UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Campus Experimental de Ourinhos
DOUGLAS CRISTINO LEAL
DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DO PARÂMETRO
DENSIDADE VIL PARA ALERTA DE TEMPESTADES
OURINHOS (SP) / 2008
Trabalho de conclusão de curso apresentado à Comissão de Avaliação de TCC do Curso de Graduação em Geografia – Bacharelado, do Campus Experimental de Ourinhos – UNESP, como parte das exigências para o cumprimento da disciplina Estágio Supervisionado e Trabalho de Graduação no 1° semestre letivo de 2008.
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Campus Experimental de Ourinhos
DOUGLAS CRISTINO LEAL
DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DO PARÂMETRO
DENSIDADE VIL PARA ALERTA DE TEMPESTADES
OURINHOS (SP) / 2008
Trabalho de conclusão de curso apresentado à Comissão de Avaliação de TCC do Curso de Graduação em Geografia – Bacharelado, do Campus Experimental de Ourinhos – UNESP, como parte das exigências para o cumprimento da disciplina Estágio Supervisionado e Trabalho de Graduação no 1° semestre letivo de 2008, sob orientação do prof. Dr. Gerhard Held e co-orientação da profª. Drª. Ana Maria Gomes e prof. Dr. Jonas Teixeira Nery.
Dedico este trabalho a todos que me apoiaram e que me deram base para o possível desenvolvimento, bem como a concretização do mesmo.
AGRADECIMENTOS
Ao professor Dr. Gerhard Held por ser meu orientador e ensinar como trabalhar com as diversas ferramentas importantes para a previsão de tempo, além de apoiar em diversos trabalhos e publicados.
Ao professor Dr. Jonas Nery, por apoiar as pesquisas realizadas na Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Ourinhos.
À co-orientadora Drª. Ana Maria Gomes por ajudar em diversos trabalhos e estatísticas ligadas à meteorologia, bem como na compreensão do funcionamento dos radares Doppler.
Ao Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet), que cedeu material e bases de dados para este trabalho.
À UNESP, campus de Ourinhos, por me conceder o título de Geógrafo, pela ajuda e apoio nas produções acadêmicas.
Dr. Gerhard Held (orientador) _____________________________________________________ (assinatura do membro) _____________________________________________________ (assinatura do membro) _____________________________________________________ (assinatura do membro) Ourinhos, 15 de agosto de 2008.
temores e imortal por seus desejos”. Pitágoras
SUMÁRIO
Página
I INTRODUÇÃO ... 13
II OBJETIVO ... 14
III REVISÃO DE LITERATURA ... 15
IV MATERIAIS E MÉTODOS... ... 19
V ETAPAS DO TRABALHO ………... 22
VI RESULTADOS E DISCUSSÃO... 29
1 ANÁLISE DA DINÂMICA CLIMÁTICA DE OUTUBRO A MARÇO (2000 A 2004) ... 29
1.1 Análise da Dinâmica Climática de outubro (2000 a 2004) ... 29
1.2 Análise da Dinâmica Climática de novembro (2000 a 2004) ... 29
1.3 Análise da Dinâmica Climática de dezembro (2000 a 2004) ... 31
1.4 Análise da Dinâmica Climática de janeiro (2000 a 2004) ... 32
1.5 Análise da Dinâmica Climática de fevereiro (2000 a 2004) ... 33
1.6 Análise da Dinâmica Climática de março (2000 a 2004) ... 34
2 CLIMATOLOGIA DAS DISTRIBUIÇÕES DE VIL, TOPO DOS ECOS E DENSIDADE VIL ... 35
2.1 Climatologia para o mês de outubro (2000 a 2004) ... 36
2.2 Climatologia para o mês de novembro (2000 a 2004) ... 38
2.3 Climatologia para o mês de dezembro (2000 a 2004) ... 40
2.4 Climatologia para o mês de janeiro (2000 a 2004) ... 42
2.5 Climatologia para o mês de fevereiro (2000 a 2004) ... 44
2.6 Climatologia para o mês de março (2000 a 2004) ... 46
3 RESUMO DA CLIMATOLOGIA PARA OS MESES DE OUTUBRO A DEZEMBRO E DE JANEIRO A MARÇO (2000 A 2004) ... 48
4 EVENTOS SEVEROS REGISTRADOS NO PERÍODO DE OUTUBRO A MARÇO (2000 A 2004) ... 53
5 ANÁLISE DOS EVENTOS SEVEROS SELECIONADOS ... 56
5.1 Evento dia 26 de março de 2000 ... 56
5.2 Evento de 04 de outubro de 2000 ... 57
5.3 Evento de 08 de fevereiro de 2001 ... 63
V CONCLUSÕES... 67
ÍNDICES DE FIGURAS
Página Figura 1. Rede de radares Doppler do IPMet (BRU = Bauru; PPR =
Presidente Prudente), mostrando os anéis de 240 e 450Km, alcances
quantitativos e modo vigilância, respectivamente... 21 Figura 2: Esquema básico de introdução de dados do radar SIGMET de
Bauru, no sistema TITAN, através da conversão dos dados brutos para dados
no formato MDV... 26 Figura 3: Arquivamento dos dados para cada radar (Bauru e Presidente
Prudente) usando uma resolução de 0,75Km na horizontal e na vertical, sobre um domínio de 480Km x 480Km x 19,5Km, com 26 níveis na
vertical... 26 Figura 4: Esquema ilustrando a diferença entre a célula específica do TITAN.
