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title: "Variabilidade climática"
book: "Ciências da Terra e do espaço universitárias — 2.º ano"
subject: earth
language: pt
chapter: 23
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/23-variabilidade-climatica
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 23 — Variabilidade climática

Em setembro de 2026 a superfície do mar no Pacífico equatorial central teve uma média de $29.27\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, onde o valor habitual de setembro é $26.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; mais a leste, partes do oceano estavam mais de $4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ acima do habitual, e os previsores davam mais de quatro chances em cinco de o evento, até o fim do ano, ultrapassar todos os El Niño desde 1950. Os eventos recordes anteriores, em 1982, 1997 e 2015, branquearam e mataram corais, incendiaram florestas tropicais e trouxeram ondas de calor; a captura de anchoveta do Peru cai fortemente quando essa água quente persiste. O oceano e a atmosfera do Pacífico tropical tinham oscilado, como fazem a cada poucos anos, e a oscilação chegou muito além do Pacífico. Este capítulo descreve essas oscilações do clima, as [monções](#def-b2-climate-variability-monsoon), o El Niño e a La Niña, a [Oscilação do Atlântico Norte](#def-b2-climate-variability-nao), e o que faz do oceano sua memória.

**O que você já sabe.**

**Dos volumes escolares**: tempo e clima; a anomalia de temperatura; a camada de mistura, a termoclina e a ressurgência; a retroalimentação climática. **Do volume do primeiro ano**: as células de Hadley, os ventos alísios, a zona de convergência intertropical e sua migração sazonal, a circulação de Walker, a ressurgência costeira. **Do [Capítulo 22](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/22-sistemas-meteorologicos#ch-b2-weather-systems)**: a corrente de jato, as [ondas de Rossby](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/22-sistemas-meteorologicos#def-b2-weather-systems-rossby), os ciclones extratropicais e o bloqueio. **Dos livros de física**: a capacidade térmica e o primeiro princípio da termodinâmica.

## 23.1 A variabilidade e suas medidas

O tempo muda de um dia para o outro; o clima, a estatística do tempo, também muda, de uma estação ou de um ano para o seguinte, mesmo quando nada fora do sistema climático muda. Parte dessa variabilidade é ruído, mas grande parte organiza-se em alguns padrões que se repetem, com sua própria geografia e suas próprias escalas de tempo.

**Definição 23.1 (Modo de variabilidade climática; índice climático; climatologia).**

Um *modo de variabilidade climática* é um padrão recorrente de variabilidade natural do sistema climático, com sua própria estrutura espacial, sazonalidade e escalas de tempo, que nasce da dinâmica da atmosfera ou do acoplamento entre o oceano e a atmosfera. Um *índice climático* é uma série temporal construída a partir de variáveis climáticas que resume o estado de um tal padrão, por exemplo a diferença de pressão ao nível do mar entre a Islândia e os Açores. A *climatologia* de uma variável é sua média sobre um período de referência, calculada para cada mês ou estação do calendário; o período de referência padrão tem 30 anos, atualmente 1991–2020.

Muitos modos são movidos por processos internos ao sistema climático: fazem parte de sua variabilidade interna. Como se repetem com suas próprias escalas de tempo, são uma fonte de previsibilidade fora do alcance das previsões do tempo, de semanas a décadas. Os índices tornam-nos mensuráveis. Um índice é calculado a partir de anomalias, como nos volumes escolares, e suavizado.

**Método 23.2 (Das observações a um índice).**

1. Calcule-se a [climatologia](#def-b2-climate-variability-modes) : a média da variável para cada mês do calendário ao longo do período de referência.
2. Subtraia-se: a anomalia de cada mês é seu valor menos a [climatologia](#def-b2-climate-variability-modes) desse mês. O ciclo sazonal desaparece; o que resta é a variabilidade.
3. Suavizem-se as anomalias com uma média móvel, a média de $n$ valores consecutivos centrada em cada mês, para eliminar as flutuações mais curtas que o padrão de interesse.
4. Se o índice for comparado com outros, divida-se por seu desvio-padrão: o índice fica então padronizado, em unidades de desvio-padrão.

**Exemplo 23.3 (Uma anomalia).**

A temperatura média da superfície do mar do Pacífico equatorial central entre $5{}^{\circ}$ N e $5{}^{\circ}$ S, $170{}^{\circ}$ W e $120{}^{\circ}$ W foi de $29.27\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em setembro de 2026. Sua [climatologia](#def-b2-climate-variability-modes) de setembro é $26.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, logo a anomalia foi de $29.27 - 26.71 = 2.56\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Em setembro de 1997 o mesmo oceano estava a $28.79\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ contra $26.73\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, uma anomalia de $2.06\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. As duas [climatologias](#def-b2-climate-variability-modes) diferem ligeiramente porque o período de referência é deslocado a cada cinco anos: o próprio oceano aqueceu.

## 23.2 Monções

**Definição 23.4 (Monção).**

Uma *monção* é um vento de origem térmica, nascido do aquecimento desigual de uma massa continental e do oceano vizinho, que inverte seu sentido com as estações, junto com a inversão sazonal das chuvas que ele traz.

Em terra o calor do Sol de verão fica numa camada fina perto da superfície, enquanto o mar mistura o mesmo calor para baixo em sua camada de mistura, com dezenas de metros de profundidade, e aquece muito menos. O ar sobre a terra aquece mais, sua pressão à superfície cai, e o ar úmido vem do mar, sobe, esfria e chove; em altitude o ar volta em direção ao mar. No inverno a terra é a superfície mais fria e a circulação inverte-se. Tomadas em conjunto, as [monções](#def-b2-climate-variability-monsoon) do planeta formam um único padrão global que domina o ciclo anual da chuva tropical e subtropical; seu domínio define-se como as regiões onde a chuva média do verão local excede a do inverno em mais de $2.5\,\mathrm{mm}$ por dia.

