A matriz de correlação calculada entre a série anual de temperatura de superfície de um ponto localizado em Portugal Continental (39.047°N, 7.5°W) e as séries dos pontos localizados na área compreendida entre 20°S/80.947°N e 90°W/0°W, depois de se proceder à normalização e de se retirar a tendência linear a cada ponto da malha, encontra- -se representada na Fig. 5.32. A análise revela, como seria de esperar, as maiores correlações positivas com pontos numa área vizinha mas, num padrão diferente do que se verificou para a pressão, estendendo-se para sudoeste até cerca dos 10°N. As correlações negativas verificam-se com uma área que se encontra sensivelmente à mesma latitude junto à costa dos Estados Unidos, com uma área a norte dos 60°N e com uma área na América do Sul. Os valores de correlação negativa nestas zonas são muito inferiores aos estimados para o campo da pressão e não são significativos para o nível de significância de 0.05.
Figura 5.32 Mapa da correlação anual da temperatura de superfície entre um ponto localizado em Portugal
e o sector (20°S-80.947°N/90°W-0°W) do Atlântico.
5.3.1.3 Padrões Espaciais da Variabilidade da Temperatura Anual
A análise de componentes principais aplicada às séries da temperatura de superfície, normalizadas e sem tendência linear, revela que as quatro primeiras EOFs explicam 56% da variância total do campo entre 20° e 80.947°N. A variância explicada pelas primeiras quatro EOFs da área Atlântico Norte e Tropical é ligeiramente inferior, de 53%.
A 1ª EOF (Fig. 5.33 a) e Fig. 5.34 a)) representa um padrão tripolar, descrito por Deser e Blackmon (1993), com dois centros do mesmo sinal na região sub-polar e na parte sueste dos Estados Unidos e uma extensa região de sinal contrário entre estes centros. O modo explica 26% da variância total da temperatura no Atlântico Norte e 25% da variância quando se considera também o Atlântico Tropical. Esta oscilação significa que temperatura abaixo da média na região sub-polar tende a ocorrer com temperatura abaixo da média na costa sueste dos Estados Unidos e com temperatura acima da média no Atlântico, e vice- -versa.
a) b) a) b) c) c) d) d)
Figura 5.33 Representação dos 4 primeiros modos
da variação da temperatura anual no Atlântico Norte (a), b), c) e d), respectivamente).
Figura 5.34 Representação dos 4 primeiros modos
da variação da temperatura anual no Atlântico Norte e Tropical (a), b), c) e d), respectivamente).
A ordem dos 2º e 3º modos de variação da temperatura de superfície é inversa consoante se considere a área do Atlântico Norte ou do Atlântico Norte e Tropical. A 2ª EOF do Atlântico Norte (Fig. 5.33 b)), equivalente à 3ª do Atlântico Norte e Tropical, apresenta também uma estrutura tripolar com uma extensa faixa longitudinal à nossa latitude, um polo do mesmo sinal na região sub-polar e um centro de polaridade contrária na Gronelândia. Este modo explica 14% da variabilidade da temperatura de superfície no Atlântico Norte e 10% da variabilidade no Atlântico Norte e Tropical.
É interessante a representação do 4º modo de variabilidade da temperatura no Atlântico Norte e Tropical, com os dois pólos principais localizados abaixo do Equador, um no Oceano Atlântico e outro no Pacífico.
5.3.1.4 Variabilidade Temporal dos Principais Padrões Espaciais da Temperatura Anual
A análise SSA das T-PCs associadas à 1ª e 2ª EOFs do campo da temperatura de superfície do Atlântico Norte revela valores próprios significativos para a hipótese nula de ruído branco. Esses valores estão, no entanto, associados a componentes de tendência. Depois de se retirarem estas componentes às séries, uma nova análise SSA revela que deixam de apresentar características significativas para a mesma hipótese. Na Fig. 5.35 apresentam-se, além desta série, os dois primeiros pares de componentes reconstruídas extraídas da série e a soma das primeiras 10 RCs, que explicam apenas 37% da variância da série. As duas componentes mais lentas apresentam características periódicas, avaliadas por métodos de máxima entropia, com cerca de 9/10 anos e o segundo par oscilatório apresenta características de periodicidade mais curtas, com cerca de 3.6 anos.
Na Tab. 5.8 apresentam-se, apesar de não serem significativas, as periodicidades das principais componentes emparelhadas das quatro primeiras T-PCs da temperatura de superfície nas áreas do Atlântico Norte e do Atlântico Norte e Tropical. Estas características são obtidas por aplicação dos métodos de máxima entropia aos pares de componentes emparelhadas reconstruídas de cada T-PC e avaliados por SSA depois de se retirarem, no caso de existirem, as componentes de tendência.
Figura 5.35 s primeiros
pares e do conjunto de 10 componentes reconstruídas, avaliadas por SSA.
