Climate variability in Rio Grande, RS, Brazil: a quantitative analysis of contributions due to atmospheric systems

Abstract

The relative intensity of the atmospheric phenomena acting in Rio Grande city, RS, Brazil, is determined to investigate the local atmospheric dynamics. Data were collected from 1990 to 2001, in a conventional meteorological station located at 32o04’43’’S and 52o10’03’’W. The time series were analyzed using the wavelet transform as a tool. It has been suggested that several atmospheric phenomena act or have consequences in the extreme south of Brazil, such as the passage of air masses along with frontal systems, the Madden-Julian Oscillation, blocking events, and the El Niño-Southern Oscillation phenomenon. The higher variance was observed to be associated with the annual cycle in the air temperature, specific humidity, and atmospheric pressure time series, representing, respectively, 55.4%, 51.1%, and 30.5% of the total variance. For the wind meridional and zonal components and for precipitation, the highest energy is related to the passage of air masses and frontal systems. These high frequency systems assumed higher variance when the annual cycle was removed from the series. The wavelet variance analysis indicated that the annual cycle is responsible for most of the meteorological time series modulation in the extreme south of Brazil, along with the variability induced by air masses passages and frontal systems.

O presente estudo determina a intensidade relativa dos fenômenos atmosféricos atuantes no município de Rio Grande, RS, com o objetivo de investigar a dinâmica atmosférica local. Os dados utilizados foram coletados numa estação meteorológica convencional localizada a 32o04’43’’S e 52o10’03’’W e o período em estudo compreende os anos de 1990 a 2001. As séries temporais foram analisadas utilizando a transformada de ondeleta. Verificou-se a atuação de vários fenômenos atmosféricos no extremo sul do Brasil, tais como a passagem de massas de ar e sistemas frontais, oscilação de Madden-Julian, bloqueios atmosféricos e eventos El Niño-Oscilação Sul. A maior variância observada nas séries temporais da temperatura do ar, umidade específica e da pressão atmosférica está associada com o ciclo anual representando, respectivamente, 55.4%, 51.1%, e 30.5% da variância total. Para a precipitação e componentes do vento, a maior energia está relacionada com a passagem de massas de ar e sistemas frontais. A maior energia devida a estes sistemas também é encontrada nas três primeiras séries citadas quando o ciclo anual é removido. Através da análise de variância de ondeleta, pode-se concluir que o ciclo anual é o responsável pela maior modulação das séries temporais no extremo sul do Brasil, ao longo com a variabilidade causada pelas massas de ar e sistemas frontais.