![A monção como circulação terra–mar (corte esquemático, fora de escala): no verão a terra é a superfície mais quente, com baixa pressão junto ao solo, entrada de ar úmido vindo do mar, ar ascendente e chuva; no inverno a circulação inverte-se e o vento de terra é seco.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-62188cb24fef.svg)

*A [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) como circulação terra–mar (corte esquemático, fora de escala): no verão a terra é a superfície mais quente, com baixa pressão junto ao solo, entrada de ar úmido vindo do mar, ar ascendente e chuva; no inverno a circulação inverte-se e o vento de terra é seco.*

A [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) do Sul e do Sudeste da Ásia começa no fim de maio ou no início de junho, progride para nordeste e termina no fim de setembro ou no início de outubro. Antes dela, as terras em volta do mar Arábico aquecem: em junho a superfície envia cerca de $160\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ de calor para o ar sobre o noroeste árido da Índia, o Paquistão e o Oriente Médio, e forma-se ali uma baixa térmica pouco profunda, que chega só a cerca de $1.5\,\mathrm{km}$, com pouca chuva; uma baixa térmica fraca, como no ano de seca de 1987, significa uma atração fraca sobre o ar úmido do oceano. Dela parte um cavado alongado de baixa pressão, o cavado da [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon), até o fundo do golfo de Bengala; suas oscilações norte–sul trazem os períodos ativos e as pausas da estação. Sobre a Índia como um todo a chuva de junho a setembro tem média de $88\,\mathrm{cm}$, com um desvio-padrão de $9\,\mathrm{cm}$, cerca de $10\,\%$: uma estação a menos de $10\,\%$ da média de longo período é chamada normal. Na costa de Kerala, onde o serviço meteorológico nacional declara o início da [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) a partir da chuva de catorze estações, dos ventos e da radiação infravermelha emitida medida por satélite, a chuva média é de $556\,\mathrm{mm}$ em junho e $659\,\mathrm{mm}$ em julho.

A [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) da África Ocidental traz ventos úmidos de sudoeste vindos do golfo da Guiné, progredindo para o norte de maio a setembro; sua chuva atinge o máximo perto de $12{}^{\circ}$ N no fim de agosto e em setembro e recua a partir de outubro.

Uma [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) é regular em seu calendário, irregular em sua quantidade, e as oscilações de um ano para outro do Pacífico tropical estão entre as causas. Os anos de El Niño tendem a deixar a Índia com falta de chuva: as secas de 1904, 1972 e 1987 vieram com o El Niño. A ligação não é certa: em 1997 um forte El Niño coincidiu com uma fase positiva do Dipolo do Oceano Índico, um modo visto mais adiante, e a Índia teve uma [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) quase normal.

## 23.3 El Niño e a Oscilação Sul

O volume do primeiro ano descreveu a circulação de Walker: o ar que sobe sobre o Pacífico ocidental quente, corre para leste em altitude, desce sobre o Pacífico oriental fresco e volta para oeste com os ventos alísios. No oceano abaixo, os alísios acumulam a água quente no oeste, onde a termoclina é profunda, e fazem subir água fria ao longo do equador no leste, onde ela é rasa. Esse estado não é fixo.

**Definição 23.5 (El Niño–Oscilação Sul; El Niño; La Niña; Oscilação Sul).**

O *El Niño–Oscilação Sul* (ENSO) é o modo acoplado oceano–atmosfera do Pacífico tropical: variações coerentes, de um ano para outro, da temperatura da superfície do mar, da chuva convectiva, da pressão à superfície e da circulação ao longo do Pacífico equatorial, com escalas de tempo preferenciais de dois a cerca de sete anos. O *El Niño* é sua fase quente, um aquecimento da superfície do mar do Pacífico equatorial central e centro-oriental; a *La Niña* é sua fase fria, um resfriamento da mesma região. A *Oscilação Sul* é sua parte atmosférica, uma gangorra de pressão à superfície entre o Pacífico tropical ocidental e o oriental: durante o El Niño a pressão é mais alta que a média sobre a Indonésia e o Pacífico ocidental e mais baixa sobre o Pacífico oriental, e o inverso durante a La Niña.

Durante o El Niño, os alísios de leste enfraquecem ao longo do equador, e no oeste os ventos de baixos níveis podem até soprar de oeste; a água quente do oeste espalha-se para leste, e a convecção profunda e sua chuva a acompanham, deixando a Indonésia e o norte da Austrália mais secos. A superfície do mar do Pacífico centro-oriental fica tipicamente $1.5\text{ a }2.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ acima da média, e a termoclina ali fica a $150\text{ a }175\,\mathrm{m}$, mais funda que o habitual. Durante a La Niña os alísios reforçam-se em toda a bacia, a superfície do mar fica $1\text{ a }2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ abaixo da média, e a termoclina no leste sobe para $50\text{ a }100\,\mathrm{m}$. A circulação de Walker enfraquece durante o El Niño e reforça-se durante a La Niña. Os episódios repetem-se tipicamente a cada três a cinco anos, com intervalos que variaram de dois a sete; um El Niño dura tipicamente nove a doze meses, uma La Niña de um a três anos. Ambos tendem a se desenvolver entre março e junho, a atingir o máximo entre dezembro e abril e a enfraquecer entre maio e julho; seus efeitos são mais fortes de dezembro a abril, quando a superfície do mar equatorial está mais quente.

![O Pacífico equatorial ao longo do equador nas três fases do ENSO (esquemático, fora de escala): a circulação de Walker em cima, a camada superior quente e a termoclina embaixo. Durante o El Niño os alísios enfraquecem, a água quente e a chuva espalham-se para leste e a termoclina no leste aprofunda-se até 150 to 175\, m; durante a La Niña os alísios reforçam-se e a termoclina no leste sobe para 50 to 100\, m.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-b2b42685c5a5.svg)

*O Pacífico equatorial ao longo do equador nas três fases do ENSO (esquemático, fora de escala): a circulação de Walker em cima, a camada superior quente e a termoclina embaixo. Durante o El Niño os alísios enfraquecem, a água quente e a chuva espalham-se para leste e a termoclina no leste aprofunda-se até $150\text{ a }175\,\mathrm{m}$; durante a La Niña os alísios reforçam-se e a termoclina no leste sobe para $50\text{ a }100\,\mathrm{m}$.*

Os nomes vêm de séculos diferentes e de ciências diferentes. Os pescadores da costa da América do Sul notavam um aquecimento de suas águas costeiras por volta do Natal que perturbava a pesca, e chamaram-no El Niño, o menino. Sir Gilbert Walker descobriu a [Oscilação Sul](#def-b2-climate-variability-enso) na atmosfera, sem ligá-la ao oceano. Só no fim dos anos 1960 Jacob Bjerknes e outros viram que os dois eram um só fenômeno. Os termos La Niña e neutro ganharam destaque nos anos 1980.

