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Análise de Dois Sistemas Convectivos de Mesoescala Ocorridos noRio Grande do Sul nos Dias 10 e 11 de Setembro de 2008
Bianca Buss Maske1, Paulo Geovani Iriart1,Roseli Gueths Gomes1
1 Faculdade de Meteorologia/ Universidade Federal de Pelotas, Pelotas - RS,Brasil,([email protected]),([email protected]),([email protected])
Abstract: In this work two mesoscale convective systems are analyzed. One of them occurredon 10 and another on 11 September 2008. These systems passed over the Rio Grande do Sulstate with a delay of few hours and caused many damages. It was used geostationary satelliteimagery (enhanced in the infrared channel) and WRF model simulations. The two systemspresented low and high level jets and occurred in conditions of high vertical wind shear.
Palavras-chave: Sistema Convectivo de Mesoescala, Jato de Baixos Níveis, Jato de AltosNíveis.
1- IntroduçãoSalio et al (2007) analisaram SCM num período de três anos (2000-2003) e
constataram que os Jatos de Baixos Níveis (JBN) tem uma grande influência na formação dossistemas. Os autores identificaram que para os dias com a presença de JBN houve maiorocorrência de SCM. Nesse sentido Silva e Gomes (2009) estudaram dois SCM isolados quepassaram pelo RS e concluíram que o JBN foi responsável pela formação e manutenção dossistemas e que durante o deslocamento dos SCM houve um enfraquecimento dos jatos debaixos níveis. Foi observado por Saulo et al. (2007) que o acoplamento entre JBN e Jatos deAltos Níveis (JAN) provocou aumento da convergência em baixos níveis, favorecendo aformação de sistemas.
Seguindo o critério 1 de Bonner (1968) para a identificação dos JBN tem-se asseguintes condições: 1) magnitude do vento em 850hPa igual ou superior a 12m/s; 2) móduloda diferença do vento em 850hPa e 700hPa deve ser igual ou superior a 6m/s; 3) acomponente meridional do vento deve ser negativa e maior (em módulo) que a componentezonal.
No dia 10 de setembro de 2008 o Rio Grande do Sul (RS) sofreu grandes perdascausadas por uma severa tempestade, que ocasionou granizo e vendaval. Segundo a DefesaCivil (www.defesacivil.rs.gov.br) 14 municípios foram atingidos, onde 12 deles decretaramsituação de emergência. No dia seguinte, outra tempestade adentrou o estado provocandogranizo e vendaval, atingindo mais 4 municípios e deixando 3 em situação de emergência.Estas tempestades foram causadas por dois Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), quepassaram pelo RS em um curto intervalo de tempo entre eles. Este trabalho tem por objetivoanalisar estes dois SCM que atingiram o RS, avaliando os campos de ventos, em vários níveisna atmosfera, associados com a formação e evolução dos mesmos.
2- MetodologiaPara a identificação e análise do comportamento dos SCM foram utilizadas imagens,
no canal infravermelho, do satélite geoestacionário da serie GOES (www.cptec.inpe.br) nasquais os sistemas são identificados pela temperatura de topo das nuvens inferiores a -50°C.Para este estudo foram selecionados apenas os sistemas que apresentaram área máxima de, nomínimo, 100.000km² e que tenham ocorrido isoladamente.
No modelo WRF, versão 2.2, foram usados dados iniciais e de contorno comresolução de 1° de latitude e longitude e atualizados a cada 6 horas, realizou-se simulaçõesutilizando duas grades aninhadas (30km e 90km). Os dados gerados pelo WRF foramvisualizados utilizando o pacote gráfico GrADS. Para este trabalho foram avaliados campos
de vento em 850 e 200hPa, cisalhamento vertical do vento entre 10 m e 600hPa e o módulo dadiferença do vento entre 850 e 700hPa.
Segundo Holton (2004) na camada entre a superfície e 4 km de altitude, ocisalhamento vertical do vento é considerado moderado para valores entre 10 e 20m/s,adequado para o desenvolvimento de tempestades multicelulares.
