( PDF ) Atividade convectiva no sul da América do Sul

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Atividade Convectiva no Sul da América do Sul

TAÍS PEGORARO SCAGLIONI

Pelotas

Rio Grande do Sul - Brasil

Fevereiro de 2006

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS

FACULDADE DE METEOROLOGIA

Dissertação apresentada à Universidade

Federal de Pelotas, sob orientação da

Professora Dra. Roseli Gueths Gomes,

como parte das exigências do Programa

de Pós-Graduação em Meteorologia, para

obtenção do título de Mestre em Ciências

(M.S.).

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Dados de catalogação na fonte:

Ubirajara Buddin Cruz – CRB-10/901

Biblioteca de Ciência & Tecnologia - UFPel

S278a Scaglioni, Taís Pegoraro

Atividade Convectiva no Sul da América do Sul / Taís

Pegoraro Scaglioni ; orientador Roseli Gueths Gomes. –

Pelotas, 2006. – 105f. : il. color. – Dissertação (Mestrado).

Programa de Pós-Graduação em Meteorologia. Faculdade de

Meteorologia. Universidade Federal de Pelotas. Pelotas,

2006.

1.Meteorologia. 2.Sistemas convectivos de mesoescala.

3.Circulação de mesoescala. 4.Campos observados.

5.Campos preditores. I.Gomes, Roseli Gueths. II.Título.

CDD:

551.5

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iii

Dedico:

Aos meus pais Valdir e Elda Catarina

AGRADECIMENTOS

À Universidade Federal de Pelotas pela oportunidade de realizar o curso de

Pós-Graduação em Meteorologia.

Em especial a Dr

Roseli Gueths Gomes pela valiosa orientação, confiança,

amizade e apoio constante durante o curso e execução deste trabalho.

À banca examinadora pelas construtivas e valiosas sugestões, para o

aprimoramento do trabalho.

Aos professores e colegas dos cursos de Graduação e Pós-Graduação em

Meteorologia pelos ensinamentos e amizades.

Em especial a Dr

Simone Vieira de Assis, pela amizade, ensinamentos e

excelentes momentos de descontração.

A Dr

Jaci Maria Bilhalva Saraiva, pela paciência, confiança e dedicação ao

meu amadurecimento e formação profissional.

Aos alunos do curso de Graduação em Meteorologia Bruna Barbosa Silveira e

Gabriel Bonow Münchow pelo auxílio valioso e fundamental durante a execução do

trabalho.

A colega Luciana Barros Pinto, pela amizade, apoio e sempre se mostrou

disposta a ajudar nos momentos de dificuldade.

Aos funcionários do Centro de Pesquisa e Previsões Meteorológicas da

UFPel.

Em especial a funcionária Sônia Machado das Neves, pela amizade e por

sempre estar pronta a colaborar.

Ao Instituto Nacional de Meteorologia e Fundação Estadual de Pesquisa

Agropecuária, pelo fornecimento dos dados de superfície.

Ao Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC)/Instituto

Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), pelo fornecimento das imagens de satélite.

Ao Dr. Sebastião Cícero Pinheiro Gomes e equipe pelo apoio técnico no que

diz respeito ao modelo de mesoescala MM5.

A minha família por todo amor, dedicação, carinho e apoio incondicional em

todos os momentos.

Em especial, ao meu grande amigo e amor Marcos Antônio Marques Pereira,

pelo carinho, compreensão e apoio que sempre ofertou.

Enfim, a todas as pessoas, que direta ou indiretamente contribuíram de

alguma forma para a realização deste trabalho e principalmente àquelas que sempre

mostraram solidariedade, respeito e amizade.

vii

RESUMO

SCAGLIONI, Taís P.

Atividade Convectiva no Sul da América do Sul.

2006. 105f.

Dissertação (Mestrado em Ciências) Faculdade de Meteorologia, Universidade

Federal de Pelotas, Pelotas.

Neste trabalho são analisados aspectos sinóticos e de mesoescala associados

à formação de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) no sul da América do

Sul (AS) que atingiram o Estado do Rio Grande do Sul (RS) em algum momento

durante seu tempo de vida. O período selecionado envolve o mês de fevereiro dos

anos 2002 a 2005. Dentre os SCM identificados, dois casos foram escolhidos para

estudo individual porque um adentrou no RS e outro não, apesar de apresentarem

duração total semelhante e resultarem da interação entre vários SCM. Também

foram analisados seis SCM, três observados em março/2002 e três em

fevereiro/2003, para identificar campos preditores da sua ocorrência algumas horas

antes da sua formação. A base experimental para a realização deste trabalho incluiu

imagens de satélite geoestacionário, valores de anomalias de Temperatura da

Superfície do Mar (TSM) nos Oceanos Atlântico e Pacífico, dados observados de

estações meteorológicas de superfície localizadas no RS e simulações obtidas com

o modelo MM5. A comparação entre as anomalias de precipitação com o campo

climatológico mostrou que o mês de fevereiro de 2003 foi extremamente chuvoso,

enquanto que em fevereiro de 2002, 2004 e 2005 houve déficit de precipitação. A

viii

quantidade de SCM que atingiu o RS em fevereiro de 2003 foi aproximadamente

seis vezes superior à observada nos outros meses. Os valores das anomalias de

TSM no Oceano Atlântico influenciaram decisivamente sobre a intensidade da

atividade convectiva observada no sul da AS. Os horários e localizações geográficas

de início e de término dos SCM, bem como a direção preferencial de deslocamento

dos mesmos, foram diferentes para cada um dos meses analisados. A análise

individual de dois casos mostrou diferenças nos campos termodinâmicos e

cinemáticos. Particularmente, o campo de vento em superfície agiu decisivamente,

favorecendo ou impedindo a penetração dos SCM no Estado. Os melhores

resultados para previsão de SCM foram encontrados para o intervalo de seis horas

antes da sua formação. Na região onde os SCM se formaram os valores de razão de

mistura estavam próximos de 10 g/kg e o ar estava bastante úmido na camada

superfície/850 hPa. Os índices de instabilidade K e Total-Totals indicaram que

valores a partir de 15ºC e 40ºC, respectivamente, são bons indicadores da

ocorrência de SCM. Valores de velocidade horizontal superiores a 15 m/s no nível

850 hPa foram encontrados ao norte/nordeste dos SCM mais intensos. Foi proposta

uma metodologia de previsão para o período de seis horas antes da formação dos

SCM observados em condições sinóticas semelhantes às analisadas neste trabalho.

Palavras-Chave: Sistemas Convectivos. Preditores. Circulação de Mesoescala.

Padrões Observados.

ABSTRACT

SCAGLIONI, Taís P.

Atividade Convectiva no Sul da América do Sul.

2006. 105f.

Dissertação (Mestrado em Ciências) Faculdade de Meteorologia, Universidade

Federal de Pelotas, Pelotas.

In this work synoptic and mesoscale aspects are analyzed in association to

the formation of Mesoscale Convective Systems (MCS) at South of South America

(SA) that reached the State of Rio Grande do Sul (RS) in some moment during its life

time. The selected period involves the month of February of the years 2002 to 2005.

Among the identified MCS, two cases had been chosen for individual study because

one entered on the RS and another one not, although they presented similar total

duration and resulted from the interaction between several MCS. Also it were

analyzed six MCS, three observed in March/2002 and three in February/2003, to

identify predictors patterns of its occurrence some hours before its formation. The

experimental base to the accomplishment of this work included geostationary satellite

imagery, Sea Surface Temperature (SST) anomalies values on the Atlantic and

Pacific Oceans, observed data at the surface meteorological stations located on RS

and simulations obtained with the MM5 model. The comparison between the

precipitation anomalies with the climatologic field showed that February 2003 was

extremely rainy while in February 2002, 2004 and 2005 it had precipitation deficit.

The amount of MCS that reached the RS in February of 2003 was approximately six

times greater than the observed in the other months. The values of the anomalies of

SST in the Atlantic Ocean had influenced decisively on the intensity of the observed

convective activity at the south of SA. The schedules and geographic localizations of

beginning and ending of the MCS, as well as the preferential direction of

displacement of them, had been different for each one of the analyzed months. The

individual analysis of two cases showed differences in the thermodynamic and

kinematic fields. Particularly, the field of wind at the surface acted decisively,

favoring or hindering the penetration of the MCS in the State. The best results to the

prediction of MCS had been found for the interval of six hours before its formation. In

the region where the MCS had formed the values of mixing ratio were next to 10 g/kg

and the air was sufficiently humid in the layer superface/850hPa. The instability index

K and Total-Totals had indicated that values from 15ºC and 40ºC, respectively, are

good pointers of the MCS occurrence. Values of horizontal velocity greater than 15

m/s in the level 850 hPa were found to the north/northeast of MCS more intenses. A

methodology of forecast for the period of six hours before the formation of the MCS

observed in similar synoptic conditions to the analyzed ones in this work was

proposal.

Keywords: Convective Systems. Predictors. Mesoscale Circulation. Observed

pattrens.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Página

FIGURA 1 Exemplos de imagens de satélite utilizadas neste estudo, para o

FIGURA 2 Representação dos domínios 1 e 2 utilizados nos

processamentos do Modelo de Mesoescala MM5 .......................... 9

FIGURA 3 Fluxograma de funcionamento do modelo MM5 ............................. 10

FIGURA 4 Topografia do Estado do Rio Grande do Sul e localização das

estações meteorológicas em superfície utilizadas neste

trabalho............................... ............................................................ 16

FIGURA 5 (a) Campo climatológico de precipitação no Rio Grande do Sul,

relativo ao período 1975-2005 e anomalias de precipitação em

superfície observadas no Estado no mês de fevereiro de (b)

FIGURA 6 Localização geográfica dos centros de alta (em azul) e de baixa

pressão (em vermelho), no Oceano Atlântico, obtida com o

modelo de mesoescala MM5 (simulações das 12 UTC) para o

2005............................... ................................................................. 21

FIGURA 7 Anomalias de TSM (Temperatura da Superfície do Mar), em °C,

nos Oceanos Atlântico e Pacífico, obtidos a partir dos dados do

(d) 2005........................................................................................... 23

xii

FIGURA 8 Localização geográfica da posição de formação (em vermelho) e

de dissipação (em azul sublinhado) dos SCM que ocorreram no

mês de fevereiro de 2003................................................................ 25

FIGURA 9 (a) Período de formação; (b) período de dissipação; (c) tempo de

vida e (d) direção predominante dos SCM identificados em

fevereiro de 2003............................... ............................................. 27

FIGURA 10 (a) Localização geográfica da formação (em vermelho) e

dissipação (em azul, sublinhado) dos SCM; (b) período de

formação; (c) período de dissipação; (d) tempo de vida e (e)

direção predominante dos SCM, para fevereiro de

2004............................... ................................................................. 29

FIGURA 11 (a) Localização geográfica da formação (em vermelho) e

dissipação (em azul sublinhado) dos SCM; (b) período de

formação; (c) período de dissipação; (d) tempo de vida e (e)

direção predominante dos SCM, para fevereiro de

2005............................... ................................................................. 31

FIGURA 12 Segmentos das imagens de satélite geoestacionário que

mostram os seis casos de SCM selecionados. O horário das

figuras da primeira coluna corresponde a seis horas antes da

formação do SCM, o horário das figuras da coluna do meio

corresponde ao período de formação e o horário da última

coluna corresponde ao de desenvolvimento máximo do

respectivo SCM: (a) SCM1; (b) SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4; (e)

SCM5 e (f) SCM6............................... ............................................. 41

FIGURA 13 Distribuição horizontal do índice de instabilidade K para (a)

SCM1; (b) SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4; (e) SCM5 e (f) SCM6, 6

horas antes da formação (figuras da esquerda) e na formação

(figuras da direita) destes SCM............................... ........................ 44

FIGURA 14 Distribuição horizontal do índice de instabilidade Total-Totals

para (a) SCM1; (b) SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4; (e) SCM5 e (f)

SCM6, 6 horas antes da formação (figuras da esquerda) e na

formação (figuras da direita) destes SCM..................................... .. 46

FIGURA 15 Distribuição horizontal da razão de mistura (a) SCM1; (b) SCM2;

formação destes SCM..................................................................... 49

xiii

FIGURA 16 Distribuição horizontal da razão de mistura na camada entre a

superfície e 850 hPa, (a) SCM1; (b) SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4;

(e) SCM5 e (f) SCM6, 6 horas antes da formação destes

SCM............................... ................................................................. 51

FIGURA 17 Campo do vento horizontal em 850 hPa. (a) SCM1; (b) SCM2;

formação destes SCM.................................................................... . 52

FIGURA 18 Localização geográfica da posição de formação dos SCM que

ocorreram no mês de fevereiro de 2003 na (a) primeira semana,

(b) segunda semana, (c) terceira semana e (d) quarta semana ..... 60

FIGURA 19 Localização geográfica da posição de formação dos SCM que

ocorreram no mês de fevereiro de (a) 2004 e (b) 2005. Nesta

figura, os números em vermelho correspondem aos SCM que se

formaram na primeira semana, em azul na terceira semana e em

verde na quarta semana.................................................................. 61

FIGURA 20 Seqüência de imagens de satélite geoestacionário, no canal

infravermelho, relativo ao primeiro caso de estudo, observado

nos dias 02 e 03 de fevereiro de 2003 ............................................ 62

FIGURA 21 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, às

12 UTC do dia 02/02/2003, referente ao primeiro caso de

estudo............ ................................................................................. 64

FIGURA 22 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, às

18 UTC do dia 02/02/2003, referente ao primeiro caso de estudo.. 65

FIGURA 23 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, à 00

UTC do dia 03/02/2003, referente ao primeiro caso de

estudo.................... ......................................................................... 67

xiv

FIGURA 24 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, às

12 UTC do dia 03/02/2003, referente ao primeiro caso de

estudo............................................................................................. . 68

FIGURA 25 Seqüência de imagens de satélite geoestacionário, no canal

infravermelho, relativo ao segundo caso de estudo, observado

nos dias 03 e 04 de fevereiro de 2004. ....................... ................... 69

FIGURA 26 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, às

12 UTC do dia 03/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo. . .......................................................................................... 71

FIGURA 27 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, às

18 UTC do dia 03/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo................... .......................................................................... 72

FIGURA 28 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, à 00

UTC do dia 04/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo................... .......................................................................... 73

FIGURA 29 Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio

Grande do Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de

temperatura, (c) vento horizontal e (d) pressão atmosférica, às

12 UTC do dia 04/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo................... .......................................................................... 74

LISTA DE TABELAS

Página

TABELA 1 Configurações do modelo MM5 utilizadas nas simulações............. 9

TABELA 2 Parametrizações físicas e opções selecionadas para o

processamento do modelo MM5, utilizadas nos domínios 1 e 2..... 10

TABELA 3 Parametrizações e opções selecionadas no processamento do

modelo MM5 para o mês de fevereiro de 2002, 2003, 2004 e 2005

........................................................................................................ 17

TABELA 4 Relação das variáveis meteorológicas analisadas, níveis e

horário em relação ao ciclo de vida do SCM................................... 37

TABELA 5 Valores críticos do Índice K (http://twister.sbs.ohio-state.edu) ....... 37

TABELA 6 Valores críticos do Índice Total-Totals (http://twister.sbs.ohio-

state.edu/) ....................................................................................... 38

TABELA 7 Algumas características dos 6 casos de SCM em estudo .............. 39

TABELA 8 Síntese dos resultados para os SCM selecionados, 6 horas

antes da sua formação no sul da América do Sul. O símbolo “~”

significa “aproximadamente” .......................................................... 53

TABELA 9 Metodologia sugerida para a previsão de ocorrência de SCM 6

horas antes da sua formação.......................................................... 55

TABELA 10 Relação das estações meteorológicas de superfície, com as

respectivas coordenadas geográficas e Instituição à que

pertencem ....................................................................................... 59

xvi

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

América do Sul

Indeterminação

Celsius

CAPE

Convective Available Potencial Energy

Cumulonimbus

CCM

Complexo Convectivo de Mesoescala

CINE

Convective Inhibition

COLA

Center for Ocean-Land-Atmosphere Studies

CPTEC

Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos

Domínio 1

Domínio 2

DEC

Dezembro

Leste

EMBRAPA

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

EUA

Estados Unidos da América

FEB

Fevereiro

FEPAGRO

Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária

GOES

Geostationary Operational Envinronmental Satellite

GrADS

Grid Analysis and Display System

Hora

Hora Local

xvii

INMET

Instituto Nacional de Meteorologia

INPE

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

JBN

Jato de Baixos Níveis

Quilograma

Quilômetro

MAR

Março

MCS

Mesoscale Convective System

METAR

Meteorological Aerodrome Reports

Milimetros

MM5

Mesoscale Model

Norte

NCAR

National Center for Atmospheric Research

NCEP

National Center for Enverionmental Prediction

Nordeste

Noroeste

PECS

Persistent Elongated Convective System

PSU

Pennsylvania State University

Rio Grande do Sul

SALLJ

South American Low Level Jet

SCM

Sistema Convectivo de Mesoescala

seg

Segundo

Scaglioni e Gomes (2005)

Temperatura do Ar

500

Temperatura do Ar em 500 hPa

700

Temperatura do Ar em 700 hPa

850

Temperatura do Ar em 850 hPa

Temperatura do Ponto de Orvalho

d700

Temperatura do Ponto de Orvalho em 700 hPa

d850

Temperatura do Ponto de Orvalho em 850 hPa

TSM

Temperatura da Superfície do Mar

Total-Totals

UFPEL

Universidade Federal de Pelotas

UTC

Coordenada de Tempo Universal

Oeste

xviii

SUMÁRIO

Página

INTRODUÇÃO GERAL

........................................................................................ 1

METODOLOGIA GERAL

..................................................................................... 5

Fatores de Grande Escala e Anomalias de Precipitação

.............................. .. 13

INTRODUÇÃO................................................................................................. 13

MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................ 14

RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 17

CONCLUSÕES................................................................................................ 32

Campos Preditores

............................................................................................. 34

INTRODUÇÃO................................................................................................. 34

MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................ 35

RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 39

CONCLUSÕES................................................................................................ 53

Campos Observados em Superfície

................................................................. 56

INTRODUÇÃO................................................................................................. 56

MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................ 57

RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 60

CONCLUSÕES................................................................................................ 74

xix

CONCLUSÕES GERAIS

...................................................................................... 76

REFERÊNCIAS

................................................................................................... 80

INTRODUÇÃO GERAL

A população do Estado do Rio Grande do Sul tem presenciado mudanças nas

condições do tempo, particularmente nos meses de novembro a março, quando as

variações de temperatura e de precipitação tem sido marcantes. Estas variações

causam impactos muito grandes na economia gaúcha, principalmente no que diz

respeito à atividade agrícola, bastante desenvolvida. Os sistemas meteorológicos

que atingem a região nesta época do ano incluem principalmente os chamados

Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM). Cotton e Anthes (1989) definem um

SCM como um sistema profundo que é consideravelmente maior que uma

tempestade individual, freqüentemente marcado por uma extensa nebulosidade de

várias centenas de quilômetros de dimensão horizontal. Nesta nebulosidade existem

áreas de convecção profunda, imersas em uma região de precipitação estratiforme.