**História — O menino dos pescadores.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/img-7709c9e5669b.jpg)

*Barcos de pesca num porto de uma costa desértica com água fria de ressurgência (ilustração gerada por IA).*

Ao largo da costa seca do Peru, a água fria que os ventos fazem subir ao longo da costa é rica em nutrientes e alimenta uma pesca produtiva. Seus pescadores conheciam um aquecimento que chegava por volta do Natal, quando os peixes ficavam escassos, e deram-lhe o nome do menino da estação. A captura de anchoveta do Peru ainda segue o ENSO: numa análise recente, anomalias de temperatura altas e prolongadas tornaram uma captura extremamente baixa mais de nove vezes mais provável, com uma queda mediana da captura de cerca de $60\,\%$; o forte El Niño de 1997–98 destaca-se no registro.

Por que o sistema oscila? Porque o oceano e a atmosfera do Pacífico equatorial reforçam as anomalias um do outro.

**Definição 23.6 (Retroalimentação de Bjerknes).**

A *retroalimentação de Bjerknes* é a retroalimentação positiva entre a temperatura da superfície do mar, os ventos e as correntes oceânicas do Pacífico equatorial: um aquecimento do leste enfraquece o contraste leste–oeste de temperatura e de pressão, e portanto os alísios; alísios mais fracos deixam a água quente do oeste espalhar-se para leste e fazem subir menos água fria no leste, o que aquece ainda mais o leste. O mesmo circuito amplifica um resfriamento.

![A retroalimentação de Bjerknes, desenhada para um aquecimento; com todas as setas invertidas, o mesmo circuito aprofunda um resfriamento. Um circuito positivo desse tipo amplifica uma pequena perturbação.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-c3da45380556.svg)

*A [retroalimentação de Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes), desenhada para um aquecimento; com todas as setas invertidas, o mesmo circuito aprofunda um resfriamento. Um circuito positivo desse tipo amplifica uma pequena perturbação.*

Uma retroalimentação positiva explica como uma anomalia cresce, não como começa nem como termina. Segundo uma explicação atual, um El Niño começa quando flutuações aleatórias dos alísios enfraquecem as correntes equatoriais que mantêm a água quente no oeste; a piscina quente espalha-se para leste, a convecção a acompanha, a [retroalimentação de Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes) assume o controle e o evento cresce. Os eventos La Niña, na mesma explicação, são desencadeados por um El Niño anterior. Os modelos mais simples que fazem o sistema oscilar, entre eles o oscilador de recarga, acoplam duas grandezas: a anomalia de temperatura da superfície do mar do Pacífico central e o volume de água quente da camada superior do oceano armazenado ao longo do equador. A anomalia de temperatura esvazia ou reabastece esse estoque através dos ventos que provoca, e o estoque, através da profundidade da termoclina, prepara a fase seguinte. O [Exercício 23.10](#exo-b2-climate-variability-10) resolve um tal par de equações.

Para acompanhar o ENSO, os centros de monitoramento usam índices.

**Definição 23.7 (Índice Niño-3.4; Índice Oceânico Niño).**

O *índice Niño-3.4* é a anomalia mensal da temperatura da superfície do mar média sobre a região $5{}^{\circ}$ N–$5{}^{\circ}$ S, $170{}^{\circ}$ W–$120{}^{\circ}$ W, em relação à [climatologia](#def-b2-climate-variability-modes) de um período de base de 30 anos centrado no ano, atualizado a cada cinco anos. O *Índice Oceânico Niño* (ONI) é sua média móvel de três meses. Um episódio de El Niño (de La Niña) é uma sequência de pelo menos cinco estações de três meses consecutivas e sobrepostas com o ONI igual ou superior a $+0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (igual ou inferior a $-0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$).

As estações sobrepõem-se: DJF, JFM, FMA e assim por diante, cada uma a média de três meses, cada uma com dois meses em comum com a seguinte. Um segundo índice, o Índice de [Oscilação Sul](#def-b2-climate-variability-enso), acompanha a atmosfera: ele é calculado a partir dos desvios da diferença de pressão entre o Taiti e Darwin, negativo durante o El Niño, positivo durante a La Niña. Desde fevereiro de 2026 o índice oficial de monitoramento do ENSO é um ONI relativo, calculado a partir da anomalia Niño-3.4 menos a anomalia média de todo o oceano tropical entre $20{}^{\circ}$ N e $20{}^{\circ}$ S, depois reescalonado para a amplitude do ONI. Por ser medido em relação aos trópicos inteiros, ele depende menos da escolha do período de base enquanto os oceanos aquecem, e relaciona-se melhor com a chuva do Pacífico tropical. Em setembro de 2026 a anomalia relativa da região Niño-3.4 era de $2.08\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, contra os $2.56\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ do [Exemplo 23.3](#ex-b2-climate-variability-anomaly): cerca de meio grau da anomalia tradicional era o calor dos oceanos tropicais como um todo.

![O Índice Oceânico Niño de DJF de 1950 a JAS de 2026 (um valor por estação de três meses, situado em seu mês central), e o ONI relativo, índice oficial desde fevereiro de 2026; tracejado: os limiares ±0.5\, C. Dados: NOAA Climate Prediction Center, obtidos em 23 de outubro de 2026.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-6b178755bc6c.svg)

*O [Índice Oceânico Niño](#def-b2-climate-variability-oni) de DJF de 1950 a JAS de 2026 (um valor por estação de três meses, situado em seu mês central), e o ONI relativo, índice oficial desde fevereiro de 2026; tracejado: os limiares $\pm0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Dados: NOAA Climate Prediction Center, obtidos em 23 de outubro de 2026.*

Contados com a regra das cinco estações na tabela do Climate Prediction Center, o ONI mostra 25 episódios de El Niño e 21 de La Niña entre 1950 e o verão (boreal) de 2026. Os picos mais fortes de El Niño foram $2.4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ no fim de 1997 e $2.6\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ no fim de 2015. Os dois índices divergem mais nos anos recentes: em julho–setembro de 2026 o ONI estava em $2.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e o índice relativo em $1.7\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**Dados de 2026.**

Em sua discussão de 8 de outubro de 2026 o Climate Prediction Center manteve seu alerta de El Niño: a anomalia relativa Niño-3.4 tinha atingido $+2.1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em setembro, partes do Pacífico equatorial oriental estavam mais de $4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ acima da média, a água em profundidade no leste mais de $10\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ acima, e os índices da [Oscilação Sul](#def-b2-climate-variability-enso) estavam significativamente negativos. Um El Niño de forte a muito forte foi julgado provável até janeiro–março de 2027, e a probabilidade de o índice relativo ultrapassar $2.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, além de todos os eventos desde 1950, foi estimada em $83\,\%$ para outubro–dezembro.