A ilustração acima é o volume encerrado pelo contorno de
45dBZ... 27 Figura 5: Esquema de refletividade composta. O máximo valor de cada
altitude é projetado na superfície... 28 Figura 6: Esquema demonstrativo da coluna de integração para o cálculo de
VIL... 28 Figura 7: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de
outubro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru... 36 Figura 8: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de
outubro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de
Bauru... 37 Figura 9: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade
VIL, para o mês de outubro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas
as tempestades, através de dados do radar de Bauru... 37 Figura 10: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês
de novembro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru... 38 Figura 11: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de
novembro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de
Bauru... 39 Figura 12: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade
VIL, para o mês de novembro, no período de 2000 a 2004, calculados para todas tempestades através de dados do radar de
Bauru... 39 Figura 13: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês
de dezembro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de
Bauru... 40 Figura 14: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de
dezembro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de
Figura 15: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de dezembro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de
Bauru... 41 Figura 16: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês
de janeiro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de
Bauru... 42 Figura 17: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de
janeiro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de
Bauru... 43 Figura 18: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade
VIL, para o mês de janeiro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de
Bauru... 44 Figura 19: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês
de fevereiro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de
Bauru... 45 Figura 20: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de
fevereiro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de
Bauru... 45 Figura 21: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade
VIL, para o mês de fevereiro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de
Bauru... 46 Figura 22: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês
de março de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de
Bauru... 47 Figura 23: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de
março no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de
Bauru... 47 Figura 24: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade
VIL, para o mês de março, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de
Bauru... 48 Figura 25: Distribuição da freqüência de ocorrência do topo dos ecos, para os
meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as
tempestades usando dados do radar de Bauru... 49 Figura 26: Distribuição da freqüência de ocorrência do topo dos ecos, para os
meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as
tempestades usando dados do radar de Bauru... 50 Figura 27: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL, para os meses de
outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as
Figura 28: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL, para os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades
usando dados do radar de Bauru... 51 Figura 29: Distribuição da freqüência de ocorrência de Densidade VIL, para
os meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para
as tempestades usando dados do radar de Bauru... 52 Figura 30: Distribuição da freqüência de ocorrência de Densidade VIL, para
os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as
tempestades usando dados doradar de Bauru... 52 Figura 31: Campo de refletividade do radar de Bauru para o evento de 26 de
março de 2000, às 21:37 UT (esquerda) e de velocidade radial (direita). A letra R indica a localização do radar de Bauru. As setas em vermelho indicam vento radial em direção ao radar e as setas em azul indicam vento radial em
sentido para fora do radar, identificando a região de convergência... 56 Figura 32: Campo de refletividade do radar de Bauru para o evento de 26 de
março de 2000, que mostra a evolução temporal da célula convectiva que atingiu Bauru desde a sua formação às 21:07 UT até sua fase de decaimento
às 22:07 UT... 57 Figura 33: Imagem dos dados gerados pelo TITAN correspondente ao dia 04
de outubro de 2000, às 16:45 UT para o alcance dos 240Km do radar de
Bauru... 58 Figura 34: Imagem do radar de Bauru obtido com o TITAN para o dia 04 de
outubro de 2000, às 16:37 UT, mostrando a previsão do deslocamento da célula contendo granizo. Os anéis são mostrados a cada 5Km a partir do
radar... 59
Figura 35: Imagem do radar de Bauru mostrando o campo de refletividade para o evento do dia 04 de outubro de 2000 às 16:45 UT e a linha de base (esquerda) usada para o corte vertical (direita). Anéis são mostrados a cada
5Km a partir do radar... 60 Figura 36: Evolução temporal da estrutura vertical para a refletividade
máxima observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de
outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:02 UT... 61 Figura 37: Evolução temporal da estrutura vertical para VIL observada pelo
radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das
16:45 às 17:37 UT... 62 Figura 38: Evolução temporal da estrutura vertical para topo dos ecos
observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de
2000 no período das 16:45 às 17:37 UT... 62 Figura 39: Evolução temporal da estrutura vertical para Densidade VIL
observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de
Figura 40: Campo de refletividade do radar, raio de alcance de 240Km, para o evento do dia 08 de fevereiro de 2001, às 21:37 UT. A imagem mostra valores de topo para limiar de refletividade 40dBZ. Identificado pelo TITAN uma linha de precipitação intensa que causou grandes prejuízos na cidade de Bauru. A letra R indica o radar de Bauru. As refletividades ao longo do azimute 255° - 260°, observados nas figuras 40, 41 e 42, são causadas pelos
raios do sol poente... 64 Figura 41: Campo de refletividade do radar, raio de alcance de 240Km, para
o evento de 08 de fevereiro de 2001, às 21:37 UT. A imagem mostra os valores de VIL sobrepostos ao campo de refletividade do radar em dBZ. Altos valores de VIL comprovam juntamente com altos valores de topo dos ecos a
severidade da tempestade... 65 Figura 42: Evolução da tempestade no dia 8 de fevereiro de 2001, com os
INDICES DE TABELAS
Tabela 1: Eventos registrados referentes aos meses chuvosos no período de
2000 a 2004 em Bauru... 55
RESUMO
Esse estudo tem por finalidade a avaliação da utilização do parâmetro Densidade VIL como um indicador para tempestades potencialmente severas na área central do Estado de São Paulo. Numa tentativa de melhorar os produtos utilizados para a emissão desses alertas automaticamente disponibilizados ao centro de operações do IPMet, determinou-se um segundo parâmetro, chamado Densidade VIL, para as tempestades ocorridas durante todos os meses do ano, no período de 2000 a 2004. A partir dos valores estatísticos descritivos determinados para o período enfocado será possível redefinir limiares para os meses de janeiro a dezembro e avaliar o impacto disso na redução do falso alarme a partir da implementação e automação da aquisição do parâmetro Densidade VIL e avaliá-lo em tempo real em um futuro próximo.
Palavras-Chave: Densidade VIL, Tempestades, radar Doppler, Estado de São Paulo
ABSTRACT
The purpose of this paper is values the use of the parameter VIL Density, like indicator for storms potentially severe, in São Paulo State. In an attempt to improve the products used to issue such alerts automatically displayed at the center of operations of IPMet, it was determined a second parameter, called density VIL for storms during every month of the year for the period 2000 to 2004. From the statistical values it will possible to re-define thresholds for the January and December. It is important to evaluate the impact of that in reducing the false alarm from the implementation and automation of the acquisition of the density parameter VIL and evaluate it in time real in the near future.
I INTRODUÇÃO
O software SIGMET/IRIS (Interactive Radar Information System), que gerencia a aquisição, geração e armazenamento dos dados coletados pelo radar Doppler de Bauru permite a obtenção de uma grande variedade de produtos derivados da refletividade e velocidades radiais. Um dos produtos rotineiramente utilizados pelo setor operacional é o produto Alerta (Warning) que se resume numa ferramenta auxiliar para a identificação de áreas de possível ocorrência de tempo severo. Por tempo severo entende-se uma variedade de fenômenos meteorológicos que provocam danos em superfície resultantes de ventos fortes, precipitação muito intensa, enchentes súbitas, granizo e raios associados à atividade convectiva (WMO, 2004).
Este trabalho tem o objetivo de melhorar os alertas de tempestades, contribuindo para uma mitigação dos riscos potenciais decorrentes desses eventos na área central do Estado de São Paulo e regiões adjacentes, dentro do raio de alcance dos 240Km, a partir do radar de Bauru, através da determinação e avaliação do parâmetro Densidade VIL (razão entre VIL e o topo dos ecos), para os meses em que há maior ocorrência de chuvas, ou seja, de outubro a março. A partir dos resultados obtidos, os mesmos servirão de base para redefinir limiares para cada um desses meses e posteriormente avaliar o impacto disso na redução de falso alarme, quando da emissão de alertas de tempo severo. Através da implementação e automação da aquisição do parâmetro Densidade VIL, em um futuro próximo, será então possível avaliá-lo em tempo real.
II OBJETIVO
• Estabelecer uma climatologia sobre a distribuição de VIL e topo dos ecos, relativos às tempestades, utilizando dados coletados com o radar Doppler de Bauru;
• Determinar o parâmetro Densidade VIL;
• Definir limiares para este parâmetro que serão utilizados para a identificação de tempo severo.
III REVISÃO DE LITERATURA
A precipitação tropical desempenha um papel importante na
circulação geral da atmosfera levando em conta a importância da distribuição de fonte de calor de grande escala nas circulações globais. Isso demonstra a grande importância de estudos que enfocam a precipitação nesta área que, na grande maioria são caracterizadas por nuvens convectivas de grande desenvolvimento vertical.
Plank (1969) realizou um estudo considerando populações de nuvem cumulus da Península da Flórida que foram fotografadas periodicamente e de forma completa, durante dezenove dias, entre agosto e setembro de 1957. Do conjunto destas fotografias, nomeado amostras de população, foram selecionados os exemplos representativos das populações cumulus e sua ocorrência generalizada dos vários dias e horas, para que fossem analisados visando determinar o tamanho e a distribuição característica da nuvem cumuli e suas tendências temporais. As análises revelaram que o número de Densidade da cumuli diminuiu quase exponencialmente com o aumento da dimensão da nuvem. Observou-se também que ocorreram no grupo estruturas de populações que começaram a se formar por volta do período matutino, sendo uma importante característica do desenvolvimento de convecção de cumulus nessa região.