As chuvas causadas pelos SCM são, em algumas partes do globo,

responsáveis por mais de 50% do total anual de precipitação (Houze, 1977; Zipser,

1977; Mohr et al., 1999, Ruiz et al. 2004) sendo, portanto, fundamentais para a

manutenção do equilíbrio hídrico da região.

Apesar de todo o conhecimento adquirido sobre os SCM com os trabalhos

realizados até o presente, inúmeras questões ainda permanecem sem respostas.

Um dos principais motivos reside nas interações não lineares entre os movimentos

atmosféricos de grande escala e de mesoescala com as circulações locais (Tuyl e

Errico,1989). Sabe-se que a localização geográfica e a topografia da região, o uso

do solo e a continentalidade são exemplos de outros fatores que podem causar uma

grande diversidade de situações, favorecendo a ocorrência de SCM distintos.

A natureza dos processos físicos envolvidos na formação e no

desenvolvimento dos SCM é tão complexa que, apesar do grande esforço que tem

sido desprendido no sentido de entendê-los, existe um limite no avanço do

conhecimento, imposto pela incapacidade na sua quantificação adequada. Quanto

maiores as lacunas de informações, mais numerosas se tornam as interrogações. O

grande interesse que a comunidade científica tem em preencher estas lacunas está

diretamente associado às condições meteorológicas severas em superfície,

inerentes à ocorrência de SCM. As chuvas são intensas, muito vezes

acompanhadas por granizo, assim como os ventos e as rajadas, que podem atingir

várias dezenas de metros por segundo. Evidentemente que, quanto maior e mais

intenso for o SCM, mais severas serão as condições meteorológicas em superfície

associadas. Desta forma, todo o conhecimento acumulado sobre os SCM que

atingem uma determinada região, se transforma em melhorias na qualidade da

previsão local.

As maiores dificuldades na previsão de SCM estão associadas à sua rapidez

de formação, pequena duração e extensão espacial, geralmente não detectadas nos

campos prognósticos de modelos globais atmosféricos, utilizados rotineiramente nos

serviços operacionais de previsão do tempo. Neste sentido, torna-se de fundamental

importância a incorporação dos resultados de modelos de mesoescala, por serem

obtidos com uma grade horizontal e vertical mais refinada, para uma melhor

avaliação das condições atmosféricas. Mesmo assim, ainda é preciso saber que

variáveis e níveis analisar e com quanta antecedência para que a previsão da

ocorrência de um SCM seja, pelo menos, mais eficiente. Esta identificação de

parâmetros meteorológicos pode ser facilitada se houver um modelo conceitual do

fenômeno em questão. Em se tratando de SCM, na literatura são encontrados

alguns artigos que incluem a elaboração de modelos conceituais sobre o

desenvolvimento de SCM específicos (McCollum et al., 1995; Garstang et al.,1994;

Silva Dias, 1987; Menezes, 1998). Percebe-se, então, que não há um modelo

conceitual único, que explique a formação e evolução de todos os tipos de SCM.

Para a América do Sul (AS) foram realizados trabalhos que envolvem

características presentes quando da ocorrência de SCM, como por exemplo o

trabalho de Marengo e Soares (2005) sobre a observação do SALLJ (South

American Low Level Jet ) a leste dos Andes que traz um fluxo de umidade das

regiões tropicais até a Bacia da Prata, onde é freqüente a ocorrência de SCM. Antes

da elaboração de uma metodologia de previsão de ocorrência de SCM, é preciso

conhecer como estes sistemas se manifestam na região de interesse. Assim,

sabendo que estes ocorrem preferencialmente nos meses quentes, foi selecionado

um mês específico (no caso fevereiro) durante o qual foram acompanhados todos os

SCM que se formaram no sul da América do Sul e que atingiram o Estado do Rio

Grande do Sul, nos últimos quatro anos. A escolha deste mês ocorreu em função

dos contrastes encontrados no campo de precipitação, pois foi observado tanto

excesso de chuvas no Estado quanto estiagem.

A metodologia de previsão dos SCM foi direcionada àqueles que ocorreram

de forma isolada e que apresentaram tamanho da ordem de centenas de milhares

de km

no período de máximo desenvolvimento. Estas duas restrições foram

impostas para que as forçantes mecânicas e termodinâmicas associadas a sistemas

meteorológicos de escala sinótica não influenciassem nos resultados e porque os

SCM maiores causam mais transtornos à população. Em virtude dos poucos SCM

grandes e isolados encontrados nos quatro meses de fevereiro analisados, foram

também selecionados os SCM que ocorreram no período de novembro a março dos

anos 2002 a 2005. Trata-se de um estudo preliminar e pioneiro para o Rio Grande

do Sul. Os campos meteorológicos preditores, 6 horas antes da formação dos SCM,

foram obtidos com o modelo de mesoescala MM5. A seleção destes campos ocorreu

após um estudo de identificação do melhor elenco de variáveis e de níveis, para os

SCM escolhidos.

Em síntese, o objetivo geral deste trabalho consiste em estudar aspectos de

grande escala e de mesoescala associados à ocorrência dos SCM que se formaram

no sul da América do Sul e que, preferencialmente, atingiram o Estado do Rio

Grande do Sul. Este estudo foi realizado de acordo com as seguintes linhas de

investigação:

1. avaliação das características espaciais e temporais de formação e de

dissipação dos SCM que se formaram em um mês quente, específico, durante

alguns anos. Foi selecionado o mês de fevereiro dos anos de 2002 a 2005;

2. identificação de fatores de grande escala que influenciaram na ocorrência dos

SCM estudados no item anterior;

3. identificação de campos preditores de mesoescala da ocorrência de SCM que

atingiram o Estado sob condições sinóticas pré-estabelecidas;

4. para o período utilizado, selecionar casos de estudo para analisar os motivos

pelos quais alguns SCM apenas influenciavam as fronteiras do Rio Grande do

Sul com os países vizinhos e outros adentraram pelo Estado.

Na continuidade, são descritos os dados e a metodologia utilizada para atingir

os objetivos desta pesquisa. Em seguida, são apresentados três capítulos que

mostram os principais resultados encontrados. A finalização deste texto inclui as

conclusões gerais deste trabalho.

METODOLOGIA GERAL

O estudo sobre os Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) que

ocorreram no sul da América do Sul, envolveu a análise das condições atmosféricas

de grande escala e de mesoescala. Neste item são descritos os dados e a

metodologia utilizados para a realização deste trabalho.

Imagens de Satélite

As imagens de satélite utilizadas foram as dos satélites geoestacionários

GOES-8 (para os anos de 2002 e de 2003) e GOES-12 (para os anos de 2004 e de

2005), realçadas no canal infravermelho. Estas imagens apresentam as

temperaturas dos topos das nuvens realçadas em cores diferentes, o que facilita a

caracterização do desenvolvimento vertical da nebulosidade. Dependendo do mês

em análise, a fonte das imagens de satélite foi diferenciada, tendo em vista a sua

disponibilidade. Assim, para o mês de fevereiro de 2002, as imagens foram obtidas

junto ao CPTEC/INPE, que as forneceu na grade solicitada. As imagens do mês de

fevereiro de 2003 e 2004 foram obtidas no site

http://orbit35i.nesdis.noaa.gov/arad/ht/ff/gilberto.html (atualmente desativado). Para o

mês de fevereiro/2005, as imagens foram obtidas no site

http://www.cira.colostate.edu/ramm/msdsol/RMTC.html. A fig. 1 mostra um exemplo

de cada tipo de imagem de satélite utilizada.

http://www.cptec.inpe.br

http://orbit35i.nesdis.noaa.gov/arad/ht/ff/gilberto.html

http://www.cira.colostate.edu/ramm/msdsol/RMTC.html

Figura 1 - Exemplos de imagens de satélite utilizadas neste estudo, para o mês de

As imagens de satélite são disponibilizadas a cada meia hora,

aproximadamente. Entretanto, mesmo utilizando três fontes distintas, houve falhas

nas seqüências. Por exemplo, em fevereiro de 2003 não havia imagens de satélite

do dia 7 ao dia 12, sendo necessário utilizar imagens de outra fonte para o

preenchimento desta lacuna.

A determinação dos horários de início e de término de um SCM obedeceu o

critério de temperatura do topo da nebulosidade. Neste trabalho, a identificação dos

SCM foi feita utilizando o limiar de temperatura de -40 ºC para o topo da

nebulosidade. Entretanto, quando da ocorrência de falhas na seqüência de imagens,

a determinação dos horários de início/término dos SCM seguiu o critério de um

horário intermediário entre imagens consecutivas, desde que o intervalo entre estas

não fosse superior a 3 horas (Macedo et al., 2004). Quando a seqüência de imagens

ficou interrompida por um intervalo de tempo igual ou superior 3 horas, o SCM em

análise foi desconsiderado.

Uma vez identificados, foram estimadas as posições geográficas da formação

e da dissipação de todos os SCM que ocorreram no mês de fevereiro de 2002, 2003,

2004 e 2005, direção preferencial de deslocamento, horários de início/término e

duração total. A partir destes resultados, foram estabelecidas quatro categorias de

intervalos predominantes de início/término dos SCM, com 6 horas de duração cada.

A seguir, tendo em vista o objetivo de identificar campos preditores de SCM que

ocorrem de forma isolada, preferencialmente, no sul da AS, foram analisadas

imagens de satélite durante os meses quentes de 2002 e 2003.

Modelo de Mesoescala MM5

A estrutura de simulação foi desenvolvida com base no Modelo de

Mesoescala MM5 (Dudhia et al., 2002). Este modelo de mesoescala foi desenvolvido

pela Universidade Estadual da Pensilvânia e pelo Centro Nacional para Pesquisas

Atmosféricas (NCAR, EUA). É um modelo de área limitada, destinado à realização

de previsões de tempo por intermédio de simulações das circulações atmosféricas

de grande escala e de mesoescala. Anthes (1990) fez um levantamento de trabalhos

já realizados em diferentes partes do globo utilizando o modelo MM5 aplicado a

diferentes situações atmosféricas. Sua conclusão é de que, se as condições de

superfície e dados iniciais forem de boa qualidade, além da adequação dos

processos físicos à região, o modelo é capaz de simular e prever uma grande

variedade de fenômenos meteorológicos. Este sistema de modelagem permite

selecionar domínios de integração (áreas e sub-áreas) em qualquer região do globo.

Permite incluir dados relativos à elevação, uso e tipo de solo, cobertura fracional de

vegetação e máscaras de terra/água. Possui a flexibilidade e a capacidade de pré-

estabelecer múltiplos domínios aninhados, possibilitando configurar o

processamento desde a escala global até a escala das nuvens.

O modelo permite, também, a incorporação de dados em tempo real, através

de rotinas de observações tanto de ar superior quanto de superfície (incluindo vento,

temperatura, umidade, pressão ao nível médio do mar e temperatura da água do

mar). E possível o acoplamento com modelos globais e regionais, empregando o uso

destes dados como condições iniciais para as análises objetivas ou de contorno. É

um modelo não-hidrostático, que utiliza o sistema de coordenadas sigma, com opção

de coordenadas pressão. O modelo MM5 possibilita a inclusão de variadas

configurações físicas por meio de um processo de seleção de opções, estabelecido

na etapa de pré-processamento do modelo. Foi desenvolvido nas linguagens

Fortran, C e Schell script, tendo recebido contribuições de pesquisadores de

diversos locais do planeta.

Para o processamento do modelo MM5, foram utilizados como dados de

entrada os campos de reanálise do National Center for Atmospheric

Research/National Center for Enviromental Prediction (NCAR/NCEP), disponível no

site http://www.cdc.noaa.gov em formato netcdf. A estrutura do modelo permite

selecionar a grade horizontal e a resolução temporal dos campos de saída. A fig. 2

mostra a localização geográfica das grades relativas aos domínios 1 e 2, utilizadas

para o processamento do modelo. O domínio 1 foi utilizado na restituição dos

campos de grande escala e abrange a área compreendida entre 30ºE e 80ºW e

entre 5ºS e 50ºS. O domínio 2 foi utilizado para a realização de simulações de

mesoescala e inclui somente uma parte do sul da América do Sul, de 40ºW a 70ºW e

de 20ºS a 40ºS.

Figura 2 - Representação dos domínios 1 e 2 utilizados nos processamentos do

Modelo de Mesoescala MM5.

As configurações do modelo, utilizadas nas simulações deste trabalho, são

mostradas na tab. 1.

Tabela 1- Configurações do modelo MM5 utilizadas nas simulações.

Domínio 1

Domínio 2

Resolução Horizontal (km)

Pontos de Grade (Este-Oeste)

124

167

Pontos de Grade (Norte-Sul)

139

Níveis – vertical

Passos de tempo (seg)

250

As parametrizações físicas, com as respectivas opções, utilizadas para o

processamento do modelo MM5 para o domínio 1 são mostradas na tab. 2. A

seleção destas opções foi baseada no trabalho desenvolvido por Lima (2005).

Tabela 2 - Parametrizações físicas e opções selecionadas para o processamento do

modelo MM5, utilizadas nos domínios 1 e 2.

Parametrizações

Opções selecionadas

Convecção Profunda

Grell

Microfísica de Nuvens

Schultz

Radiação

Cloud

Camada Limite Planetária

MRF

Solo

Five-Layer Soil Model

A fig. 3 mostra o fluxograma de processamento do modelo MM5, onde é visto

que existem vários programas que devem ser executados antes do processamento

do modelo propriamente dito. A execução destes programas faz parte da etapa de

pré-processamento. No caso de utilização dos campos de reanálise como condições

iniciais e de contorno, como feito neste trabalho, o programa RAWINS não é

executado, motivo pelo qual está hachurado. Os campos de saída do modelo são

visualizados utilizando o pacote GrADS.

Figura 3 - Fluxograma de funcionamento do modelo MM5.

Cada processamento do modelo restitui 13 campos meteorológicos

simulados, sendo que o primeiro horário corresponde aos “campos de análise” e os

seguintes aos “campos de previsão”. O horário inicial para processamento pode ser

escolhido como sendo à 00 UTC (Coordenada de Tempo Universal) ou às 12 UTC.

Os campos de saída do modelo MM5, com os domínios 1 e 2, foram utilizados

com propósitos distintos. No caso do domínio 1, foram analisados os campos de

linhas de corrente e de pressão em superfície, no horário das 12 UTC para todos os

dias do mês de fevereiro dos quatro anos. Os campos de saída, relativos ao

processamento do modelo MM5 utilizando o domínio 2, foram obtidos para casos

selecionados de ocorrência de SCM que atingiram o Rio Grande do Sul e que

ocorreram de forma isolada, pelo menos durante a maior parte do seu tempo de

vida, no sul da AS. Estas simulações foram realizadas de modo a envolver um

período de seis horas antes do horário de formação do SCM até a sua dissipação,

com resolução temporal horária dos campos meteorológicos.

Dados de Superfície

Os dados de superfície foram obtidos junto às estações meteorológicas

existentes no Estado do Rio Grande do Sul, pertencentes ao Instituto Nacional de

Meteorologia (INMET) e à Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária

(FEPAGRO). Ainda, foram utilizados os dados da Estação Agroclimatológica de

Pelotas (Capão do Leão/RS), convênio EMBRAPA/UFPel/INMET e os dados do

código METAR do Ministério da Defesa/Comando da Aeronáutica

(http://www.redemet.mil.gov). Das estações do INMET e da FEPAGRO, foram

coletados os registros horários disponíveis de temperatura do ar, pressão

atmosférica, precipitação e os dados, obtidos nas três leituras diárias, de vento

(velocidade e direção) e de temperatura do bulbo úmido. Das mensagens METAR

foram utilizados os dados horários das variáveis: temperatura do ar, temperatura do

ponto de orvalho, pressão atmosférica e vento (direção e velocidade). A visualização

dos campos meteorológicos assim obtidos foi feita utilizando o programa Surfer.

Temperatura da Superfície do Mar

Complementando as análises sobre as situações de grande escala

associadas com a ocorrência dos SCM na região de estudo, fez-se uma avaliação

das anomalias da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) dos Oceanos Atlântico e

Pacífico. Estes dados foram obtidos no site http://www.cdc.noaa.gov, para a grade

10ºN a 60ºS e 10ºE a 120ºE. Para calcular as anomalias, inicialmente foi calculado o

campo médio de TSM para o mês de fevereiro dos últimos 24 anos (1982- 2005).

Em seguida, a partir dos valores de TSM para cada mês de fevereiro de 2002, 2003,

2004 e 2005, foram calculadas as respectivas anomalias. O estudo sobre as

anomalias de TSM foi realizado para verificar como estas influenciariam na

convecção sobre o sul da América do Sul.

FATORES DE GRANDE ESCALA E ANOMALIAS DE PRECIPITAÇÃO

INTRODUÇÃO

O sul da América do Sul é freqüentemente atingido por Sistemas Convectivos

de Mesoescala (SCM), principalmente nas estações quentes. Tais sistemas

constituem fenômenos atmosféricos que provocam excessivas quantidades de

precipitação em superfície, muitas vezes acompanhadas por granizo, descargas

elétricas e ventos fortes. Dentre as regiões localizadas ao sul da América do Sul

(AS), o norte/leste da Argentina, sul do Paraguai, Uruguai e sul do Brasil são

particularmente atingidas pelos SCM (Díaz e Acetuno, 2003). Por conseguinte, a

previsão da ocorrência de tais sistemas seria de extremo interesse para estas

regiões, no sentido de minimizar os enormes prejuízos decorrentes dos desastres

naturais passíveis de ocorrerem.

A influência do fenômeno El Niño, que provoca alterações na circulação

atmosférica desde a escala regional até a escala global, gera anomalias climáticas

em várias partes do mundo (Berlato e Fontana, 2003) e provoca uma maior

quantidade de eventos extremos em todo o Brasil (Grimm e Tedeschi, 2004).