3- Resultados e discussãoInicialmente serão apresentados e discutidos todos os campos do primeiro SCM e
após será utilizado o mesmo procedimento para o segundo caso, que serão chamadosrespectivamente de caso 1 e caso 2. O intervalo de tempo entre o inicio de formação do caso 1e o inicio do 2 foi de 17 horas, sendo que quando o caso 2 começava a se formar o caso 1ainda estava em processo de dissipação.
O caso 1 foi observado no dia 10 de setembro de 2008 às 12 UTC, com a formaçãode nuvens convectivas na região noroeste do RS e oeste de Santa Catarina (SC), como podeser visto na Fig.1a. Este SCM atingiu temperatura mínima de topo das nuvens entre -60 e-70°C e alcançou extensão máxima às 19:15 UTC (Fig.1b). Pode-se verificar a presença deJAN, devido ao vento bastante intenso em 200hPa mostrado nas Fig.1a,1b. Também, este sefez presente durante a evolução do SCM, sendo encontrada velocidade máxima de 60,5m/scoincidindo com o horário de extensão máxima do SCM (Fig.1b). Na Fig.1 podemos ver queo SCM durante sua evolução está sempre localizado no lado equatorial do JAN.
Figura 1- Imagens de satélite e vento em 200hPa do dia 10/09/2008 (a)12UTC (b)19:15UTC.
Na análise dos campos de vento em 850hPa (Fig.2a), pode-se verificar que, com apenetração dos ventos alísios no território brasileiro, uma parte do escoamento sofreu umadeflexão na região centro-oeste do Brasil e atingiu o RS e parte de SC. No entanto outra partedos ventos alísios atingiu a Cordilheira dos Andes, onde se intensificaram e sofreram umdesvio para o sul, transportando umidade e calor como observado por Marengo et al (2004). Aleste dos Andes o valor máximo foi superior a 16m/s. Além disto, foi observado que acomponente meridional do vento foi maior que a zonal. Outro fator importante observado naFig.2a foi a presença de um anticiclone no oceano Atlântico, localizado a sudeste da região suldo Brasil, que também atuou no transporte de massa. Esses três mecanismos estavampresentes 4 horas antes da formação do SCM na região noroeste do RS e oeste de SC. Duranteo estudo foram avaliadas também imagens do módulo da diferença do vento entre 850hPa e700hPa (figuras não mostradas), onde foram encontrados valores entre 12 e 14m/s. Atravésdesses resultados fica confirmado a presença dos jatos de baixos níveis atuantes na formaçãodo sistema.
Pela Fig.2b (e outras imagens não mostradas, em horários intermediários à formaçãoe horário de extensão máxima), observa-se que a intensidade do JBN foi aumentando, atéatingir valores superiores a 18m/s (Fig.2b), no norte do Paraguai. Também, os outros doismecanismos formadores citados acima se mantiveram presentes durante a evolução dosistema. Tendo por base que o lado equatorial do Jato de Altos Níveis possui cisalhamentoanticiclônico (Holton,2004), gerando movimento ascendente em baixos níveis e sabendo que
a região está sob influência de JBN, fica explicado o cisalhamento intenso acima citado etambém evidenciado que houve acoplamento entre JBN e JAN, auxiliando na formação emanutenção do SCM.
Figura 2- Campo de vento em 850hPa, no dia 10 de setembro às (a)12UTC e (b)19UTC.
A Fig.3 mostra o cisalhamento vertical do vento entre 10 metros e 600hPa(aproximadamente 4km de altura). Foi observado que com 12 horas de antecedência deformação do SCM já havia cisalhamento com valores entre 15 e 18m/s, propício à formaçãode tempestade multicelular. Os valores se mantiveram até o horário de formação do sistema,mostrado na Fig.3a. No horário de extensão máxima do SCM foram encontrados valores decisalhamento entre 20 e 25 m/s (Fig.3b) e logo após os valores decaíram.
Figura 3-Cisalhamento do vento entre 10m e 600hPa e vento em 850hPa do dia 10/09/2008(a) 12UTC (b) 19UTC.
O caso 2 foi observado no dia 11 de setembro de 2008, às 5UTC (Fig.4a) no oeste doestado do RS. O sistema se intensificou sobre o RS, atingindo temperatura mínima de topodas nuvens entre -70 e -80°C e extensão máxima às 11 UTC, como observado na Fig.4b.
