Variabilidade do gelo marinho antártico e sua interconexão com a Alta Subtropical do Atlântico Sul

Abstract

Resumo: A criosfera desempenha um papel fundamental na modulação do sistema climático global, influenciando a circulação atmosférica através da alteração de gradientes meridionais de temperatura e pressão. No Hemisfério Sul, a variabilidade do gelo marinho antártico tem potencial para impactar as altas subtropicais, afetando a previsibilidade climática em regiões adjacentes, como a América do Sul. O presente trabalho investiga os padrões de variabilidade da concentração de gelo marinho (CGM) antártico e sua interconexão com a Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), avaliando os efeitos dessa relação na atividade convectiva sobre a América do Sul. Para tanto, foram utilzados dados mensais de CGM (NSIDC), pressão ao nível médio do mar (PNMM; ERA5/ECMWF), radiação de onda longa emergente (OLR; ERA5/ECMWF), velocidade vertical (Omega; ERA5/ECMWF) e temperatura da superfície do mar (TSM; ERSST V5/NOAA) para o período de 1979 a 2022. Os padrões espaciais e temporais dominantes da CGM foram identificados por meio de Análise de Funções Ortogonais Empíricas (EOF), enquanto a posição e intensidade da ASAS foram determinadas a partir do máximo de PNMM em uma região de referência (38°S-20°S/38°W-10°E). Análises de composição e correlação foram empregadas para relacionar as EOF de CGM antártico aos padrões atmosféricos. Os resultados demonstram que os padrões espaciais das EOF modulam a posição e intensidade da ASAS, com relações imediatas e defasadas. Anomalias de CGM no mar de Weddell forçam respostas opostas na ASAS, devido à modulação dos fluxos de calor sensível e latente e dos gradientes meridionais de temperatura, induzindo ajustes na circulação atmosférica: retrações da CGM deslocam o sistema para norte, enquanto a expansão da CGM o intensificam e deslocam para sul e oeste- sendo este último o sinal mais robusto encontrado. A interconexão exibe persistência sazonal, especialmente na primavera, onde se propaga por até cinco meses. Essa propagação modula a convecção sobre o Brasil, com anomalias de OLR sugerindo condições favoráveis à supressão ou intensificação de sistemas com características semelhantes à ZCAS e à ZCIT. O estudo estabelece a variabilidade da CGM antártica como fator relevante para a previsibilidade climática da América do Sul

Abstract: The cryosphere plays a fundamental role in modulating the global climate system, influenc ing atmospheric circulation by altering meridional temperature and pressure gradients. In the Southern Hemisphere, Antarctic sea ice variability has the potential to impact subtrop ical highs, affecting climate predictability in adjacent regions, such as South America. The present study investigates the patterns of Antarctic sea ice concentration (SIC) variability and its interconnection with the South Atlantic Subtropical High (SASH), assessing the effects of this relationship on convective activity over South America. For this purpose, monthly data of SIC (NSIDC), mean sea level pressure (MSLP; ERA5/ECMWF), outgoing longwave radiation (OLR; ERA5/ECMWF), vertical velocity (Omega; ERA5/ECMWF), and sea surface temperature (SST; ERSST V5/NOAA) from 1979 to 2022 were used. The dominant spatial and temporal patterns of SIC were identified through Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis, while the position and intensity of the SASH were determined from the MSLP maximum within a reference region (38°S-20°S/38°W-10°E). Composite and correlation analyses were employed to relate the Antarctic SIC EOF to atmospheric patterns. The results demonstrate that the spatial patterns of the EOF mod ulate the position and intensity of the SASH, with immediate and lagged responses. SIC anomalies in the Weddell Sea force opposite responses in the SASH, due to the modulation of sensible and latent heat fluxes and meridional temperature gradients, inducing adjust ments in atmospheric circulation: SIC retractions displace the system northward, while SIC expansion intensifies and displaces it southward and westward– the latter being the most robust signal found. The interconnection exhibits seasonal persistence, especially in spring, where it propagates for up to five months. This propagation modulates convection over Brazil, with OLR anomalies suggesting conditions favorable to the suppression or intensification of systems with characteristics similar to the SACZ and the ITCZ. The study establishes Antarctic SIC variability as a relevant factor for the climate predictability of South America