## 23.4 A Oscilação do Atlântico Norte e as teleconexões

**Definição 23.8 (Oscilação do Atlântico Norte).**

A *Oscilação do Atlântico Norte* (NAO) é o modo dominante de variabilidade atmosférica sobre o Atlântico Norte: uma gangorra de pressão ao nível do mar entre a Baixa da Islândia e a Alta dos Açores. Seu índice é positivo quando ambas estão mais fortes que a média, de modo que a diferença de pressão entre elas é grande, e negativo quando ambas estão mais fracas.

A NAO dirige os ventos de oeste do capítulo anterior. Em sua fase positiva a maior diferença de pressão move uma corrente de jato atlântica mais forte e desloca a trajetória das tempestades para o norte: o norte da Europa tem um inverno mais tempestuoso, mais úmido e mais ameno, o sul da Europa um inverno mais seco, o leste da América do Norte menos irrupções de ar frio, e a Groenlândia um inverno mais frio. A fase negativa inverte essas anomalias. No fim do século XVIII um missionário já notava que os invernos amenos na Groenlândia vinham com invernos rigorosos na Dinamarca, e o inverso.

A NAO é um dos padrões mais marcantes da atmosfera em todas as estações, e está fortemente correlacionada com outro modo, a Oscilação Ártica. Também varia ao longo de décadas: a fase negativa dominou de meados dos anos 1950 ao inverno de 1978–79, e a fase positiva de 1979–80 a 1994–95.

![A média de inverno (dezembro–fevereiro) do índice NAO mensal do NOAA Climate Prediction Center, 1951–2026, em desvios-padrão, com sua média móvel centrada de cinco invernos. O inverno mais baixo é o de 2010 (-1.67), o mais alto o de 2015 (+1.66).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-a112a6e76b19.svg)

*A média de inverno (dezembro–fevereiro) do índice NAO mensal do NOAA Climate Prediction Center, 1951–2026, em desvios-padrão, com sua média móvel centrada de cinco invernos. O inverno mais baixo é o de 2010 ($-1.67$), o mais alto o de 2015 ($+1.66$).*

A NAO, o ENSO e os outros modos agem longe de onde são medidos.

**Definição 23.9 (Teleconexão).**

Uma *teleconexão* é uma associação entre variáveis climáticas em lugares fixos e muito afastados, ligados por processos físicos ao longo de caminhos na atmosfera ou no oceano, como trens de [ondas de Rossby](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/22-sistemas-meteorologicos#def-b2-weather-systems-rossby), deslocamentos da corrente de jato e das trajetórias das tempestades, ou mudanças da circulação de Walker.

Durante o El Niño a chuva dos trópicos muda da Indonésia à América do Sul, cerca de meia volta ao mundo, e a partir dos trópicos as anomalias viajam até as latitudes médias pelos caminhos da definição; a [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) indiana da seção anterior é uma de suas extremidades. Outros modos receberam nomes em cada oceano: o Dipolo do Oceano Índico, uma gangorra leste–oeste da temperatura da superfície do mar no oceano Índico tropical, cuja fase positiva esfria o mar ao largo de Sumatra e de Java e aquece-o ao largo da Somália, que se desenvolve no verão boreal, amadurece no outono e muda a chuva da Austrália, do Sudeste Asiático e da África Oriental; o Modo Anular Sul, as mudanças de intensidade e de latitude do cinturão de ventos de oeste em volta da Antártida; e a variabilidade decenal do Pacífico, mais lenta que o ENSO.

## 23.5 O oceano como memória

O [Capítulo 22](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/22-sistemas-meteorologicos#ch-b2-weather-systems) concluiu que a atmosfera esquece seu tempo em cerca de duas semanas. Uma anomalia climática que dura uma estação tem de ser armazenada em algum lugar, e o reservatório óbvio é a camada de mistura do oceano: uma camada de mistura mais profunda guarda mais calor e tem mais inércia térmica. O modelo mais simples trata a anomalia como um reservatório que perde calor para a atmosfera.

**Proposição 23.10 (Tempo de amortecimento de uma anomalia da camada de mistura).**

Suponha-se que uma camada de mistura de profundidade $h$, densidade $\rho$ e calor específico $c_p$ tenha uma anomalia de temperatura $T'$, e que a superfície perca um fluxo de calor suplementar $\alpha T'$ por unidade de área para a atmosfera, com $\alpha > 0$. Então, sem outro forçamento,

$$
T'(t) = T'(0)\,\mathrm{e}^{-t/\tau}, \qquad \tau = \frac{\rho\,c_p\,h}{\alpha} .
$$

**Demonstração.** O conteúdo de calor da anomalia por unidade de área é $\rho c_p h T'$; o primeiro princípio dá $\rho c_p h
\,\mathrm{d}T'/\mathrm{d}t = -\alpha T'$, uma equação linear cuja solução é o decaimento exponencial com a constante de tempo $\tau$. ∎

**Exemplo 23.11 (A memória de um oceano de latitudes médias).**

Sobre os oceanos das latitudes médias, o fluxo de calor à superfície responde a uma anomalia de temperatura da superfície do mar com um valor médio $\alpha = 16.1\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$. Para uma camada de mistura de $50\,\mathrm{m}$ de profundidade, com $\rho = 1025\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ e $c_p = 3992\,\mathrm{J}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$, $\tau = 1025 \times 3992 \times 50/16.1 = 1.27 \times 10^{7}\,\mathrm{s} = 147\,\mathrm{d}$, quase cinco meses; uma camada de $100\,\mathrm{m}$ de profundidade lembra-se durante o dobro do tempo.

As anomalias reais também são forçadas, todos os dias, pelo tempo: fluxos aleatórios de calor que, sozinhos, produziriam um ruído branco, sem memória de um mês para o outro. Somados ao amortecimento, eles dão a equação $\mathrm{d}T'/\mathrm{d}t = -T'/\tau + F(t)$ com um $F$ aleatório: o oceano soma o forçamento aleatório ao longo de um tempo da ordem de $\tau$ e esquece-o além disso. O resultado chama-se ruído vermelho. Sua correlação defasada, a correlação entre a anomalia e ela mesma algum tempo depois, cai como $\mathrm{e}^{-\text{defasagem}/\tau}$ (admitido), e as variações lentas são muito mais fortes nele do que no forçamento. Esse modelo estocástico da memória do oceano é a referência padrão com a qual se mede a persistência das anomalias reais, uma fonte de previsibilidade além das escalas de tempo do tempo meteorológico; como a profundidade da camada de mistura fixa a memória, a diminuição da profundidade das camadas de mistura projetada para este século implica uma memória mais curta.