Características de tempestades, através do ordenamento das mesmas, assim como volume da tempestade, área e altura, possuem freqüência de distribuição lognormal. A refletividade tem também uma distribuição enviesada de freqüência com uma prevalência de valores menores de refletividade dentro das tempestades. Tanto a máxima refletividade da tempestade quanto a altura são mostradas e correlacionadas com o logaritmo do volume de tempestade (POTTS et al., 2000).
Para López (1977), a distribuição lognormal descreve o tamanho horizontal bem como as distribuições de freqüência, da altura e a duração da nuvem em relação ao eco do radar através de relações de populações de diversas regiões e situações convectivas. Duas hipóteses são sugeridas para explicar este fenômeno. A primeira postula um crescimento do processo de nuvem em parcelas, cujo crescimento linear do ar ambiente ocorre por um processo aleatório que obedece à lei de efeitos proporcionais. A segunda postula uma formação de um processo de nuvens, em que as nuvens são formadas pela fusão da camada-limite com os elementos convectivos.
Nesses elementos convectivos, o granizo ocorre de forma associada a condições de forte instabilidade atmosférica e intensos movimentos ascendentes responsáveis pela formação e manutenção de nuvens cumulunimbus, com grande freqüência nas regiões tropicais (CONTI, 1981).
A determinação de um novo parâmetro, a razão VIL/Topo, utilizando valores máximos de VIL e de topo dos ecos, denominado Densidade VIL (AMBURN e WOLF, 1996),
é uma importante contribuição para a identificação de tempo severo e do potencial de granizo.
Dentro da área de cobertura do radar de Bauru, enchentes repentinas que são responsáveis pelas ruas inundadas e casas invadidas pela água, ocorrem freqüentemente no município de Bauru, proporcionais ao número de tempestades que atingem o município, sendo que mais da metade dessas tempestades ocorrem no período de dezembro a fevereiro (HELD e NACHIGALL, 2002).
Nas operações de emissão de alerta de tempo severo, freqüentemente os previsores se baseiam no produto VIL para se estimar a severidade de uma tempestade e em particular, se existe potencial para presença de granizo. Uma vez que os valores de VIL têm grande variabilidade baseado nas características da massa de ar atuante, normalmente utiliza-se um limiar de VIL para ser usado em cada tempestade.
Amburn e Wolf (1997) propuseram em seu estudo, uma normalização do parâmetro VIL em relação ao topo do eco através dos experimentos caracterizados por eventos causados por diferentes tipos de massas de ar. A partir daí calcularam um parâmetro chamado de Densidade VIL. Desta forma foi possível selecionar as tempestades que produziram maior granizo, independente das características das massas de ar, em um período de nove meses baseado em produtos originados dos dados do radar KINX WSR-88D de Inola, Oklahoma, correlacionando os resultados obtidos com as informações dos relatórios que atestaram a ocorrência do granizo em superfície.
Calcularam, a partir da razão de VIL e o topo de eco, o tamanho do granizo em relação à refletividade observada do radar e os resultados mostraram que um valor de Densidade VIL de 3,5g/m3 foi verificado em 90% dos casos graves de queda de granizo.
Estes resultados são semelhantes aos obtidos por Baumgardt e King (2002) para a região de LaCrosse, Wisconsin. Um valor para o parâmetro Densidade VIL igual a 3,5g/m3 foi
obtido em 90% de seus 70 casos estudados. (BAUMGARDT e KING, 2002). Troutman e Rose (1997) observaram que o parâmetro Densidade VIL de 3,5g/m3 utilizado identificou em
81% dos casos a ocorrência de granizo na área de Nashville.
NOAA (2007) destaca em um estudo, utilizando 221 tempestades observadas na região de Tulsa, Oklahoma, no período de 1994 e 1995, que grande maioria das tempestades produziu granizo severo e que o parâmetro VIL é totalmente dependente do tipo de massa de ar e convecção presente, uma vez que foi observado granizo severo, mesmo com presença de baixos valores de VIL. Por isso o parâmetro VIL analisado isoladamente não é suficiente para distinguir tempestades severas, e assim para eliminar alguns problemas inerentes ao se levar em conta o uso de VIL somente, que há a necessidade do uso de um parâmetro como o parâmetro Densidade VIL, que é normalizado pelo topo do eco.
Na busca de parâmetros que pudessem melhor identificar eventos severos Edwards e Thompson (1998) realizaram estudos relacionando este parâmetro aos mecanismos das correntes descendentes (downdrafts) do topo das nuvens, Posteriormente os resultados obtidos foram aplicados e confirmados para região central da Flórida, adotando-se um limiar de 4,0g/m3 como um indicador de tempestade severa. Utilizando este
valor de limiar para o parâmetro Densidade VIL obteve-se um sucesso na identificação de 83% de todos os casos de tempestades severas estudadas por eles, incluindo casos de ventos intensos, tornados e queda de granizo. Tempestades com altos valores de Densidade VIL geralmente podem resultar em eventos produzindo queda de granizo com danos severos observados em superfície.
Entretanto, deve-se considerar aqui que tais limiares podem ser específicos de uma determinada região (PAXTON e SHEPERD, 1993), portanto requer uma verificação para as condições locais de cada região, conforme proposto no presente estudo para o Estado de São Paulo.
Em estudos preliminares, Gomes (2002) sugeriu limiares para emissão de alerta a eventos severos utilizando o parâmetro Densidade VIL. A partir desses resultados preliminares, Gomes e Held (2004) realizaram um estudo semelhante determinando o parâmetro Densidade VIL, para um período de dez anos para o mês de fevereiro. Os resultados obtidos foram utilizados para realizar uma classificação quanto ao nível de severidade das tempestades durante fevereiro, indicando que o parâmetro Densidade VIL <1,3g.m-3 está associado a tempestades que não produzem danos a superfície.
Seus resultados são comparáveis, em magnitude, ao valor sugerido por Amburn e Wolf (1997), em sua classificação para tempestades não-severas, com esse parâmetro variando de 1,3g.m-3 a 2,3g.m-3. Para valores de Densidade VIL, entre 2,3 e
3,3g.m-3, as tempestades já teriam potencial para produzir ventos intensos e granizo,
enquanto para limiares de Densidade VIL >3,3g.m-3 indicaria uma tempestade
extremamente severa, podendo produzir danos em superfície de grandes proporções. Tais resultados mostram o potencial de aplicação para o setor operacional e com isso a necessidade de uma análise cobrindo todo o período chuvoso.
No presente estudo os resultados obtidos por Gomes e Held (2004) são ampliados para os demais meses da estação chuvosa no Estado de São Paulo, no entanto utilizando o sistema de software TITAN (Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting), que é um sistema especialmente desenvolvido para o tratamento e as aplicações das informações de radares meteorológicos, permitindo a obtenção dos dois parâmetros, VIL e topo dos ecos de radar associados às células excedendo a um determinado limiar previamente selecionado (DIXON e WIENER, 1993).
A implementação deste software no IPMet foi de elevada importância, tanto para as atividades de monitoramento e alerta de tempo severo, quanto para as aplicações
em pesquisa realizando os estudos necessários a obtenção de uma climatologia destes eventos.
Um exemplo de aplicação da utilização dos diferentes produtos disponíveis pelo TITAN é encontrado nas análises realizadas para o vendaval ocorrido em 29 de março de 2006, que associado à instabilidade baroclínica presente neste dia, produziu fortes chuvas acompanhadas por ventos intensos, que atingiram o Estado de São Paulo, causando sérios danos às regiões de Piracicaba e Campinas (GOMES e HELD, 2006).
Outros exemplos recentes de eventos severos ocorridos dentro da área de cobertura do radar de Bauru foram os tornados de Palmital e Lençóis Paulista, observados em 25 de maio de 2004, que provocaram a morte de duas pessoas e causando ferimentos em cinqüenta e uma que estavam no campo e buscaram abrigo num ônibus (HELD et al., 2006).
