Condições de Mesoescala

Nesta seção são mostrados os campos das variáveis meteorológicas apresentadas na TABELA 11, obtidas a partir das simulações com o modelo MM5, no domínio 2, para a LIC que ocorreu nos dias 17-18 de abril de 2002 (caso 4, nas TABELAS 13 e 14). As análises no domínio 2 permitem a avaliação da estrutura da LIC de forma isolada, pois o tamanho desta grade foi ajustado para envolver esta LIC, especificamente. Uma vez que as restituições dos campos meteorológicos foram feitos de hora em hora, pode-se então avaliar as diferentes fases de desenvolvimento da LIC. Esta abordagem é extremamente relevante, porque não existe uma rede de estações automáticas de mesoescala (com espaçamento de 50 km entre os pontos de amostragem) para fornecer informações horárias de maneira a possibilitar o estudo de uma LIC durante todo o seu tempo de vida.

Considerando os horários de início e de término da LIC selecionada e o objetivo de analisar todo o ciclo de vida desta sem ser exaustivo e/ou repetitivo, verificou-se que o melhor compromisso ocorreria com uma apresentação dos campos a cada três horas. Desta forma, a avaliação das condições de mesoescala associadas com a LIC compreendeu 5 tempos que descrevem os seguintes períodos:

1. antes da LIC: 13 UTC;

2. início de formação da LIC: 16 UTC;

3. durante a maior atividade convectiva: 19 UTC; 4. início do enfraquecimento: 22 UTC;

5. dissipação: 01 UTC.

1. Antes da formação da LIC: 13 UTC

Os campos apresentados na FIGURA 39 correspondem ao período de 3 horas antes da formação desta LIC.

Considerando toda a coluna de ar atmosférico, notam-se valores baixos de água precipitável em toda região, conforme mostra a FIGURA 39a. Este resultado é coerente com o campo de precipitação convectiva acumulada, apresentado na FIGURA 39b, onde observa-se que não há ocorrência de

chuva ao longo da costa, compatível com o fato de que, neste horário, a LIC ainda não havia se formado.

Na FIGURA 39c observa-se nitidamente um forte gradiente de temperatura ao longo da costa, necessário para o estabelecimento da circulação de brisa marítima. Este gradiente horizontal de temperatura não estava caracterizado nos campos relativos à circulação de grande escala (visto na seção anterior). Ainda, vê-se uma faixa de temperatura paralela à costa, sobre o oceano, separando uma grande região quente, localizada sobre o oceano, de uma outra região quente, localizada sobre a área continental (no Estado do Maranhão). A localização desta grande “bolsa quente”, com temperaturas superiores a 27ºC, sobre a região oceânica coincide com a localização da ZCIT.

A FIGURA 39d mostra o campo de razão de mistura. Nesta FIGURA, nota-se que em toda a região costeira os valores são superiores a 18 g/kg. Da metade oeste do litoral do Maranhão até uma pequena parte do litoral do Ceará, os valores de razão de mistura são máximos (superiores a 20 g/kg), onde os valores de temperatura também foram máximos (FIGURA 39c).

A FIGURA 39e mostra o campo de vento horizontal em superfície. Nesta FIGURA observa-se que as velocidades se apresentam segundo dois padrões. O primeiro é observado sobre o oceano, onde as velocidades são superiores a 4 m/s (com máximo em torno de 8 m/s) e a convergência dos ventos Alísios é nítida. O segundo padrão ocorre sobre o continente onde as velocidades são, em geral, inferiores a 3 m/s e a direção dos ventos é variável.

Analisando o campo de vento horizontal em 850 hPa (FIGURA 39f) nota- se que os ventos sofrem uma rotação ciclônica com a altura, tornando-se paralelos à costa. Segundo Kousky (1980), quando o escoamento em 850 hPa é paralelo à costa, as LI tropicais não se propagam continente adentro. Ao invés disto, permanecem próximas à costa durante todo o seu tempo de vida, como é o caso desta LIC. Ainda, é interessante notar a inversão de posição das velocidades máximas, em relação ao campo de superfície, pois os maiores valores estão sobre o continente, enquanto que os menores valores estão localizados sobre o Oceano Atlântico. Pode-se também verificar que o gradiente de velocidade horizontal é dirigido perpendicularmente ao continente.

(a) (b)

(c) (d)

(e)

(f)

FIGURA 39 – (a) água precipitável, (b) precipitação convectiva acumulada, (c) temperatura do ar, (d) razão de mistura, (e) vento em superfície, (f) vento em 850 hPa, no domínio 2, às 13 UTC (antes da LIC que ocorreu nos dias 17-18 de abril de 2002).

2. Início de formação da LIC: 16 UTC

Os campos apresentados a seguir são referentes às configurações de mesoescala 1 hora antes do início da LIC.