![Um ruído vermelho e um ruído branco de mesmo desvio-padrão, 0.5 K, em médias mensais ao longo de 30 anos (esquerda): a camada de mistura do transforma um forçamento diário aleatório em oscilações lentas. Direita: a correlação defasada de uma simulação de 2000 anos contra e- defasagem/.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-climate-variability/fig-6dd4b7b9ed42.svg)

*Um ruído vermelho e um ruído branco de mesmo desvio-padrão, 0.5 K, em médias mensais ao longo de 30 anos (esquerda): a camada de mistura do [Exemplo 23.11](#ex-b2-climate-variability-tau) transforma um forçamento diário aleatório em oscilações lentas. Direita: a correlação defasada de uma simulação de 2000 anos contra $\mathrm{e}^{-\text{defasagem}/\tau}$.*

O ENSO precisa de mais do que essa memória passiva. Suas anomalias envolvem não só a camada de mistura, mas toda a camada quente acima da termoclina, que se desloca dezenas de metros, e os ventos que as anomalias provocam retroagem sobre o oceano pelo circuito de Bjerknes. O oceano fornece a lentidão, a atmosfera o acoplamento; nenhum dos dois sozinho produz a oscilação. A lentidão é aquilo em que se apoiaram os previsores de outubro de 2026 quando julgaram provável que um forte El Niño durasse até janeiro–março de 2027.

## Exercícios

Dados para os exercícios, salvo indicação em contrário: água do mar $\rho = 1025\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ e $c_p =
3992\,\mathrm{J}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$; ar $c_p = 1004.5\,\mathrm{J}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$; $g =
9.81\,\mathrm{m}\,\mathrm{s}^{-2}$; o coeficiente de amortecimento do fluxo de calor à superfície $\alpha =
16.1\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$; um mês tem $365.25/12 = 30.44$ dias.

**Exercício 23.1 ★.**

Na região Niño-3.4 a temperatura média da superfície do mar foi de $29.27\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em setembro de 2026 e de $28.79\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em setembro de 1997; as [climatologias](#def-b2-climate-variability-modes) usadas para esses dois meses de setembro foram $26.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e $26.73\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (a) Calcule as duas anomalias. (b) Qual setembro foi mais quente, e qual anomalia foi maior? (c) Por que a [climatologia](#def-b2-climate-variability-modes) não é a mesma para os dois anos?

**Solução de Exercício 23.1.**

(a) $29.27 - 26.71 = 2.56\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em 2026; $28.79 - 26.73 = 2.06\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em 1997. (b) Setembro de 2026 foi ao mesmo tempo o mês mais quente, por $0.48\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, e a maior anomalia, por $0.50\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) Cada ano é comparado com um período de base de 30 anos centrado nele, deslocado a cada cinco anos; a [climatologia](#def-b2-climate-variability-modes) de setembro dos anos 1980 e 1990 difere ligeiramente da dos anos 2010 e 2020.

**Exercício 23.2 ★.**

As anomalias mensais Niño-3.4 de junho a dezembro de 2023 foram 0.79, 0.95, 1.28, 1.55, 1.68, 2.01 e $2.02\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (a) Calcule o ONI das estações JJA a OND. (b) A tabela do Climate Prediction Center dá 1.0, 1.3, 1.5, 1.7 e 1.9. Compare. (c) Em que estação o ONI atingiu pela primeira vez o limiar de um evento forte, $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$?

**Solução de Exercício 23.2.**

(a) JJA: $(0.79 + 0.95 + 1.28)/3 = 1.007$; JAS: $(0.95 + 1.28 + 1.55)/3 = 1.260$; ASO: $(1.28 +
1.55 + 1.68)/3 = 1.503$; SON: $(1.55 + 1.68 + 2.01)/3 = 1.747$; OND: $(1.68 + 2.01 + 2.02)/3 =
1.903$, tudo em ${}^{\circ}\mathrm{C}$. (b) Arredondados a uma casa decimal: 1.0, 1.3, 1.5, 1.7, 1.9, os valores da tabela. (c) Em ASO de 2023, com 1.5.

**Exercício 23.3 ★.**

Num certo mês a pressão à superfície está acima da média em Darwin e abaixo da média no Taiti. (a) Qual é o sinal do Índice de [Oscilação Sul](#def-b2-climate-variability-enso)? (b) Que fase do ENSO ele sugere? (c) O que você espera para os alísios sobre o Pacífico equatorial oriental, e para a chuva sobre a Indonésia?

**Solução de Exercício 23.3.**

(a) O índice acompanha o desvio da pressão no Taiti menos a de Darwin: abaixo da média no Taiti e acima em Darwin, ele é negativo. (b) El Niño. (c) Alísios de leste mais fracos, até ventos de oeste perto da superfície no oeste, e menos chuva que o habitual sobre a Indonésia, pois a convecção profunda deslocou-se para leste.

**Exercício 23.4 ★.**

(a) A chuva de junho a setembro de 2018 sobre a Índia foi de $804.1\,\mathrm{mm}$, contra uma média de longo período de $880.6\,\mathrm{mm}$. Calcule-a em porcentagem da média e classifique a estação. (b) Na costa de Kerala as médias de junho, julho, agosto e setembro são 556, 659, 427 e $252\,\mathrm{mm}$. Que fração da chuva da estação cai em julho?

**Solução de Exercício 23.4.**

(a) $804.1/880.6 = 91.3\,\%$ da média: entre 90 e $110\,\%$, uma estação normal, embora em sua parte inferior. (b) A estação totaliza $556 + 659 + 427 + 252 =
1894\,\mathrm{mm}$; julho traz $659/1894 = 34.8\,\%$ dela, mais de um terço.

**Exercício 23.5 ★★.**

(a) Calcule o tempo de amortecimento de uma anomalia em camadas de mistura de $50\,\mathrm{m}$ e de $100\,\mathrm{m}$ de profundidade. (b) Calcule, para cada uma, a correlação defasada da anomalia após um mês. (c) Os modelos climáticos projetam camadas de mistura mais rasas num clima mais quente. O que isso faz com a memória do oceano?

**Solução de Exercício 23.5.**

(a) $\tau = 1025 \times 3992 \times 50/16.1 = 1.271 \times 10^{7}\,\mathrm{s} = 147.1\,\mathrm{d}$ para $50\,\mathrm{m}$, e o dobro, $294.2\,\mathrm{d}$, para $100\,\mathrm{m}$. (b) $\mathrm{e}^{-30.44/147.1} =
0.813$ e $\mathrm{e}^{-30.44/294.2} = 0.902$. (c) O tempo de amortecimento é proporcional a $h$: uma camada de mistura mais rasa armazena menos calor para o mesmo fluxo e esquece uma anomalia mais depressa, de modo que a memória do oceano, e a previsibilidade que ela dá, diminuem.

