FORMAÇÃO E DESLOCAMENTO DOS CCM QUE AFETARAM O RS ENTRE 2004 E 2008
Vanderlei Rocha de Vargas Junior. 1 Cláudia Rejane Jacondino de Campos 1
Gustavo Rasera 1
Cristiano Wickboldt Eichholz1
1
Universidade Federal de Pelotas – UFPel/Faculdade de Meteorologia Caixa Postal 354 - 96.001-970 - Pelotas-RS, Brasil
vrvjr@hotmail.com
Resumo
Este trabalho teve como objetivo identificar os CCM que afetaram o RS (CCMRS) no período de 2004 a
2008, utilizando o aplicativo ForTrACC (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters), e analisar as suas as trajetórias médias preferenciais bem como as regiões médias preferenciais de seus nascimentos. Os Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) são um tipo de Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) que se caracteriza por possuir um formato aproximadamente circular. Sistemas deste tipo são responsáveis
por grande parte dos danos observados no Estado do Rio Grande do Sul (RS). Após a seleção dos CCMRS, os
mesmos foram separados por trimestres que representam cada uma das estações do ano. A análise sazonal, para o período de estudo, das trajetórias médias preferências e das regiões médias preferenciais de
nascimento dos CCMRS, permitiram concluir que: i) em todos os trimestres há uma tendência de a trajetória
média preferencial dos CCM RS ser de oeste para leste e ii) os nascimentos dos CCM RS ocorrem na média
preferencialmente à oeste (JFM, AMJ, JAS) e à noroeste (OND) do RS, sobre o continente.
Palavras-chave: Sensoriamento Remoto, CCM, SCM, ForTraCC e RS.
Abstract
This work aimed to identify the MCC that affected RS (MCCRS) in the period from 2004 to 2008, using the
ForTraCC application (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters), and analyze their mean preferential trajectories and their mean preferential initiation regions. The Mesoscale convective complex (MCC) is a type of Mesoscale convective system (MCS) which are characterized by having an approximately circular shape. Systems of this type are responsible for much of the damage observed in the
State of Rio Grande do Sul (RS). After selecting the MCCRS, they were separated by quarters representing
each of the seasons. The seasonal analysis of the mean preferential trajectories and mean preferential initiation regions in the period from 2004 to 2008 allowed to concluded that: i) in all quarters there is a tendency that the MCCRS mean preferential trajectories to be from west to east and ii) the MCCRS mean
preferential initiation region to occur in the middle west (JFM, AMJ, JAS) and northwest (OND) of RS on the continent.
Key-Words: Remote Sensing, MCC, MCS, ForTraCC and RS.
1. Introdução
De acordo com Houze (1993), os Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), que são constituídos por aglomerados de nuvens convectivas, possuem formas variadas e podem ser classificados de três maneiras distintas. Os que possuem forma de linha são classificados como Linhas de Instabilidade (LI), os que apresentam um formato circular são classificados como Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) e os que possuem um formato irregular são simplesmente classificados como SCM.
O Estado do Rio Grande do Sul (RS) tem sua economia em grande parte voltada para a agricultura, ou seja, à produção e à exportação de alimentos. Uma das maiores causas de prejuízos e quebras de safras no Estado é a ocorrência de eventos de tempo severo (granizo, enxurrada, vendaval, inundação, etc.), que estão associados aos SCM. Os CCM em particular, por serem sistemas bastante intensos, segundo alguns autores (VELASCO; FRITSCH, 1987) são os responsáveis pela maior parte dos danos observados no RS.
Com base no exposto, este estudo teve como objetivo identificar os CCM que afetaram o RS no período de 2004 a 2008, utilizando o aplicativo ForTrACC (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters), e analisar as suas as trajetórias médias preferenciais bem como as regiões médias preferenciais de seus nascimentos.
2. Metodologia de Trabalho 2.1 Dados
Foram utilizados dados brutos dos satélites GOES 10 e GOES 12 do canal 4 (infravermelho termal) com resolução espacial de 4 km x 4 km (ponto subsatelite) e resolução temporal de ½ hora fornecidas pela Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais, do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (DSA/CPTEC/INPE). Estes dados serviram de base para a utilização do aplicativo ForTrACC e portanto para a seleção dos CCM. Os dados foram do período de 01/01/2004 a 31/12/2008.
