM foi identificada por um algoritmo que utilizou dados de estações meteorológicas e previsões do modelo Weather Research and Forecasting (WRF), analisando mudanças horárias na direção, velocidade do vento, temperatura do ar e umidade. O sinal de brisa variou sazonalmente em duração e intensidade ao longo da BHLP, sendo detectado até 81 km do oceano. A frequência anual de ocorrências nos verões variou de 10% a 82%. O modelo WRF superestimou as ocorrências de brisa, com mínimo de 30% nas regiões mais internas e ultrapassando 90% em certas partes da BHLP. A topografia local teve importante influência nas ocorrências, ajustando o vento local. A passagem da brisa causou mudanças nas condições meteorológicas, com diminuição da temperatura do ar, aumento da velocidade do vento e umidade. Os resultados indicam que a BM influencia eventos de chuva na região, com acumulados baixos na faixa costeira (<5 mm a 20 mm) e maiores em áreas mais afastadas da costa (20 mm a 50 mm). Conclui-se que a BM é frequente nos verões do litoral do Paraná, afetando parâmetros meteorológicos desde a faixa costeira até as áreas próximas à Serra do Mar e possivelmente influenciando eventos de precipitação. Isso destaca a necessidade de investigações mais detalhadas sobre a correlação entre esses fenômenos.

Abstract: The Sea Breeze System (SBS) is a mesoscale circulation cell thermally induced by the daily differential heating between the continent and the ocean. The Sea Breeze (SB) involves the movement of cool, moist air from the ocean to the continent, which moderates air temperature and can contribute to precipitation and the dispersion of pollutants in urban and industrial areas. Coastal zones represent a complex and dynamic interface between the continent, ocean, and atmosphere. In addition to their significant geomorphological and biological importance, they also have legal relevance, providing considerable ecosystem services such as erosion control, species nurseries, carbon sequestration, protection against coastal damage, and tourism. However, these areas face significant challenges due to the growing population, representing about 41% of the global population, and increased economic activity. The Paraná Coastal Watershed (PCW) has a complex topography that influences its atmospheric dynamics and it has historically suffered from extreme events. This study aimed to evaluate the variability and influence of SB in the PCW during the summers from 2013 to 2023. The passage of SB was identified by an algorithm that utilized data from weather stations and forecasts from the Weather Research and Forecasting (WRF) model, analyzing hourly changes in wind direction, wind speed, air temperature, and humidity. The breeze signal varied seasonally in duration and intensity throughout the PCW, being detected up to 81 km from the ocean. The annual frequency of occurrences in the summers ranged from 10% to 82%. The WRF model overestimated the occurrences of the breeze, with a minimum of 30% in the more inland regions and exceeding 90% in certain parts of the PCW. Local topography significantly influenced the occurrences, adjusting the local wind. The passage of the breeze caused changes in meteorological conditions, with a decrease in air temperature and an increase in wind speed and humidity. The results indicate that SB influences rainfall events in the region, with low accumulations along the coast (<5 mm to 20 mm) and higher accumulations in areas farther from the coast (20 mm to 50 mm). It is concluded that SB is frequent in the summers of the Paraná coast, affecting meteorological parameters from the coastal strip to areas near the Serra do Mar and possibly influencing precipitation events. This highlights the need for more detailed investigations into the correlation between these phenomena.