Entretanto, estudos mostram que não somente o fenômeno El Niño interfere na

intensidade da atividade convectiva no sul da AS. Díaz et al. (1998) mostraram haver

uma relação entre anomalias de precipitação no Uruguai e no sul do Brasil com

anomalias na Temperatura da Superfície do Mar (TSM) no sudoeste do Oceano

Atlântico durante períodos de outubro a dezembro e de abril a julho. Chaves e

Ambrizzi (2004) mostraram que, há uma relação entre a convecção associada à

penetração de sistemas frontais sobre a AS nos meses frios com anomalias

positivas de TSM no Oceano Atlântico sul, modificando a trajetória destes sistemas.

Estes resultados indicam que anomalias da TSM do Oceano Atlântico sul

influenciam na atividade convectiva observada no sul da AS e, portanto, é muito

provável que a formação de SCM durante os meses quentes esteja relacionada

tanto com estas anomalias quanto com as anomalias de TSM do Pacífico tropical.

Apresenta-se, neste capítulo, o estudo realizado sobre os SCM que

ocorreram no sul da AS e que influenciaram no tempo sobre o Estado do Rio Grande

do Sul no mês de fevereiro de quatro anos (2002 a 2005). O mês de fevereiro foi

selecionado, porque em 2003 a atividade convectiva observada no sul da AS foi

extremamente significativa, como mostraram Lima (2005) e Scaglioni e Saraiva

(2004). Nos meses de fevereiro de 2004 (Calbete e Preste, 2004) e de 2005

(conforme notificado na mídia) houve déficit de precipitação no Estado do Rio

Grande do Sul. Assim, por se tratarem de meses em que foram observados padrões

contrários de precipitação, incluiu-se também o mês de fevereiro de 2002, para

melhor compreender os motivos que favoreceram ou não a formação dos SCM no

sul da AS.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram utilizadas informações provenientes de satélites de órbita

geoestacionária, dados de precipitação em superfície, simulações de modelo

atmosférico e dados de temperatura da superfície do mar, descritas a seguir.

Imagens de Satélite

As imagens de satélite geoestacionário utilizadas são realçadas no canal

infravermelho. A fig.1 (ver pág. 6) mostra exemplos das imagens de satélite

utilizadas, relativamente a cada período de estudo. A utilização de sites diferentes

ocorreu em função da disponibilidade das imagens. Em função do processo de

compactação das imagens, um pixel representa uma área de 130

no caso das

imagens obtidas no site http://orbit35i.nesdis.noaa.gov/arad/ht/ff/gilberto.html, de 70

para as imagens obtidas no site http://www.cptec.inpe.br e de 30

para

aquelas obtidas no site http://www.cira.colostate.edu/ramm/msdsol/RMTC.html,

aproximadamente. O intervalo de tempo entre imagens consecutivas, nos

respectivos sites, é de aproximadamente trinta minutos. Entretanto, foram

detectadas falhas importantes nas seqüências de imagens que, por exemplo,

inviabilizaram a avaliação quantitativa dos SCM observados em fevereiro de 2002 e

que ocasionaram o uso de dois sites em fevereiro de 2003. Neste mês, houve uma

falha de imagens durante 6 dias, período em que as análises foram

complementadas com o uso das imagens do CPTEC/INPE. Na literatura, a

identificação de SCM com imagens de satélite é feita a partir da definição de um

limiar de temperatura para o topo das nuvens. Em trabalhos desenvolvidos para

latitudes médias, os valores encontrados oscilam em torno de -40ºC. Alguns autores

utilizam dois limiares de temperatura: um para definir o SCM e outro para definir as

células convectivas imersas no SCM.

Velasco e Fritsch (1987) utilizaram dois limiares de temperatura de brilho para

estudar a ocorrência de Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) nas

Américas, cujos valores foram iguais a -40ºC e -62°C e -42ºC e -64°C. Machado et

al. (1998) utilizaram valores de -28ºC e -55ºC para analisar a atividade convectiva na

AS. Salio e Nicolini (2005) utilizaram o limiar de -55ºC para identificar SCM que

ocorreram no sul da AS em associação com um Jato de Baixos Níveis (JBN). Assim,

a identificação dos SCM neste trabalho foi feita utilizando o limiar de temperatura de

-40ºC para o topo da nebulosidade. Uma vez identificados, foram estabelecidos

quatro períodos de 6 horas, distribuídos ao longo do dia, com a finalidade de avaliar

os horários predominantes de formação/dissipação dos SCM.

Dados de Precipitação em Superfície

Os dados de precipitação em superfície foram obtidos junto às estações

meteorológicas pertencentes ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e à

Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO). Ainda, foram utilizados

os dados da Estação Agroclimatológica de Pelotas (Capão do Leão/RS), convênio

EMBRAPA/UFPel/INMET. Foram calculadas as anomalias de precipitação no Estado

do Rio Grande do Sul a partir do valor acumulado para cada mês de fevereiro e do

valor climatológico dos últimos 30 anos (1975-2005). A fig. 4 mostra a localização

das estações meteorológicas das quais os dados foram obtidos e a topografia do

Estado. É marcante a concentração de estações a nordeste do Estado e o grande

espaçamento entre estas nas outras regiões.

Figura 4 - Topografia do Estado do Rio Grande do Sul e localização das estações

meteorológicas em superfície utilizadas neste trabalho.

Modelagem Atmosférica

As simulações realizadas para este estudo foram desenvolvidas tendo como

base o modelo MM5, simulador de domínio público, construído pela Pennsylvania

State University (PSU) em conjunto com o National Center for Atmospheric Research

(NCAR). Trata-se de um sistema numérico não hidrostático, destinado à simulação

das circulações atmosféricas de grande escala e de mesoescala, utilizando o

sistema de coordenadas sigma, com opção de coordenadas pressão. As simulações

realizadas com o modelo MM5 tiveram inicio à 00 e às 12 UTC (Coordenada de

Tempo Universal). Cada processamento fornece, como arquivo de saída, campos

meteorológicos em 13 horários distintos, sendo que o primeiro horário corresponde

aos “campos de análise” e os seguintes aos “campos de previsão”. O horário inicial

de processamento do modelo para este trabalho foi escolhido como sendo às 12

UTC. A grade utilizada está compreendida entre os paralelos 5ºS a 50ºS e os

meridianos 80ºW a 30ºW, com resolução horizontal de 90 km. Foram analisados os

campos de linhas de corrente e de pressão em superfície, para todos os dias do mês

de fevereiro dos quatro anos. Os dados de reanálise do modelo global NCAR/NCEP

(http://www.cdc.noaa.gov) foram utilizados como dados de entrada do modelo MM5.

As parametrizações escolhidas nas simulações estão indicadas na tab. 3. A escolha

destas opções ocorreu com base no trabalho desenvolvido por Lima (2005).

Tabela 3 - Parametrizações e opções selecionadas no processamento do modelo

MM5 para o mês de fevereiro de 2002, 2003, 2004 e 2005.

Parametrizações do MM5

Convecção Profunda

Grell

Microfísica de Nuvens

Schultz

Radiação

Cloud

Camada Limite Planetária

MRF

Solo

Five-Layer Soil Model

Temperatura da Superfície do Mar

Complementando as análises sobre as situações de grande escala

associadas com a ocorrência dos SCM na região de estudo, fez-se uma avaliação

das anomalias da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) dos Oceanos Atlântico e

Pacífico. Estes dados foram obtidos no site http://www.cdc.noaa.gov, para a grade

10ºN a 60ºS e 10ºE a 120ºE. Para calcular as anomalias, inicialmente foi calculado o

campo médio de TSM para o mês de fevereiro dos últimos 24 anos (1982-2005). Em

seguida, a partir dos valores de TSM para cada mês de fevereiro de 2002, 2003,

2004 e 2005, foram calculadas as respectivas anomalias. O estudo sobre as

anomalias de TSM foi realizado para verificar como estas influenciariam na

convecção sobre o sul da América do Sul.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A influência dos SCM em uma região pode ser percebida sob diferentes

aspectos. Na fig. 5 é apresentado o campo de precipitação médio mensal dos

últimos 30 anos bem como os campos das anomalias das precipitações observadas

nos quatro meses de fevereiro analisados. Nesta figura estão inseridas as

contribuições de todos os sistemas precipitantes de todas as escalas espaciais.

Entretanto, considerando que os SCM são formados por aglomerados de nuvens

Cumulonimbus que são, dentre todos os gêneros de nuvens, as mais precipitantes,

valores de anomalias positivas muito elevadas indicam a ocorrência de tais

sistemas, embutidos ou não em sistemas de escala espacial superior.

Analisando o campo climatológico de precipitação média mensal para o mês

de fevereiro, mostrado na fig. 5a vê-se que, em todo o Estado, a média de

precipitação oscila entre 100 e 200 mm aproximadamente, com valores

predominantes no intervalo de 140-160 mm. Os máximos valores são observados

nas regiões norte (>170 mm), seguidos pelos valores encontrados nas regiões oeste

e extremo sul do Estado, onde os valores variam entre 150 e 160 mm.

Dentre os quatro meses de fevereiro, é nítido o excesso de precipitação

ocorrido em fevereiro de 2003 em todo o Estado, como mostra a fig. 5c. Nota-se um

excesso máximo de 240 mm no nordeste do Estado, o que corresponde a

praticamente o dobro do respectivo valor climatológico. O excesso de precipitação

em fevereiro de 2003 foi, em média, superior a 100 mm na maioria das regiões, com

exceção das regiões central e extremo oeste do Estado, onde as anomalias positivas

foram inferiores a 40 mm. Nestas regiões, e incluindo o noroeste do Estado, as

estações meteorológicas em superfície não estão regularmente distribuídas (como

visto anteriormente). Ainda, tendo em vista os resultados encontrados quando das

análises das imagens de satélite para identificação dos SCM que atingiram o Estado

(a serem mostrados no próximo capítulo), acredita-se que os valores de anomalias

de precipitação nestas regiões estejam subestimados. Nos outros anos, como

mostram as fig. 5b, 5d e 5e, houve uma variação muito grande nos valores de

anomalias de precipitação. Observam-se regiões que apresentam desde pequenos

excessos (não ultrapassando 30 mm) até regiões com anomalias negativas

superiores a 100 mm. O caso mais acentuado de seca ocorreu em fevereiro de 2005

(fig. 5e), pois em todo o Estado foram observadas anomalias negativas de

precipitação, de 40 mm até valores superiores a 140 mm, no norte do Estado.

Entretanto, pelos mesmos motivos citados no parágrafo anterior, existe uma

incerteza na representatividade destes valores.

Figura 5 - (a) Campo climatológico de precipitação no Rio Grande do Sul, relativo ao

período 1975-2005 e anomalias de precipitação em superfície observadas no Estado

Em fevereiro de 2002, as regiões no extremo norte e sudoeste do Estado foram as

que mais sofreram com falta de precipitação (fig. 5b), enquanto que em fevereiro de

2004, a região que mais sofreu com a falta de precipitação foi a região noroeste do

Estado (fig. 5d). Percebe-se, então, que nestes quatro meses de fevereiro, a metade

leste do Rio Grande do Sul e principalmente aquelas mais próximas do litoral, não

sofreram muito com a seca, indicando a ação reguladora do escoamento de origem

oceânica continente adentro.

A investigação de possíveis causas das diferentes situações observadas nos

meses de fevereiro conduziu a avaliações de circulações de grande escala e de

mesoescala. Inicialmente, foi realizado um levantamento quanto ao posicionamento

dos centros de alta e de baixa pressão no Oceano Atlântico sul e analisadas as

anomalias de TSM dos Oceanos Atlântico e Pacífico. Os resultados encontrados,

relativos aos meses de fevereiro de 2002 a 2005 são mostrados nas fig. 6 e 7. O

número de pontos, indicadores dos centros de alta/baixa pressão na fig. 6, não é

idêntico nas quatro figuras porque, dependendo do ano, foram observados múltiplos

núcleos de alta/baixa pressão no mesmo dia. Isto ocorreu principalmente nos anos

de déficit de precipitação no Estado, como mostram as fig. 6a, 6c e 6d, onde existe

quase o dobro de centros de alta pressão em relação ao número observado no mês

de fevereiro de 2003 (fig. 6b), quando foi observado excesso de chuvas no Estado.

Também, nos meses secos observa-se uma maior dispersão, tanto longitudinal

quanto latitudinal, do posicionamento dos núcleos de alta pressão, que estão

localizados desde a costa sul da América do Sul até a costa sul da África. No

entanto, existe uma pequena concentração de centros de alta pressão entre 10ºE e

10ºW, ou seja, longe da costa da AS. Quanto ao posicionamento dos centros de

baixa pressão, observa-se outra característica comum nos meses secos, que é a

sua localização próxima à costa do continente americano, preferencialmente ao

norte de 40ºS. Ao contrário, no mês chuvoso (fig. 6b) os centros das baixas pressão

localizam-se predominantemente ao sul de 40ºS.

Em fevereiro de 2003 (fig. 6b) os centros de alta pressão estão nitidamente

concentrados no Atlântico central (entre 10ºW e 35ºW), influenciando definitivamente

o escoamento sobre o sul da AS. Assim, observa-se que houve uma inversão nas

circulações ciclônica/anticiclônica do ar próximo à costa do continente americano,

quando analisados meses secos versus mês chuvoso. Estes resultados são

semelhantes aos encontrados por Díaz e Acetuno (2003), que analisaram 15 anos

de anomalias no escoamento do ar no sudeste da AS, em períodos secos e

chuvosos. Estes autores encontraram que, em períodos de convecção acentuada no

Uruguai, existe uma circulação anticiclônica localizada em torno de 34ºS/45ºW, com

uma região ciclônica localizada no extremo sul da AS. Ao contrário, em períodos de

escassez de precipitação, este dipolo de circulações se inverte. Eles trabalharam

com valores médios sobre 11 dias.

Figura 6 - Localização geográfica dos centros de alta (em azul) e de baixa pressão

(em vermelho), no Oceano Atlântico, obtida com o modelo de mesoescala MM5

(d) 2005.

A fig. 7 mostra os campos de anomalias de TSM nos Oceanos Atlântico e

Pacífico. Os anos de 2002, 2003 e 2005 foram caracterizados como sendo anos de

El Nino (Infoclima, 2002, 2003 e 2005). De fato, as fig. 7a, 7b e 7d mostram

anomalias positivas de TSM no Pacífico equatorial leste, com variações de +0,3 a

+1,3ºC (este último observado somente em fevereiro de 2003). A área oceânica em

que estas anomalias são observadas também é diferenciada. Em 2003 a região com

anomalias positivas de TSM no Oceano Pacífico é maior e com valores mais

elevados do que nos anos 2002 e 2005. De acordo com a literatura, em anos de El

Niño deveria haver excesso de precipitação no sul do Brasil (Berlato e Fontana,

2003; Grimm et al., 1998), o que ocorreu somente no ano de 2003, conforme

discutido anteriormente. Ao verificar as anomalias de TSM no Oceano Atlântico sul

no ano de 2003, são observadas anomalias positivas, enquanto que nos outros

anos, em que ocorreu déficit de precipitação, as anomalias de TSM são negativas.

No ano de 2002, as anomalias de TSM no Atlântico não são marcantes. Ainda, no

ano de 2005, em que a seca foi bastante acentuada no Rio Grande do Sul,

ocorreram as anomalias mais negativas, atingindo valores máximos de -1,3ºC de

anomalia de TSM no Atlântico sul, perto da costa. Portanto, pode-se dizer que existe

uma relação muito mais estreita entre a quantidade de precipitação observada no sul

do Brasil com anomalias de TSM no Atlântico sul do que com anomalias de TSM no

Pacífico equatorial. Doyle e Barros (2002), usando dados de reanálise de

precipitação e de TSM médias mensais, também encontraram que existe uma forte

relação entre a precipitação no sul da AS com anomalias de TSM no oeste do

Oceano Atlântico. De acordo com estes autores, em situações de máximas

anomalias de TSM existem dois padrões bem distintos na circulação atmosférica de

baixos níveis da atmosfera e no campo de precipitação. Outro aspecto muito

interessante a salientar diz respeito ao dipolo de anomalias de TSM no Oceano

Atlântico tropical e sul. É nítida a inversão de sinais, sendo que nos meses secos, as

anomalias de TSM são positivas no Atlântico sul e negativa nas regiões tropicais e

vice-versa, no mês chuvoso.

Com a finalidade de associar os resultados encontrados de grande escala

com a precipitação em superfície sobre o Estado do Rio Grande do Sul, discutidos

anteriormente, foi feita uma identificação dos SCM, utilizando imagens de satélite.

Para cada SCM identificado, foram verificadas as posições e horários de

início/término do mesmo, direção preferencial de deslocamento e duração total. É

importante ter em mente que, os resultados encontrados aqui sofreram a influência

da resolução diferente das imagens de satélite, na medida em que imagens com

menor resolução mostram uma visão menos refinada e, portanto, não mostram SCM

que apareceriam em imagens com melhor resolução.

Anomalias de TSM em fevereiro de 2002

Anomalias de TSM em fevereiro de 2003

Anomalias de TSM em fevereiro de 2004

Anomalias de TSM em fevereiro de 2005

Figura 7 - Anomalias de TSM (Temperatura da Superfície do Mar), em °C, nos

Oceanos Atlântico e Pacífico, obtidos a partir dos dados do NCEP, para o mês de

Para o mês de fevereiro de 2002, tendo em vista as falhas periódicas nas

seqüências de imagens ao longo de todos os dias (cada interrupção teve duração de

aproximadamente 5 horas), não foi possível fazer a identificação desejada dos SCM.

Os resultados obtidos para o mês de fevereiro de 2003 são mostrados na fig. 8,

onde estão localizados os 113 SCM observados que atingiram o Rio Grande do Sul

em algum momento ao longo de seu ciclo de vida. A apresentação está distribuída

em cinco figuras, para fins de clareza. A posição de início de cada SCM está

identificada com um número (seqüencial) em vermelho, enquanto que a posição de

término está identificada com o mesmo número, na cor azul e sublinhado. Pode-se

observar que alguns sistemas têm somente o início ou término indicado, devido à

impossibilidade de sua localização, pelos motivos expostos anteriormente. Nas fig.

8a a 8e nota-se que mais da metade (65%) dos sistemas se formaram sobre o

Estado do Rio Grande do Sul, predominantemente na metade oeste. Os demais se

formaram fora do Estado, na Argentina, Uruguai ou sobre os Estados de Santa

Catarina e Paraná. Machado et al. (1998) mostraram que a Argentina, Bolívia e o

Paraguai são países freqüentemente atingidos por um escoamento de norte em

baixos níveis proveniente das regiões tropicais. Este escoamento relativamente mais

quente e úmido, incrementa a atividade convectiva nestas regiões. A dissipação dos

sistemas ocorreu com maior freqüência na metade leste do Estado, principalmente

quando estes se encontravam perto do Oceano. Existiu, portanto, uma tendência a

um deslocamento das tempestades com componente de oeste, na maioria dos SCM.