2.2 Seleção dos CCM
Para a seleção dos CCM foi utilizado o aplicativo ForTrACC (VILA et al., 2008) no modo diagnóstico. Este aplicativo é um método de identificação e acompanhamento de SCM, que fornece informações das características físicas e morfológicas dos SCM identificados, durante o seu ciclo de vida. Cabe ressaltar que cada um dos SCM (ou família) detectado pelo ForTrACC tem seu ciclo de vida descrito pelo conjunto de características apresentadas por ele em cada instante, o qual corresponde a um membro do SCM (ou da família). O processo de identificação dos SCM pelo ForTraCC, utiliza imagens brutas do
satélite GOES e é baseado em limiares de tamanho e temperatura de brilho do topo das nuvens (Tb).
O limiar de tamanho utilizado pelo ForTrACC, para detectar um CCM, foi de 150 pixels para
garantir que um mesmo sistema seja identificado em uma imagem posterior. E os limiares de Tb utilizados
foram: 241K para identificar os CCM e 221K para identificar as células convectivas imersas nos CCM, segundo a definição de Maddox (1980).
Segundo este autor um CCM deve possuir uma região com Tb menor ou igual a 241K (-32°C) e com
área maior ou igual a 100.000 km² (Tamanho A) e uma região com Tb menor ou igual a 221K (-52°C) e com
área maior ou igual a 50.000 km² (Tamanho B). O início do CCM ocorre quando as definições de Tamanho A e B forem satisfeitas. Além disso, as definições de Tamanho A e B devem ser mantidas por um período de no mínimo 6 horas. A máxima extensão ocorre quando o Tamanho A atingir a máxima extensão e o CCM deve apresentar uma excentricidade no momento da máxima extensão maior ou igual a 0,7. Quando as definições de Tamanho A e B não forem mais satisfeitas ocorre à dissipação do CCM.
Os Tamanhos A e B foram calculados em pixel, considerando o tamanho de um pixel nas imagens
do satélite GOES 12 (16 km2), e utilizaram parâmetros calculados pelo ForTrACC (MACHADO et al.,
1998), da seguinte forma:.
TAM A = (SIZE) ≥ 6250px
TAM B = (CBNUM x CBMED) ≥ 3125px
Sendo: SIZE o tamanho do CCM em pixel (Tb< 241K); CBNUM o número de topos frios (Tb< 221K) e
CBMED o tamanho médio dos topos frios em píxel.
Foram então, obtidas as características ao longo do ciclo de vida de todos os CCM identificados pelo ForTrACC no período de 2004 a 2008, porém somente foram considerados neste estudo aqueles CCM que: i) mantiveram seu centro de massa durante todo seu ciclo de vida abaixo de 20º S; ii) apresentaram iniciação espontânea e dissipação natural, isto é, tanto no momento de iniciação quanto no de dissipação, não houve fusão com outros CCM nem a separação do CCM identificado. (Utilizando essa condição garante-se que o crescimento inicial dos CCM selecionados estejam associado à sua própria dinâmica interna (MACHADO; LAURENT, 2004). Apesar disso, foi permitida a existência de fusões e separações durante o ciclo de vida de um determinado CCM, uma vez que de outra maneira, o conjunto de dados a analisar seria limitado.) e iii) afetaram a região que cobre o RS. Destaca-se que a partir deste ponto os CCM com as características citadas
acima são mencionados como CCM que afetaram o RS (CCMRS). Para esta análise, foi determinado que um
CCM afetou o RS quando pelo menos um dos membros do CCM analisado, apresentava latitude e longitude que o localizava dentro da grade que cobre o RS, compreendida entre as latitudes de 27º a 34º S e as longitudes de 58º a 49ºW.
Após a seleção dos CCMRS, os mesmos foram separados por trimestres que representam cada uma das
estações do ano, conforme Araujo (2005): período quente (jan-fev-mar, JFM), período temperado frio (abr-mai-jun, AMJ), período frio (jul-ago-set, JAS) e período temperado quente (out-nov-dez, OND). Não foram
usados os trimestres astronômicos, que definem as estações do ano, para facilitar as análises com dados
dentro do mesmo ano.
Na sequência, foi realizada a análise sazonal, para o período de estudo, das trajetórias médias
preferências e das regiões médias preferenciais de nascimento dos CCMRS.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A trajetória média preferencial, bem como as regiões médias preferenciais de iniciação, maturação e dissipação dos CCM que afetaram o RS entre 2004 e 2008 são mostradas na Fig. 1.
