o objetivo deste ~rabalho é o estudo da estrutura Interna de

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ANALISE DO CONTEUDO DE AGUA LIQUIDA E DA EVOLUÇXO TEMPORAL DE UMA TEMPESTADE SEVERA OBSERVADA PELO RADAR DE BAURU

César Augustus Assls Benetl

Rober~o Vicen~e Calheiros

Ins~I~U~O de PesquIsas Meteoroiógicas/UNESP C.P. 473 - BAURU - SP - 17033

RESUMO

o

objetivo deste ~rabalho é o estudo da estrutura Interna de

uma ~empes~ade severa observada por radar, com análise do conteúdo

de água líquida vertIcalmen~e in~egrada (VIL>, como ~ambém da variação ~emporal de diversos parâme~ros empregados na avaliação da severidade da ~empestade como altura máxIma do eco e varIações dos gradientes de refletlvidade observados.

Os resul~ados Já ob~idos com o presen~e ~rabalho sugerem uma

maneIra objetiva de se otimizar a informação do VIL derivada de dados de radar como previsor de ~empestades, a qual estará sendo implantada num esquema operaCIonal na área de cober~ura do radar de Bauru.

1. In~rodução:

Um método de análise com radar, conhecido como VIL

es~ru~ura Integrada permIte ao a

Vertically In~egra~ed Liquid water (água líquida verticalmente) e proposto por Greene e Clark (1972>, observador avaliar de forma simples e rápIda,

~r.idimensiona.l de uma área de precIpi~ação.

Vários au~ores ~êm mos~rado que a distribUIção àe VIL ~em

grande utilidade na previsão de tempo severo (Elvander, 1977; Saffle, 1977: Alaka et al~, 1979: ~ins~on et ai .• 1985>, e este previsor ~em SIdo espeCIficado como integrante das neceSSIdades operacionaIS de vários usuários, como é o caso dos programas RADAP

11 (Radar Data Processor) e NEXRAD (Next Generation ~eather Radar> do Serviço Nacional de Tempo dos Estados UnIdos (N~S-USAj

et ai. ,198&),

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2. Conteúdo de água líquida integrada verticalmente - VIL:

Os dados digitais de radar podem ser utiLIzados para avalIar o conteúdo de água líqUida, a partir da conversão da refletividade (Z> dos ecos de radar em conLeúdo de água líqUIda <H), para uma dada dIstrIbuIção de gotas, como por exemplo de Marshail-Palmer.

O método de operação conSIste basicamenLe, em ooter a distrIbuIção trIdimensIonal da refietivIdade dos ecos na área de cobertura do radar em várias al~uras, alImentar o computador com estes dados para conversão da refletividade em quantIdade de água líqUIda, e Integrar os valores resultantes para se determInar VIL.

A distribuição horizontal de VIL é obtIda utilizando-se a segUInte fórmula: (1) Incrementos Z + Z k Ic+l

J

.Âh 2 n V I L =

1

3.44)( 10-6 ( ~=1

onde ~ é a refletividade no nível k; n é o número de

de altura na extensão vertIcal e âh (= h h) é a diferença

lc:H ]c

entre 2 níveIS consecutivos. O VIL tem unidade de massa por área. Desde que o VIL está baseado na relação entre H e Z, serIa Incorreto assumIr que corresponda a toda água no interior da nuvem. Nuvens contendo uma grande quantidade de pequenas gotas produzem valores pequenos de Z, que podem estar abaixo do SInal detectado pelo radar, e desse modo, uma quantidade de M não será computada. Por outro lado, o granIZO pode produzir valores altos de água. líquida correspondente à resposta da refletividade do radar. Contudo, Isto também pode ser um indicativo àa severIdade de uma tempestade.

3. O VIL como previsor de tempestades no estado de São Paulo:

Os dados utlllzaàos conSIstem inicialmente de fatores de refletividade do radar Banda-C operado pelo Instituto de PesqUIsas MeteorológIcas da Universidade Estadual PaulIsta (IPHet/UNESP), coletados em forma de varreduras de PPI (Plan Posltion indicator: indicador da pOSIção no plano) para vários ângulos de elevação da antena, que são posterIomente convertidos de coordenadas polares para coordenadas cartesianas utIlizando-se uma técnIca ·de Interpolação de dados de radar, baseada num esquema desenvolVIdo na UniverSIdade de Quebéc, em Montréal, Canaàá, e adaptado para os dados dlspon{veis no iPMet/UNESP.

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Com esta técnica obtém-se valores interpolados de refletlvidade <Z> numa grade cartesiana com espaçamento horizontal de 4.0Km e espaçamento vertical de 1.OKm, centrada no radar, com extensão horl20ntai de 160Km de raio e extensão vertical de 16Km

tempestaàes, de prevI SOl' como VIL o

Os dados àe refietividade, após conversão para coordenaàas cartesianas, são utilizados para o cálculo ào VIL através da equação <1>.