Neste caso também houve vento intenso em 200hPa, confirmando a presença de JAN. Foramobservados valores de velocidade de 60m/s no horário de formação do SCM (Fig.4a) e de66m/s no horário de extensão máxima do sistema (Fig.4b).
Figura 4-Imagem de satélite e vento em 200hPa do dia 11/09/2008 (a) 5UTC (b) 11UTC.
Neste caso 2, os ventos alísios também alcançaram a cordilheira dos Andes, seintensificando e se desviando para o sul, atingindo velocidade máxima de 24m/s e com acomponente meridional maior que a componente zonal (Fig.5a). Ainda foi examinado amódulo diferença do vento entre 850hPa e 700hPa e os valores encontrados ficaram entre 8 e10m/s, caracterizando que neste caso também houve presença de JBN. Pela Fig.5a é possívelobservar a presença de uma circulação ciclônica, localizada no Oceano Atlântico, com oescoamento se deslocando sobre a Argentina até se encontrar com o JBN, esse encontro dedois fluxos é chamado de confluência.
Figura 5- Campo de vento em linhas de fluxo em 850hPa do dia 11/09/2008 (a)5UTC (b)11UTC.
Na análise do cisalhamento vertical do vento entre 10 metros e 600hPa, foramobservados valores entre 20 e 25m/s, 9 horas antes da formação do SCM. No horário deformação do sistema o valor passou para 21m/s, como mostrado na Fig.6a, e no horário deextensão máxima do SCM o valor do cisalhamento aumentou para 25m/s(Fig.6b).
Assim como no caso 1, o SCM do caso2 também estava localizado no lado equatorialdo JAN, como pode ser visualizado na Fig.4a, causando então movimento ascendente embaixos níveis e indicando novamente o acoplamento entre jato de baixos e altos níveis, que semantiveram presentes durante a evolução do sistema contribuindo tanto na formação como namanutenção do SCM (Fig.4b).
Figura 6- Cisalhamento do vento entre 10m e 600hPa e vento em 850hPa do dia 11/09/2008(a) 5UTC (b) 11UTC.
4- ConclusõesUm dos pontos que chamou muita a atenção neste estudo foi o curto intervalo de
tempo entre a passagem dos SCM pelo RS, sendo que cada caso foi intenso o suficiente paraocasionar grandes danos, essa pequena diferença de tempo foi um agravante da situação.
Em ambos os casos analisados a presença do JBN e JAN foram fundamentais para aformação e manutenção dos SCM, sendo o escoamento em baixos níveis o responsável pelacanalização de ar quente e úmido e o acoplamento deste com o JAN pela ascendência. Essesfatores por si só são fortes indicadores para a formação de um SCM e levando emconsideração que os dois casos tiveram outros contribuintes que aturam no sentido de deixar aregião instável, a atuação em conjunto desses elementos foi o fator preponderante para aformação e intensificação dos SCM.
5- Referências bibliográficasBONNER, W. D., Climatology of the low level jet. Mon. Wea. Rev., 96, 833-850, 1968.HOLTON, James R. An Introduction to Dynamic Meteorology, 4.ed.,2004MARENGO, J. A.; SOARES, W.; SAULO, C.; NICOLINI, M. Climatology of thelow-level jet east of the andes as derived from the ncep/ncar reanalysis:characteristics and temporal variability. J. Clim., v. 17, n. 12, p. 2261–2280, Jun.2004.SALIO, P.; NICOLINI, M.; ZIPSER, E.J. Mesoscale Convective Systems over SoutheasternSouth América and their relationship with the South American Low-Level Jet. MonthlyWeather Review, v.135, n. 4, p.1290-1309, 2007.SAULO, C.; RUIZ J.; SKABAR Y.G. Synergism between the Low-Level Jet and OrganizedConvection at Its Exit Region. Monthly Weather Review, v.135, n. 4, p.1310–1326, 2007.SILVA,A.S.; GOMES,R.G. Análise de Dois Sistemas Convectivos de Mesoescala do RioGrande do Sul. In: SIMPOSIO INTERNACIONAL DE CLIMATOLOGIA, 3, Canela, 2009.CDROM.
