O clima na América do Sul está intimamente ligado à: topografia e a forma cônica do continente combinado com a localização meridional dos Andes, células atmosféricas de circulação global, correntes oceânicas e a proximidade com os oceanos Atlântico e Pacífico. As regiões fonte de vapor de água e as circulações atmosféricas dominantes no sul da América do Sul são: (a) o Oceano Pacífico e o cinturão de circulação oeste na Patagônia e sul do Chile, (b) circulação dos ventos alísios de sudeste associado com a alta subtropical do Atlântico Sul que leva umidade para regiões subtropicais a leste dos Andes, e (c) transporte meridional de vapor de água dos trópicos (do Brasil e da Bolívia) para o subtrópico (Piovano et al., 2009).
A circulação atmosférica na América do Sul apresenta algumas características, como a circulação de alta pressão localizada sobre o oceano Atlântico (Alta Subtropical do Atlântico Sul), a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) (Figura 8) (Wainer & Taschetto, 2006).
Figura 8: Média anual da altitude da superfície geopotencial 850 hPa (aproximadamente 1.500 metros de altitude acima do nível do mar) a partir de dados de reanálise NCEP/NCAR (Kalnay et al., 1996). ZCIT (Zona de Convergência Intertropical), ZCAS (Zona de Convergência do Atlântico Sul), JBN (Jato de Baixos Níveis), A (centros de alta pressão) e B (centros de baixa pressão). O centro de alta pressão localizado no Atlântico é a Alta Subtropical do Atlântico Sul. A linha branca delimita a Bacia do Rio da Prata (Modificada de Nagai et al., 2010).
A ZCIT é considerada o sistema mais importante gerador de precipitação sobre a região equatorial dos oceanos Atlântico, Pacífico e Índico. Esse sistema é visualizado em imagens de satélite como uma banda de nuvens convectivas que se estendem em uma faixa ao longo da região equatorial. Considerando a região do Atlântico Equatorial, a ZCIT migra sazonalmente, em anos considerados normais, de sua posição mais ao norte (em torno de 14°N), durante agosto-setembro, para sua posição mais ao sul (em torno de 2°S), durante março-abril (Melo et al., 2009).
Uma das características mais marcantes do clima tropical da América do Sul durante o verão é a presença de uma banda de nebulosidade e chuvas com orientação noroeste-sudeste, que se estende desde a Amazônia até o Sudeste do Brasil e, frequentemente, sobre o oceano Atlântico Subtropical. Essa característica climatológica
que se associa a um escoamento convergente de umidade na baixa troposfera é denominada Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) (Carvalho & Jones, 2009). Outra característica importante é a presença da Alta Subtropical localizada em torno de 30°S sobre o oceano Atlântico. É um sistema de alta pressão e está associado à circulação média meridional da atmosfera pela célula de Hadley. Variações de intensidade e posição da alta subtropical têm influência direta no clima da região costeira do Brasil e da América do Sul. No inverno, a alta subtropical pode inibir a entrada de frentes e favorecer a formação de nevoeiros e geadas no sul-sudeste do Brasil, afetando o sistema de ventos na região costeira. No verão, com o aumento do transporte de umidade ao longo da ZCAS, a alta subtropical exerce uma forte influência sobre a distribuição de chuvas, já que a convergência de umidade no Atlântico tem grande impacto sobre o ramo oceânico da ZCAS (Wainer & Taschetto, 2006).
As frentes frias afetam o tempo sobre a América do Sul durante todo o ano. Durante o inverno, esses sistemas são acompanhados de massas de ar de latitudes altas que, muitas vezes, causam geadas e friagens no sul e sudeste do Brasil. Durante o verão, quando as frentes frias avançam para norte, algumas vezes elas interagem com o ar úmido e quente tropical produzindo convecção profunda e chuvas fortes sobre o continente. Existe uma sazonalidade na ocorrência de passagens de frentes frias, que são mais frequentes de maio a setembro e menos frequentes durante o verão no Hemisfério Sul (dezembro a fevereiro). As frentes frias ocorrem em maior número e durante todo o ano entre 25°S e 30°S e são raras ao norte de 20°S durante o verão (Cavalcanti & Kousky, 2009).
Uma característica importante da variabilidade climática sazonal na América do Sul é o desenvolvimento de um sistema semelhante ao de monção (Piovano et al., 2009). Uma região está sob circulação de monção quando reversões sazonais na direção do vento causam verões chuvosos e invernos secos. Tal fato ocorre devido o aquecimento diferenciado entre continentes e oceanos, por causa da diferente capacidade que ambos têm de armazenar calor. O aquecimento diferencial entre o oceano e o continente contribui para a formação de um sistema de baixa pressão estabelecido sobre o continente nos meses mais quentes do ano, criando um gradiente horizontal no sentido oceano-continente. O ar úmido oriundo do oceano, ao entrar em contato com o continente quente, é aquecido e ascende. Durante sua ascensão, resfria-se adiabaticamente e condensa, formando nuvens e causando precipitação. O ar ao
alcançar os altos níveis, diverge e descende sobre o oceano, em uma superfície relativamente fria, completando, desse modo, a circulação leste-oeste de monção (Gan
et al., 2009).
