The Large-scale empirical forcing function

Abstract

A Equação média temporal da vorticidade potencial do fluxo atmosférico em coordenadas isobáricas pode incluir explicitamente um termo (interno) atmosférico forçador do fluxo perturbado. De facto, desprezando nesta equação de balanço os termos não lineares, este forçamento pode ser expresso matematicamente por uma única função denominada Função Empírica Forçadora (EFF), correspondente à derivada material da vorticidade potencial média temporal. Mais, a EFF pode ser decomposta na soma de sete componentes, que individualmente representam mecanismos forçadores de natureza diferente. Estes mecanismos incluem as componentes diabáticas associadas com o forçamento radiativo, a libertação de calor latente e dissipação pelo atrito, bem como, componentes relacionadas com os transportes transientes perturbados de entalpia e momento linear. Todos estes factores quantificam o papel das perturbações transientes no forçamento da circulação atmosférica. Com o objectivo de compreender a importância da EFF no diagnóstico das anomalias de larga-escala da circulação atmosférica, é analisada a relação entre a EFF e a ocorrência de cristas anticiclónicas intensas na zona Este do Atlântico Norte, consideradas frequentemente precursoras de secas na zona Oeste da Península Ibérica. Para tais eventos, o padrão da EFF apresenta no Atlântico Norte uma clara estrutura dipolar; forçamento ciclónico (anti-ciclónico) de vorticidade potencial no sentido ascendente (descendente) da crista anormalmente intensa. Os resultados apontam igualmente para uma maior relevância das componentes que se relacionam com processos diabáticos. Por último, estes resultados enfatizam a relevância da EFF no diagnóstico de anomalias de larga-escala, e fornecem igualmente uma melhor compreensão das interacções entre os diferentes mecanismos físicos. -. ABSTRACT: The time-mean potential vorticity equation of the atmospheric flow on isobaric surfaces can explicitly include an atmospheric (internal) forcing term of the eddy flow. ln fact, neglecting some non-linear terms in this balance equation, this forcing can be mathematically expressed as a single function, called Empirical Forcing Function (EFF), which is equal to the material derivative of the time-mean potential vorticity. Furthermore, the EFF can be decomposed as a sum of seven components, each one representing a forcing mechanism of different nature. These mechanisms include diabatic components associated with the radiative forcing, latent heat release and frictional dissipation, and components related to transient eddy transports of heat and momentum. All these factors quantify the role of the transient eddies in forcing the atmospheric circulation. ln order to assess the relevance of the EFF in diagnosing large­ scale anomalies in the atmospheric circulation, the relationship between the EFF and the occurrence of strong anticyclonic ridges over the Eastern North Atlantic is analysed, which are often precursors of severe droughts over Western lberia. For such events, the EFF pattern depicts a clear dipolar structure over the North Atlantic; cyclonic (anticyclonic) forcing of potential vorticity is found upstream (downstream) of the anomalously strong ridges. Results also show that the most significant components are related to the diabatic processes. Lastly, these results highlight the relevance of the EFF in diagnosing large-scale anomalies, also providing some insight into their interaction with different physical mechanisms.