O desenvolvimento de índices derivados das observações de radar e associados a tempestades severas é muito importante, pois sua utilização num ambiente operacional contribuirá para minimizar o impacto desses eventos além de contribuir para a diminuição das taxas de falso alarme existentes em relação aos eventos severos.
IV MATERIAIS E MÉTODOS
Em face da implantação do sistema TITAN no modo Arquivo, dedicado às análises pós-facto das informações dos radares Doppler do IPMet, optou-se por utilizá-lo para a determinação dos parâmetros VIL e topo dos ecos, para o período selecionado no presente estudo. O sistema TITAN contém um módulo dedicado à análise climatológica das informações geradas por radares meteorológicos.
VIL (Vertically Integrated Liquid – conteúdo de água líquida integrado verticalmente) é uma função não linear derivada dos valores de refletividade e integrados numa coluna vertical e que converte essas refletividades, em estimativas do conteúdo de água líquida equivalente baseado em estudos teóricos de distribuições do tamanho de gotas e estudos empíricos de fator de refletividade e conteúdo de água líquida (LOUISVILLE, 2004).
Este fator é proporcional ao número total de gotas (alvos) dentro de um volume medido e seus diâmetros elevados à sexta potência. Assim, VIL aumenta exponencialmente de acordo com a refletividade, portanto grandes valores de VIL estão geralmente associados à presença de granizo. Como um resultado, VIL é usado para identificar temporais que provavelmente contêm granizo.
Como a equação de VIL é uma estimativa de água líquida derivada das informações de radar, baseado em considerações sobre a refletividade ela pode ser escrita na forma da equação (1). h x Z Z x VIL= − i+ i+ 7 ∆ 4 1 6 2 10 44 . 3 (1)
Onde VIL tem unidades de quilogramas por metro quadrado (Kg.m-2); Z i e
Zi+1 são valores de refletividades (mm6m-3) nas porções inferiores e superiores de uma
camada amostrada; ∆h é a espessura da camada, em metros, que varia em função da distância e elevação.
O fator de refletividade (Z) é proporcional ao diâmetro (D) do alvo elevado à sexta potência e o número (n) total de alvos (gotas), medidas num volume amostrado, e é dado pela equação (2):
(2)
Baseado nas equações 1 e 2, grandes valores de VIL requerem altos valores de refletividades, implicando na presença de alvos grandes, isto é, granizo suspenso nas altas camadas de uma tempestade.
Deve ser notado que o fator de refletividade tem uma dependência da fase do hidrometeoro, como também do tamanho do alvo. Para um mesmo hidrometeoro esférico
do mesmo tamanho no espectro Rayleigh, o gelo terá um fator de refletividade menor que o da água (RINEHART, 2004).
O produto topo dos ecos é uma imagem da altura da máxima ocorrência de um limiar de dBZ selecionado e amostrado em quilômetros, é um excelente indicador de tempo severo e granizo. Por exemplo, o topo de 50dBZ, localizado a 1Km acima do nível de congelamento, estará certamente relacionado a uma tempestade convectiva severa.
A maioria dos algoritmos operacionais utilizados para a detecção de granizo utilizando radares de polarização simples (horizontal) é baseada na análise dos perfis verticais da refletividade do radar. Tanto no Instituto Meteorológico da Holanda (KNMI) quanto no Instituto Meteorológico da Bélgica (RMI), a probabilidade de granizo é derivada da altura do nível de congelamento e da altura do topo dos ecos do radar para um limiar de 45dBZ (DELLOBBE e HOLLEMAN, 2006). Os algoritmos usados pelo TITAN na identificação de granizo utilizam metodologia semelhante.
Estudos enfocando o parâmetro Densidade VIL, demonstraram que este parâmetro é um bom indicador de granizo severo (BAUMGARDT e KING, 1997). O quociente (VIL/eco) é então multiplicado por 1000, para produzir g.m-3. Este parâmetro pode
ser escrito como:
Densidade VIL= VIL/ topo eco (3) Quando o VIL é “normalizado” usando o topo do eco, a Densidade VIL resultante poderá ser usada para identificar tempestades com altos valores de refletividades relativas à sua altura. Em outras palavras, à medida que a Densidade VIL aumenta, os núcleos contendo granizo tendem a ser mais profundos e mais intensos, portanto o tamanho do granizo observado tende a ser maior (PAXTON e SHEPHERD, 1993).
Desta forma tem-se uma vantagem na utilização do parâmetro Densidade VIL sobre o VIL, uma vez que o mesmo é uma normalização de VIL pelo topo dos ecos. Conseqüentemente, as variações da Densidade VIL, devido ao tipo de massa de ar, são muito menores que as variações em VIL.
Temporais onde se observa altos valores de Densidade VIL, geralmente podem produzir precipitação de granizo, tornados e ventos intensos provocando grandes danos em superfície.
Para a análise foram utilizados dados de varreduras volumétricas obtidas com o radar Doppler de Bauru, visto na Figura 1. Essas varreduras são compostas por onze elevações, que variam de 0,3 a 34,9°, com uma resolução de 1° em azimute por 1Km em distância, coletando informações de refletividade, velocidade radial e largura espectral, com uma freqüência de 15 minutos ou menos, em um raio de 240Km, a partir do radar de Bauru.
Os dados volumétricos foram recuperados em seu formato proprietário SIGMET e convertidos para o formato MDV e processados utilizando o sistema de software TITAN, cujo módulo estatístico fornece os parâmetros médios relativos à série de dados em análise.
Figura 1. Rede de radares Doppler do IPMet (BRU = Bauru; PPR = Presidente Prudente), mostrando os anéis de 240 e 450Km, alcances quantitativos e modo vigilância, respectivamente.
Para obtenção dos parâmetros relativos às células de tempestade, foram definidos limiares de refletividade >40dBZ e volume >16Km3. Os parâmetros determinados
são: MAX_VIL (kg/m2) e altura do topo dos ecos associados (Km). A partir desses dois
parâmetros foi calculado o parâmetro Densidade VIL e determinadas as distribuições estatísticas relativas aos três parâmetros para o período dos cinco anos selecionados.
As estatísticas descritivas e os histogramas foram obtidos utilizando o aplicativo Excel, for Windows, da Microsoft para a realização dos cálculos dos parâmetros médios representativos da série analisada. Os dados resultantes foram trabalhados e os gráficos obtidos e comparados. O sistema que foi utilizado para análise é o software TITAN.
TITAN é um sistema desenvolvido para aplicação em previsão imediata do deslocamento de tempestades, baseado na metodologia de centróides, desenvolvido originalmente para aplicação em tempestades observadas, na África do Sul, tendo suas aplicações expandidas no início da década de 90, por Dixon e Wiener (1993), do National Center for Atmospheric Research (NCAR), em Boulder, Estados Unidos.
Este sistema define as tempestades como regiões tridimensionais de refletividades excedendo um determinado limiar e combinando-as de modo lógico, entre duas observações consecutivas de radar. O método usa como base as informações do radar em coordenadas cartesianas.
A componente de rastreamento está baseada na solução otimizada do problema de “matching” e não na hipótese sobre a velocidade inicial da tempestade. Fusões e divisões – “merger” e “split” - são identificadas através de lógica geométrica, considerando as posições e formas das tempestades. As previsões são baseadas no ajuste linear considerando a história da tempestade em relação às suas posições e formas. O sistema foi projetado para funcionar em tempo real, com dados de radar, provendo a análise e a previsão em um tempo aproximado de 10 segundos, a partir do término de coleta da varredura volumétrica (KOKITSU, 2005).