Analisando-se as trajetórias médias preferenciais dos CCM que afetaram o RS entre 2004 e 2008 (Fig. 1) pôde ser observado que estas, em todos os trimestres, apresentaram tendência de serem de oeste para leste (em direção ao oceano Atlântico). Além disso, nota-se também na Fig. 1 que a região média preferencial de iniciação dos CCMRS detectados foi no oeste (JFM, AMJ, JAS) e noroeste (OND) do RS e
que todos os CCMRS se formaram sobre o continente.
Mais detalhadamente pode-se observar que em JFM (Fig.1a) e AMJ (Fig. 1b) as etapas de iniciação,
maturação e dissipação dos CCMRS ocorreram na média sobre o continente. Nos dois trimestres a etapa de
iniciação ocorreu à oeste da grade que cobre o RS e a etapa de maturação ocorreu no oeste do RS. Já a etapa de dissipação dos CCMRS ocorreu no noroeste do RS em JFM e no centro do Estado em AMJ. Em JAS a
etapa de iniciação ocorreu na média dentro da grade que cobre o RS, mais precisamente a oeste do RS, ao passo que, as etapas de maturação e dissipação ocorreram fora desta grade, à sudeste, sobre o oceano, e
aproximadamente na mesma região. No trimestre OND, as três fases dos CCMRS ocorreram fora da grade
que cobre o RS. As etapas de iniciação e maturação ocorreram sobre o continente à noroeste da grade e a etapa de dissipação sobre o oceano, à nordeste da grade.
Uma possível explicação para a preferência na trajetória média dos CCMRS ser de oeste para leste é a
tendência que SCM em geral tem em acompanhar à circulação de grande escala (LAU; CRANE, 1995;
ROMATSCHKE; HOUZE, 2010). As diferenças sazonais nas trajetórias médias preferenciais dos CCMRS
observadas neste estudo, segundo Machado (1998) são devido aos diferentes tamanhos de SCM selecionados, uma vez que a interação dos SCM com a circulação de grande escala difere em função do tamanho dos mesmos. Este fato pode ser aplicado aos CCM.
A formação sobre o continente dos CCMRS, segundo Doswell e Bosart (2001), pode ser
conseqüência da baixa capacidade térmica do solo em relação à água, com isso a temperatura sobre o continente se eleva mais rapidamente do que sobre o oceano, fazendo com que regiões continentais desenvolvam maior instabilidade potencial. Além disso, a superfície continental é menos uniforme do que a oceânica, de forma que a topografia e o aquecimento diferencial podem ser gatilhos para a formação de novos SCM.
As regiões médias preferenciais de iniciação dos CCMRS detectadas à oeste (JFM, AMJ, JAS) e à
noroeste (OND) do RS parecem indicar uma alta relação entre a ocorrência de nascimentos de CCM e a topografia, que pode estar relacionado aos efeitos térmicos e orográficos que geram este tipo de sistemas.
Outro fator que justifica a localização das regiões médias preferenciais de iniciação dos CCMRS está
relacionado com a região de saída dos Jatos de Baixos Níveis (JBN) onde há umidade e calor para a geração da convecção.
Figura 1: Trajetórias médias preferenciais sazonais dos SCM que afetaram o RS no período de 2004 a 2008.
(a) JFM, (b) AMJ, (c) JAS e (d) OND.
4. CONCLUSÕES
A análise sazonal das trajetórias médias preferenciais e das regiões médias preferenciais de
nascimentos dos CCM RS no período de 2004 a 2008 permitiu concluir que:
i) em todos os trimestres há uma tendência de a trajetória média preferencial dos CCM RS ser de
oeste para leste e
ii) os nascimentos dos CCM RS ocorrem na média preferencialmente à oeste (JFM, AMJ, JAS) e à
noroeste (OND) do RS, sobre o continente. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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VILA, D.A.; MACHADO, L.A.T.; LAURENT, H.; VELASCO, I. Forecast and Tracking the Evolution of Cloud Clusters (ForTraCC) Using Satellite Infrared Imagery: Methodology and Validation. Weather and Forecasting, v. 23, p.233–245, 2008.
6. AGRADECIMENTOS
