Simulação numérica de um evento extremo de precipitação
ocorrido na região de Pelotas-RS.
Bruna Zaparoli, Claudinéia B. Saldanha, Rita de Cássia Marques Alves
Centro Estadual de Pesquisas em Sensoriamento Remoto e Meteorologia – CEPSRM/UFRGS – Porto Alegre/RS
Abstract:
The region of Rio Grande do Sul is featured by frequent occurrence of rainstorms, associated to several meteorological phenomena such as cold fronts and mainly due to Mesoscale Convective Complex. Because of its intense convective activity, these systems form clouds with high vertical development, resulting in intense storms over the state. The Mesoscale Convective Complex develops rapidly, what causes difficulty in its early forecast, lasting from six to twenty hours. The maximum activity of these systems generally occurs during dawn, being one of the most remarkable features of the event. The Mesoscale Convective Complex originates from the development of storms where small and medium scale elements, such as topography and level low jets, in addition to latent heat release, collaborate to the phenomenon’s intensification and its unstable condition. This work analyzed an event of intense rainstorm that occurred on January 28 and 29 of 2009, in southern Rio Grande do Sul. The central aim of this study is to analyze the synoptic conditions that were responsible for the occurrence of intense rainfall, which was registered at the pluviometric stations of EMPRABA (Brazilian Enterprise for Agricultural Research). To analyze the system it was used available rainfall data in the region, satellite images of GOES infrared channel and radar images to check the system’s development and displacement. As a outcome of the intense rainfall, the event generated huge losses to the population including losses of human lives.
Keywords: intense rainfall, satellite, Mesoescale Convective System.
1. INTRODUÇÃO
A ocorrência de eventos de chuvas intensas sobre a região sul do Brasil, em especial sobre o Rio Grande do Sul (RS), é freqüentemente observada durante todo o ano. A forte precipitação registrada nestes eventos geralmente é causadora de vários transtornos à sociedade, podendo associar-se a enchentes, deslizamentos de terra, perdas de bens materiais e até de vidas humanas (Vaghetti, et AL., 2008). Os Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) são fenômenos atmosféricos que ocorrem no Estado do Rio Grande do Sul. Dentre os fenômenos atmosféricos, são eles os que causam as condições de tempo mais adversas em superfície no Sul do Brasil (enchentes, granizo, rajadas de ventos, descargas elétricas atmosféricas, por exemplo), causando grandes prejuízos à população, aos setores produtivos, público e privado, meios de transporte e outros.
Para realização de previsões do tempo, utiliza-se com frequência o modelo BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System), o qual permite selecionar domínios de integrações em qualquer região do globo para simular circulações atmosféricas e circulações atmosféricas de mesoescala (Teichrieb, 2008), tais como os SCM.
Neste trabalho foi analisado um evento de chuva intensa sobre a região de Pelotas-RS cidade localizada no estado do Rio Grande do Sul que ocorreu entre os dias 28 e 29 de janeiro de 2009.
2. DADOS E METODOLOGIA
Para o estudo de caso foram utilizados dados de precipitação provenientes de duas estações meteorológicas localizada nas seguintes coordenadas: 31º 40’ 49’’ S e 52º 26’ 22’’ W e 31º 37’ 18’’ S e 52º 31’ 42’’W, as estações pertencem a rede de estações da EMBRAPA, além dos dados das estações meteorológicas foram analisadas também as imagens de satélite GOES-10, obtidas no banco de dados do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos(CPTEC), imagens de radar fornecidas pela Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais (DSA) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O radar é de operação da Rede de Meteorologia do Comando da Aeronáutica (REDEMET) está localizado a 31°24’14’’S e 52°42’06’’W a uma altitude de 466,57. Para verificar a instabllidade atmosférica foi utilizado o diagrama termodinâmico Skew T- log P para Porto Alegre disponibilizados pela Universidade do Wyoming (http:// weather.uwyo.edu/upperair/ sounding.html).
Neste trabalho foi utilizado o modelo BRAMS na versão 5.02 que foi desenvolvido a partir do RAMS cuja estrutura básica é descrita por Pielke et al., (1992). O modelo foi inicializado, com uma grade horizontal de 12 km de resolução, com 82 pontos na direção x e 72 pontos na direção y. Na vertical o modelo conta com 32 níveis atmosféricos. Foi utilizado o esquema de parametrização convectiva de Grell (Grell e Dévényi, 2002) disponíveis no modelo. Para visualização dos resultados da simulação utilizou-se a ferramenta computacional de visualização e análise de dados dispostos em grade, o GrADS (Grid Analysis and Display System). A resolução horizontal da segunda grade do modelo é de 3 Km, com 78 pontos em x e 82 pontos em y.
3. RESULTADOS Análise Sinótica
As chuvas registradas no período de estudo estão entre as chuvas de maiores intensidade registradas em todo o Brasil, com valores da ordem de 586 mm na estação experimental da Cascata e 424 mm na Sede da EMBRAPA. Avaliando as condições sinóticas verifica-se a formação de um sistema de baixa pressão sobre o Rio Grande do Sul e Uruguai favorecendo o aumento da convecção sobre o Estado, formando nuvens com elevado desenvolvimento vertical e a posição da alta subtropical do Atlântico Sul, contribuiu para o desenvolvimento do sistema trazendo umidade para o continente, provocando a ocorrência de chuvas intensas.
