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X Workshop Brasileiro de Micrometeorologia, Santa Maria-RS, 8-10 de novembro de 2015. 
 
 
 
 
 
INTERAÇÕES ENTRE FENÔMENOS DE MESOESCALA E ESTRUTURAS 
COERENTES EM CONDIÇÕES ESTÁVEIS ACIMA DA FLORESTA 
AMAZÔNICA. 
 Mariane Sousa França1, Cléo Quaresma Dias Junior 1, 
 
1
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia/IFPA Bragança-PA. 
. 
 
Resumo 
 
Analisou-se a evolução da camada limite noturna (CLN) acima do sítio experimental do ATTO 
(The Amazon Tall Tower Observatory) durante o mês de novembro de 2015, na estação seca 
amazônica. Investigou-se a influência dos fenômenos de mesoescala, tal como ondas de 
gravidade e fenômenos turbulentos, como as estruturas coerentes, nos processos de trocas 
turbulentas entre floresta amazônica e atmosfera. Para tanto, foram usadas séries temporais de 
saldo de radiação, temperatura e as componentes da velocidade do vento (u, v e w), medidas à 
81m do solo. Utilizou-se metodologia similar ao realizado por Cava et al. (2004) a fim de classificar 
os fenômenos turbulentos e não turbulentos que povoam a CLN. Tais fenômenos foram 
classificados em cinco classes distintas. Foi observado que as estruturas coerentes em forma de 
rampas foi o fenômeno que apresentou maior ocorrência durante as noites analisadas. 
Palavras-chave: Estruturas coerentes; camada limite noturna; fenômenos de mesoescala; fluxos 
turbulentos; 
Abstract 
 
The evolution of the nocturnal boundary layer (CLN) above the ATTO experimental site (The 
Amazon Tall Tower Observatory) during the month of November 2015, in the dry season of the 
Amazon, was analyzed. Was investigated the influence of mesoscale phenomena, such as gravity 
waves and turbulent phenomena, such as coherent structures, in the processes of turbulent 
changes between the Amazon forest and the atmosphere. In order to do so, we used temporal 
series of radiation balance, temperature and wind velocity components (u, v e w) measured at 81m 
from the ground. The methodology used was similar to that performed by Cava et al. (2004) in 
order to classify the turbulent and non-turbulent phenomena that populate the CLN. These 
phenomena were classified into five distinct classes. It was observed that the coherent structures 
in the form of ramps was the phenomenon that presented the highest occurrence during the nights 
analyzed. 
 
Keywords: Coehents structures; Nocturnal boundary layer; Mesoscale phenomena; Turbulent 
flux; 
 
 
X Workshop Brasileiro de Micrometeorologia, Santa Maria-RS, 8-10 de novembro de 2015. 
 
 
1. Introdução 
Recentemente, a Camada Limite Noturna (CLN) amazônica têm sido alvo de vários estudos com o 
objetivo de um melhor entendimento à respeito de sua dinâmica e desenvolvimento (Zeri e Sá 
2011; Dias-Junior et al., 2017).Vale salientar que o surgimento de novos questionamentos à 
respeito da CLN e o crescente interesse em medidas dos fluxos de gás carbônico foram os 
responsáveis por uma maior atenção dada à micrometeorologia noturna. Portanto, para a 
obtenção de avanços no conhecimento em tais domínios do conhecimento científico, é 
fundamental que a estrutura da turbulência na (CLN) noturna próxima à copa florestal seja 
estudada em grande detalhe (Cava et al., 2004). 
Já é sabido que a CLN amazônica é povoada por fenômenos de mesoescala tais como jatos de 
baixos níveis (Dias-Junior et al., 2017), ondas de gravidade (Zeri e Sá, 2011) e correntes de 
densidade (Dias-Junior et al., 2017), podendo estes serem considerados como geradores de 
fluxos turbulentos. Também é conhecido que as estruturas coerentes possuem uma relação 
intrínseca com a turbulência atmosférica uma vez que tais estruturas apresentam grande 
importância nos processos de trocas turbulentas (Bolzan et al...). Contudo, as relações entre 
fenômenos de mesoescala e as escalas de ocorrências das estruturas coerentes ainda não é bem 
esclarecida. 
Estudos preliminares sobre a Floresta de Caxiuanã, também acentuaram a existência de 
fenômenos interessantes, tais como jatos e rajadas (Nogueira et al., 2005) que desempenham 
papel importante nas trocas turbulentas entre a floresta e a atmosfera. Isto sugere a existência de 
classes distintas de evolução da CLN em Caxiuanã. Como ponto de partida para a obtenção de 
um esquema adequado de classificação da evolução da CLN noturna acima do sítio experimental 
do ATTO realizou-se uma adequação da sistemática de classificação proposta por Cava et al. 
(2004). 
 