Na FIGURA 40a observam-se valores ao longo da costa mais homogêneos e elevados de água precipitável, mas ainda não suficientes para causar precipitações fortes. Esta situação é comprovada pelos pequenos valores de precipitação observados em superfície, de 3mm na maior parte, ao longo da costa, conforme mostra a FIGURA 40b.

Na FIGURA 40c pode-se observar que o gradiente de temperatura se estabeleceu em toda extensão da costa. Além disso, a circulação de brisa apresenta-se bem desenvolvida.

Com relação ao campo de razão de mistura apresentado na FIGURA 40d, pode-se observar que os valores são melhor distribuídos na costa, em relação ao período anterior, enquanto que os maiores valores estão localizados sobre o oceano. Nota-se ainda um contraste na interface entre o oceano e o continente. O ar mais seco na costa não apresenta condições para o desenvolvimento de nuvens Cb, contrariamente ao que esperava-se 3 horas antes da formação da LIC (mostrado na FIGURA 39d).

Na FIGURA 40e vê-se que o campo de vento horizontal em superfície apresenta um aumento de velocidades tanto na região de Soure quanto na de Bragança. O escoamento dos ventos continua sendo caracterizado pelos ventos de leste, desde 3,5ºS até 1,5ºS. Ao norte da latitude de 1,5°S, nota-se que os ventos passam a ser mais de leste do que de nordeste. Esta situação é diferente da observada 3 horas antes do início da formação da LIC. A FIGURA 40f mostra o campo de vento horizontal no nível de 850 hPa, onde é possível notar a presença de ventos fortes, localizados sobre o Estado do Maranhão, na interface oceano/continente, caracterizando um jato de leste com valores maiores que 9 m/s. Cohen (1996) verificou a ocorrência deste jato de leste no nível de 700 hPa e localizado mais a oeste, com intensidade de 14 m/s no período “antes” da formação da LIC analisada naquele trabalho. Finalizando, observa-se ainda que o escoamento permanece paralelo à costa, indicando a não possibilidade desta LIC se deslocar para dentro do continente.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

FIGURA 40 – (a) água precipitável, (b) precipitação convectiva acumulada, (c) temperatura do ar, (d) razão de mistura, (e) vento em superfície, (f) vento em 850 hPa, no domínio 2, às 16 UTC (1 hora antes da LIC que ocorreu nos dias 17-18 de abril de 2002).

3. Durante a maior atividade convectiva da LIC:19 UTC

Os campos apresentados a seguir são referentes à estrutura da LIC durante sua maior atividade convectiva.

A FIGURA 41a mostra o campo da água precipitável e a FIGURA 41b mostra o campo de precipitação convectiva acumulada. Na FIGURA 41a é interessante notar que há um aumento nos valores de água precipitável nas regiões em que o gradiente de temperatura é mais forte. No entanto, no campo de precipitação (FIGURA 41b), não é possível distinguir a precipitação associada à LIC e os valores são baixos em toda a região. Observa-se uma área com precipitação convectiva menor do que aquela observada no período anterior. Esta situação é oposta à esperada, pois em função da maior atividade da LIC neste horário seria normal que os valores fossem superiores, o que não ocorreu. Comparando com a imagem de satélite próximo a este horário, nota- se que a nebulosidade também não é intensa, coerente com os valores restituídos pelo modelo. Entretanto, não foi possível comparar os campos de precipitação fornecidos pelo modelo com dados observados de precipitação em superfície, devido à inexistência de estações automáticas ao longo da costa.

Na análise da FIGURA 41c observa-se que há uma diferença de temperatura na costa, a ordem de 2ºC entre o oceano e o continente. Neste horário, a LIC encontra-se em sua máxima atividade convectiva e está localizada mais para dentro do continente. A temperatura sobre o oceano é inferior à do continente, conforme mostra a FIGURA 41c. Além disso, pode-se observar nesta FIGURA, que existem duas áreas quentes.

Na FIGURA 41d, relativa ao campo de razão de mistura, nota-se que os valores são baixos sobre o continente, em especial sobre a região costeira, não contribuindo para o suprimento de umidade das nuvens Cb que se formaram em função da circulação de brisa.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

FIGURA 41 – (a) água precipitável, (b) precipitação convectiva acumulada, (c) temperatura do ar, (d) razão de mistura, (e) vento em superfície, (f) vento em 850 hPa, no domínio 2, às 19 UTC (durante a maior atividade convectiva da LIC que ocorreu nos dias 17-18 de abril de 2002).

A FIGURA 41e mostra que o campo de vento em superfície continua apresentando intensidades dos ventos crescentes ao longo da costa, com valores de 4 a 7 m/s. Além disso, observa-se que o escoamento permanece de nordeste. A ZCIT continua atuando sobre a região, caracterizando a influência da circulação de grande escala sobre a de mesoescala. Observa-se na FIGURA 41f uma intensificação dos ventos ao longo da costa, com valores superiores a 10 m/s. Estes valores ocorrem em uma área maior, localizada na interface oceano/continente. O valor máximo do jato localiza-se sobre o Estado do Maranhão (região mais intensa da LIC). Observa-se ainda que o escoamento de sudeste permanece paralelo à costa.