Considerando o diagrama termodinâmico Skew T- log P para o dia 29 de janeiro de 2009, do aeroporto Salgado Filho em Porto Alegre, a 00 UTC (Figura 1), observa-se que o ar próximo à superfície se encontrava com grande quantidade de umidade, pois as curvas de temperatura da superfície (T) e de temperatura do ponto de orvalho (Td) estavam próximas. Destacando alguns dos índices de instabilidade disponibilizados no diagrama, entre eles: Showalter, e SWEAT (Severe Weather Threat) e a CAPE (Convective Available Potential Energy), verifica-se que seus valores são indicativos de instabilidade atmosférica.
Figura 1 - Diagrama termodinâmico,para o dia 29 de janeiro de 2009, a 00 UTC.
A região do município de Pelotas foi uma das mais atingidas pelas chuvas fortes, principalmente entre o período da tarde e noite do dia 28, devido à presença de nuvens com elevado desenvolvimento vertical formadas pela advecção de umidade vinda do leste, como pode ser observado na imagem de satélite (Figura 2a). As regiões em tons de cinza indicam nuvens com pequeno desenvolvimento vertical, e as regiões azuis mostram nuvens com grande desenvolvimento vertical, o que está geralmente associado a chuvas mais intensas. Durante o dia 29 o sistema perdeu intensidade quanto ao desenvolvimento das nuvens, mas a presença de nuvens baixas continuou provocando chuvas sobre a região, porém com menos intensidade (Figura 2b).
(a) (b)
Figura 2 - Imagens de satélite do dia 28 de janeiro de 2009, a 20:00 UTC (a) e 29 de janeiro
de 2009, a 08:00 UTC (b). Fonte: CPTEC.
A partir das imagens de radar verifica-se um núcleo de precipitação intensa nas proximidades da cidade de Pelotas, deixando claro que as chuvas ocorridas durante esse
evento foram extremamente concentradas sobre esta região. Nas outras regiões ocorreram chuvas, mas não de forma tão intensa como na região próxima de Pelotas.
Figura 3 - Imagem do radar de Canguçu, a16 UTC do dia 28/01/2009 (a), 00 UTC do dia
29/01/ 2009 (b), 01 UTC do dia 29/01/ 2009 (c) e 02 UTC do dia 29/01/ 2009 (d). Fonte: CPTEC – INPE.
3.1 Simulação Numérica com o modelo BRAMS
A avaliação do evento estudado foi desenvolvida a partir do campo de pressão ao nível médio do mar, campo de vento, e índice de instabilidade CINE (Convective Inhibition Energy), para os horários que foram registrados os maiores índices pluviométricos deste evento que foi as 18 e 19 horas do dia 28 de janeiro de 2009.
No campo de pressão ao nível médio do mar observa-se um sistema de baixa pressão bem definido com um centro de 1009 hPa na fronteira do Rio Grande do Sul com a Argentina e na região próxima a cidade de Pelotas a pressão está em torno de 1014 hPa (Figura 4a e 4b). No Campo de vento da segunda grade do modelo maior intensidade do vento próximo à cidade de Pelotas e observando o índice de instabilidade CINE o qual indica que valores acima de 150 J/kg apresentam um forte indicio para formação de tempestades severas. No horário das 18 (Figura 5a) verifica-se um núcleo de 180 J/kg indicando a possibilidade de tempestades severas e as 19 horas (Figura 5b) este índice evoluiu apresentando valores em torno de 200 J/kg.
(a) (b)
Figura 4- Campo de pressão atmosférica ao nível médio do mar (hPa)do dia 28 de janeiro de 2009, às 18 horas (a) e às 19 horas(b) – Grade 1 do modelo BRAMS.
(a) (b)
Figura 5- Índice de instabilidade CINE (J/Kg) do dia 28 de janeiro de 2009, às 18 horas (a) e às 19 horas(b) - Grade 2 do modelo BRAMS.
4. CONCLUSÕES
De acordo com os dados analisados neste estudo, conclui-se que devido à formação de sistema de baixa pressão e ao alto teor de umidade que se encontrava sobre a região de Pelotas, a formação de nuvens convectivas foi favorecida, provocando chuvas intensas nesta região, onde a chuva medida pela Embrapa na Estação Experimental Cascata é, provavelmente, a maior chuva já medida no Brasil, pelo menos para durações de até 24 horas. A simulação com o modelo BRAMS permitiu identificar regiões com o potencial a desenvolver tempestades severas principalmente a partir do campo CINE, apresentando resultados semelhantes as imagens de radar.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PIELKE, R. A. et al. A comprehensive meteorological modeling system – RAMS. Meteorology and Atmospheric Physics, v. 49, p. 69-91, 1992.
VAGHETTI, N. N., COUTO, F. T., CARVALHO, M. H. condições sinóticas associadas à ocorrência de chuva intensa em Pelotas-RS em maio de 2007. XVII Congresso de Iniciação Cientifica X Encontro da Pós-Graduação. Pelotas-RS. 2008
TEICHRIEB, Claudio Alberto. Sensibilidade do BRAMS para descrição de chuva e temperatura, no nordeste do Rio Grande do Sul, para diferentes resoluções espaciais. Dissertação de Mestrado. Santa Maria, RS, 2008.
GRELL GA & DÉVÉNYI D. A generalized approach to parameterizing convection combining ensemble and data assimilation techniques. Geophysical Research Letters, 38.1-38.4. 2002.
