Tempo Severo

Lecture 16

Tipos de Tempo Severo

• Vento forte (cisalhamento do vento, “downdrafts”, “downbursts”, derechos)

• granizo• Tornados• Linhas de Instabilidade

Tempo severo é mais frequente durante a primavera e o verão, mas pode ocorrer a qualquer momento durante o ano, se as condições são favoráveis .

Condições Favoráveis• Atmosfera instável condicionalmente, com umidade suficiente na

camada limite e condições secas na média troposfera.

• A presença de um “lifting mechanism”, como por exemplo, uma frente fria ou uma "dry line ". Ondas de gravidade inerciais podem organizar convecção em linhas de instabilidade que são capaz de produzir tempo severo.

• Cisalhamento vertical forte do vento (as vezes associado com uma zona frontal de alto nível) está presente geralmente durante tempo severo de larga escala.

Cisalhamento do Vento

Cisalhamento do vento é uma rápida mudança na velocidade do vento e / ou direção do vento ao longo de um curto período de tempo ou distância. Cisalhamento do vento pode descrever as mudanças tanto na horizontal (ao longo da superfície da Terra) ou vertical.

Avião decola em vento de proa forte, que fornece sustenção.

Aeronave encontra “downdraft” e vento de cauda, o que leva a uma perda de sustenção.

“Downdrafts”• A “downburst” é um “downdraft” forte com ventos fortes

sobre ou próximo ao solo.

• O termo "microburst" descreve o tamanho do “downburst”

• Uma comparação de um “microburst” e um “macroburst” mostra que tanto um quanto o outro podem causar ventos extremos.

• Microburst - ventos fortes que se estendem 2 1/2 milhas ou menos, dura de 5 a 15 minutos, e velocidade pode alcançar 168 MPH!

• Macroburst - ventos fortes que se estendem mais de 2 1/2 milhas; duração de 5 a 30 minutos; ventos fortes causando danos similar a um tornado, e velocidade pode alcançar 134 mph!

Downburst (Forte Downdraft)

• O ar frio começa a descer a partir dos níveis médio e superior de uma tempestade (caindo a uma velocidade menos de 30 quilômetros por hora).

• Chuva evaporando em ar descente ajuda a manter/aumentar a flutuação negativa, fazendo assim com que o ar acelere para baixo.

• A medida que o ar se aproxima da superfície da Terra, o esoamento de ar ventila para fora na horizontal criando ventos fortes de superfície.

Downburst (cont.)

A diferença principal está representada pela convergência ou divergência do vento.

• O vento converge no centro do tornado.

• O vento diverge do centro do “downburst”.

Downburst (cont.)• Esta série de fotografias mostra

um “microburst” pegando poeira e sujeira – fazendo o "rolo“ fácil de identificar

• Infelizmente, você não pode olhar para uma tempestade e "ver" se vai ser grave.

• Radar Doppler é capaz de "olhar" no interior das tempestades e "ver" o movimento do ar - dando aos meteorologistas indicações de “microbursts”, o que facilita a emissão de alertas.

A mudança rápida na velocidade do vento e /ou direção é uma ameaça real para aviões durante a decolagem e o pouso.

Durante o pouso:1. O avião começa a descida2. Passando por um vento forte de proa (levantamento forte)3. Encontra um “downdraft”4. E finalmente, encontra um vento de cauda forte

Durante decolagem:1. O aviao encontra um vento de proa e sustenção forte 2. Seguido por uma diminuição de vento de proa por umcurto período 3. Um “downdraft” – subsidência forte, e4. Finalmente um vento de cauda forte e perda da sustenção.

• Em agosto de 1983, o mais forte “microburst” registrado em um aeroporto foi observado na Base da Força Aérea Andrews, em Washington DC. Os ventos podem ter ultrapassado 150 MPH neste microburst.

• Uma rajada muito forte foi registrado as 14hs e 11 minutos - 7 minutos depois do Air Force One, com o presidente a bordo, aterrou na mesma pista que o microburst foi observado!

Granizo

Cumulonimbus

Neve

Neve derrete para formar chuva

Chuva é deslocada para acima onde se congela para formar granizo

Granizo (cont.)

Os mecanismos que produzem granizo são ilustrados acima.

Granizo (cont.)• Pedras de gelo (granizo) grandes podem danificar

casas, veículos, plantações, e causar ferimentos

Safety measures: Stay indoors and away from windows. If caught outside, protect your head.