Entretanto, o TITAN se transformou em uma poderosa ferramenta de análise, que não somente tem uma aplicação específica para a identificação e previsão de tempestades, como suporta também a inserção de diversos tipos de dados meteorológicos, realizando processamentos e geração de novos produtos, com apresentação gráfica de todos os resultados.
Atualmente o TITAN é um sistema que permite realizar tarefas tais como introdução de dados de vários radares meteorológicos, incluindo outros tipos de dados como trajetória de aviões, descargas atmosféricas, satélite, modelos numéricos, estações meteorológicas, permitindo o re-mapeamento de dados de radar em coordenadas cartesianas, a composição de radares, identificação e remoção de ecos de terreno e propagação anômala quando presente em dados de radares. Também realiza tarefas, em tempo real, de rastreamento e previsão de tempestades, estimativa de precipitação, processamento de índices indicadores de severidade em tempestades, etc.
Uma variedade de propriedades das tempestades pode ser estimada, a partir das medidas de refletividade (Z), utilizando a teoria que se aplica a essas medidas (BATTAN, 1973) e a habilidade do sistema TITAN para a identificação objetiva das várias tempestades individuais que são observadas na área de alcance dos radares do IPMet. V ETAPAS DO TRABALHO
Durante o período a que se refere o presente relatório foram realizadas atividades discentes cujos resultados são resumidos pelo histórico escolar, aqui juntado, bem como foi realizado um curso orientado sobre Aplicações e Análise das Informações Geradas pelos Radares Doppler, sob a supervisão da Drª Ana Maria Gomes. Foram definidas ainda as principais etapas para a realização do projeto proposto que se iniciaram pela configuração e instalação dos vários módulos que compõem o sistema de software do TITAN (Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting; DIXON e WIENER,
1993), necessário para a obtenção dos parâmetros derivados das refletividades do radar Doppler de Bauru, disponibilizados num computador com plataforma LINUX.
Como sugerido na análise do projeto inicial, o período para o estudo foi reduzido e selecionou-se uma base de dados do radar de Bauru, cobrindo o período de 2000 a 2004. Como o acesso a essa base de dados ainda não é direto, os mesmos foram recuperados para só então serem convertidos para o formato de leitura do TITAN.
Durante o período também foi submetido e apresentado um trabalho no Simpósio Brasileiro de Geografia Física e Aplicada, realizado em Natal (RN), de 09 à 13 de julho de 2007, sob o título “Tempestades Severas de Inverno e Primavera de 2006 em Ourinhos – SP”, além de um resumo submetido ao VI Congresso de Iniciação das Faculdades Integradas de Ourinhos, sob o título “Determinação do Potencial de Severidade em Tempestades Usando Informações de Radar Meteorológico”, realizado em Ourinhos, de 17 à 19 de outubro de 2007. Durante os três meses iniciais do projeto, toda a base de dados de radar para os cinco anos, referente aos meses outubro de 2000 a março de 2004 foi convertida para o formato MDV (Meteorological Data Volume) e a distribuição de freqüência dos três parâmetros, altura do topo dos ecos, VIL (Vertically Integrated Liquid) e Densidade VIL, necessários para a análise, foram determinados.
As atividades de revisão bibliográfica e leitura tiveram sua continuidade, bem como as análises para a identificação e filtragem dos dados espúrios, na série considerada, através do cotejo dos campos de refletividade e velocidade radial. A revisão de literatura especializada certamente contribuiu para as fundamentações das análises, bem como para uma comparação com os resultados obtidos.
A climatologia para o período selecionado (outubro de 2000 a março de 2004) foi realizada definindo-se os parâmetros médios para as distribuições de topo dos ecos, VIL e conseqüente Densidade VIL que serão utilizados na definição de limiares associados a tempo severo.
Para complementar a análise climatológica um levantamento das ocorrências de eventos severos foi feito levando em conta o período de outubro a março, dos anos de 2000 a 2004, cujas observações mostraram que os mesmos produziram danos em superfície. A utilização da base de dados que reúne o número de chamadas atendidas por órgãos como a Defesa Civil, por exemplo, é pertinente para demonstrar a gravidade e a peculiaridade que cada evento severo e o conseqüente impacto na população em geral.
Foi estimada ainda uma relação do número de tempestades severas considerando, dentro da série analisada, todos os dias que constaram dos registros de ocorrências feitos pela Defesa Civil e jornais de forma a caracterizar o impacto dos mesmos em superfície e a determinar a distribuição de freqüência de ocorrência destes eventos.
A partir da relação do número de dias de eventos severos, foram selecionados três eventos para uma análise mais detalhada e também simular a aplicação
do parâmetro Densidade VIL em um ambiente operacional. Os eventos selecionados ocorreram em 26 de março de 2000, 04 de outubro de 2000 e 08 de fevereiro de 2001.
Como os radares Doppler, do Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet), localizados em Bauru, área central, e Presidente Prudente, Oeste do Estado de São Paulo, disponibilizam rotineiramente e de forma automática os produtos gerados, torna-se factível utilizá-los para análise e caracterização, não só da ocorrência desses eventos, mas também para se determinar a magnitude com que os mesmos são observados.
Um estudo detalhado sobre a morfologia dessas tempestades é de grande importância, principalmente aquelas que produzem granizos e ventos intensos, por possuírem um elevado potencial para causar efeitos devastadores em superfície.
O granizo, que é uma ocorrência meteorológica associada a condições de forte instabilidade atmosférica e intensos movimentos ascendentes (updrafts) responsáveis pela formação e manutenção de nuvens cumulunimbus, possui grande freqüência nas regiões tropicais (CONTI, 1981). Para o Estado de São Paulo, os resultados de pesquisas enfocando a distribuição de granizo, mostraram que a freqüência de dias com granizo chega a 66% nos meses de primavera/verão e a 34%, nos meses de outono/inverno. Outros estudos ainda demonstram a existência de uma correlação significativa entre urbanização e aumento da queda de granizo (CHANGNON e SEMONI, 1975).
Visando obter melhores resultados na emissão de alertas de tempo severo, em operação no IPMet e buscando nas informações utilizadas através de VIL e topo dos ecos, foi proposto a obtenção do parâmetro Densidade VIL, levando em conta os valores máximos de VIL e topo dos ecos observados, ou seja, a razão VIL/topo (AMBURN e WOLF, 1996). Os resultados documentados na literatura especializada mostram que o parâmetro Densidade VIL é um bom indicador de tempo severo.
As pesquisas que estão sendo realizadas no IPMet, utilizando informações de radar, têm permitido responder e satisfazer as necessidades regionais e locais com a implementação dos resultados e de sua transferência para o setor produtivo, contribuindo para a melhoria dos principais aspectos sócio-econômicos no Estado de São Paulo. Exemplos disto são os boletins de alerta de tempo severo enviado para as Defesas Civis. Vários municípios, dentro da área de vigilância dos radares, que de certo modo complementam os boletins de "Estado de Alerta" e "Estado de Emergência", emitidos por centros de previsão numérica e que certamente contribuem para a salvaguarda de vidas humanas e de propriedades buscando minimizar o impacto de possíveis tempestades catastróficas. Tais informações têm aplicação direta na agricultura, na medida em que são repassadas ao setor sucro-alcooleiro, por exemplo, permitindo um melhor planejamento das atividades de manejo do cultivo da cana, desde o preparo do solo até a colheita, aumentado a produtividade e reduzindo as perdas. Pode-se mencionar ainda que os boletins divulgados
permitem um melhor planejamento das atividades turísticas, particularmente as que envolvem certo grau de risco, propiciando uma maior segurança para seus usuários.