Evolução temporal da 1ª T-PC da temperatura anual no Atlântico Norte, dos doi
-3 .0 -2 .0 -1 .0 0 .0 1 .0 2 .0 1 9 4 9 1 9 5 3 1 9 5 7 1 9 6 1 1 9 6 5 1 9 6 9 1 9 7 3 1 9 7 7 1 9 8 1 1 9 8 5 1 9 8 9 1 9 9 3 1 9 9 7 1 ª T -P C d a te m p e ra tu ra 1 ª R C d a 1 ª T -P C d a te m p e ra tu ra 2 ª R C d a 1 ª T -P C d a te m p e ra tu ra 3 ª R C d a 1 ª T -P C d a te m p e ra tu ra 4 ª R C d a 1 ª T -P C d a te m p e ra tu ra 1 -1 0 ª R C s d a 1 ª T -P C d a te m p e ra tu ra 3 .0
Atlântico Norte Atlântico Norte e Tropical
Periodicidade (anos) Periodicidade (anos)
1º Par 9.1 / 10.2 1º Par 9.5 1ª T-PC 2º Par 3.5 / 3.6 2º Par 3.6 1º Par 7.5 / 8.8 1º Par 4.9 / 5.0 2ª T-PC 2º Par 2.0 2º Par 10.2 / 11.6 1º Par 12.8 / 15.0 1º Par 2.0 3ª T-PC 2º Par 4.3 2º Par 8.0 / 14.2 1º Par 10.2 / 14.2 1º Par 12.8 / 13.5 4ª T-PC 2º Par 3.8 / 4.1 2º Par 5.2 / 5.3
Tabela 5.8 Periodicidades das componentes emparelhadas das T-PCs associadas às quatro primeiras EOFs
da temperatura de superfície anual no Atlântico Norte e no Atlântico Norte e Tropical.
Verifica-se que a variabilidade temporal do 1º modo da temperatura apresenta sinais de periodicidade muito semelhantes nas duas áreas em análise, de cerca de 9.5 e 3.6 anos. As 2ª e 3ª T-PCs do Atlântico Norte, que correspondem às 3ª e 2ª do Atlântico Norte e Tropical respectivamente, apresentam também periodicidades semelhantes. No entanto, na área no Atlântico Norte e Tropical as componentes de período mais curto assumem maior importância, ou seja, explicam maior percentagem de variância das T-PCs do que as componentes de período mais longo.
5.3.1.5 Variabilidade Espaço-Temporal da Temperatura Anual
A avaliação da significância dos valores próprios associados às componentes espaço- -temporais do campo da temperatura de superfície anual é efectuada por métodos de Monte Carlo, depois de uma pré-análise de componentes principais. Verificando-se que a utilização de 10 componentes apenas permite explicar 78% da variabilidade do campo no Atlântico Norte e 75% no Atlântico Norte e Tropical optou-se pela utilização de 20 S-PCs. Este conjunto explica 92 e 90% da variância total dos campos no Atlântico Norte e no Atlântico Norte e Tropical, respectivamente.
Na Fig. 5.36 apresenta-se a projecção dos dados e do intervalo de confiança numa base derivada dos dados e numa base derivada de processos AR(1) para a área do Atlântico Norte. O valor próprio que projectado na base derivada dos dados apresenta maior densidade espectral do que a gerada segundo a hipótese nula não se encontra emparelhado e por isso não forma uma oscilação. No entanto, a análise relativa à área do Atlântico Norte e Tropical revela um par de valores próprios significativos na 1ª base com periodicidade de cerca de 2.0 anos (Fig. 5.37). Esta oscilação mantém-se como significativa na 2ª base.
Verifica-se que as características de periodicidade de cerca de 10 anos detectadas na análise de variabilidade temporal das T-PCs se revelam, também nesta análise espaço- -temporal, como não significativas.
Dens idade Es pectral 2.0 Frequência (ano-1) 0.0E+00 1.0E+00 2. 3. 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.0E+ 1.0E+ 2.0E+ 0E+00 0E+00 2.0 Frequência (ano-1) .5 00 00 00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 a) b) 3.0E+00
Figura 5.36 Testes de significância de Monte-Carlo para as oscilações anuais da temperatura de superfície
no Atlântico Norte. Os diamantes indicam as projecções dos valores próprios das 20 primeiras S-PCs numa base derivada dos dados (a)) e numa base de vectores AR(1) (b)) em função da frequência; as barras verticais indicam o intervalo de confiança de 90% para a hipótese nula de ruído vermelho. Apresenta-se também a periodicidade dos valores próprios significativos para esta hipótese.
.5
Figura 5.37 Testes de significância de Monte-Carlo para as oscilações anuais da temperatura de superfície
no Atlântico Norte e Tropical. Os diamantes indicam as projecções dos valores próprios das 20 primeiras S- -PCs numa base derivada dos dados (a)) e numa base de vectores AR(1) (b)) em função da frequência; as barras verticais indicam o intervalo de confiança de 90% para a hipótese nula de ruído vermelho. Apresenta- -se também a periodicidade dos valores próprios significativos para esta hipótese.
2.0 Frequência (ano-1) .5 00 00 00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 2.1 Dens idade Es pectral Frequência (ano-1) 0.0E+00 1.0E+00 2. 3. 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.0E+ 1.0E+ 2.0E+ 5.3.2 Variabilidade Sazonal