Para avaliar

selecionou-se um caso de tempestade severa, com chuvas intensas e ocorrência de granizo observado na área de cobertura do radar, no dia 19 de outubro de 1988, quando foi detectaàa uma única célula com Intensos gradientes de refletividade, a qual deslocou-se num período de aproximadamente quatro horas desde Araçatuba <SP) até Bauru - uma distãncla de quase

ocorrência de granizo tanto na sua em Bauru. A Figura 1 apresenta

200Km havendo registro de passagem por Araçatuba quanto a evolução temporal àa refletivldade e ào VIL para esta célula em sua trajetória no ralO de alcance do radar. Os valores de refletivldade mostram que a célula apresenta núcleos intensos durante seu tempo de viàa, com valores entre 55 e 65dBz, enquanto que a evolução ào VIL mostra a variação em sua estrutura tridimensional, através dos seus valores máximos e mínimos, no caso específico da Figura 1. Green e Clark (1972) discutem esta variação local do VIL como um forte indicativo de "desenvolvimento explosivo" da tempestade, sendo

es~a informação Importante para a preVisão de ocorrênCia de um evento severo.

o

VIL pode também ser uti 1izado para separar os núcleos de maior intensidade na região do radar. Um exemplo disto está na Figura 2. Como o VIL e a refletividade integrada na vert i ca1 , eie filt.ra valores de refletividade referente a eco de t.erreno que é forte em baixas elevações e fraco em altitude. Pode-se observar que num CAPPI <Const.ant Altit.ude PPI: indicador de pOSição no plano a alt.ura constante) de baIxa elevação como o apresentado (2Km), a célula apresenta-se com uma área maior e o eco de t.erreno na área próxima ao radar não pode ser diferenciado da região de precIpitação.

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3. Comentários e Conclusões:

Um dos modos mais efetivos de se determinar, com tempo e detalhes suficientes a localizaç~o, movimento e evoluç~o de tempestades convectivas é monitorando os ecos de radar aSSOCIados. Vimos que o VIL pode ser utilizado na IdentIficação de tempestades severas, no isolamento de ecos intensos na área do radar. Para ser utilizado na previs~o de tempo Imediato, é necessário conhecer valores limites do VIL, a partir do qual poderIa se relaCIonar com ocorrência de tempestade. Nesse sentido, a continUIdade dos trabalhos se dará com o objetivo de avaliar e de Implantar esta

Informaç~o num esquema operacional na área de cobertura do radar

de Bauru.

Referências Bibliográficas;

Alaka, M. A.; Elvander, R.C. and R. E. Saffle, 1979: Nowcast and short range <0-2 hour) forecasts of thunderstorms and severe convective weather use in air traffic control. Final Report no. FAA-RD-79-98, U.S. Department of Transportatlon, Federal Aviation Administration System Research and Development ServIce, Uashington, D.C., 31pp.

Elvander, R. C., 1977: Relationshlps between radar parameters observed with objectively defined echoes and reported severe weather ocurrences. Pp. Tenth Conf. on Severe Local Storms, Am.Met.Soc., 73-7&.

Greene, D. R., R. A. Clark, 1972: Vertically Uater - a new analysis tool. Montn.Uea.Rev.,

Integrated 7, 548-552.

LiqUId

Saffle, R. E., 1977: A case study of ·reported severe weather events and concurrent vertically integrated llquid water contenc values. Pp. Tenth Conf. on Severe Local Storms, Am.Met.Soc., 104-109.

Saffle, R. E., U. E. MacGovern and M. McDonald, 198&: Use of RADAP II data to estimate the impact of NEXRAD scan strategies on calculations of vertically integrated liqUld water. PP. 23th Conf. on Radar Keteorology, Am.Met.Soc., 22-23.

Uinston, H. A. and L. Ruthi, 198&: Evaluation of RADAP JI severe storms detection algorlthms. Bull.AM.Met.Soc., 67, 145-150

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HORA LOCAL.

FIGURA

1 : Evolução temporál máxImo observaào e dodo gradiente VIL para a de refletividade célula de 19/10/88. (A) ~K' ' . S . I ' . I S . N . ". • . B . • . a.M.SS.M.U_~."• . COlIGO t I l ' • , , , • • • • c • I , • ftv6543l!"'I7"'31"fI7"'31,Jtv6543l!"'I3'"7''~''3•..,''''ne''''''''''''7''' I_TITUlO.I"I:IOUllMi.'lQltDlDDtCM -tM:. IIJl~UOHeM.U lWlUIATU U"II"'toU •.r l )

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FIGURA

2: (a) <b)

Evolução temporal da célula da distribuição horizontal do

idem através de um CAPPI de

através VIL