O Sistema de Monção da América do Sul (SMAS) compreende uma estrutura de um anticiclone em altos níveis e de um ciclone em baixos níveis. A distribuição da massa continental, orografia e temperatura da superfície do mar (TSM) contribuem para definir as características do SMAS. Esse sistema caracteriza-se por precipitação intensa sobre o Brasil central e sobre a Bolívia. Os ventos alísios provenientes do oceano Atlântico tropical fornecem a umidade para o sistema de monção. O transporte de umidade intensifica-se a leste dos Andes, onde o Jato de Baixos Níveis (JBN) da América do Sul desenvolve-se com ventos mais fortes sobre a Bolívia. O JBN exerce um importante papel no transporte de umidade da Amazônia aos subtrópicos, produzindo um aumento de chuva (Mechoso et al., 2005).
O desenvolvimento do SMAS começa durante a primavera, com o aumento da convecção sobre o noroeste da bacia Amazônica em meados de setembro, quando avança para o Sudeste, até atingir 48°W em novembro. A precipitação máxima ocorre durante o verão (dezembro a fevereiro), com o desenvolvimento de convecção profunda sobre a maior parte da região tropical da América do Sul. O transporte de umidade do oceano Atlântico, associado à sua reciclagem sobre a floresta tropical, mantém a precipitação máxima sobre o Brasil Central, favorecendo a formação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) durante os meses de verão. A fase de decaimento da monção começa no final do verão, quando a convecção desloca-se gradualmente para o equador. Durante o outono, o transporte de umidade em baixos níveis, proveniente do oeste da Amazônia, enfraquece devido às frequentes incursões de ar seco e frio proveniente das latitudes médias sobre o interior da região subtropical da América do Sul (Gan et al., 2009).
3.2.1 Climatologia na Bacia do Rio da Prata
O ciclo hidrológico da bacia do Rio da Prata é governado pelo anticiclone do Atlântico Sul (ou Alta Subtropical) que alcança intensidade maior no inverno. Este sistema é responsável pelo fluxo de umidade do Oceano Atlântico para a costa do
Brasil. No meio do continente, em baixos níveis, a umidade flui da região Amazonas (Caffera & Berbery, 2006), como citado anteriormente.
A chuva dentro da bacia do Rio da Prata está associada a configurações atmosféricas regionais importantes da América do Sul, tais como, a alta subtropical, a alta da Bolívia e a ZCAS associada às monções. Uma parte da circulação associada à alta subtropical é responsável pela advecção de umidade sobre as serras costeiras no Brasil onde estão localizadas as nascentes dos mais importantes afluentes do sistema Prata, com exceção do Rio Paraguai (Caffera & Berbery, 2006). A alta da Bolívia é um padrão de circulação que aparece na alta troposfera durante a estação quente. Ela se estabelece a cada ano em setembro, junto com o deslocamento de núcleos de convecção tropical da Amazônia para o sul. Seu fluxo divergente nos altos níveis se liga à chuva abundante no próprio Altiplano e na região nordeste da bacia do Prata, no contraforte do Rio Paraguai (Lenters & Cook 1997). O SMAS juntamente com a formação da ZCAS causam grandes precipitações na maior parte pertencente à bacia do Prata (Barros et al., 2002).
Em grande escala, podem ser reconhecidos dois ciclos anuais bem definidos: chuvas de verão associadas ao sistema de monção predominam ao norte de 20°S, enquanto ao sul desta latitude, há uma chuva mais regularmente distribuída ao longo do ano. A Figura 9a apresenta a média do ciclo anual sobre a área total da bacia do Rio da Prata. A série de dados inclui o chamado CACP (Centro de Previsão Climática - CPC - Análise Combinada de Precipitação) do National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) cuja validade foi discutida em Xie & Arkin (1997). A
precipitação da ordem de 5,5mm/dia durante a estação quente é uma indicação clara da região com predominância de monção, onde a máxima ao redor de 9mm/dia é alcançada, na média da região (Figura 9b). Isto contrasta com o que acontece na parte central da bacia (Figura 9c) onde se nota uma variação irregular intra-anual marcante (Caffera & Berbery, 2006).
Figura 9: a) Média de precipitação de toda a bacia do Rio da Prata em mm/dia, b) Média da região de monção, barras: análise CACP em mm/dia, e linhas: dados de observações, c) barras: média em mm/dia (CACP) de Misiones (nordeste da Argentina), representativa da região central da bacia do Rio da Prata e linhas: dados de observações (Modificado de Caffera & Berbery, 2006).