2. Materiais e métodos 
Os dados utilizados nesse estudo foram obtidos no sítio experimental do ATTO (The Amazon Tall 
Tower Observatory), localizado a 150 km a nordeste de Manaus. Os dados foram coletados entre 
os dias 11 a 30 de Novembro de 2015, a 81m de altura. Utilizou-se as três componentes da 
velocidade do vento (u, v e w) e a temperatura do ar, medidos a uma taxa de amostragem de 10 
Hz. Também foram usados dados de saldo de radiação (Rn) medidos em intervalos de tempo de 1 
minuto. Nesse trabalho uma noite foi considerada começando às 20h e terminando às 05h da 
madrugada do dia posterior. 
O critério de classificação de sinais noturnos proposto por Cava et al. (2004) e usado nesse 
trabalho tem por base a pesquisa de movimento organizado dominante nos dados de escalares, 
tais como concentração de CO2, umidade específica e temperatura. Nesse trabalho foram usados 
somente a temperatura como dados de escalares. Ela também leva em consideração a 
variabilidade noturna do Rn. Assim, são propostas as cinco classes de Cava et al. (2004). As três 
primeiras classes estão livres da existência de nuvens, de tal forma que n se mantém 
aproximadamente constante. São elas: (I) ocorrência de estruturas coerentes na forma de 
“rampas” nos sinais de escalares; (II) ondulações nos sinais acima da copa típicas de ondas de 
gravidade; (III) existência de turbulência de estrutura fina. As duas últimas categorias da 
classificação referem-se à ocorrência simultânea de movimentos organizados e a condições de 
céu com nebulosidade e variações em Rn superiores a 10W/m. São elas: (IV) o saldo de radiação 
induz movimento organizado; (V) a variação no saldo de radiação não está correlacionada com as 
alterações no movimento organizado. Para cada meia hora ao longo da noite atribuiu-se uma 
classe. 
 
 
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3. Resultados 
Foram analisados o percentual de ocorrência das cinco classes de fenômenos turbulentos e não 
turbulentos que povoam a CLN acima do sítio experimental do ATTO de acordo com os critérios 
de classificação baseados em Cava et al. (2004). Através da Tabela 1 é possível observar que a 
Classe I (rampas) seguida da Classe II (ondas) foram os fenômenos com maior grau de 
ocorrência durante as noites observadas 
Tabela 1- Percentual de ocorrência de cada classe para à estação seca no mês de Novembro de 
2015. 
Percentual de ocorrência de cada classe 
Noites Classe. I Classe. II Classe. III Classe. IV Classe. V 
20151112 62,5 06,2 31,3 00,0 00,0 
20151113 50,0 08,3 41,7 00,0 00,0 
20151114 25,0 06,8 06,3 00,0 00,0 
20151115 13,3 00,0 06,7 00,0 80,0 
20151116 53,3 06,7 06,7 00,0 33,3 
20151117 35,7 21,4 21,4 00,0 21,4 
20151118 00,0 61,5 38,5 00,0 00,0 
20151119 7,7 38,5 30,8 00,0 23,1 
20151120 57,1 07,1 02,4 00,0 14,3 
20151121 13,3 00,0 66,7 13,3 06,7 
20151122 15,4 00,0 30,8 00,0 53,8 
20151123 11,8 11,8 41,2 00,0 35,3 
20151124 8,3 66,7 08,3 00,0 16,7 
Media 27,2 18,1 25,6 01,0 21,9 
% 29,0 19,3 27,3 01,1 23,4 
 