**Exercício 23.6 ★★.**

Observa-se uma anomalia de temperatura da superfície do mar de $+1.2\,\mathrm{K}$ sobre uma camada de mistura de $50\,\mathrm{m}$ de profundidade. (a) Sem forçamento adicional, que anomalia resta após três meses, e após seis? (b) Uma tal previsão, que apenas deixa a anomalia presente decair, chama-se previsão por persistência. Por que é melhor do que supor nenhuma anomalia, e por que piora com o tempo?

**Solução de Exercício 23.6.**

(a) Três meses são 91.3 dias: $1.2 \times \mathrm{e}^{-91.3/147.1} = 0.65\,\mathrm{K}$; seis meses são 182.6 dias: $1.2 \times \mathrm{e}^{-182.6/147.1} = 0.35\,\mathrm{K}$. (b) A anomalia decai lentamente, por isso é um palpite melhor que zero para a anomalia do mês seguinte. Mas o forçamento aleatório acrescenta novas anomalias todos os dias, desconhecidas no momento da previsão; à medida que a anomalia inicial decai, elas ocupam uma parte cada vez maior, e a previsão deriva para a [climatologia](#def-b2-climate-variability-modes), onde já não ajuda.

**Exercício 23.7 ★★.**

Em junho o solo dos desertos do noroeste da Índia e do Paquistão envia cerca de $160\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ de calor para o ar. (a) Quanta energia é isso por metro quadrado e por dia? (b) Se ela ficasse toda na camada entre o solo a $1000\,\mathrm{hPa}$ e $850\,\mathrm{hPa}$, a que ritmo essa camada aqueceria? (c) Na realidade a baixa térmica não aquece a esse ritmo semana após semana. Cite duas maneiras pelas quais o calor pode sair da camada.

**Solução de Exercício 23.7.**

(a) $160 \times 86\,400 = 1.38 \times 10^{7}\,\mathrm{J}$, $13.8\,\mathrm{MJ}$ por metro quadrado e por dia. (b) A camada contém $(1000 - 850) \times 100/9.81 = 1529\,\mathrm{kg}$ de ar por metro quadrado, com uma capacidade térmica de $1529 \times 1004.5 = 1.536 \times 10^{6}\,\mathrm{J}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$; ela aqueceria $1.38 \times
10^7/1.536 \times 10^6 = 9.0\,\mathrm{K}$ por dia. (c) A camada irradia calor no infravermelho, para o espaço e para o ar acima; e o ar quente sobe e mistura-se com a camada acima dele, ou é levado pelos ventos, entre eles a entrada de ar mais fresco que a própria baixa térmica atrai.

**Exercício 23.8 ★★.**

O índice NAO mensal foi de $-1.93$ em dezembro de 2009, $-1.11$ em janeiro de 2010 e $-1.98$ em fevereiro de 2010. (a) Calcule a média do inverno. (b) Em 1951–2026 as médias de inverno vão de $-1.67$ a $+1.66$. Situe este inverno. (c) Que tempo de inverno você esperaria no norte da Europa, no sul da Europa e no leste dos Estados Unidos?

**Solução de Exercício 23.8.**

(a) $(-1.93 - 1.11 - 1.98)/3 = -1.673$, cerca de $-1.67$. (b) É o inverno mais baixo do registro. (c) Uma NAO fortemente negativa: uma Baixa da Islândia e uma Alta dos Açores fracas, um jato mais fraco e uma trajetória das tempestades mais ao sul que o habitual; um inverno frio e seco no norte da Europa, úmido no sul da Europa, e mais irrupções de ar frio no leste dos Estados Unidos.

**Exercício 23.9 ★★.**

Uma região pertence ao domínio global das [monções](#def-b2-climate-variability-monsoon) quando a chuva média de seu verão local excede a de seu inverno em mais de $2.5\,\mathrm{mm}$ por dia. (a) Uma estação inventada do Hemisfério Norte recebe em média $9.3\,\mathrm{mm}$ por dia em junho–agosto e $0.4\,\mathrm{mm}$ por dia em dezembro–fevereiro. Está no domínio? (b) Uma estação inventada do Hemisfério Sul recebe $4.2\,\mathrm{mm}$ por dia em junho–agosto e $6.1\,\mathrm{mm}$ por dia em dezembro–fevereiro. E ela? (c) Na costa de Kerala a chuva média de junho a setembro (122 dias) é de 556, 659, 427 e $252\,\mathrm{mm}$ mês a mês. Calcule sua taxa diária média, e a taxa de inverno acima da qual Kerala, tomando junho–setembro como seu verão, ficaria fora do domínio. (d) Por que o critério usa a diferença entre as estações e não a chuva total do ano?

**Solução de Exercício 23.9.**

(a) $9.3 - 0.4 = 8.9\,\mathrm{mm}$ por dia, mais de 2.5: no domínio. (b) No Hemisfério Sul o verão é dezembro–fevereiro: $6.1 - 4.2 = 1.9\,\mathrm{mm}$ por dia, menos de 2.5: fora dele, embora chova ali mais do que na maioria dos lugares do domínio. (c) $1894/122 = 15.5\,\mathrm{mm}$ por dia; Kerala só ficaria fora se sua taxa de inverno excedesse $15.5 - 2.5 = 13.0\,\mathrm{mm}$ por dia. (d) Uma [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon) é uma inversão sazonal: um lugar úmido o ano inteiro, como a segunda estação, não tem [monção](#def-b2-climate-variability-monsoon), e um lugar seco com uma estação chuvosa curta e intensa tem uma.

**Exercício 23.10 ★★★.**

Um oscilador de recarga simples escreve a anomalia de temperatura Niño-3.4 $T$ e a anomalia $H$ da água quente armazenada ao longo do equador como $\dot T = aH$, $\dot H = -bT$, com $a, b > 0$. (a) Mostre que $T$ oscila, com o período $2\pi/\sqrt{ab}$. (b) Que produto $ab$ dá um período de quatro anos? (c) Com amortecimento, $\dot T = aH - rT$ e $\dot H = -bT - rH$, mostre que $(T\,\mathrm{e}^{rt}, H\,\mathrm{e}^{rt})$ obedece às equações sem amortecimento. Com $r = 0.25$ por ano, por que fator a amplitude diminui num período? (d) O que deve manter a oscilação real?