4. Início do enfraquecimento da LIC: 22 UTC

Os campos apresentados nesta seção são referentes à estrutura da LIC na fase de início de enfraquecimento.

A FIGURA 42a mostra que na fase de enfraquecimento da LIC, há uma diminuição dos valores de água precipitável próximo da costa, onde estava localizada a LIC. Na FIGURA 42b vê-se que a área com precipitação convectiva diminuiu em relação ao horário anterior. O campo de temperatura apresentado na FIGURA 42c mostra que os valores começam a diminuir sobre o continente. É possível observar nesta FIGURA uma inversão do gradiente horizontal de temperatura, característico durante a noite. Esta inversão ocorre devido à diferença de capacidade calorífica entre o continente e o oceano, ocasionando a inversão da direção do vento. Nota-se também um resfriamento acompanhado por um ressecamento, caracterizado pelos valores extremamente baixos, inferiores a 16 g/kg, conforme mostra a FIGURA 42d.

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

FIGURA 42 – (a) água precipitável, (b) precipitação convectiva acumulada, (c) temperatura do ar, (d) razão de mistura, (e) vento em superfície, (f) vento em 850 hPa, no domínio 2, às 22 UTC (no início de enfraquecimento da LIC que ocorreu nos dias 17-18 de abril de 2002).

A FIGURA 42e mostra o vento horizontal em superfície, na fase de enfraquecimento da LIC. É possível observar, novamente, que o campo de vento não apresenta modificações significativas em comparação ao período anterior. A brisa terrestre não está caracterizada como se esperava, o que pode estar relacionado à soberania do escoamento de grande escala sobre o de mesoescala, em função da convergência dos ventos Alísios, conseqüência da presença da ZCIT. É possível que, em um caso de LIC sem a presença da ZCIT, o modelo MM5 evidenciasse a circulação de brisa terrestre.

Na FIGURA 42f, relativa ao campo de vento horizontal em 850 hPa, que houve uma intensificação do jato de leste. Como neste período a LIC já estava em processo de dissipação, este resultado provavelmente não está associado à ocorrência da LIC. Ainda, observa-se uma rotação dos ventos na região costeira, pois eles são de leste. É importante ressaltar que, em todos os períodos anteriores, este escoamento era paralelo à costa.

5. Dissipação da LIC: 01 UTC

Nesta seção são apresentados os campos relativos à fase de dissipação da LIC ocorrida nos dias 17-18 de abril de 2002.

A FIGURA 43c mostra inversão de direção do gradiente horizontal de temperatura na interface oceano/continente. Com relação ao campo de razão de mistura representado na FIGURA 43d, nota-se que os valores observados na fase dissipativa da LIC são mais elevados tanto sobre o continente quanto sobre o oceano.

O campo de vento em superfície, apresentado na FIGURA 43e, mostra um comportamento semelhante ao observado no período anterior, pois há uma entrada de ventos mais fortes em direção à costa, permanecendo de nordeste. Esta direção do escoamento em superfície, próximo à costa, foi predominante na maioria dos períodos analisados anteriormente.

A FIGURA 43f mostra que o campo de vento em 850 hPa apresenta uma configuração totalmente diferente dos períodos anteriores. Observa-se ainda que não existe mais nenhum vestígio do jato, que há apenas 3 horas podia ser observado em toda a região costeira.

(a)

(b)

(a) (b)

(e) (f)

FIGURA 43 – (a) água precipitável, (b) precipitação convectiva acumulada, (c) temperatura do ar, (d) razão de mistura, (e) vento em superfície, (f) vento em 850 hPa, no domínio 2, à 01 UTC (dissipação da LIC que ocorreu nos dias 17- 18 de abril de 2002).

4.3 Síntese dos Resultados

Dentre os vários resultados obtidos, pode-se destacar que:

9 em superfície, o campo de vento mostrou velocidades maiores no oceano, em todos os períodos, em relação àqueles observados no continente. Foi observada, também, uma distinção entre os escoamentos sobre o oceano e sobre o continente: no oceano, os ventos foram de nordeste, em todos os períodos, enquanto que no continente, até 1 hora antes da LIC se formar, os ventos eram de leste. Nos períodos seguintes, a direção dos ventos no continente foi variável para, na dissipação da LIC, acompanhar o escoamento que se deslocava do oceano para o continente, ou seja, os ventos passaram a ser de nordeste, porém mais fracos do que aqueles observados no oceano.