As Ramps (Class I) são estruturas caracterizadas por uma taxa de radiação estável, possuindo 
aspectos assimétricos, que nos permitem-levando em consideração fatores como o saldo de 
radiação (Rn) e suas componentes(u, v.w)- distingui-las da Class V,que é descrita como uma 
estrutura que apresenta alteração no saldo de radiação não relacionado as suas componentes, 
tento um grau de similaridade física com as ramps. A figura 1 mostra um exemplo de séria 
temporal dominada por Ramps. 
A Canopy wave ou wave like motion (Class II) foi um fenômeno que apresenta grau de ocorrência 
menor que as rampas (Class I), sendo descrito como uma estrutura simétrica caracterizada por 
um saldo de radiação também estável, apresentando nível de ocorrência de 19,27%. A Class II 
mesmo sendo descrita como uma classe com um saldo de radiação estável, segundo Cava 
(2004), apresentou em alguns dias observados variações (oscilações) no mesmo. 
 
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Tempo (Segundos) 
Figura 1- Exemplo de série temporal pertinente à Classe. I (Rampas) da (a) velocidade horizontal 
do vento na componente (u), (b) flutuações da velocidade vertical do vento na componente (w), (c) 
oscilação da temperatura (T) e (d) saldo de radiação (Rn).Série temporal coletada em 12 
Novembro de 2015 às 3h (UTC (Coordinated Universal Time). 
 
A Class III (fine-structure turbulence) é caracterizada como uma classe com a ausência de 
qualquer organização ou periodicidade, segundo Cava (2004). Como as ramps (Class I) e as 
Canopy waves (Class II), apresentam saldo de radiação estável. Ao contrário do que foi mostrada 
em Cava (2004), a Class IV caracterizada por aumento no saldo de radiação relacionado a uma 
variação proporcional em suas componentes, não apresentou como descrito o aumento em 
questão, a não ser dois casos pertinentes ao mesmo dia. Como pode ser observado na figura 2. 
Nos dados do mês em questão, houve a ocorrência da manifestação de fenômenos pertencentes 
às classes I, II, III e V de forma predominante em alguns dias como pode ser observado no gráfico 
abaixo (figura 3). 
 
 
 
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Tempo (Segundos) 
Figura 2- Exemplo de série temporal pertinente à Classe. IV (nessa classe, o aumento no saldo 
de radiação está relacionado com as alterações nas componentes (u,v.w) da (a) velocidade 
horizontal do vento na componente (u), (b)flutuações da velocidade vertical do vento na 
componente (w), (c) oscilação da temperatura(T) e (d) saldo de radiação (Rn).Série temporal 
coletada em 21 Novembro de 2015 às 7h (UTC (Coordinated Universal Time). 
 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Class I Class II Class III Class IV Class V
Série2
Série1
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Figura 3- Representação gráfica do percentual de ocorrência de cada classe 
4. Conclusão 
Foi utilizada a metodologia baseada em Cava (2004) para a realização das classificações dos 
fenômenos em questão. Foi observado que as ramps (Class I) são o fenômeno que obteve maior 
frequência de ocorrência em relação às outras classes. Além disso, a Class IV apresentou nível 
de ocorrência quase nulo nas noites analisadas, além de apresentar em alguns casos grau de 
incompatibilidade pertinente ao saldo de radiação quando comparados a alguns aspectos 
descritos por Cava (2004), como por exemplo, o aumento no mesmo, embora nossas análises 
estejam em plena concordância em relação ao aparecimento da Class IV nos dias observados. 
Ademais, questões como a dominância das Classes I, II, III e V em alguns dias também foi um 
fato interessante quando se observa a frequência na qual eles aparecem em determinados dias, 
além de seu grau de dominância. 
 
5. Referências Bibliográficas 
STULL, R. An introduction to boundary layer meteorology. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1988. 
666 p. 5, 6, 8, 15, 28, 32, 63, 64.