Figura 8 - Localização geográfica da

posição de formação (em vermelho) e de

dissipação (em azul sublinhado) dos SCM

que ocorreram no mês de fevereiro de

2003.

A fig. 9 mostra os resultados obtidos quanto à distribuição de horários de

início/término dos SCM, tempo de vida e direção de deslocamento. O símbolo “?”

que aparece nas legendas das figuras indica indeterminação das características em

gestão. Analisando os horários de início da atividade convectiva, mostrado na fig.

9a, verifica-se que o intervalo de tempo predominante para a formação dos SCM que

atingiram o Rio Grande do Sul em fevereiro de 2003 foi, em quase 70% dos casos,

entre 12 e 24 UTC. Destes, aproximadamente metade tiveram duração inferior a 6

horas, sugerindo que são pequenos, e aproximadamente metade tiveram duração

de até 12 horas. Este resultado, junto com o anterior, indica que os SCM que se

formam sobre o Estado têm duração máxima de aproximadamente 12 horas. Os que

se formaram fora do Rio Grande do Sul geralmente tiveram duração maior e,

portanto, foram maiores. Esta relação entre duração total do SCM com tamanho foi

colocada em evidência por Machado et al. (1998), ao avaliarem os SCM observados

nas Américas no período 1987-1988 com imagens de satélite, encontraram uma

relação quase linear entre a duração e tamanho dos SCM quando os respectivos

ciclos de vida estavam compreendidos entre 6 e 27 horas. Torres (2003), ao analisar

os sistemas convectivos que ocorreram no sul da AS, com imagens de satélite de

outubro/1998 a abril/1999, verificou que o início de SCM muito precipitantes (no

mínimo 120 mm diários em alguma estação de superfície) ocorreu preferencialmente

nas primeiras horas da tarde (hora local). Como no mês de fevereiro de 2003 houve

excesso de chuvas, é provável que os SCM que se formaram sobre o Estado,

apesar de não muito grandes, tenham contribuído decididamente para as anomalias

positivas de precipitação, como visto anteriormente. Na fig. 9b é apresentada a

repartição do período de dissipação dos sistemas, onde nota-se que

aproximadamente metade dos SCM se dissiparam no período entre 0 e 6 UTC, mas

também é significante a porcentagem de SCM que se dissiparam entre 18 e 24 UTC.

Assim, neste mês, os SCM se dissiparam entre o período da tarde (a partir das 18

UTC, ou seja, 16HL, hora local) e início do dia seguinte (até 6 UTC) em

aproximadamente 90% dos casos observados. Considerando o tempo de vida dos

113 SCM que atingiram o Estado em fevereiro/2003 (fig. 9c) nota-se que em mais de

50% dos casos, os SCM apresentaram duração inferior ou igual a 12 horas, 24% dos

SCM apresentaram duração inferior a 6 horas e 30% apresentou duração no

intervalo de 6 a 12 horas. Velasco e Fritsch (1987) fizeram uso de imagens de

satélite para identificar os Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) na AS e

identificaram que a duração média destes sistemas foi de 11,5 horas. Sabe-se que,

para serem considerados CCM, os SCM precisam satisfazer alguns critérios,

inclusive o de área mínima, função do limiar de temperatura de brilho. Desta forma,

considerando apenas o limite de temperatura adotado neste trabalho, a área dos

SCM que se formaram sobre o Estado deve estar compreendida entre 50.000 e

100.000

. Ainda, Machado et al (1998), para SCM com limiar de temperatura de

brilho de aproximadamente -28°C acharam que a área seria da ordem de 100.000

para SCM com duração do ciclo de vida de 12 horas. No caso deste trabalho, a

excentricidade dos SCM foi de aproximadamente 0,6 para todos os ciclos de vida, ou

seja, os SCM daquele trabalho eram quase-circulares enquanto que Velasco e

Fritsch (1987) analisaram somente os praticamente circulares. No presente trabalho,

todos os SCM foram incluídos. Na fig. 9d, é apresentado o deslocamento

predominante dos SCM que ocorreram em fevereiro de 2003. Este deslocamento foi

determinado considerando as posições de início e de término do sistema. As

posições intermediárias dos SCM não foram consideradas para fins de padronização

desta avaliação, uma vez que não foi possível acompanhar todos os SCM ao longo

de sua trajetória por falta de imagens. Os sistemas apresentaram deslocamento

predominante para sudeste na maioria (42%). Os outros SCM apresentaram

direções diferenciadas de deslocamento. Em comparação com os outros anos, o

mês de fevereiro de 2003 foi o que apresentou a maior diversidade de direções de

deslocamento.

Período de Formação dos SCM

Fevereiro 2003

16%

39%

29%

11%

00 -| 06 UTC

06 -| 12 UTC

12 -| 18 UTC

18 -| 24 UTC

???

Período de Dissipação dos SCM

Fevereiro 2003

37%

49%

00 -| 06 UTC

06 -| 12 UTC

12 -| 18 UTC

18 -| 24 UTC

???

Tempo de Vida dos SCM

Fevereiro 2003

24%

30%

10%

13%

16%

• 06 hs

06 -| 12 hs

12 -| 18 hs

18 -| 24 hs

> 24 hs

???

Direção Predominante dos SCM

Fevereiro 2003

42%

14%

12%

Leste

Oeste

Norte

Sul

Sudeste

Sudoeste

Nordeste

Noroeste

???

Figura 9 - (a) Período de formação; (b) período de dissipação; (c) tempo de

vida e (d) direção predominante dos SCM identificados em fevereiro de 2003.

Em fevereiro de 2004 foram identificados 20 SCM que atingiram o Estado do

Rio Grande do Sul. Esta quantidade de sistemas é quase 6 vezes inferior à

encontrada em 2003. Na fig. 10a, pode-se verificar que 11 SCM se formaram na

vizinhança do Estado do Rio Grande do Sul, dos quais 9 se formaram na Argentina,

um no Uruguai e um no Estado de Santa Catarina. No Rio Grande do Sul se

formaram 6 SCM, na metade leste do Estado. A dissipação dos SCM ocorreu com

maior freqüência no oeste do Estado. Pode-se verificar que os SCM observados no

mês de fevereiro de 2004 (fig. 10b) se formaram no período entre 12 e 18 UTC, em

50% dos casos. De acordo com Velasco e Fritsch (1987) e Torres (2003), a maior

parte da atividade convectiva na AS ocorre nos períodos da tarde e à noite (hora

local). Em relação a estes trabalhos, nos meses analisados aqui nota-se que o início

da convecção foi precoce, pois ocorreu preferencialmente pela manhã e tarde (hora

local).

Os horários preferenciais para a dissipação, observados na fig. 10c, estão

compreendidos entre 12 e 24 UTC em 85% dos casos. Na fig. 10d, é mostrado o

tempo de vida dos sistemas que ocorreram no mês de fevereiro de 2004, onde pode-

se ver que os sistemas tiveram duração entre 6 e 12 horas em 45% dos casos, como

em fevereiro de 2003.

Quanto à direção de deslocamento (fig. 10e) dos SCM, pode-se observar que

existem duas direções predominantes: sudeste e nordeste. Estas duas direções

aparecem com freqüências muito próximas, 40 e 35%, respectivamente,

contrariamente ao observado em fevereiro/2003, pois neste mês houve somente

uma direção preferencial (sudeste, como visto anteriormente).

Período de Formação dos SCM

Fevereiro 2004

30%

10%

50%

00 -| 06 UTC

06 -| 12 UTC

12 -| 18 UTC

18 -| 24 UTC

???

Período de Dissipação dos SCM

Fevereiro 2004

40%

45%

10%

00 -| 06 UTC

12 -| 18 UTC

18 -| 24 UTC

???

Tempo de Vida dos SCM

Fevereiro 2004

20%

15%

45%

15%

• 06 hs

06 -| 12 hs

12 -| 18 hs

18 -| 24 hs

???

Direção Predominante dos SCM

Fevereiro 2004

40%

35%

15%

Leste

Norte

Sudeste

Nordeste

???

Figura 10 - (a) Localização geográfica da formação (em vermelho) e dissipação (em

azul, sublinhado) dos SCM; (b) período de formação; (c) período de dissipação; (d)

tempo de vida e (e) direção predominante dos SCM, para fevereiro de 2004.

No mês de fevereiro de 2005, 17 SCM atingiram o Rio Grande do Sul, como

mostra a fig. 11a. Nela, observa-se que cinco SCM se formaram e se dissiparam nas

proximidades da Laguna dos Patos, 7 SCM se formaram distribuídos na metade

norte do Estado, quatro na Argentina e um no Uruguai. A dissipação destes SCM

ocorreu a leste de sua posição de formação. É interessante notar que, neste mês,

cinco SCM se dissiparam no Oceano, em uma posição bem distante da respectiva

posição de formação. Analogamente ao observado nos outros anos, em

fevereiro/2005 os SCM se formaram predominantemente entre 12 e 18 UTC (em

41% dos casos). O intervalo de dissipação predominante foi de 18 às 24 UTC.

Tendo em vista que aproximadamente 50% dos SCM tiveram duração inferior a 6

horas, a maioria dos SCM devem ter se formado em algum momento intermediário

dentro do intervalo 12-18 UTC e se dissipado, similarmente, em algum momento

intermediário dentro do intervalo 18-24 UTC. Quanto ao deslocamento preferencial

dos sistemas (fig. 11e), notam-se três direções marcantes: nordeste, sudeste e leste.

Torres e Nicolini (2002) classificaram 27 SCM entre os meses de outubro a

abril 1988/1993, utilizando imagens de satélite, verificando três direções

predominantes de deslocamento: leste, sudeste e nordeste. Os autores não deixam

claro se no mês de fevereiro do período analisado existi uma predominância de

direção de deslocamento. No presente trabalho foi encontrado que no mês mais

chuvoso (fevereiro/2003), a direção sudeste se destaca.

Período de Formação dos SCM

Fevereiro 2005

29%

41%

18%

00 -| 06 UTC

06 -| 12 UTC

12 -| 18 UTC

18 -| 24 UTC

???

Período de Dissipação dos SCM

Fevereiro 2005

29%

18%

12%

41%

00 -| 06 UTC

06 -| 12 UTC

12 -| 18 UTC

18 -| 24 UTC

Tempo de Vida dos SCM

Fevereiro 2005

24%

18%

46%

• 06 hs

06 -| 12 hs

12 -| 18 hs

18 -| 24 hs

???

Direção Predominante dos SCM

Fevereiro 2005

23%

24%

12%

Leste

Norte

Sul

Sudeste

Nordeste

???

Estacionário

Figura 11 - (a) Localização geográfica da formação (em vermelho) e dissipação (em

azul sublinhado) dos SCM; (b) período de formação; (c) período de dissipação; (d)

tempo de vida e (e) direção predominante dos SCM, para fevereiro de 2005.

CONCLUSÕES

Neste trabalho foram apresentados os resultados encontrados no estudo

realizado sobre circulações de grande escala que favoreceram ou que inibiram a

formação de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) no sul da América do Sul

(AS) no mês de fevereiro dos anos 2002 a 2005. As anomalias no campo de

precipitação observado no Estado do Rio Grande do Sul mostraram que em

fevereiro de 2003 houve excesso de precipitação (com valores de anomalias

semelhantes aos valores climatológicos) enquanto que, nos outros meses, houve

déficit de precipitação. Foi verificado que nos três meses de fevereiro em que houve

estiagem no Estado, os centros de alta pressão no Oceano Atlântico sul estavam

deslocados para leste e havia anomalias negativas de Temperatura da Superfície do

Mar (TSM) próximo da costa sul da AS. Situação contrária foi encontrada no mês de

fevereiro de 2003, em que houve excesso de precipitação no Estado do Rio Grande

do Sul e anomalias positivas de TSM no Oceano Atlântico sul. Esta condição de

grande escala favoreceu a formação de inúmeros SCM que atingiram o Estado em

fevereiro de 2003 enquanto que, nos meses secos, a quantidade de SCM

identificados foi desprezível, em comparação ao mês chuvoso.

A maioria dos SCM observados nos três meses de fevereiro se formou sobre

o Estado, com tempo de vida predominante inferior a 6 horas e entre 6 e 12 horas.

No mês chuvoso, esta formação ocorreu em todo o Estado, enquanto que nos

meses secos a formação dos SCM ocorreu preferencialmente na sua metade leste,

o que sugere ter sido a proximidade com o Oceano e a Laguna dos Patos um fator

decisivo na formação dos SCM. Em fevereiro de 2004 os poucos SCM observados

apresentaram, em metade dos casos, duração entre 6 e 12 horas sendo, portanto,

maiores que os SCM que se formaram no Estado em fevereiro de 2005, pois a

duração predominante destes últimos foi inferior a 6 horas. Isto explica também

porque em fevereiro de 2005 a seca no Estado foi mais intensa do que em fevereiro

de 2004. Por outro lado, em fevereiro de 2003 metade dos SCM observados

apresentou tempo de vida repartida de forma similar entre um intervalo inferior a 6

horas e entre 6 e 12 horas. Poucos foram os casos com tempo de vida superior a 24

horas (resultado da interação entre SCM diferentes) em fevereiro de 2003 e nenhum

foi observado tanto em fevereiro de 2004 quanto de 2005. Infelizmente, não foi

possível realizar esta avaliação para o mês de fevereiro de 2002 devido às falhas

muito importantes nas seqüências das imagens de satélite. A dissipação dos SCM, a

leste da posição de formação, indica a existência de uma componente de oeste na

velocidade de deslocamento das tempestades, durante o período analisado.

CAMPOS PREDITORES

INTRODUÇÃO

A ocorrência de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) geralmente está

associada com tempo adverso em superfície, cuja intensidade é proporcional à

intensidade do SCM. A elaboração de previsões corretas destes eventos requer o

conhecimento de campos meteorológicos que indiquem a possibilidade de

desenvolvimento de atividade convectiva em uma região, o que é uma tarefa muito

difícil. Isto porque, de um lado, existe a grande diversidade de situações

meteorológicas nas quais os SCM podem se formar, a variedade de características

morfológicas, cinemáticas e termodinâmicas (Bluestein, 1985; Stensrud e Fritsch,

1994; Ferreira et al., 2003, Zhang et al., 2003, são apenas alguns, dentre tantos

outros importantes trabalhos disponíveis na literatura). De outro lado, existem

questões como: que variáveis são importantes de serem analisadas? Em que

níveis? Para que valores críticos? Com quanta antecedência?

A ocorrência de SCM é muito freqüente no sul da América do Sul (AS)

(Brooks et al., 2003). Assim, o bom andamento das atividades sócio-econômicas

destas regiões depende, dentre outros fatores, da elaboração de previsões

confiáveis. Neste sentido, Nicolini et al. (2005) elaboraram um método de previsão

de SCM baseado nas informações de duas estações de radiossondagens,

localizadas ao norte da Argentina. Os autores encontraram resultados satisfatórios

de previsão da ocorrência de SCM para o período analisado naquele trabalho

(janeiro de 2003) principalmente no que diz respeito ao prognóstico de rajadas de

vento. Guedes (1985) mostrou que o ambiente de grande escala que favorece o

desenvolvimento dos CCM requer a presença de um Jato de Baixos Níveis (JBN), a

leste da Cordilheira dos Andes, proveniente da região Amazônica, responsável pelo

transporte de calor e de umidade para a região de formação do CCM. Entretanto, a

observação do JBN a leste dos Andes não é condicionada à ocorrência de CCM no

sul da AS. Botelho (2004), Lima (2005), Marengo e Soares (2005), Ruiz et al. (2005),

mostraram a existência deste jato em situações de formação de SCM no sul da AS

com tamanhos compatíveis aos dos CCM, mas com formatos não,

predominantemente ou necessariamente, circulares.

Neste capítulo serão analisados seis casos de formação de SCM que

ocorreram isoladamente no sul da AS, na ausência de fortes e bem definidas

forçantes de grande escala. Serão analisados campos de vários parâmetros

meteorológicos 6 horas antes da formação do SCM e na sua formação. A partir

destas análises, pretende-se identificar campos que sirvam como preditores da

formação de SCM que ocorram em condições meteorológicas semelhantes às

discutidas neste texto.

MATERIAL E MÉTODOS

A seleção dos casos analisados neste trabalho seguiu, como critério básico, o

fato de que o SCM deveria ocorrer de forma predominantemente isolada no sul da

AS, de forma a satisfazer o requisito de ausência de fortes e bem definidas forçantes

de grande escala. Esta seleção foi realizada utilizando-se imagens de satélite

geoestacionário, realçadas no canal infravermelho, obtidas no site

http://orbit35i.nesdis.noaa.gov/arad/ht/ff/gilberto.html (atualmente desativado),

utilizando o limiar de -40°C para identificação do topo da nebulosidade. Quando da

ocorrência de falhas nas seqüências de imagens, a determinação dos horários de

início/término dos SCM seguiu o critério de um horário intermediário entre imagens

consecutivas, desde que o intervalo entre estas não fosse superior a 3 horas

(Macedo et al., 2004).

Uma vez selecionados os casos de estudo, utilizou-se o modelo de

mesoescala MM5 para simular as condições atmosféricas de mesoescala

associadas à ocorrência dos mesmos. O modelo MM5 foi desenvolvido pela

Pennsylvania State University (PSU) em conjunto com o National Center for

Atmospheric Research (NCAR). É um modelo de área limitada, destinado à

realização de previsões do tempo a partir de simulações das circulações

atmosféricas de mesoescala, cujas simulações têm início à 00 e às 12 UTC

(Coordenada de Tempo Universal). Os dados de entrada para o processamento do

modelo foram os campos de reanálise do modelo global do NCEP (National Center

for Enviromental Prediction), com resolução 2,5° de latitude e 2,5° de longitude.

Para este estudo, foi utilizada uma grade horizontal com resolução espacial

de 20 km, correspondendo à área localizada entre os paralelos 20°S e 40°S e entre

os meridianos 40°W e 70°W. Os campos meteorológicos restituídos têm resolução

temporal de 1 hora e as parametrizações físicas utilizadas são as mesmas que

constam no capítulo “Fatores de grande escala e anomalias de precipitação” (tab. 3,

pág. 17).

Uma vez que o objetivo principal deste trabalho é o de identificar preditores

para os SCM, foram realizados muitos testes com períodos de antecedência

variados. Grose et al. (2002) desenvolveram um método de previsão para

localização de nuvens precipitantes, usando imagens de satélite geoestacionário

para um período de 10 horas com antecedência. O interesse destes autores era o de

prever a localização e intensidade da precipitação. Guedes e Machado (2003),

fazendo uso de imagens de satélite e campos de reanálise do NCEP, verificaram

que no período de seis horas antes do início da atividade convectiva já era possível

identificar condições meteorológicas que indicariam a formação de sistemas

convectivos na AS. Os melhores resultados obtidos para este trabalho foram aqueles

relativos a um intervalo de 6 horas antes da formação do SCM. Este foi o período

definido para as análises subseqüentes.

A próxima etapa foi relativa à seleção do melhor elenco de variáveis e níveis a

serem utilizados como preditores dos SCM. Novamente, vários testes foram

realizados. Os melhores resultados foram encontrados com o elenco mostrado na

tab. 4.

Tabela 4 - Relação das variáveis meteorológicas analisadas, níveis e horário em

relação ao ciclo de vida dos SCM.

6 horas antes da formação do SCM

Índice de instabilidade K [°C]

Índice de instabilidade Total-Totals [°C]

Razão de mistura [g/kg]: em superfície e diferença entre superfície e 850 hPa

Vento horizontal [m/s]: em 850 hPa

Formação do SCM

Índice de instabilidade K [°C]

Índice de instabilidade Total-Totals [°C

]

Os índices de instabilidade K e Total-Totals (TT) são utilizados para investigar

a possibilidade de formação de tempestades na atmosfera. O índice K é calculado

com a seguinte equação (George,1960 apud Nascimento, 2005):

( ) ( )

700

850

500

850

−−+−=

onde:

( )

=−

500

850

é a variação vertical da temperatura (T), obtida pela diferença de

temperaturas entre os níveis 850 e 500 hPa;

850

é a temperatura do ponto de orvalho (T

) em 850 hPa;

( )

=−

700

é a depressão de temperatura em 700 hPa.

A tab. 5 apresenta os valores críticos para o Índice K.

Tabela 5 - Valores críticos do Índice K. (http://twister.sbs.ohio-state.edu).

Índice K [º

]

Interpretação

20 – 25

Formação de Cb isolados

25 – 30

Formação de Cb muito esparsos

30 – 35

Formação de Cb esparsos

> 35

Formação de Cb numerosos

O índice de instabilidade Total-Totals (TT) é obtido com a equação

(George,1960 apud Nascimento, 2005):

( ) ( )

500

850

500

850

−+−=

onde:

850

temperatura do ar em 850 hPa [ºC];

500

temperatura do ar em 500 hPa [ºC];

850

temperatura do ponto de orvalho em 850 hPa [ºC].

A tab. 6 apresenta os valores críticos do Índice Total-Totals.

Tabela 6 - Valores críticos do Índice Total-Totals. (http://twister.sbs.ohio-state.edu/).

Índice TT [º

]

Interpretação

< 43

Tempo estável

≥

Tempestades esparsas

≥

Tempestades esparsas e severas

≥

Tempestades numerosas severas

Os valores críticos dos índices de instabilidade servirão para avaliar o

potencial atmosférico para o desenvolvimento de atividade convectiva na região de

formação do SCM. Existem vários outros índices de instabilidade (Nascimento,

2005) que podem ser utilizados como indicativos da ocorrência de tempestades.

Optou-se pelo uso dos índices K e TT devido à facilidade de seu cálculo a partir dos

campos de saída do modelo MM5. Os parâmetros CAPE e CINE, que permitem

identificar muito bem regiões prováveis de atividade convectiva, envolvem no seu

cálculo o valor do Nível de Convecção Espontânea, não fornecido diretamente pelo

modelo MM5. Tendo em vista que não existe uma rede de sondagens verticais em

mesoescala na área de estudo, esta altura não é acessível. O cálculo do índice de

instabilidade por levantamento e do índice showalter também requerem informações

provenientes de radiossondagem, o que impossibilita, também, o seu uso neste

trabalho.

É importante acrescentar que os valores críticos que constam na tab. 5 e 6

foram estimados para situações de tempestade em latitudes médias, no hemisfério

norte. O ideal seria utilizar valores críticos, para os índices de instabilidade,

identificados a partir de estudos direcionados para condições típicas observadas na

AS. Infelizmente, não estão disponíveis na literatura tabelas com os valores dos

parâmetros convectivos sequer para o hemisfério sul (Nascimento, 2005).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

São apresentados abaixo os resultados obtidos quando da ocorrência de seis

casos de SCM selecionados. Para cada caso são apresentadas, inicialmente, três

imagens de satélite relativas aos períodos: 6 horas antes da formação do SCM, na

sua formação e na maturação do SCM. Assim, conhecendo a evolução de cada um,

torna-se mais fácil entender as diferenças/semelhanças encontradas, apesar das

restrições impostas quanto às condições de grande escala, que deveriam ser

semelhantes para todos os casos. O horário dos campos meteorológicos obtidos

com o modelo MM5, mostrados na tab. 7, são relativos a 6 horas antes e ao de

formação dos SCM. A última coluna mostra o tamanho aproximado do SCM no

horário de máximo desenvolvimento, utilizando o limiar de -60°C.

Tabela 7 - Algumas características dos 6 casos de SCM em estudo.

Caso

6 horas

antes

Formação

Área máxima [

]

SCM1

04 UTC,

14/03/2002

09 UTC,

14/03/2002

30.000

SCM2

14 UTC,

15/03/2002

20 UTC,

15/03/2002

130.000

SCM3

08 UTC,

15/03/2002

15 UTC,

15/03/2002

750.000

SCM4

22 UTC,

01/02/2003

04 UTC,

02/02/2003

300.000

SCM5

20 UTC,

03/02/2003

03 UTC,

04/02/2003

90.000

SCM6

23 UTC,

10/12/2003

05 UTC,

11/12/2003

600.000

A fig. 12 mostra as imagens de satélite, relativas a 6 horas antes da formação,

ao momento de formação e ao de maturação dos seis casos analisados neste

trabalho. A fig. 12a mostra que o SCM1 se formou no noroeste do Estado do Rio

Grande do Sul, no dia 14 de março de 2002, em torno das 8:30 UTC. Este SCM

permaneceu quase que estacionário nesta posição até a sua maturação, com as

menores área e intensidade em comparação com os outros SCM. O segundo SCM,

mostrado na fig. 12b se formou no extremo sul do Uruguai, perto das 14 UTC. Na

fase de maturação, o SCM2 encontrou-se bem desenvolvido e ativo no litoral sul do

Rio Grande do Sul, ou seja, houve um deslocamento para nordeste, da fase de

formação à sua maturação. O SCM3, mostrado na fig. 12c, se formou no leste da

Argentina, aproximadamente 1 hora antes do SCM2 atingir a sua maturação, no dia

15 de março de 2002. Dentre os seis SCM analisados, este foi o maior e mais

intenso, com deslocamento para leste, em direção a costa leste da Argentina, onde

atingiu o seu máximo desenvolvimento. A fig. 12d mostra o SCM4, cuja formação

ocorreu numa área que envolve o leste da Argentina e o sudoeste do Uruguai, na

madrugada do dia 02 de fevereiro de 2003. O seu desenvolvimento máximo ocorreu

mais ao sul, ocupando totalmente o leste da Argentina. A fig. 12e mostra o SCM5,

que se formou na madrugada do dia 04 de fevereiro de 2003 no noroeste da

Argentina, numa região bastante instável desde 6 horas antes de sua formação.

Este SCM se deslocou muito pouco. Houve, preferencialmente, uma evolução para

sudeste dos seus núcleos internos. O SCM6 é mostrado na fig. 12f, cuja formação

ocorreu na divisa entre o Uruguai e o Rio Grande do Sul, na madrugada do dia 11 de

dezembro de 2003. Este SCM, na fase de maturação, apresentou a segunda maior

área, tendo ocupado todo o território do Rio Grande do Sul expandindo-se em parte

sobre o Oceano Atlântico.

Na primeira coluna da fig. 12 é mostrado o cenário relativo ao período de 6

horas antes da formação de cada um dos SCM, descritos no parágrafo anterior.

Percebe-se que, com exceção do SCM5 (fig. 12e), não existem formações

convectivas na região de formação dos SCM, respectivamente. No caso do SCM5,

as áreas instáveis observadas 6 horas antes da sua formação, entraram em

processo de dissipação até o momento de sua formação, quando este existiu de

forma individual ao longo do período analisado neste trabalho.

6h Antes

Formação

Maturação

(a) SCM 1

(b) SCM 2

(d) SCM 4

Figura 12 - Segmentos das imagens de satélite geoestacionário que mostram os

seis casos de SCM selecionados. O horário das figuras da primeira coluna

corresponde a seis horas antes da formação do SCM, o horário das figuras da

coluna do meio corresponde ao período de formação e o horário da última coluna

corresponde ao de desenvolvimento máximo do respectivo SCM: (a) SCM1; (b)

SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4; (e) SCM5 e (f) SCM6.

6h Antes

Formação

Maturação

(e) SCM 5

(f) SCM 6

Figura 12 - Continuação.

Com a finalidade de avaliar as condições atmosféricas quanto ao

favorecimento ou não de formação dos SCM são mostrados, na fig. 13, os campos

do índice K em dois momentos: 6 horas antes da formação e na formação dos 6

SCM selecionados. Nestas figuras estão indicadas, pelos quadrados, as posições

geográficas da formação para cada um dos SCM. A interpretação física deste índice

é baseada pela comparação entre os valores obtidos com os valores críticos,

apresentados na tab. 5. Henry (1987) apud Nascimento (2005) considera que

valores do índice K acima de 30ºC representam condições potencialmente elevadas

para ocorrência de SCM. Entretanto, os valores críticos do índice K mostrados na

tab. 5 sugerem que valores superiores a 20°C já seriam suficientes para que

atividade convectiva estivesse ocorrendo na região. Valores do índice K acima de

40ºC representam potencial extremo para a ocorrência de SCM. Este índice,

segundo Nascimento (2005), representa bem o potencial para tempestades quando

toda a troposfera está úmida. Se houver uma camada seca em níveis médios, é

possível que o valor do índice K subestime o potencial da atmosfera para o

desenvolvimento de tempestades, mesmo havendo possibilidades reais para isto,

pois o seu cálculo leva em consideração a depressão de temperatura no nível de

700 hPa. Avaliando os campos do índice K observa-se que, no caso do SCM4 (fig.

13d), os valores do índice K já estavam próximos de 40ºC desde 6 horas antes da

sua formação. Este foi o melhor resultado encontrado dentre os 6 SCM

selecionados. No caso do SCM1 (fig. 13a), os valores do índice K também

mostraram muito bem o potencial para o seu desenvolvimento. Nos outros casos,

apesar de 6 horas antes da formação dos SCM não haver nebulosidade nas

proximidades da posição de formação, com exceção do SCM5, os valores do índice

K foram muito baixos relativamente ao que se admite atualmente como valores

críticos, não sendo compatíveis com o que aconteceria posteriormente. No momento

de formação dos SCM, com exceção do SCM4, observa-se uma defasagem entre a

localização dos maiores valores do índice K com a posição da nebulosidade.

6h Antes

Formação

(a) SCM 1

(b) SCM 2

Figura 13 - Distribuição horizontal do índice de instabilidade K para (a) SCM1; (b)

SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4; (e) SCM5 e (f) SCM6, 6 horas antes da formação

(figuras da esquerda) e na formação (figuras da direita) destes SCM.

6h Antes

Formação

(d) SCM 4

(e) SCM 5

(f) SCM 6

Figura 13 - Continuação.

A fig. 14 mostra, para os SCM selecionados, os valores do índice TT 6 horas

antes da formação e no momento de formação dos SCM. Observa-se que, com

exceção dos SCM5 (fig. 14e) e SCM6 (fig. 14f), os valores do índice TT, próximo do

valor crítico mínimo de aproximadamente -40°C, foram compatíveis com o futuro

desenvolvimento de SCM na região. O melhor resultado foi obtido para o SCM4 (fig.

14d), analogamente ao encontrado na avaliação dos valores do índice K (visto

anteriormente).

6h Antes

Formação

(a) SCM 1

(b) SCM 2

Figura 14 - Distribuição horizontal do índice de instabilidade Total-Totals para (a)

SCM1; (b) SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4; (e) SCM5 e (f) SCM6, 6 horas antes da

formação (figuras da esquerda) e na formação (figuras da direita) destes SCM.

6h Antes

Formação

(d) SCM 4

(e) SCM 5

(f) SCM 6

Figura 14 - Continuação.

Nascimento (2005) conclui seu trabalho abordando alguns aspectos

relacionados à correta interpretação e uso de parâmetros convectivos para fins de

previsão de desenvolvimento futuro de tempestades severas em latitudes médias.

Dentre estes o autor salienta o fato de que estes parâmetros devem servir como

complemento de uma avaliação mais ampla sobre a possibilidade de ocorrência de

SCM em uma região. Por conseguinte, outras variáveis meteorológicas devem ser

avaliadas para que o conjunto dos resultados seja utilizado na previsão de

ocorrência de SCM.

Na busca de parâmetros que fornecessem informações importantes e que

auxiliassem na mencionada previsão, muito testes foram realizados com elencos

diferentes de variáveis meteorológicas. Pesquisando na literatura especializada,

vários são os trabalhos que analisam campos meteorológicos para fins de previsão

de ocorrência de SCM. Augustine e Caracena (1994) encontraram que os campos

de movimento vertical e de advecção de temperatura foram bons indicadores da

ocorrência de SCM na área central dos Estados Unidos. Stensrud et al. (2000)

utilizaram altura geopotencial, temperatura, vento horizontal, umidade específica em

quatro níveis de pressão e precipitação acumulada em superfície com 48 horas de

antecedência à formação de dois SCM nos Estados Unidos. Rozante e Cavalcanti

(2004) analisaram os campos de umidade específica e velocidade vertical em 850

hPa, cortes verticais das componentes meridional e vertical do vento e umidade

específica, velocidade horizontal em 850 hPa e 200 hPa e índice K com

antecedência de 24 e 48 horas à formação de um CCM no norte da Argentina.

Outros autores preferem explorar, basicamente, os campos de precipitação como

indicativos da ocorrência futura de SCM (Gallus Jr. e Segal, 2004; Jankov e Gallus

Jr., 2004; Davolio e Buzzi, 2004; Grose et al., 2002, por exemplo). Todavia, devido a

grande complexidade inerente à obtenção do posicionamento e da intensidade da

precipitação pluviométrica em uma região, o erro embutido nos campos restituídos

pode ser muito grande, inviabilizando a sua utilização na prática ou reduzindo em

muito o intervalo, razoavelmente confiável, para a sua previsão. Por este motivo, ao

invés de ser avaliado o campo de precipitação neste trabalho, optou-se por analisar

um elemento fundamental para o desenvolvimento de precipitação que é o

suprimento de água. Assim, na fig. 15 são mostrados os campos de razão de

mistura 6 horas antes da formação dos SCM.

6h Antes

(a) SCM 1

(b) SCM 2

(d) SCM 4

(e) SCM 5

(f) SCM 6

Figura 15 - Distribuição horizontal da razão de mistura (a) SCM1; (b) SCM2; (c)

SCM3; (d) SCM4; (e) SCM5 e (f) SCM6, 6 horas antes da formação destes SCM.

Em todos os casos selecionados o ar estava bastante úmido próximo da

superfície, com valores entre 8 e 18 g/kg na região onde o SCM se formaria.

Somente no SCM5 (fig. 15e) e SCM6 (fig. 15f) os valores de razão de mistura foram

menores, inferiores aos demais casos, e mesmo assim estavam próximos de 10 g/kg

na região de ocorrência do SCM, 6 horas antes da sua formação. Nos outros casos

(fig. 15a a 15d), os valores estavam sempre superiores a 14 g/kg. No momento da

formação a razão de mistura atingiu, na maioria dos casos, valores da ordem de 20

g/kg (não mostrado). Ainda, observa-se que os SCM se formaram em uma região

com gradiente de umidade. Entretanto, analisando o conjunto de figuras da fig. 15,

nota-se que este gradiente de umidade aparece em vários lugares. Então, como

saber em qual haverá maior possibilidade de formação convectiva? A fig. 16 mostra

a diferença dos valores de razão de mistura entre a superfície e o nível de 850 hPa,

6 horas antes da formação dos SCM. Nota-se que a camada de ar na vizinhança da

região de formação dos SCM estava extremamente úmida, com valores muito

próximos aos encontrados em superfície, com exceção dos casos SCM1 e SCM2.

Justamente são estes dois sistemas que o período de 6 horas antes da formação

envolve a madrugada/manhã (UTC). Comparando estes campos com aqueles

obtidos para os SCM que, a 6 horas antes da formação estavam no período da

tarde/noite (UTC), observa-se uma marcante distinção na umidade na camada.

Desta forma, as fig. 15 e 16 indicam que, para haver possibilidade de formação de

SCM em uma região, 6 horas antes deve haver:

•

umidade na camada entre a superfície e 850 hPa;

•

valores de razão de mistura da ordem de 10 g/kg em superfície;

•

gradiente de razão de mistura em superfície.

6h Antes

(a) SCM 1

(b) SCM 2

(d) SCM 4

(e) SCM 5

(f) SCM 6

Figura 16 - Distribuição horizontal da razão de mistura na camada entre a superfície

e 850 hPa, (a) SCM1; (b) SCM2; (c) SCM3; (d) SCM4; (e) SCM5 e (f) SCM6, 6 horas

antes da formação destes SCM.

6h Antes

(a) SCM 1

(b) SCM 2

(d) SCM 4

(e) SCM 5

(f) SCM 6

Figura 17 - Campo do vento horizontal em 850 hPa. (a) SCM1; (b) SCM2; (c) SCM3;

(d) SCM4; (e) SCM5 e (f) SCM6, 6 horas antes da formação destes SCM.

A fig. 17 mostra o campo de vento horizontal em 850 hPa, 6 horas antes da

formação dos SCM selecionados. Nota-se uma considerável variação nas

configurações espaciais dos ventos em 850 hPa, tanto na direção quanto na

intensidades dos ventos. Velocidades maiores contribuem para iniciar e realçar a

atividade convectiva. Existem regiões com valores máximos, de aproximadamente

15 m/s, localizados nas proximidades de onde ocorre a formação dos SCM,

particularmente dos que ficam mais intensos, como foi o caso dos SCM2 (fig. 17b),

SCM3 (fig. 17c) e SCM6 (fig. 17f). Estes valores de velocidade (superiores a 12 m/s)

caracterizam um jato de baixos níveis, segundo o critério 1 de Bonner (1968). Com

exceção dos SCM3 e SCM5 (fig. 17c e 17e), nos outros casos observa-se uma

componente meridional negativa e intensa nas proximidades da região onde os SCM

iriam se formar 6 horas depois.

A tab. 8 sintetiza os resultados encontrados, relativamente aos valores

encontrados nos campos para cada um dos SCM selecionados, 6 horas antes da

sua formação.

Tabela 8 - Síntese dos resultados para os SCM selecionados, 6 horas antes da sua

formação no sul da América do Sul. O símbolo “~” significa “aproximadamente”.

Umidade em

superfície

Umidade na

camada

sup./850

hPa

Índice K

Índice TT

Vento

horizontal

em 850

hPa

SCM1

g/kg

>30°C

SCM2

g/kg

>15°C

SCM3

g/kg

>20°C

SCM4

g/kg

>30°C

SCM5

<15°C

SCM6

~10 g/kg em

todos os

casos, com

gradiente

nas

proximidades

da região de

formação do

SCM.

g/kg

<15°C

>40°C

para

todos os

SCM

configurações

variadas;

para SCM

intensos, as

velocidades

são maiores

na vizinhança

da região de

formação do

SCM

CONCLUSÕES

Neste trabalho foram analisados seis casos de SCM que ocorreram de forma

predominantemente isolada durante a maior parte do seu tempo de vida, e que se

formaram no sul da América do Sul atingindo o Rio Grande do Sul. A formação dos

SCM selecionados ocorreu em meses quentes dos verões de 2002 e 2003. O

objetivo principal deste trabalho foi o de identificar campos preditores da ocorrência

destes SCM, 6 horas antes da sua formação. Os campos utilizados foram obtidos

com o modelo de mesoescala MM5, com uma resolução de 20 km. Após várias

tentativas, encontrou-se que os campos das variáveis: índices de instabilidade K e

Total-Totals, razão de mistura em superfície, umidade na camada superfície/850 hPa

e vento horizontal em 850 hPa foram os que forneceram melhores resultados para

os SCM selecionados para este trabalho. Dentre os resultados encontrados, foi

verificado que, na maioria dos casos, a razão de mistura em superfície estava

superior a 10 g/kg e havia um gradiente de umidade nas proximidades. Ainda, em 4

dos 6 SCM selecionados, a umidade da camada de ar superfície/850 hPa, no

continente, estava homogênea 6 horas antes da formação do SCM. O motivo para a

diferença detectada residiu no horário relativo ao período 6 horas antes da formação

dos casos selecionados. Para os SCM que se formaram no período da tarde/noite

(UTC), a camada de ar próximo à superfície estava bastante úmida. A tab. 8 sintetiza

a seqüência de campos a serem analisados, a partir dos resultados encontrados

neste trabalho.

A tab. 9 mostra uma proposta de metodologia inicial, obtida a partir das

hipóteses assumidas aqui. Futuros trabalhos serão realizados para incluir tanto

outros SCM que se formam em condições análogas às consideradas neste trabalho,

quanto SCM que se formam em condições sinóticas adversas (por exemplo, em

associação a sistemas frontais).

Tabela 9 - Metodologia sugerida para a previsão de ocorrência de SCM 6 horas

antes da sua formação.

1º passo

2º passo

3º passo

4º passo

5º passo

Razão de

mistura em

superfície

Umidade na

camada

superfície/850hPa

Índice de

instabilidade K

Índice de

instabilidade

Total-Totals

Vento

horizontal em

850 hPa

Valores

devem estar

próximos de

10 g/kg.

Camada úmida,

especialmente se

6 horas antes da

formação do SCM

for a tarde/noite

(UTC).

Valores a

partir de 15ºC

já indicam

possibilidade.

Valores

superiores a

40ºC são bons

indicadores

Valores

superiores a

15 m/s

indicam

possibilidade

de formação

de SCM

intensos.

Direção:

N/NW no

E/NE da

Argentina

CAMPOS OBSERVADOS EM SUPERFÍCIE

INTRODUÇÃO

O tempo (meteorológico) do Estado do Rio Grande do Sul é influenciado pela

ocorrência dos Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), principalmente durante

os meses quentes. Assim, é de extrema importância a realização de estudos para

esta região, porque o entendimento do comportamento destes sistemas beneficiará

os meteorologistas na elaboração dos prognósticos de tempo e clima.

A importância de realizar estudos com dados observados é grande. A partir

de dados de superfície (estações meteorológicas) e de altitude (radiossondagens) é

possível aferir modelos atmosféricos, realizar estudos conjuntos, utilizando

informações obtidas com radares meteorológicos e imagens de satélite. Menezes et

al. (2000), Lima et al. (2004), Botelho (2004), Rosa e Satyamurty (2004), Scaglioni e

Saraiva (2004), Rozante e Cavalcanti (2004), Nicolini et al. (2005) são apenas

alguns exemplos de trabalho em que existe esta interação entre informações

meteorológicas provenientes de fontes diferentes. Outros autores utilizam os dados

observados para avaliar a intensidade dos fatores meteorológicos (convecção

intensa, por exemplo) que ocorrem em uma determinada região da AS, como o

realizado nos estudos de Ruiz et al. (2005), Grimm e Pscheidt (2004), Pscheidt e

Grimm (2005) e Nadale et al.(2005).

No capítulo “Fatores de grande escala e anomalias de precipitação” (pág. 13)

foram identificados todos os SCM que ocorreram no sul da América do Sul (AS), na

ausência de forçantes de grande escala intensas e bem definidas e que, em algum

momento ao longo de seu ciclo de vida, atingiram o Estado do Rio Grande do Sul.

Dentre os SCM que se formaram na Argentina, Paraguai e Uruguai e que se

deslocaram em direção do Rio Grande do Sul, alguns seguiram sua trajetória sobre

o Estado e outros não, influenciando o tempo do Rio Grande do Sul somente nas

regiões de fronteira com estes países. Este é o principal aspecto a ser abordado

neste capítulo. Por que alguns casos de SCM adentram sobre o Estado e outros

não? Para responder esta pergunta, inicialmente será feita uma avaliação das

posições geográficas e distribuição semanal de formação destes sistemas (avaliados

anteriormente) na área de estudo. Em seguida, são investigadas possíveis causas

que favoreceram/inibiram o deslocamento continuado dos SCM, que se formaram

nos países vizinhos, sobre o território do Rio Grande do Sul.

MATERIAL E MÉTODOS

A metodologia de identificação dos SCM, a partir de imagens de satélite

geoestacionário, foi apresentada em detalhes no capítulo “Fatores de grande escala

e anomalias de precipitação” (pág. 13). A distribuição temporal destes SCM foi feita

adotando-se, como critério, a sua ocorrência em uma das quatro semanas de cada

mês de fevereiro dos anos analisados. A observação destes SCM mostrou que

alguns dos que se formaram nas regiões vizinhas ao Rio Grande do Sul, em especial

na Argentina, Paraguai e Uruguai, apresentaram trajetórias diferentes no sentido de

que alguns continuaram seu deslocamento sobre o Estado e outros não. Este

comportamento será investigado utilizando-se, como base experimental, dados

observados de variáveis meteorológicas obtidas em estações de superfície

localizadas sobre o Estado. Estas estações são vinculadas a redes distintas de

observações meteorológicas pertencentes, respectivamente, ao Instituto Nacional de

Meteorologia (INMET), à Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO)

e ao Ministério da Defesa/Comando da Aeronáutica. Destas estações foram obtidos

dados de algumas variáveis meteorológicas. Ainda, foram utilizados os dados

obtidos na Estação Agroclimatológica de Pelotas (Capão do Leão), mantida pelo

convênio EMBRAPA/UFPel/INMET.

Para fins de padronização, optou-se por analisar somente os campos

meteorológicos em superfície das variáveis: pressão, temperatura do ar, depressão

da temperatura e vento horizontal, nos três horários sinóticos (00, 12, 18 UTC). A

tab. 10 mostra a relação completa das estações meteorológicas pesquisadas, das

quais alguma informação foi utilizada. Diz-se completa porque o número de estações

utilizadas no traçado dos campos meteorológicos, individualmente, variou em função

da variável em questão e do período analisado.

Tabela 10 - Relação das estações meteorológicas de superfície, com as respectivas

coordenadas geográficas e Instituição à que pertencem.

ESTAÇÃO

LATITUDE

(Sul)

LONGITUDE

(Oeste)

ALTITUDE

(

)

INSTITUIÇÃO

Bagé

31°21’

54°06’

124

INMET

Bento Gonçalves

29°15’

51°31’

619

INMET

Bom Jesus

28°40’

50°26’

1047

INMET

Cachoeirinha

29°57’

51°06’

FEPAGRO

Cambará do Sul

29°03’

50°08’

905

INMET

Campo Bom

29°41’

51°03’

INMET

Camaquã

30°98’

52°04’

INMET

Canoas

28º26’

52º15’

Aeronáutica

Caxias do Sul

29°10’

51°12’

785

INMET

Cruz Alta

28°38’

53°36’

472

INMET

Encruzilhada do Sul

30°32’

52°31’

427

INMET

Farroupilha

29°14’

51°26’

702

FEPAGRO

Ibirubá

28°39’

53°07’

394

INMET

Irai

27°11’

53°14’

222

INMET

Júlio de Castilhos

29°13’

53°40’

516

FEPAGRO

Lagoa Vermelha

28°25’

51°35’

836

INMET

Passo Fundo

28°15’

52°24’

676

INMET

Pelotas

31°52’

52°21’

EMBRAPA/UFPel/INMET

Porto Alegre

30°01’

51°13’

INMET

Quarai

30°13’

57°32’

FEPAGRO

Santa Maria

29°42’

53°42’

INMET

Santa Rosa

27°51’

54°25’

360

FEPAGRO

Santa Vitória do Palmar

33°31’

53°21’

INMET

Santana do Livramento

30°53’

55°32’

210

INMET

Santo Ângelo

28°20’

54°20’

284

Aeronáutica

São Borja

28°39’

56°00’

FEPAGRO

São Gabriel

30°20’

54°19’

124

FEPAGRO

São Luiz Gonzaga

28°23’

54°58’

254

INMET

Taquari

29°48’

51°49’

FEPAGRO

Teutônia

29°27’

51°48’

100

INMET

Torres

29°20’

49°43’

INMET

Triunfo

29°94’

51°72’

INMET

Uruguaiana

29°45’

57°05’

INMET

Veranópolis

28°56’

51°33’

705

FEPAGRO

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A fig. 18 mostra a posição geográfica dos SCM que ocorreram na área de

estudo durante o mês de fevereiro de 2003, distribuídos semanalmente, em função

da data de sua formação. Como neste mês houve a formação de 113 SCM,

seguindo a metodologia adotada neste trabalho, a apresentação dos resultados é

feita em quatro figuras, para fins de clareza. Nitidamente, percebe-se a grande

quantidade de SCM que se formaram na primeira semana em relação às demais. A

formação de SCM na primeira semana (fig. 18a) foi muito grande, com maior

concentração nas regiões nordeste e central do Estado, contrariamente ao

observado nas semanas seguintes (fig. 18b, 18c, 18d). Nestas últimas, a região

noroeste do Estado foi a que apresentou uma maior formação de SCM.

Figura 18 - Localização geográfica da posição de formação dos SCM que ocorreram

no mês de fevereiro de 2003 na (a) primeira semana, (b) segunda semana, (c)

terceira semana e (d) quarta semana.

Na fig. 19 são mostradas as localizações geográficas das posições de

formação dos SCM que ocorreram no mês de fevereiro/2004 e fevereiro/2005. Os

números seqüenciais que aparecem sobre esta figura representam os SCM

observados e estão em cores diferentes para facilitar a identificação da semana na

qual estes se formaram. No mês de fevereiro/2004 (fig. 19a) ocorreram 20 SCM que

atingiram o Estado do Rio Grande do Sul, como mostrado no capítulo “Fatores de

grande escala e anomalias de precipitação” (pág. 13)

A distribuição semanal de

formação destes SCM, apresentada na fig. 19a, mostra que na primeira e terceira

semanas de fevereiro/2004 todos os SCM se formaram sobre a Argentina, sendo

que na segunda semana não houve formação de SCM. Apenas na quarta semana

houve formação de SCM sobre o Estado

Na fig. 19b são mostrados os SCM que

ocorreram no mês de fevereiro/2005 (total de 17 SCM). Na primeira semana apenas

um sistema se formou sobre o Estado e nenhuma ocorrência de sistema foi

verificada na segunda semana. Na terceira semana a maioria dos sistemas se

formaram na metade leste do Estado do RS, sendo que um sistema ocorreu sobre a

Argentina. Na quarta semana os sistemas ocorreram na maioria sobre o Estado (5

SCM), sendo que um se formou sobre a Argentina e um outro sobre o Uruguai. O

que se pode observar no mês de fevereiro de 2004 e 2005 é que houve uma

predominância de formação de SCM na quarta semana destes dois meses.

Figura 19 - Localização geográfica da posição de formação dos SCM que ocorreram

no mês de fevereiro de (a) 2004 e (b) 2005. Nesta figura, os números em vermelho

correspondem aos SCM que se formaram na primeira semana, em azul na terceira

semana e em verde na quarta semana.

A análise da trajetória de deslocamento dos SCM que se formaram nos

países vizinhos ao Rio Grande do Sul, mostrou que alguns não adentraram muito

sobre o Estado, costeando apenas as fronteiras com a Argentina ou com o Uruguai.

Em outras situações, o SCM continuava em seu deslocamento, atingindo total ou

parcialmente o território gaúcho. Em virtude desta observação, surgiu a questão do

porquê de alguns SCM entrarem Estado adentro e outros não. Para entender este

comportamento, foram selecionados dois casos de estudo. No primeiro caso,

ocorrido nos dias 2 e 3 de fevereiro de 2003, o SCM atingiu somente o extremo

oeste do Estado do Rio Grande do Sul. O segundo caso ocorreu nos dias 3 e 4 de

fevereiro de 2004 e atingiu quase todo o território do Estado.

O primeiro caso a ser analisado corresponde àquele que permaneceu na

divisa entre o Rio Grande do Sul com o Uruguai. A fig. 20 mostra imagens de satélite

deste caso, que resultou da interação entre dois Complexos Convectivos de

Mesoescala (CCM, Maddox, 1980) e de um Persistent Elongated Convective System

(PECS, Anderson e Arrit, 1998) como mostrou o trabalho de Scaglioni e Gomes

(2005), doravante referido como SG. Os horários das imagens de satélites

mostradas nesta figura são os mais próximos dos horários sinóticos (necessário para

fins de avaliação dos campos de superfície, posteriormente) mas, também,

representativos das fases de sua evolução. Na fig. 20a observa-se um sistema, o

primeiro CCM, já está bastante ativo sobre o leste da Argentina. Em seguida, existe

uma fase de transição (fig. 20b) entre a dissipação do primeiro CCM e formação do

PECS (fig. 20c). Neste horário nota-se também uma nebulosidade no nordeste do

Estado, totalmente independente da nebulosidade associada ao PECS, que está

localizado sobre o leste da Argentina e sul do Uruguai. Horas mais tarde, fig. 20d, o

sistema atinge o extremo oeste do Rio Grande do Sul.

Figura 20 - Seqüência de imagens de satélite geoestacionário, no canal

infravermelho, relativo ao primeiro caso de estudo, observado nos dias 02 e 03 de

fevereiro de 2003.

Para este caso, são analisados os campos meteorológicos em quatro horários

sinóticos, que abrangem as fases significativas ao longo de sua evolução. Antes do

primeiro horário a ser mostrado, ou seja, antes das 12 UTC do dia 02/02/2003, o

primeiro CCM já estava em fase de formação e desenvolvimento. Após o último

horário a ser mostrado, ou seja, às 12 UTC do dia 03/02/2003, é que inicia a

dissipação do segundo CCM identificado na seqüência de nebulosidade deste caso.

As diferentes fases deste caso de estudo são mostradas na tab. 1 do trabalho de

SG. Este caso resultou da formação seqüencial de um CCM, um PECS e de outro

CCM. Nenhum destes sistemas adentrou pelo Estado do Rio Grande do Sul.

Na fig. 21 são mostrados os campos das variáveis temperatura do ar,

depressão de temperatura, vento horizontal e pressão, obtidos a partir das

observações sinóticas realizadas às 12 UTC, sobre o Rio Grande do Sul. Neste

horário, as regiões mais quentes no Estado estavam localizadas nas proximidades

de Santa Maria e no litoral norte, onde os valores estavam superiores a 28°C (fig.

21a). Estas duas regiões também se salientam em relação aos valores de depressão

de temperatura, com os maiores e menores valores observados, respectivamente.

Isto significa que o ar estava bastante seco nas proximidades da cidade de Santa

Maria e bastante úmido no litoral norte, especialmente perto da capital do Estado,

como mostra a fig. 21b. O campo de vento horizontal, fig. 21c, mostra uma

variabilidade espacial muito grande. Na parte leste do Estado, a direção do vento

muda bastante, enquanto que na parte oeste, nota-se um escoamento em direção à

Argentina, com intensidade de até 4 m/s, onde já havia um SCM formado (visto na

fig. 20a). Este escoamento estava relacionado com a presença de uma região de

ventos máximos (ver fig. 3b do trabalho SG), que no verão e primavera atingem o

Rio Grande do Sul (Salio e Nicolini, 2005) especialmente em situações de formações

convectivas intensas e organizadas. A variação espacial do campo de pressão (fig.

21d) mostra baixos valores no nordeste do Estado (entre 920 hPa e 960 hPa), em

função das altitudes mais elevadas, localizadas nesta região. Nas regiões da

campanha e litoral, onde as elevações não ultrapassam algumas centenas de

metros, os valores de pressão são da ordem de 1000 hPa.

Atl

ntico

LATITUDE SU L

LO NG ITUDE OESTE

P elo tas

R io Grande

Santa Vitória do Palmar

Ba gé

Quar a í

Uruguaiana

En cruzilhad a do Sul

S anta Maria

Po rto Alegre

Cac hoeirinha

Canoas

Ta qua r i

Ca mp o Bo m

Fa rroupilha

Ca xias do Sul

Be nto Gonçalves

Veran ópolis

B om Jesus

La goa Vermelha

Ir aí

Pas s o F undo

São Borja

São Luiz G on zaga

San ta Rosa

San to Angelo

02/02/2003 - 12 UTC

Temperatura do Ar (°C)

(25 estações)

tlân tic

Arg

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

LA TITUDE SU L

L ONGIT UDE O ESTE

5 3

5 4

5 5

5 6

5 7

5 2

5 1

5 0

2 7

Pelot as

R io Grande

San ta Vitória do Palm ar

Bag é

U rug uaian a

Enc ru zilhada do Sul

Porto Alegre

C ano as

Cax ias do Sul

L a g o a Vermelha

Bo m Jesus

Santa Maria

Pa sso Fundo

Iraí

S anto Ângelo

Sã o L uiz Gonzaga

02/02/2003 - 12 UTC

T - Td (°C)

(16 estações)

O c

enti

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

LA TITUDE SU L

L ONGITUDE OESTE

5 3

5 4

5 5

5 6

5 7

5 2

5 1

5 0

2 7

Pelotas

R io G rand e

Sant a Vitória do Palm ar

Bag é

San tan a do Livramento

Qu a ra í

U rug uaia n a

Cam aqu ã

E ncru zilh ada do Sul

Sant a Maria

São Gabriel

São Bo rja

T a qu ari

Porto Alegre

C achoeirinha

C ano as

C am po Bom

Torres

C am bará do Sul

Bo m Jesus

Caxias do Sul

Far rou pilh a

T e ut ônia

B en to Gonçalves

L a go a Vermelha

Iraí

Sant a Rosa

São Luiz Gonzaga

S anto Ângelo

Passo Fundo

Jú lio d e Castilhos

C ruz Alta

Ib irub á

02/02/2003 - 12 UTC

VENTO (m/s)

(32 estações)

O ce

Atl

Argen tin

LATITUDE SU L

LO NG ITUDE OESTE

P elotas

R io Grande

Santa Vitória do Palmar

Ba gé

En cruzilhad a do Sul

Po rto Alegre

Ca no as

T orr es

Ca xias do Sul

B om Jesus

La goa Vermelha

Ir aí

Passo F undo

Sant ana do Livramento

Uruguaiana

S anta Maria

Cru z Alta

São Luiz G on zaga

San to Angelo

02/02/2003 - 12 UTC

PRESSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 21 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, às 12 UTC do dia 02/02/2003, referente ao primeiro caso de

estudo.

No horário mostrado na fig. 22, 18 UTC do dia 02/02/2003, estava

acontecendo a transição entre o primeiro CCM e o PECS. O campo de temperatura

(fig. 22a) mostra valores muito elevados em todo o Estado, superiores a 32°

maioria das regiões. Este horário corresponde a 15 hora local, próximo do horário de

registro da temperatura máxima em superfície, de maneira que são esperadas

temperaturas mais elevadas. Não obstante, não há formação de nuvens no Estado.

O motivo de tal situação reside nos baixos valores de umidade observados, como

mostra a fig. 22b. Todo o Rio Grande do Sul apresenta um ar seco próximo da

superfície, pois a depressão de temperatura está superior a 10°

na maioria das

regiões. Os maiores valores de umidade são observados próximos do litoral, no

oeste e sudoeste do Estado. O campo do vento horizontal (fig. 22c) neste horário

varia muito, tanto em direção quanto em intensidade. Neste horário, observa-se uma

região com convergência no litoral norte, conseqüência da ação conjunta da brisa

marítima com o escoamento de grande escala associado à alta subtropical,

mostrado no trabalho de SG. O campo de pressão (fig. 22c) não apresenta

alterações marcantes no Estado, com relação ao horário anterior, com exceção dos

valores no litoral norte, onde existe a influência da brisa.

cean

Atl

ntico

Argent

LATITUDE SU L

LO NG ITUDE OESTE

Pe lotas

R io Grande

Sa nta Vitória do Palmar

B ag é

Qu ara í

Ur ug u a ian a

En cru zilhad a do Sul

Sa nta Maria

P orto Alegre

C achoeirinha

C ano as

T aquari

C am p o Bo m

Farr oupilh a

C ax ias do Sul

B ento G onçalves

Ve r anó po lis

B om Jesus

Lag oa Vermelha

Ira í

Pa sso Fundo

Sã o B o rja

Sã o Luiz G onzaga

Sa n ta R os a

Sa n to Angelo

02/02/2003 - 18 UTC

Temperatura do Ar (°C)

(25 estações)

o A t

lân

tico

tin

LA TIT UD E SU L

LO NG ITU D E OESTE

Pe lo tas

Rio Grande

S ant a Vitória do Palmar

Bagé

Uru guaiana

En cruz ilha d a do Sul

Po rto A legre

Can oas

Caxias do Sul

Lag oa Vermelha

Bo m Jesus

Sa n ta M ar ia

Passo F undo

Ir aí

Sa n to Ângelo

Sã o Luiz G on zaga

02/02 /2003 - 18 UTC

T - Td (°C)

(16 estações)

ean

ânt

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2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

LA TIT U DE SU L

LO NG ITU DE OESTE

5 3

5 4

5 5

5 6

5 7

5 2

5 1

5 0

2 7

Pelotas

Rio G rand e

Sant a Vitória do Palm ar

Bag é

Sant a n a do Livramento

Qu a raí

Urug uaian a

Cam aqu ã

Encru zilhada do Sul

Sant a Maria

São Gabriel

São B o rja

T a quari

Porto Aleg re

Cach oeirinh a

Cano a s

C amp o Bo m

T orres

C amb ará do Sul

Bo m Jesus

Caxias do Sul

Farr oupilh a

T e utôn ia

Bento Gonçalves

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Iraí

S ant a Rosa

S ão Luiz G onzaga

Santo Ângelo

Passo Fundo

Jú lio de Castilhos

Cr uz Alta

Ib ir ubá

02/02/2003 - 18 UTC

VEN TO (m/s)

(32 estações)

Oceano A tlânti

Argen tin

LATITUD E SUL

LO NG ITUDE OESTE

Pelota s

Rio G rande

Sa nta Vitória do Palm ar

Bag é

En cru zilh ada do Sul

Porto Alegre

Cano as

T or res

Cax ias do Sul

Bo m Jesus

L a go a Vermelha

Iraí

Pa ss o Fundo

Sant a na do Livramento

Urug uaiana

Sant a Maria

Cr uz A lta

S ão L uiz G on zag a

San to Angelo

02/02/2003 - 18 UTC

PRESSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 22 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, às 18 UTC do dia 02/02/2003, referente ao primeiro caso de

estudo.

No horário das 00 UTC do dia 03/02/2003 o PECS está em pleno

desenvolvimento e bem configurado sobre o leste da Argentina/sul do Uruguai

(trabalho SG), mostrado na fig. 20c vista anteriormente. Além disto, percebe-se na

imagem de satélite (fig. 20c) o aumento da nebulosidade no nordeste do Estado e

algumas nuvens no extremo sul do Estado que fazem parte da região estratiforme do

PECS. Analisando as variáveis em superfície observa-se que, no campo de

temperatura do ar (fig. 23a) os valores são inferiores aos observados no horário

anterior, mas continuam elevados, próximos de 28°C em quase todo o Estado, com

exceção da Serra gaúcha, onde os valores são inferiores a 23°C. O aumento da

nebulosidade da região nordeste do Estado está associado ao aumento de umidade

do ar provocado tanto pela diminuição da depressão de temperatura (conseqüência

da diminuição da temperatura do ar) quanto pela penetração dos ventos associados

à circulação de grande escala sobre o Oceano Atlântico, como mostra a fig. 23b e

fig. 23c. Estes ventos influenciam todo o litoral gaúcho, onde provocam um aumento

mais acentuado nos valores de umidade do ar. Entretanto, ao mesmo tempo em que

eles favoreceram o aumento da nebulosidade no nordeste do Estado, eles

impediram o ingresso da nebulosidade estratiforme do PECS para dentro do Estado,

na região sul. Nas regiões mais internas do Estado, o aumento de umidade é

extremamente pequeno. O campo de pressão atmosférica, mostrado na fig. 23d,

mostra que houve uma diminuição nos valores na região nordeste, em associação à

nebulosidade observada. No restante do Estado, os valores permanecem quase que

inalterados, oscilando em torno de 1000 hPa.

Oceano A tlânti

ntin

LATITUDE SUL

LO NG ITUDE OESTE

P elot as

Rio Gr ande

Sant a Vitória do Palm ar

Bag é

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Ur ug uaian a

En cru zilha da do Sul

S anta Maria

P orto A legre

Cachoeirinha

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Cam p o Bom

Farrou pilh a

Ca xias do Sul

Be nto G onçalves

Ver anópolis

Bo m Jesus

Lag oa Vermelha

Iraí

Passo Fundo

Sã o Borja

Sã o Luiz G onzaga

San ta Rosa

San to Angelo

03/02/2003 - 00 UTC

Temperatura do Ar (°C)

(25 estações)

cea

tlânti

tin

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

LA TIT UD E S UL

LO NG ITU D E OESTE

5 3

5 4

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5 6

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5 2

5 1

5 0

2 7

Pelotas

Rio G rande

Sant a Vitória do Pa lm ar

Bag é

Urug uaian a

Encru zilh ada do Sul

Porto Alegre

Cano a s

Caxias do Sul

L ag oa V ermelha

Bo m Jesus

Sant a Maria

Passo Fundo

Iraí

Santo Ângelo

S ão Luiz G onzag a

03/02/2003 - 00 UTC

T - Td (°C)

(16 estações)

tlân

rge

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LA TITU DE S UL

LO NG ITU DE OESTE

Pelo tas

Rio Grande

S ant a Vitória do Palmar

Bagé

Santana do Livramento

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Uru guaia na

Cam aq uã

Encruz ilhad a do Sul

San ta M ar ia

São Gabriel

São B orja

Taq uari

Porto Alegre

Cach oeirin ha

Canoas

Camp o Bom

T orr es

Camb ará do Sul

Bo m Jesus

Caxias do Sul

Farroupilha

Teu tôn ia

Bento G onçalves

Lag oa Vermelha

Ir aí

Sa n ta Rosa

São Luiz Gonzaga

Sa n to Ângelo

Pass o F un do

Júlio de Castilhos

Cruz A lta

Ibirubá

03/02/2003 - 00 UTC

VEN TO (m/s)

(32 estações)

Ocea

o A tlânti

Argen

ina

LATITUD E SUL

LO NG ITUDE OESTE

P elot as

Rio Gr ande

Sant a Vitória do Palm ar

Bag é

En cru zilha da do Sul

P orto A legre

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T orr es

Ca xias do Sul

Bo m Jesus

Lag oa Vermelha

Iraí

Passo Fundo

Sa nta na do L ivram ento

Ur ug uaian a

S anta Maria

Cru z Alta

Sã o Luiz G onzaga

San to Angelo

03/02/2003 - 00 UTC

PRESSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 23 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, à 00 UTC do dia 03/02/2003, referente ao primeiro caso de

estudo.

Próximo das 12 UTC do dia 03/02/2003 o segundo CCM deste caso começa a

entrar em fase de dissipação (trabalho SG). Somente uma pequena área, no

extremo oeste do Rio Grande do Sul, é atingida por algumas nuvens deste CCM.

Neste horário, nota-se que a temperatura no Estado apresenta uma distribuição

diferente (fig. 24a), em relação aos horários anteriores. As regiões sul, sudoeste,

oeste e norte estão mais frias, com valores inferiores a 25°

e a umidade próximo

da superfície aumentou (fig. 24b). Os valores de umidade e de temperatura,

observados em São Luiz Gonzaga (fig. 24b) influenciaram toda a região centro-

noroeste do Estado, onde também são observados baixos valores de umidade e

elevadas temperaturas. Tendo em vista a falta de estações próximas desta cidade,

não parece que toda aquela área esteja tão seca e quente, uma vez que toda ela

está sob a influência de um mesmo escoamento de ar. Em toda a metade oeste do

Estado os ventos são de norte/nordeste devido à circulação de grande escala

(trabalho SG), de modo que parece irreal a região em torno da cidade de São Luiz

Gonzaga apresentar características termodinâmicas tão diferentes. Os valores de

pressão em superfície (fig. 24d) apresentaram uma distribuição semelhante às dos

outros horários, com oscilações em torno de 1000 hPa.

no Atlân tico

ina

LATITUDE SUL

LO NG ITUDE OESTE

Pelota s

Rio Gr ande

Sant a Vitória do Palm ar

Bag é

Qu a r a í

Ur ug uaian a

En cru zilhad a do Sul

Sa nta Maria

P orto A legre

Cachoeirinha

Cano as

Taquari

Cam po B om

Farr ou pilh a

Ca xias do Sul

Be nto G onçalves

Ve ranó po lis

Bo m Jesus

Lag oa Vermelha

Iraí

Passo Fundo

São Bo rja

São Luiz G on zaga

San ta R osa

San to Angelo

03/02/2003 - 12 UTC

Temperatura do Ar (°C)

(25 estações)

no Atl

ân

rgen

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LATITUDE SUL

LONGITUDE OESTE

Pe lotas

Rio G rand e

Sa nta Vitória do Palm ar

Bag é

Urug uaian a

E ncru zilhada do Su l

Port o Alegre

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Caxias do Su l

Lagoa Vermelha

Bo m Jesus

Sa nta Maria

Pa sso Fundo

Ira í

S an to Â ngelo

Sã o Luiz Gonzaga

03/02/2003 - 12 UTC

T - Td (°C)

(16 estações)

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ân

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LA TIT U DE SU L

LO NG ITU DE OESTE

P e lo tas

Rio Grande

Sa nta Vitória do Palmar

Bag é

Sa ntana do L ivramen to

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Uru guaiana

Cam aq uã

En cruz ilha d a do Sul

S an ta Maria

Sã o Gabriel

Sã o B orja

Taq uar i

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Cachoeirinha

Cano as

Campo B o m

Torres

Cambará do Sul

Bo m Jesus

Caxias do Sul

Farroupilha

Teu tô n ia

Bento G onçalves

Lag oa Vermelha

Ir aí

Sa n ta Rosa

Sã o Luiz G onzaga

Sa n to Ângelo

Passo F un do

Júlio de Castilhos

Cru z Alta

Ibiru bá

03/02/2003 - 12 UTC

VEN TO (m/s)

(32 estações)

Oceano Atl

ntico

ntin a

LA TITUDE SUL

LO NG ITUDE OESTE

Pe lo t as

R io Grande

S anta Vitória do Palmar

B ag é

En cruz ilhad a do Sul

Po rto A legre

Ca noas

T o rr es

C ax ias do Sul

B om Jesus

Lag oa Vermelha

Ir aí

Pa s s o Fundo

Sa ntana do Livrament o

Uru g uaian a

Sa n ta M a ria

Cru z Alta

Sã o Luiz G onzag a

Sa n to Angelo

03/02/2003 - 12 UTC

PRESSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 24 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, às 12 UTC do dia 03/02/2003, referente ao primeiro caso de

estudo.

O segundo caso de estudo ocorreu no norte da Argentina, às 0300 UTC do

dia 03 de fevereiro de 2004 e se dissipou no dia 04 de fevereiro de 2004, às 1545

UTC. Este caso foi escolhido porque, analogamente ao caso anterior, neste também

houve interações entre SCM diferentes ao longo do seu desenvolvimento,

totalizando uma duração de aproximadamente 40 horas. Entretanto, apesar destas

características semelhantes, a evolução dos SCM individualmente foi bastante

diferenciada. Neste segundo caso, houve deslocamento dos SCM sobre o Estado,

gerando a formação de nebulosidade sobre extensas áreas do Rio Grande do Sul.

Um interessante aspecto a ser mencionado diz respeito ao fato de que, neste

segundo caso a interação ocorreu entre SCM menores e mais numerosos, em

relação ao primeiro caso.

A fig. 25 mostra quatro imagens de satélite, com horários próximos aos

horários sinóticos, onde as diferentes fases de evolução deste caso podem ser

observadas. Os primeiros SCM deste caso que atingiram o Rio Grande do Sul, o

fizeram a partir do oeste do Estado, em torno das 1139 UTC do dia 03/02/2004 (fig.

25a). Algumas horas mais tarde, às 1615 UTC (fig. 23b, não haviam imagens de

satélite disponíveis em horários mais próximos das 18 UTC), as nuvens associadas

a estes SCM atingiram as regiões oeste a sul do Estado, que ficaram totalmente

encobertas. Na fig. 25c, às 0139 UTC do dia 04/02/2004, núcleos mais intensos se

desenvolveram no norte e leste da Argentina. Observa-se que toda a metade norte

do Rio Grande do Sul ficou encoberta pela nebulosidade, predominantemente

estratiforme. Às 1139 UTC, do dia 04/02/2004 (fig. 25d) a nebulosidade sobre o

Estado está em dissipação. Entretanto, os núcleos convectivos que estão

localizados ao norte e leste da Argentina ainda estão em fase de desenvolvimento.

Figura 25 - Seqüência de imagens de satélite geoestacionário, no canal

infravermelho, relativo ao segundo caso de estudo, observado nos dias 03 e 04 de

fevereiro de 2004.

No horário das 12 UTC do dia 03/02/2004, a temperatura em superfície (fig.

26a) em todo o Estado estava oscilando em torno de 25°C, analogamente ao

primeiro caso. Entretanto, contrariamente ao observado no primeiro caso, a análise

dos campos de temperatura nos horários subseqüentes (fig. 27a, 28a e 29a) mostra

que não houve alteração nestes valores, especificamente, as temperaturas em

superfície não aumentaram como no primeiro caso. A ocorrência de um SCM

durante horas implica numa geração continuada de nuvens Cumulonimbus (Cb)

cujas correntes descendentes, mais frias do que a do ar ambiente, atuam resfriando-

o. Na região oeste do Rio Grande do Sul, onde a nebulosidade do SCM estava se

desenvolvendo e invadindo o Estado, pode-se verificar um alto teor de umidade (fig.

26b), favorecendo a manutenção da convecção. No campo de vento em superfície

(fig. 26c), observa-se uma componente de leste em toda a extensão do litoral

gaúcho, com intrusão continente adentro bem marcante, induzida pelas circulações

de grande escala associadas tanto à existência de um sistema de alta pressão

(localizado em 40°S/45°W) quanto de um sistema de baixa pressão (localizado em

30°S/45°W). Estes dois sistemas, que induzem movimentos anticiclônico e ciclônico,

respectivamente, influenciaram nas direções do vento no litoral.

À medida que o ar entrou pelo Estado, ocorreu uma bifurcação no

escoamento nas proximidades da cidade de São Gabriel, com uma componente

adquirindo curvatura ciclônica em direção ao norte do Estado, e outra componente

adquirindo curvatura anticiclônica, em direção do Uruguai. Esta componente

certamente fez parte da circulação mantenedora da atividade convectiva nesta

região. Nas regiões, noroeste, norte, central e nordeste do Estado, a direção do

vento é extremamente variável. Os valores de pressão em superfície (fig. 26d), a

exemplo do observado no primeiro caso, continuam mostrando valores que oscilam

em torno de 1000 hPa, com os menores valores na Serra gaúcha. A análise dos

campos de pressão nos horários seguintes (fig. 27d, 28d e 29d) mostram

distribuições espaciais muito semelhantes porque, apesar de ter havido

nebulosidade sobre algumas regiões do Estado (vistas nas fig. 25b e 25c), estas

foram do tipo estratiforme, que não ocorrem em associação com valores elevados de

convergência em superfície (Cotton e Anthes, 1989).