**Solução de Exercício 23.10.**

(a) Derivando, $\ddot T = a\dot H = -abT$: a equação de um oscilador harmônico de frequência angular $\omega = \sqrt{ab}$, e de período $2\pi/\sqrt{ab}$. (b) $2\pi/\sqrt{ab} = 4$ dá $ab =
(2\pi/4)^2 = 2.47\,\mathrm{yr}^{-2}$. (c) Com $T = u\,\mathrm{e}^{-rt}$, $H = v\,\mathrm{e}^{-rt}$, $\dot T = (\dot u - ru)\,\mathrm{e}^{-rt} = (av - ru)\,\mathrm{e}^{-rt}$, logo $\dot u = av$, e da mesma forma $\dot v = -bu$: $(u, v)$ oscila sem amortecimento, e $(T, H)$ é essa oscilação multiplicada por $\mathrm{e}^{-rt}$. Num período a amplitude cai pelo fator $\mathrm{e}^{-0.25 \times
4} = \mathrm{e}^{-1} = 0.37$. (d) Um forçamento: as flutuações aleatórias dos alísios, que impulsionam o sistema uma e outra vez, e a [retroalimentação de Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes), que torna o amortecimento mais fraco ou até negativo.

**Exercício 23.11 ★★★.**

A região Niño-3.4 estende-se por $10{}^{\circ}$ em latitude e $50{}^{\circ}$ em longitude ao longo do equador (tome um raio terrestre de $6371\,\mathrm{km}$). (a) Calcule sua área. (b) Quanto calor é preciso para aquecer em $2\,\mathrm{K}$ uma camada de $100\,\mathrm{m}$ de profundidade sobre essa área? (c) Que fluxo de calor suplementar à superfície, mantido durante seis meses, o forneceria? (d) Durante o El Niño os alísios enfraquecem e a termoclina no leste aprofunda-se. De onde mais pode vir o calor?

**Solução de Exercício 23.11.**

(a) $A = R^2 \,\Delta\lambda\,(\sin5{}^{\circ} - \sin(-5{}^{\circ})) = (6.371 \times 10^6)^2 \times 0.8727
\times 0.1743 = 6.17 \times 10^{12}\,\mathrm{m}^{2}$. (b) $Q = 1025 \times 3992 \times 100 \times 2 \times 6.17
\times 10^{12} = 5.05 \times 10^{21}\,\mathrm{J}$. (c) Seis meses são $182.6 \times 86\,400 = 1.578 \times 10^{7}\,\mathrm{s}$; por metro quadrado, $8.18 \times 10^8/1.578 \times 10^7 = 51.9\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$, mantidos durante meio ano. (d) Do próprio oceano: alísios mais fracos fazem subir menos água fria no leste, e a água quente do oeste, armazenada acima da termoclina mais profunda, espalha-se para leste; grande parte do aquecimento pode vir de calor que já está no oceano, deslocado e não ganho.

**Exercício 23.12 ★★★.**

Trate a [retroalimentação de Bjerknes](#def-b2-climate-variability-bjerknes) como um circuito que devolve, como aquecimento suplementar, uma fração $g$ de todo aquecimento que passa por ele. (a) Uma rajada de vento de oeste aquece o leste em $0.3\,\mathrm{K}$. Mostre que o aquecimento total é $0.3/(1 - g)$, e calcule-o para $g = 0.5$, 0.8 e 0.9. (b) O que acontece se $g \geq 1$, e o que deve então limitar o evento? (c) Por que $g$ deveria ser máximo na estação em que o Pacífico equatorial está mais quente?

**Solução de Exercício 23.12.**

(a) O circuito devolve $0.3g$, depois $0.3g^2$, e assim por diante: o total é $0.3(1 + g + g^2 + \dots) =
0.3/(1 - g)$, uma série geométrica que converge para $g < 1$: $0.6\,\mathrm{K}$, $1.5\,\mathrm{K}$ e $3.0\,\mathrm{K}$ para $g = 0.5$, 0.8 e 0.9. (b) A série diverge: a anomalia cresceria sem limite; o crescimento tem de ser detido por processos que o circuito deixa de fora, o amortecimento pelo fluxo de calor à superfície e o esvaziamento do estoque de água quente que o oscilador de recarga descreve. (c) Quanto mais quente a superfície do mar, mais facilmente um pequeno aquecimento desencadeia convecção profunda e chuva, cujo aquecimento move os ventos; é a estação em que os efeitos do ENSO são mais fortes.

**Problema 23.1.**

Problema de fim de semana — contar os El Niño

Das temperaturas mensais do mar ao registro do El Niño desde 1950, e ao oceano que o torna possível. Use os dados dos exercícios.

**Parte I — Dos meses às estações.** As anomalias mensais Niño-3.4 de abril de 1997 a janeiro de 1998 foram 0.26, 0.75, 1.13, 1.52, 1.80, 2.06, 2.26, 2.42, 2.36 e $2.33\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

1. Calcule o ONI da estação AMJ de 1997.
2. Calcule o ONI de MJJ, JJA e JAS.
3. Calcule o ONI de ASO, SON, OND e NDJ.
4. A tabela do Climate Prediction Center dá 0.7, 1.1, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.3 e 2.4 para essas oito estações. Compare.
5. Por que o índice faz a média de três meses em vez de usar meses isolados?
6. Em que estação o evento de 1997 se tornou forte ( $\geq 1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ), e em que valor atingiu o pico?

**Parte II — A regra das cinco estações.** O ONI do Climate Prediction Center para 2018 a 2020 é, estação por estação, de DJF a NDJ: 2018: $-0.7$, $-0.7$, $-0.5$, $-0.3$, $-0.1$, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1.0, 1.1; 2019: 1.0, 0.9, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.4, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 0.8; 2020: 0.7, 0.7, 0.6, 0.3, 0.0, $-0.2$, $-0.3$, $-0.4$, $-0.8$, $-1.0$, $-1.1$, $-1.1$; depois DJF de 2021 $-1.0$ e JFM de 2021 $-0.9$. O ONI relativo é, a partir de SON de 2018: 0.62, 0.82, 0.78; 2019: 0.68, 0.64, 0.57, 0.53, 0.37, 0.24, 0.04, $-0.12$, $-0.01$, 0.15, 0.29, 0.22; 2020: 0.14, 0.10, 0.02, $-0.25$, $-0.55$, $-0.72$, $-0.76$, $-0.85$, $-1.16$, $-1.37$, $-1.46$, $-1.39$.