9 No nível 850 hPa, o vento horizontal apresentou direções totalmente distintas sobre o oceano e o continente: no oceano o vento girou de sudeste para leste, enquanto que no interior do continente, os ventos foram de leste, com exceção do momento de atividade máxima. Observou-se, ainda, uma região de transição, no litoral, entre estes dois regimes de ventos. As maiores velocidades ocorreram paralelamente ao litoral, com máximo às 22 UTC, momento de intensidade convectiva máxima da LIC selecionada.

9 Apesar do gradiente horizontal de temperatura ser nítido em todos os períodos, numericamente a diferença entre os valores de temperatura entre o continente e o oceano foi muito pequena, de aproximadamente 2ºC, até 1 hora antes da formação da LIC. Somente no momento de atividade máxima da LIC, os valores de temperatura variaram muito e sem uma estrutura definida sobre o continente, desconfigurando o gradiente horizontal de temperatura. Quando a LIC entra em processo de dissipação, as diferenças de temperatura se acentuam entre o oceano e o continente (aproximadamente 4ºC).

9 Os valores máximos de razão de mistura são observados na região litorânea, diminuindo continente adentro, sem variações significativas entre os diversos períodos de tempo de vida da LIC.

5. CONCLUSÕES

Neste trabalho foram apresentados os resultados das investigações realizadas quando da ocorrência de Linhas de Instabilidade Costeira (LIC) na região leste do Estado do Pará. A base experimental para este estudo foi obtida durante o Experimento de Campo do Período Chuvoso, realizado no litoral do Estado do Pará, em abril de 2002.

As principais conclusões deste trabalho são:

1. a escolha dos sítios experimentais, em Soure e em Bragança, foi muito importante para o estudo das LIC na região costeira do Estado do Pará. A posição geográfica destas duas localidades é extremamente favorável à obtenção de informações meteorológicas para este tipo de fenômeno;

2. com base nos dados de superfície, foi verificado que as LIC analisadas não provocaram alterações significativas nas condições meteorológicas de superfície, com exceção de uma queda marcante nos valores de temperatura do ar, observada perto do horário de máxima intensidade, na maioria das LIC;

3. a partir dos dados das radiossondagens foi verificado que, para a LIC selecionada, o seu desenvolvimento foi dificultado devido aos elevados valores do índice de instabilidade CINE, que representa as condições ambientais inibidoras de atividade convectiva. Esta conclusão foi extraída

com base nos perfis verticais de θ, θe e θes e não nos valores calculados, porque os valores críticos deste, e dos outros índices utilizados neste trabalho, por não terem sido obtidos para as regiões tropicais, permitem uma interpretação unicamente qualitativa;

4. a situação sinótica, na qual a LIC selecionada se formou, mostrou a existência de um ramo da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) perto da costa norte/nordeste do Brasil, durante todo o tempo de vida, de aproximadamente 8 horas, desta LIC;

5. a presença da ZCIT influenciou o campo de vento de mesoescala em superfície, em todas as fases da LIC mas, de fato, o escoamento de 850 hPa parece ser muito importante para explicar a não penetração da LI continente adentro (Kousky, 1980);

6. os campos meteorológicos simulados ao longo do tempo de vida da LIC que ocorreu nos dias 17-18 de abril de 2002, permitiram verificar como esta LIC evoluiu e porquê a atividade convectiva, apesar de organizada, não foi significativa;

7. as restituições horárias dos campos meteorológicos pelo modelo MM5 possibilitaram a avaliação continuada da LIC em períodos diferentes ao longo do seu ciclo de vida, permitindo uma abordagem inovadora deste fenômeno;

8. apesar dos importantes resultados experimentais obtidos para as LIC analisadas, as conclusões precisam ser consideradas como pontuais tendo em vista que, devido à sua grande extensão (da ordem de 1000 km), foram somente dois os pontos de amostragem. Estas informações são extremamente valiosas, mas não suficientes para o completo entendimento de todos os processos envolvidos na ocorrência das LIC.

Em um trabalho de pesquisa, nem sempre é possível esclarecer de maneira definitiva todos os aspectos importantes para o entendimento do fenômeno analisado. Assim, deixa-se como sugestão:

• diminuir o intervalo de tempo entre o lançamento das radiossondagens e aumentar o número de locais de lançamento, ao longo da costa, em futuros experimentos de campo que objetivem o entendimento das LIC;

• realizar análises similares às apresentadas neste trabalho para LIC que ocorreram em meses de abril de outros anos e em outros meses do ano, para que comparações entre os campos observados e simulados possam ser realizadas;

• investigar outros tipos de linhas de instabilidade (por exemplo, LIP1 e LIP2) evidenciando as diferenças/semelhanças encontradas em relação às LIC, com a metodologia utilizada neste trabalho;

• desenvolver estudos sobre índices de instabilidade para regiões tropicais, encontrando valores críticos adequados.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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