Os direitos de propriedade intelectual do TITAN pertencem a University Corporation for Atmospheric Research (UCAR). A página web para aquisição do software está localizada em www.rap.ucar.edu/projects/titan. O software TITAN é comumente mais executado no sistema operacional LINUX.
Para execução do projeto foi necessário implementar o sistema operacional LINUX em um computador, no campus da UNESP de Ourinhos, para posteriormente efetivar a instalação do software TITAN pelos especialistas do IPMet. A partir daí os dados do radar de Bauru foram convertidos para o formato MDV, para que pudessem ser processados pelo TITAN e os resultados avaliados.
Os tipos de dados internos suportados pelo TITAN são MDV para dados no formato de grade. Este formato foi desenvolvido no NCAR, no início dos anos 90. O MDV é um formato capaz de armazenar dados em grade de até três dimensões. Ele é altamente estruturado e possui habilidade para gerenciar múltiplos campos de dados em um único arquivo. O MDV requer o espaçamento constante de dados nos planos x-y para cada campo, ou seja, um único delta-x e delta-y para todos os dados de um determinado campo. Entretanto, o delta-x e o delta-y podem variar de campo para campo. Na terceira dimensão, o espaçamento poder ser variável, aceitando no máximo 122 níveis verticais.
A introdução de dados no sistema TITAN requer a execução de programas conversores de formato. O processo de conversão de dados brutos de radar armazenados por feixes (beam-by-beam) para o formato MDV do TITAN é realizado através de duas etapas.
Na primeira etapa é executado o programa para converter o dado original para o formato FMQ (File Message Queue). Na segunda etapa um outro programa é executado para ler o formato FMQ e gerar o dado no formato MDV. Um esquema básico de introdução de dados do radar SIGMET de Bauru, no sistema TITAN pode ser observado, na Figura 2.
Figura 2: Esquema básico de introdução de dados do radar SIGMET de Bauru, no sistema TITAN, através da conversão dos dados brutos para dados no formato MDV.
Fonte: KOKITSU, 2005.
Os dados do TITAN são arquivados, para cada radar, e utiliza uma resolução de 0,75Km na horizontal e na vertical, sobre um domínio de 480Km x 480Km x 19,5Km, conforme ilustrado pela Figura 3.
Figura 3: Arquivamento dos dados para cada radar (Bauru e Presidente Prudente) usando uma resolução de 0,75Km na horizontal e na vertical, sobre um domínio de 480Km x 480Km x 19,5Km, com 26 níveis na vertical.
Fonte: DIXON (2001), modificado por LEAL.
O software TITAN emprega algoritmos sofisticados para identificar e rastrear tempestades individuais (DIXON e WIENER, 1993). Estas tempestades são definidas pelo volume de uma região contígua acima de algum limiar.
No presente estudo foi utilizado, para volume de uma tempestade, o volume definido pelo limiar da Célula do TITAN ou simplesmente célula, ilustrado pela Figura 4. O
limiar estabelecido para selecionar as tempestades severas ocorridas no período estabelecido foi de 40dBZ, uma vez que o objetivo do estudo é a caracterização de parâmetros relativos às tempestades com potencial para produzir danos em superfície.
Uma tempestade completa constitui, portanto um grande volume composto de regiões incluindo refletividades menores que o valor de limiar.
Figura 4: Esquema ilustrando a diferença entre a célula específica do TITAN. A ilustração acima é o volume encerrado pelo contorno de 45dBZ.
Fonte: DIXON (2001), modificado por LEAL.
O TITAN utiliza os dados de refletividade sobre o volume total de dados. Os dados de cada altitude podem ser vistos separadamente. Entretanto é conveniente visualizar um sumário da configuração de refletividade sem ter que olhar para cada altitude separadamente.
Foi para tal propósito que o campo de refletividade composto foi criado. Considera-se a máxima refletividade em cada coluna vertical sobre o domínio do TITAN que, então, amostra esses valores à superfície, ilustrados na Figura 5. O campo de refletividade composta é determinado para todo o domínio e não somente para as células (GOMES e HELD, 2006).
O fator de refletividade pode ser usado para se estimar o conteúdo de água líquida, M (g/m3), em uma tempestade usando uma relação Z-M específica, sendo que
existem várias dessas relações na literatura. O sistema de análise do TITAN usa uma relação Z = a Mb, onde a = 20 300, e b = 1,67.
O valor de M é uma estimativa da massa de água por unidade de volume em uma tempestade, mas refere-se estritamente a partículas de precipitação. A massa das gotículas de nuvem não está incluída no cálculo, considerando que o radar banda S não difere gotículas de nuvem.
Figura 5: Esquema de refletividade composta. O máximo valor de cada altitude é projetado na superfície.
Fonte: Adaptado de DIXON, 2001.
O conteúdo de água (M) pode ser somado na vertical para produzir uma estimativa do conteúdo de água numa coluna de área unitária (coluna de integração vertical para o cálculo de VIL), acima do solo, conforme ilustrado na Figura 6.
Figura 6: Esquema demonstrativo da coluna de integração para o cálculo de VIL. Fonte: Adaptado de DIXON, 2001.
VI RESULTADOS E DISCUSSÃO
1 ANÁLISE DA DINÂMICA CLIMÁTICA DE OUTUBRO A MARÇO (2000 A 2004)
A presente análise está baseada nos boletins do Centro de Previsão de Tempo e Clima (CPTEC, 2008), tendo como base os boletins divulgados, on-line, por este Centro de Pesquisa. Foram analisados os períodos de 2000 a 2004, com base nos meses de outubro a março. Esse é o período de maior ocorrência de convecção, na área de estudo. Neste período, observam-se diversas dinâmicas atuantes nessa área (Bauru e adjacências), tais como: sistemas frontais forçando o ar úmido e quente da região a ascender, forçantes térmicas devido a aquecimentos diferenciados, linhas de instabilidades ou Complexos Convectivos de Mesoescala.
1.1 Análise da Dinâmica Climática de outubro (2000 a 2004)
Em outubro de 2000, a passagem de sistemas frontais não contribuiu para o aumento das chuvas na região Sudeste, onde predominaram anomalias negativas de precipitação. Os desvios foram de -100mm, ocorrendo principalmente no Centro-Sul de Minas Gerais e no Espírito Santo.
Já em 2001, nos setores Oeste e Leste de Minas Gerais, Norte do Rio de Janeiro e litoral Norte do Estado de São Paulo, as chuvas ficaram abaixo da média histórica. Em 2002, choveu pouco no centro-norte da região, durante a primeira quinzena do mês. Em grande parte de São Paulo, as chuvas apresentaram valores entre 50mm e 100mm. Predominaram desvios negativos em toda a região.
As chuvas ocorreram abaixo da climatologia em praticamente toda a região em 2003. As exceções ocorreram no Vale do Paraíba, em São Paulo e no Rio de Janeiro, onde os totais mensais, entre 150mm e 200mm, excederam a climatologia em até 25mm.
Já em outubro de 2004, a atuação de frentes frias ocorreu com maior intensidade no sul da região, em particular no Sudoeste de São Paulo, onde os totais acumulados superaram a média histórica em até 100mm. No norte da região, choveu apenas no final do mês, com destaque para a ocorrência de chuvas intensas no Espírito Santo.