Granizo (cont.)

Fotos tiradas no dia 14 de maio de 2010 na minha casa em Waldorf, Maryland.

Granizo (cont.)

Tornados

Áreas onde os tornados são observados mais frequentemente

• Um tornado muitas vezes começa em uma forte tempestade chamada supercélula. A supercélula pode durar mais do que uma tempestade comum. As mesmas condições que mantém a tempestade também produz a maioria dos tornados.

• As tempestades severas que produzem tornados normalmente formam onde o ar seco e frio polar encontra com o ar quente e úmido tropical. Isso é mais comum em uma seção dos Estados Unidos chamada “Tornado Alley”. Além disso, a atmosfera tem que está muito instável.

• Tornados podem se formar a qualquer momento durante o ano, mas a Primavera tem o maior número.

• A maioria dos tornados giram ciclonicamente, mas alguns giram anticyclonicamente. Como há registros de tornados anticiclônicos, os cientistas não acham que o Efeito Coriolis causa a rotação.

Supercelula

Supercelula (cont.)

Supercelula• Apresenta um meso-ciclone (baixa pressão)

• Geralmente gira cyclonicamente

• Tem uma assinatura bem definida pelo radar (na forma de um gancho “hook echo”)

• Granizo, ventos fortes e tornados as vezes ocorrem

Rotação da Supercell

• O termo de inclinação na equação de vorticidade torna-se grande, e pode ser importante na rotação da supercélula.

• A proximidade de correntes de ar ascendente forte e descendente forte pode “inclinar” o vetor de vorticidade de modo que tenha uma componente significativa na vertical.

Inclinação do vetor de vorticidade• O vetor de vorticidate ( x V) é 3-dimensional

• A componente horizontal de vorticidade (devido ao cisalhamento vertical) é geralmente uma ou duas ordens de magnitude maior do que a componente vertical (devido ao cisalhamento horizontal)

• Aumentando a componente vertical da vorticidade devido a inclinação do vetor de vorticidade pode favorecer o desenvolvimento de tornados

• Considere a situação idealizada em que velocidade do vento aumenta com a altura e os ventos em todos os níveis são de oeste.

• Inicialmente, a componente vertical da vorticidade relativa no ponto P é zero (velocidade e direcção do vento são uniformes em relação à horizontal), mas a componente meridional é grande devido ao cisalhamento vertical.

N

E

Z

Z2

Z1

P

• Agora, suponha que há movimentos verticais no nível médio, de tal forma que o ar está subindo em y2 e descendo em y1 (setas vermelhas).

• O movimento ascendente em y2 traz baixas velocidades do vento para o nível médio e movimento descendente, em y1 traz alta velocidades do vento para o nível médio, levando à geração de vorticidade ciclônica (ζ> 0) no ponto P.

N

E

Z

Z2

Z1

P

Nivel médio

y1

y2

No caso de uma tempestade forte, correntes ascendentes e descendentes fortes fornecem o mecanismo para inclinação do vector de vorticidade e aumento de ζ .

U.S Tornados

U.S. Tornados (cont.)

Primeira Foto de um Tornado

Condições Sinóticas

Condições favoráveis para a formação de tornado

• Escoamento em baixo nível de ar instável úmido;

• Jato de nível superior

• Frente fria se aproximando

Região onde as condições são favoráveis para o desenvolvimento de tempestades severas.

Satellite Loop (Enhanced IR)

Satellite Loop (Visible)

Appendix

Tromba d’agua

Tornado Damage – F0

Tornado Damage – F1

Tornado Damage – F2

Tornado Damage – F3

Tornado Damage – F4

Tornado Damage – F5

Sistemas Convectivos de Meso-escala sobre América

do Sul

Sistemas Convectivos de Meso-escala (SCM)

• Incluem:– Complexo Convectivo de Meso-escala (CCM):

tipicamente redondo

– Linhas de Instabilidade

– Ciclones tropicais

CCMs• Frequentemente observados no norte da Argentina,

Paraguay, e sul do Brasil.

• Muitas vezes os CCMs se desenvolvem no final da tarde ou começo da noite.

• São mais intensos durante a noite.

• As vezas, eles são acompanhados por ciclogenese na superficie.

Veja os exemplos nos slides seguintes.

IR

Um cavado forte no ar superior, e uma frente fria forte na superficie

23-24 de novembro de 2005: