Energetica dos Modos Normais da Dinâmica Atmosférica Não-Hidrostática

O presente trabalho analisou a energética linear e fracamente não-linear dos modos normais de um modelo atmosférico global, baroclínico, compressível, não-hidrostático e incluindo a geometria esférica da Terra. Os modos normais correspondem às soluções de ondas  lineares livres das equações governantes do modelo em questão na presença de um estado básico em repouso e em equilíbrio hidrostático. No entanto, para simplificar a análise matemática, considerou-se ainda um estado básico isotérmico.

Esses modos foram determinados, seguindo o procedimento descrito no artigo de Kasahara e Qian (2000). Em seguida, foi computada a energia total bem como cada uma de suas componentes para os modos acústico-inerciais e de gravidade-inerciais e analisada a variação dessas energias com o número de onda zonal.

Da energética dos modos, foi possível concluir que os efeitos não-hidrostáticos são mais acentuados nos modos gravito-inerciais mais curtos. Além disso, foi mostrado que a energia dos modos acústico-inerciais está concentrada nas energias do tipo elástica e cinética vertical. Entretanto, a energia cinética vertical diminui, enquanto a energia elástica aumenta com o aumento do número de onda zonal.

Para aprofundar o estudo sobre a dinâmica dos modos normais do modelo em questão, realizou-se o estudo das interações fracamente não lineares permitidas pelo modelo. Mais especificamente, foram analisadas as trocas de energia de um tripleto ressonante composto por dois modos acústico-inerciais e um modo gravito-inercial. Em experimentos numéricos foi possível mostrar que mesmo os modos de altíssima frequência (com períodos de oscilação temporal de aproximadamente 15 segundos) podem realizar trocas significativas de energia cujo período de oscilação característico pode variar de algumas horas até um período de aproximadamente vinte dias. Além disso, mostrou-se que essas trocas de energia modulam as perturbações dos campos de vento e pressão.