No Centro e Sul do Brasil, a convecção foi mais freqüente a partir da segunda semana do mês e esteve associada à passagem de sistemas frontais e ao desenvolvimento de Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM). Ao norte da região Sudeste e no sul e sudoeste da região Nordeste, a atividade convectiva foi mais fraca e ocorreu apenas na primeira e na última semana, devido à passagem das frentes frias. 1.2 Análise da Dinâmica Climática de novembro (2000 a 2004)
Para o mês de novembro de 2000, tem-se na região Sudeste o registro de totais acumulados de precipitação acima de 300mm, na região central de Minas Gerais e no
litoral central de São Paulo. Com este comportamento, foram registradas anomalias positivas, superiores a 100mm, nestas mesmas regiões. Em praticamente todo o Estado de São Paulo, predominaram desvios positivos de precipitação. O campo de temperatura média do ar à superfície, no Estado de São Paulo apresentou temperatura entre 22 e 24ºC.
Já em 2001 (novembro) as chuvas excederam os 300mm no Leste de Minas Gerais e no Espírito Santo, associadas ao episódio de ZCAS. No Espírito Santo houve perda de vidas humanas e materiais e seis municípios decretaram estado de emergência. No Estado de São Paulo houve chuvas acima da média, no setor oeste e chuvas, abaixo da média, no setor leste.
Neste mês de novembro, foram observados os primeiros episódios de ZCAS, do ano, entre os dias 01 e 06 e entre os dias 16 a 21. A região preferencial de atuação da banda de nebulosidade foi semelhante nos dois casos, isto é, sul da região Norte, centro-norte das regiões Centro-Oeste e Sudeste, como observado no campo médio de radiação de onda longa emergente.
Em altos níveis é verificada a presença da Alta da Bolívia e do cavado próximo ao nordeste, bem como a região de vorticidade anti-ciclônica sobre a banda de nebulosidade, fatores estes concordantes com o modelo conceitual de ZCAS. Salienta-se que, no segundo episódio, foi verificado um prolongamento da circulação da Alta da Bolívia ao longo de todo o Brasil Central, estendendo-se para o oceano e afetando o posicionamento do cavado próximo ao Nordeste.
No mês de novembro de 2002, ocorreram chuvas entre 150mm e 250mm em grande parte do Estado de São Paulo, com anomalias positivas maiores que 50mm, chegando a 100mm em algumas áreas. Estas chuvas estiveram associadas à passagem de frentes frias, que se organizaram sobre a região entre os dias 10 e 18. Ocorreram eventos extremos, com vários pontos de alagamento e sérios prejuízos em alguns centros urbanos de São Paulo e Rio de Janeiro. Durante este mês, notou-se a persistência de maior atividade convectiva sobre o Brasil Central. Destacaram-se as passagens de sistemas frontais, que determinaram um excesso de chuvas no Estado de São Paulo.
Em 2003, os totais de chuvas ocorreram entre 100mm e 150mm em grande parte da região, com predominância de desvios negativos de até 100mm, em Minas Gerais e no Espírito Santo. Valores acima da média histórica foram observados apenas no Centro e Sul de São Paulo, no Sudeste e Noroeste do Rio de Janeiro e em áreas isoladas no Sul de Minas Gerais.
A atividade convectiva, no mês de novembro esteve associada ao avanço dos sistemas frontais. Neste mês observou-se uma faixa orientada no sentido noroeste-sudeste e posicionada preferencialmente sobre o Brasil Central. Nas duas primeiras semanas um sistema frontal deslocou-se rápidamente pelas regiões Sul e Sudeste, aumentando a atividade convectiva no semi-árido nordestino. No final deste mês, notou-se
redução da atividade convectiva na região Nordeste e aumento no Sul do Brasil, Uruguai, Nordeste da Argentina e Paraguai, onde o desenvolvimento de complexos convectivos proporcionou a ocorrência de chuvas intensas e ventos fortes em várias localidades.
Já em novembro de 2004 os sistemas frontais foram os principais responsáveis pela ocorrência de chuva, porém os totais acumulados não excederam os 200mm. Choveu acima da média principalmente nos Estados de São Paulo e Rio de Janeiro, os quais, além das frentes frias, apresentaram episódios localizados de chuvas e ventos fortes.
Neste mesmo mês, verificou-se o primeiro episódio da ZCAS dentro do período chuvoso 2004/2005. A configuração deste episódio ocorreu entre os dias 20 e 25, quando um sistema frontal permaneceu estacionário, favorecendo o aumento da atividade convectiva principalmente sobre o Centro-Sul da Bahia. Destaca-se que a maior atividade deste episódio de ZCAS foi notada sobre o Oceano Atlântico, como mostram os campos médios de escoamento em 850hPa e 500hPa. A configuração do vórtice ciclônico em altos níveis, que ocorre muitas vezes simultaneamente aos episódios de ZCAS, foi observado sobre o Atlântico, com posicionamento médio em torno de 20ºW.
Nas regiões Sudeste, Centro-Oeste e no sul da região Nordeste, a convecção esteve associada à passagem dos sistemas frontais. No Sul e Sudoeste do Brasil, a atuação dos Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) e a formação de ciclogênese foram os principais fatores responsáveis pela ocorrência de chuvas.
1.3 Análise da Dinâmica Climática de dezembro (2000 a 2004)
Em dezembro de 2000, verificaram-se valores de chuva superiores a 300mm, no extremo Norte e Centro de Minas Gerais, Norte do Espírito Santo e no litoral Norte de São Paulo. Valores inferiores a 200mm foram registrados no Sul de Minas Gerais, no Sul de São Paulo e em praticamente todo o Rio de Janeiro.
A atuação de dois episódios de ZCAS contribuiu para os desvios positivos de precipitação, superiores a 50mm, observados principalmente no norte da região Sudeste. Sobre todo o Estado de São Paulo foi observado aumento da temperatura média do ar.
Já em 2001, os desvios foram positivos no Centro-Sul de Minas Gerais e em grande parte do Estado de São Paulo. As chuvas também foram decorrentes da formação da ZCAS sobre a região e estiveram até 100mm acima da média histórica.
Em 2002, as chuvas continuaram intensas, em relação a novembro, com sérios prejuízos em cidades localizadas nos Estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais. Os maiores totais variaram entre 250mm e 400mm nos Estados de Minas Gerais, Rio de Janeiro e Espírito Santo. As frentes frias que atuaram durante a segunda quinzena do mês proporcionaram a formação da ZCAS, com chuvas acima da média em até 200mm
no Norte de Minas Gerais. Os totais mensais, contudo ficaram abaixo da média em grande parte da região.
Neste mês de dezembro de 2002, foram observados dois episódios de ZCAS: o primeiro no período de 10 a 16, e o segundo de 27 a 07 de janeiro de 2003. A região preferencial de atuação da banda de nebulosidade associada à ZCAS foi semelhante nos dois casos e atingiram o sul da região Norte, grande parte da região Centro-Oeste e o Sudeste, estendendo-se para o oceano na altura do litoral dos Estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo. Salienta-se a intensa convecção observada durante o primeiro episódio, no centro da região Sudeste.
A formação da banda de nebulosidade, no início do segundo episódio, foi verificada a partir de incursões de cavados em baixos níveis, após a penetração de um sistema frontal. Em altos níveis, destacou-se a presença da Alta da Bolívia e do cavado próximo ao nordeste, bem como a região de divergência na área da banda de nebulosidade, fatores estes concordantes com o modelo conceitual de ZCAS.