7. Encontre os episódios de El Niño de 2018–2020 segundo o ONI: primeira e última estação de cada um.
8. Quantas estações dura cada um?
9. Em que estação começa a La Niña seguinte segundo o ONI, e por que você precisa dos valores de 2021 para ter certeza?
10. Encontre os episódios de El Niño segundo o ONI relativo, e a primeira estação da La Niña.
11. O evento do fim de 2019 é um El Niño segundo o ONI relativo? Explique a diferença entre os dois índices em 2019.

**Parte III — Os El Niño fortes.** Os episódios de El Niño desde 1950 cujo ONI de pico atingiu pelo menos $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ começaram nas estações MAM de 1957, AMJ de 1965, AMJ de 1972, AMJ de 1982, JAS de 1986, AMJ de 1991, AMJ de 1997, JJA de 2009, SON de 2014, AMJ de 2023 e MAM de 2026, com picos de 1.7, 1.8, 1.8, 2.1, 1.5, 1.5, 2.4, 1.5, 2.6, 2.0 e, em JAS de 2026, $2.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e subindo. Conte em anos, a partir do ano em que cada um começou.

12. Quantos episódios fortes há?
13. Liste os intervalos entre os inícios de episódios fortes sucessivos.
14. Qual intervalo é o mais curto, qual o mais longo?
15. Calcule o intervalo médio de duas maneiras: como a média dos intervalos, e como o tempo do primeiro início ao último dividido pelo número de intervalos. Por que concordam?
16. O evento de 2026 ainda estava crescendo quando os dados terminam. Por que ele conta mesmo assim como episódio forte, e por que nenhum dado posterior pode mudar seu início?
17. As perguntas frequentes do Climate Prediction Center dizem que o El Niño e a La Niña ocorrem a cada 3 a 5 anos. O intervalo médio dos fortes é compatível com isso?

**Parte IV — Por que o ENSO precisa do oceano.** Tome uma camada de mistura de $50\,\mathrm{m}$ de profundidade e uma coluna de ar de $1000\,\mathrm{hPa}$.

18. Calcule o tempo de amortecimento de uma anomalia da camada de mistura.
19. Calcule a capacidade térmica por metro quadrado da camada de mistura e da coluna de ar inteira acima dela.
20. Que profundidade de água do mar tem a capacidade térmica de toda a atmosfera acima dela?
21. Calcule o tempo de amortecimento de uma anomalia carregada só pela coluna de ar, com o mesmo $\alpha$ .
22. Por que o oceano consegue levar uma anomalia do ENSO de uma estação para a seguinte, e a atmosfera não?
23. Em resumo: quantos anos, em média, separam os inícios de episódios fortes sucessivos de El Niño desde 1950?

**Solução de Problema 23.1.**

**1.** $(0.26 + 0.75 + 1.13)/3 = 0.713\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. **2.** MJJ $(0.75 + 1.13 + 1.52)/3 = 1.133$; JJA $(1.13 + 1.52 + 1.80)/3 = 1.483$; JAS $(1.52 +
1.80 + 2.06)/3 = 1.793$. **3.** ASO $(1.80 + 2.06 + 2.26)/3 = 2.040$; SON $(2.06 + 2.26 + 2.42)/3 = 2.247$; OND $(2.26
+ 2.42 + 2.36)/3 = 2.347$; NDJ $(2.42 + 2.36 + 2.33)/3 = 2.370$. **4.** Arredondados a uma casa decimal, 0.7, 1.1, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.3 e 2.4: a tabela. **5.** Um único mês traz o ruído do tempo; o ENSO dura muitos meses, e a média de três elimina boa parte do ruído e conserva o sinal lento. **6.** Em JJA de 1997, com 1.483, arredondado para 1.5; atingiu o pico de 2.4 em NDJ. **7.** De ASO de 2018 a MJJ de 2019, e de SON de 2019 a FMA de 2020. **8.** Dez estações, e seis. **9.** Em ASO de 2020; dentro de 2020 só quatro estações, de ASO a NDJ, estão em $-0.5$ ou abaixo, uma a menos do que exige a regra, e DJF de 2021 a completa. **10.** Um El Niño, de SON de 2018 a MAM de 2019, sete estações (AMJ de 2019 cai para 0.37); a La Niña começa em AMJ de 2020 ($-0.55$), quatro estações antes de onde o ONI a situa, em ASO. **11.** Não: o índice relativo nunca passa de 0.29 no fim de 2019. Todo o oceano tropical estava então cerca de meio grau mais quente que seu período de base; a região Niño-3.4 estava quente em termos absolutos, mas quase nada mais quente que os trópicos à sua volta. **12.** Onze. **13.** 8, 7, 10, 4, 5, 6, 12, 5, 9 e 3 anos. **14.** O mais curto é de 3 anos (2023 a 2026), o mais longo de 12 (1997 a 2009). **15.** $69/10 = 6.9$ anos das duas maneiras: a soma dos intervalos sucessivos é o tempo do primeiro início ao último, $2026 - 1957 = 69$ anos. **16.** Ele já durou cinco estações, de MAM a JAS, em $0.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ou acima, e atingiu 2.2, acima de 1.5; seu início, MAM de 2026, é a primeira estação da sequência, e estações posteriores só podem prolongar a sequência, não deslocar seu começo. **17.** Não, e não precisa ser: os 25 episódios de todas as intensidades ocorrem a cada três anos, mais ou menos, como dizem as perguntas frequentes; os fortes são um subconjunto, portanto mais raros, e seus intervalos vão de 3 a 12 anos. **18.** $\tau = 1025 \times 3992 \times 50/16.1 = 1.27 \times 10^{7}\,\mathrm{s} = 147\,\mathrm{d}$. **19.** Camada de mistura: $1025 \times 3992 \times 50 = 2.05 \times 10^{8}\,\mathrm{J}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$; coluna de ar: $(10^5/9.81) \times 1004.5 = 10\,194 \times 1004.5 = 1.02 \times 10^{7}\,\mathrm{J}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$, 20 vezes menos. **20.** $1.024 \times 10^7/(1025 \times 3992) = 2.5\,\mathrm{m}$ de água do mar. **21.** $1.024 \times 10^7/16.1 = 6.36 \times 10^{5}\,\mathrm{s} = 7.4$ dias. **22.** Uma anomalia só do ar é amortecida em cerca de uma semana, uma da camada de mistura em cerca de cinco meses, e a camada quente acima da termoclina é ainda mais profunda: só o oceano guarda calor por tempo suficiente para levar uma anomalia de uma estação para a seguinte, enquanto a atmosfera fornece os ventos que acoplam os dois. **23.** Desde 1950, os episódios fortes de El Niño começaram em média a cada **6.9 anos**, cerca de sete.