No mês de dezembro de 2003, predominaram chuvas abaixo da média histórica em Minas Gerais, no Rio de Janeiro e em São Paulo. A atividade convectiva esteve associada ao avanço dos sistemas frontais. Ocorreu uma faixa de nebulosidade orientada no sentido noroeste-sudeste, ao longo de todo este mês.
Em 2004, a atuação da Zona de Convergência do Atlântico Sul, em dois episódios ao longo do mês, proporcionou aumento das chuvas em Minas Gerais, Espírito Santo, Rio de Janeiro e em áreas no litoral do Estado de São Paulo. Nestas áreas, as chuvas ficaram acima da média histórica. Neste mês, a ZCAS configurou-se em dois episódios: o primeiro entre os dias 09 e 14 e o segundo entre os dias 21 e 25. Em ambos os episódios, a banda de nebulosidade associada esteve centrada preferencialmente sobre as regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil.
1.4 Análise da Dinâmica Climática de janeiro (2000 a 2004)
No mês de janeiro de 2000, os cinco primeiros dias deste mês, foram marcados por fortes chuvas, que atingiram a região do Vale do Paraíba (SP e Sul do RJ), o Sul de MG e o Norte de SP. Esta precipitação, que atingiu valores em torno de 436mm, em Campos do Jordão, representou 150mm acima da média, ou seja, 50% acima da climatologia. Esta mesma anomalia positiva ocorreu em todo o Sul de MG e no Norte de SP. Assim, em praticamente cinco dias, estas áreas receberam mais chuvas do que durante todo o mês. Anomalias negativas de precipitação, menores que 50mm em relação à média, foram registradas no Sudoeste e Oeste de SP, no RJ, no ES e no Noroeste de MG. No Sudoeste e Oeste de SP, choveu menos que 100mm.
Durante o mês de janeiro foram observados dois casos de ZCAS, cujo período foi de 01 a 08 e de 21 a 24 de janeiro. No primeiro caso, a banda de nebulosidade
atuou, principalmente, nos Estados do Mato Grosso, Goiás e Minas Gerais, prolongando-se para o Oceano Atlântico pelo litoral do Rio Janeiro e São Paulo. Durante este caso foi registrada intensa precipitação nas regiões entre os Estados de Minas Gerais, São Paulo e Rio Janeiro. Em Campos do Jordão (SP) foram registrados 439mm, em Itajubá (MG), 374mm e em Resende (RJ), 287mm.
Em janeiro de 2001, a Alta Subtropical do Atlântico Sul atuou sobre o continente e inibiu a ocorrência das chuvas em toda a região, principalmente sobre o Estado de Minas Gerais, onde a redução pluviométrica foi superior a 100mm. No início do mês, a atuação de um caso de Zona de Convergência do Atlântico Sul de fraca intensidade foi insuficiente para normalizar as chuvas na região.
Em médios níveis, observa-se um cavado sobre o Estado de São Paulo que coopera para a intensificação das ZCAS. Em altos níveis, observa-se que a Alta da Bolívia, com núcleo ao Norte do Paraguai e o Vórtice do Nordeste, com núcleo entre os Estados de Pernambuco e Paraíba, induziram uma faixa de vorticidade anticiclônica que indica forte atividade convectiva, típico de casos de ZCAS.
Este episódio foi muito importante na distribuição de chuvas nas regiões Centro-Oeste e Sudeste do Brasil, uma vez que, após sua ocorrência, foi observado um longo período de estiagem.
Em 2003, chuvas intensas foram observadas associadas aos episódios de ZCAS que se configuraram ao longo do mês, sobre os Estados de São Paulo, Minas Gerais e Rio de Janeiro, onde em particular ocorreram totais de chuva entre 250mm e 500mm.
No mês de janeiro de 2004, a atuação dos sistemas frontais, a configuração de três episódios de ZCAS e o desenvolvimento de áreas de instabilidade, favoreceu as chuvas em praticamente toda a região Sudeste. As chuvas intensas no Espírito Santo, no Centro e Norte de Minas Gerais e em São Paulo superaram a média do mês. Trovoadas intensas afetaram a capital, onde foram registrados vários alagamentos na região metropolitana, com totais de precipitação que excederam a média em até 200mm, além de várias cidades do Estado de São Paulo.
1.5 Análise da Dinâmica Climática de fevereiro (2000 a 2004)
No mês de fevereiro de 2000, no campo de precipitação acumulada, verifica-se que os maiores valores estiveram localizados no Oeste de Minas Gerais e extremo Norte de São Paulo. Associados a este padrão foram registrados desvios positivos de até 100mm. No campo de temperatura média e de anomalia, observam-se temperaturas acima da média histórica em quase todo o Estado de São Paulo.
Já em 2001, com exceção do setor Sudoeste de São Paulo e área isolada no Leste de Minas Gerais, ocorreram chuvas abaixo da média climatológica, em mais que
100mm, em quase toda a região. As frentes frias apresentaram um deslocamento pelo litoral e organizaram pouca nebulosidade e convecção no interior da região.
Em fevereiro de 2002, a ZCAS também favoreceu a ocorrência de chuvas no Norte de São Paulo e Centro-Sul de Minas Gerais, onde os totais excederam os 350mm. Apenas o Centro-Sul de São Paulo e o Rio de Janeiro apresentaram déficit pluviométrico superior a 100mm em algumas áreas. Configuraram-se dois episódios de ZCAS, o primeiro entre os dias 4 e 7 e o segundo entre 16 e 24.
Em 2003, os maiores totais de precipitação, superiores a 150mm, ocorreram em São Paulo. Nas demais áreas da região, a atuação de vórtices ciclônicos em altos níveis, associada ao aumento da pressão à superfície, impediu o avanço das frentes frias, o que foi desfavorável à ocorrência de chuvas. Considerando os desvios em relação à média histórica, com exceção de áreas isoladas, desvios negativos predominaram em toda a região Sudeste.
Em 2004, o avanço das frentes frias e a configuração dos dois episódios de ZCAS colaboraram para a ocorrência de chuvas neste mês. No Norte de São Paulo e em grande parte de Minas Gerais, os totais acumulados superaram os 300mm. Com exceção de pequena área no triângulo mineiro e no Sudoeste de São Paulo, os valores acumulados estiveram acima da média histórica em quase toda a região. Houve intensa precipitação de granizo na cidade de São Paulo, no dia 12, e em Juiz de Fora - MG, no dia 29, deixando extensas áreas cobertas por pedras de gelo. Apesar da ocorrência de chuvas nos últimos dois meses ter melhorado a situação dos reservatórios de água da região, persistiu certa preocupação com o abastecimento de água na grande São Paulo.
1.6 Análise da Dinâmica Climática de março (2000 a 2004)
No mês de março de 2000, foram observadas anomalias positivas de precipitação no extremo Oeste e Norte de São Paulo. Desvios negativos foram observados na faixa Leste de São Paulo. Em relação a temperatura ocorreu variação de normal a acima da média climatológica em todo o Estado de São Paulo, Rio de Janeiro e Centro Sul do Estado de Minas Gerais.
Em 2001, a atuação das frentes frias, em associação com os Vórtices Ciclônicos em altos níveis, favoreceu o moderado aumento das chuvas principalmente em algumas áreas de Minas Gerais, onde os desvios de precipitação ficaram positivos em mais que 50mm. À Leste dos Estados de São Paulo e Rio de Janeiro, as anomalias continuaram negativas em mais que 50mm.
Em 2002, as chuvas ficaram, em geral, abaixo da média climatológica, devido à fraca atuação das frentes frias. Apenas no Sul e Sudoeste do Estado de São Paulo, as chuvas ficaram acima da média climatológica.