Oce

Atlântic

rgen

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

LAT ITUDE SUL

LO NG ITUDE OESTE

5 3

5 4

5 5

5 6

5 7

5 2

5 1

5 0

2 7

Pelot as

R io Grand e

Santa Vitória do Palm ar

B ag é

Qu ara í

Ur ug ua ian a

En cru zilhad a do Sul

Santa Maria

P orto A legre

C ach oeir inh a

C ano as

T aquari

C am p o Bo m

Farr oupilh a

C axias do Sul

B ento G onç alves

Ver anó po lis

B om Jesus

Lag oa Vermelha

Iraí

Pas s o Fundo

Sã o B orja

Sã o Luiz Gonzag a

San ta R osa

San to Angelo

Sa ntana do Livramento

03/02/2004 - 12 UTC

Temperatura do Ar (°C)

(26 estações)

ean

lânt

rge

nti

LA TIT UD E SU L

LO NG ITU DE OESTE

Pelo tas

Rio Grande

S ant a Vitória do Palmar

Bagé

Uru guaia na

Encruz ilhad a do Sul

Porto Alegre

Canoas

Caxias do Sul

Lag oa Vermelha

Bo m Jesus

San ta M ar ia

Pass o F un do

Ir aí

Sa n to Ângelo

São Luiz Gonzaga

03/02/2004 - 12 UTC

T - Td (°C)

(17 estações)

Santana do Livramento

o A

lânt

ico

rge

ina

LA TIT U DE SU L

LO NG ITU DE OESTE

Pelo tas

Rio Grande

S ant a Vitória do Palmar

Bagé

Santana do Livramento

Quar aí

Uru guaia na

Cam aq uã

Encruz ilhad a do Sul

San ta M ar ia

São Gabriel

Taq uari

Porto Alegre

Cach oeirin ha

Canoas

Camp o Bom

T orr es

Camb ará do Sul

Bo m Jesus

Caxias do Sul

Farroupilha

Teu tôn ia

Bento G onçalves

Lag oa Vermelha

Ir aí

São Luiz Gonzaga

Sa n to Ângelo

Pass o F un do

Júlio de Castilhos

Cruz A lta

Ibirubá

03/02/2004 - 12 UTC

VEN TO (m/s)

(30 estações)

Ocea

Atlân

Arg enti

LA TITUDE SUL

LO NG ITUD E OESTE

Pe lot as

Rio Grande

S anta Vitória do Palmar

Bag é

En cruzilhada do Sul

Po rto A legr e

Canoas

Torr es

Cax ias do Sul

Bo m Jesus

Lag oa Vermelha

Ir aí

Pa sso Fundo

Sa nta na do L ivrame nto

Urug uaian a

Sa nta M a ria

Cruz Alta

Sã o Luiz G onzag a

Sa nto Angelo

03/02/2004 - 12 UTC

PRESSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 26 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, às 12 UTC do dia 03/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo.

No horário das 18 UTC, a nebulosidade estratiforme está localizada desde o

oeste até o sul do Estado. No campo de umidade (fig. 27b), nota-se uma faixa de

baixos valores atravessando quase que meridionalmente o Rio Grande do Sul. A

região mais seca encontra-se no norte, enquanto que a mais úmida está localizada

no sudoeste. O escoamento do ar no litoral gaúcho continua influenciado pela

circulação da alta subtropical, mas começa a sofrer a influência, também, da

circulação de brisa marítima, com velocidades superiores em até o dobro das

observadas anteriormente. Não existe mais a bifurcação dos escoamentos a alguns

quilômetros com a fronteira com o Uruguai. Ao invés disto, podem ser observadas

agora três direções preferenciais de deslocamento nesta região: uma para sul, outra

para o oeste e a última para o norte, nas proximidades (novamente) de São Gabriel

(fig. 27c). Na região norte do Estado vê-se uma rotação nos ventos de sul para

sudeste, conseqüência da interação com o escoamento de origem tropical de grande

escala (não mostrado).

O c

Atl

ânt

ico

entina

LATITUDE SU L

LON GIT UDE OESTE

Pelot as

Rio G rande

San ta Vitória do Palm ar

Bag é

Qu ara í

Urug uaian a

Enc ru zilh ada do Su l

Santa Maria

Porto Alegre

Ca cho eirinh a

Ca no as

T a quari

Ca m po Bom

Fa rrou pilha

Cax ias do Sul

Be nto Gonçalves

Veranó po lis

Bo m Jesus

L a g o a Vermelha

Iraí

Pa sso Fundo

São Borja

Sã o L uiz Gonzaga

Santa Rosa

S anto Angelo

San tan a do Livramento

03/02/2004 - 18 UTC

Tem peratura do Ar (°C)

(26 estações)

o A

ân

tic

tina

LA TIT UD E SU L

LO NG ITU D E OESTE

P elotas

Rio Gr ande

Sa nta Vitória do Palm ar

Bag é

Ur uguaiana

En cru zilhada do Sul

P orto Alegre

Cano as

Caxias do Sul

Lag oa Vermelha

Bo m Jesus

S anta Maria

Passo F u ndo

Ira í

Sa n to Ângelo

Sã o Luiz Gonzag a

Sa ntana do L ivram ento

03/02/2004 - 18 UTC

T - Td (°C)

(17 estações)

nti

tin

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

LA TITUD E S UL

L ON GIT UD E OESTE

5 3

5 4

5 5

5 6

5 7

5 2

5 1

5 0

2 7

Pelotas

Rio G rande

Sant a Vitória do Palm ar

Bag é

Santa n a do Livramento

Qu araí

Urug uaian a

Cam aquã

E ncru zilh ada do Sul

Sant a Maria

São Gabriel

Ta qu ari

Porto Alegre

Cachoeirinha

Cano a s

Cam p o Bom

T o rres

Cam b ará do Su l

Bo m Jesus

Caxias do Su l

Far roupilh a

T e utôn ia

Ben to Gonçalves

L a goa Vermelha

Iraí

São Luiz Gonzaga

Santo Â ngelo

Pa sso Fundo

Jú lio d e Castilhos

Cr uz Alta

Ib irub á

03/02/2004 - 18 UTC

VENTO (m/s)

(3 0 estações)

O ceano Atl

ntico

ent

LATITUDE SUL

LO NG ITUDE OESTE

Pe lotas

R io Grande

Sa nta Vitória do Palmar

B ag é

En cru zilhad a do Sul

P orto Alegre

C ano as

T o r res

C ax ias do Sul

B om Jesus

Lagoa V erme lha

Ira í

Pa sso Fundo

Sa ntana do Livramento

Ur ug u a ian a

Sa nta Maria

Cr uz Alta

Sã o Luiz G onzaga

Sa n to Angelo

03/02/2004 - 18 UTC

PRESSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 27 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, às 18 UTC do dia 03/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo.

No horário das 00 UTC era sobre a metade norte do Estado, principalmente,

que estava localizada a nebulosidade estratiforme. A imagem de satélite (fig. 25c)

mostra também a existência de nuvens baixas na região sul. Sendo assim, os

valores de umidade em superfície estão elevados em todo o Estado (fig. 28b),

inclusive no horário das 12 UTC (fig. 29b), quando estas nuvens estão em processo

de dissipação (fig. 25d). O campo de vento, mostrado na fig. 28c, mostra uma

situação de transição entre a configuração observada às 18 UTC do dia 03/02/2004

(fig. 27c) e aquela observada às 12 UTC do dia 04/02/2004 (fig. 29c). Observa-se

um enfraquecimento gradual das velocidades do vento na metade sul do Estado

(que de 5 m/s passam para 3 m/s e finalmente para 1 m/s) com direções variáveis.

Situação também de transição é visível na região norte, onde as direções dos ventos

sofrem uma significativa rotação e, também, diminuição nas intensidades. Esta

mudança na estrutura do vento na região norte do Estado está diretamente

relacionada à intensificação dos SCM no norte da Argentina/oeste do Paraguai,

onde existe um escoamento ciclônico bem definido às 12 UTC do dia 04/02/2004.

O c

Atl

ânt

ico

entina

LATITUDE SU L

LON GIT UDE OESTE

Pelot as

Rio G rande

San ta Vitória do Palm ar

Bag é

Qu ara í

Urug uaian a

Enc ru zilh ada do Su l

Santa Maria

Porto Alegre

Ca cho eirinh a

Ca no as

T a quari

Ca m po Bom

Fa rrou pilha

Cax ias do Sul

Be nto Gonçalves

Veranó po lis

Bo m Jesus

L a g o a Vermelha

Iraí

Pa sso Fundo

São Borja

Sã o L uiz Gonzaga

Santa Rosa

S anto Angelo

San tan a do Livramento

04/02/2004 - 00 UTC

Tem peratura do Ar (°C)

(26 estações)

Atlântic

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

LATITUDE SUL

L ONGIT UDE OESTE

5 3

5 4

5 5

5 6

5 7

5 2

5 1

5 0

2 7

Pelota s

R io Grande

San ta Vitória do P alm ar

Bag é

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Encru zilh ada do Sul

Porto Alegre

C ano as

Caxias do Su l

L a go a Vermelha

Bo m Jesus

Santa Maria

Pas s o Fundo

Iraí

Santo Ângelo

São Luiz Gonzaga

Sa n tan a do Livramento

04/02/2004 - 00 UTC

T - Td (°C)

(17 estações)

O c

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LA TIT UD E SU L

LO NG ITUDE OESTE

P elotas

Rio Grande

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Bag é

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Quar a í

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Taq uar i

P orto Alegre

Cachoeirinha

Canoas

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Camb ará do Sul

Bo m Jesus

Caxias do Sul

Farroupilh a

Teu t ôn ia

Bento G onçalves

Lag oa Vermelha

Ir aí

Sã o Luiz G onzaga

Sa n to Ângelo

Passo F undo

Júlio de Castilhos

Cru z Alta

Ibirub á

04/02/2004 - 00 UTC

VEN T O (m/s)

(30 estações)

O ceano Atlântico

Argen

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LATITUDE SU L

LO NG ITUDE OESTE

Pe lotas

R io Grande

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B ag é

En cru zilhad a do Sul

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Ira í

Pa sso Fundo

Sa ntana do Livramento

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Sã o Luiz G onzaga

Sa n to Angelo

04/02/2004 - 00 UTC

PRESSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 28 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, à 00 UTC do dia 04/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo.

O c

Atl

ânt

ico

entina

LATITUDE SU L

LON GIT UDE OESTE

Pelot as

Rio G rande

San ta Vitória do Palm ar

Bag é

Qu ara í

Urug uaian a

Enc ru zilh ada do Su l

Santa Maria

Porto Alegre

Ca cho eirinh a

Ca no as

T a quari

Ca m po Bom

Fa rrou pilha

Cax ias do Sul

Be nto Gonçalves

Veranó po lis

Bo m Jesus

L a g o a Vermelha

Iraí

Pa sso Fundo

São Borja

Sã o L uiz Gonzaga

Santa Rosa

S anto Angelo

San tan a do Livramento

04/02/2004 - 12 UTC

Tem peratura do Ar (°C)

(26 estações)

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2 8

2 9

3 0

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LA TIT UD E S UL

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5 3

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Caxias do Sul

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Passo Fundo

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04/02/2004 - 12 UTC

T -Td (°C)

(1 7 estações)

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LA TITUD E S UL

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Caxias do Sul

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Lag oa Vermelha

Ira í

Sã o Luiz Gonzaga

Sa n to Ângelo

Pa sso Fun do

Júlio de Castilhos

Cruz Alta

Ibirubá

04/02/2004 - 12 UTC

VENTO (m/s)

(30 estações)

ano A tlântico

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LATITUDE SU L

LO NG ITUDE OESTE

Pelo t a s

R io Grande

S anta Vitória do Palmar

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Po rto Alegre

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Lag oa Vermelha

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Santana do Livramento

Uruguaiana

San ta M a r ia

Cru z Alta

São Luiz G onzaga

San to Angelo

04/02/2004 - 12 UTC

PRE SSÃO (hPa)

(19 estações)

Figura 29 - Campos meteorológicos em superfície sobre o Estado do Rio Grande do

Sul. (a) temperatura do ar, (b) depressão de temperatura, (c) vento horizontal e (d)

pressão atmosférica, às 12 UTC do dia 04/02/2004, referente ao segundo caso de

estudo.

CONCLUSÕES

Neste capítulo foi abordada a distribuição semanal de ocorrência dos SCM

observados nos meses de fevereiro de 2003 a 2005 (analisados no capítulo “Fatores

de grande escala e anomalias de precipitação”, pág. 13) e os principais resultados

encontrados, a partir da análise dos dados de superfície, durante a ocorrência de

dois casos de estudo nas proximidades do Estado do Rio Grande do Sul. Os casos

selecionados ocorreram no mês de fevereiro de 2003 e de 2004 e apresentaram

duração total semelhante (de aproximadamente 40 horas) por terem resultado da

interação entre diferentes SCM. No primeiro caso, a interação ocorreu entre três

SCM grandes e bem definidos, enquanto que o segundo caso resultou da interação

entre SCM pequenos e mais numerosos. Outra importante diferença residiu no fato

da nebulosidade que, no primeiro caso, não penetrou sobre o território do Rio

Grande do Sul, enquanto que no segundo caso houve nebulosidade por sobre

grande parte do Estado.

Em relação ao primeiro e segundo casos, o campo de pressão em superfície

não mostrou significativas alterações. No primeiro caso, porque nenhum dos SCM

envolvidos se deslocou por sobre o território do Rio Grande do Sul. No segundo

caso de estudo, os valores de pressão não indicaram alterações no campo de

pressão a mesoescala, pelo fato da nebulosidade ocorrida ter sido estratiforme, com

pequeno desenvolvimento vertical. O campo de temperatura apresentou diferenças

entre os dois casos. No primeiro caso, as temperaturas sobre o Estado estavam

elevadas, ultrapassando 30ºC em algumas regiões, enquanto que no segundo caso,

os valores permaneceram em torno de 25ºC sobre todo o Estado durante o período

analisado. Os valores de umidade em superfície mostraram que, no primeiro caso, o

ar estava predominantemente seco. O contrário foi observado no segundo caso.

A qualidade dos campos de vento horizontal, obtidos a partir das estações em

superfície, permitiu uma boa avaliação deste parâmetro. Foi verificado que o vento

no Rio Grande do Sul agiu contribuindo ou impedindo a entrada da nebulosidade

associada aos SCM que se formaram nas vizinhanças do Estado. O primeiro caso

foi caracterizado por um escoamento bem definido de norte/nordeste nas regiões

norte/noroeste do Estado, quando havia um SCM organizado e ativo no leste da

Argentina. Este escoamento impediu a intrusão da nebulosidade destes SCM sobre

o Estado, impossibilitando o seu deslocamento Estado adentro.

O campo de vento do segundo caso apresentou uma estrutura mais

complexa, tendo sofrido a influência de escoamentos de grande escala associados à

alta subtropical, a um centro de baixa pressão localizado no Oceano Atlântico (perto

da costa) e ao escoamento de latitudes tropicais. Ainda, próximo do horário de

desenvolvimento máximo dos SCM, no norte da Argentina/oeste do Paraguai, os

ventos no norte do Rio Grande do Sul sofreram a influência do escoamento ciclônico

associado à esta convergência em baixos níveis.

CONCLUSÕES GERAIS

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar a ocorrência de

Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) na região sul da América do Sul. Os

resultados foram apresentados na forma de três capítulos, cujas principais

conclusões são sintetizadas abaixo.

1. para os Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) observados no mês

de fevereiro dos anos 2002 a 2005, a análise das anomalias de precipitação em

superfície no Rio Grande do Sul mostraram que em fevereiro de 2003 houve

excesso de precipitação (com valores de anomalias semelhantes aos valores

climatológicos) enquanto que, nos outros meses, houve déficit de precipitação. Foi

verificado que nos três meses de fevereiro em que houve estiagem no Estado, os

centros de alta pressão no Oceano Atlântico sul estavam deslocados para leste e

havia anomalias negativas de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) próximo da

costa sul da AS. Situação contrária foi encontrada no mês de fevereiro de 2003, em

que houve excesso de precipitação no Estado do Rio Grande do Sul e anomalias

positivas de TSM no Oceano Atlântico Sul. Esta condição de grande escala

favoreceu a formação de inúmeros SCM que atingiram o Estado em fevereiro de

2003 enquanto que, nos meses secos, a quantidade de SCM identificados foi

desprezível, em comparação ao mês chuvoso. A maioria dos SCM observados nos

três meses de fevereiro se formou sobre o Estado, com tempo de vida predominante

inferior a 6 horas e entre 6 e 12 horas. No mês chuvoso, esta formação ocorreu em

todo o Estado, enquanto que nos meses secos a formação dos SCM ocorreu

preferencialmente na sua metade leste, o que sugere ter sido a proximidade com o

Oceano e a Laguna dos Patos um fator decisivo na formação dos SCM. Em fevereiro

de 2004 os poucos SCM observados apresentaram, em metade dos casos, duração

entre 6 e 12 horas sendo, portanto, maiores que os SCM que se formaram no

Estado em fevereiro de 2005, pois a duração predominante destes últimos foi inferior

a 6 horas. Isto explica também porque em fevereiro de 2005 a seca no Estado foi

mais intensa do que em fevereiro de 2004. Por outro lado, em fevereiro de 2003

metade dos SCM observados apresentou tempo de vida repartida de forma similar

entre um intervalo inferior a 6 horas e entre 6 e 12 horas. Poucos foram os casos

com tempo de vida superior a 24 horas (resultado da interação entre SCM

diferentes) em fevereiro de 2003 e nenhum foi observado tanto em fevereiro de 2004

quanto de 2005. Infelizmente, não foi possível realizar esta avaliação para o mês de

fevereiro de 2002 devido às falhas muito importantes nas seqüências das imagens

de satélite. A dissipação dos SCM, a leste da posição de formação, indica a

existência de uma componente leste na velocidade de deslocamento das

tempestades, durante o período analisado.

2. seis casos de SCM que ocorreram de forma predominantemente isolada

durante a maior parte do seu tempo de vida e que se formaram no sul da América do

Sul foram utilizados para identificar campos preditores de sua formação. A formação

dos SCM selecionados ocorreu em meses quentes dos verões de 2002 e 2003. Os

campos das variáveis: índices de instabilidade K e Total-Totals, razão de mistura em

superfície, umidade na camada superfície/850 hPa e vento horizontal em 850 hPa

foram os que forneceram melhores resultados para os SCM selecionados para este

trabalho. Foi verificado que, em todos os casos, a razão de mistura em superfície

estava próximo de 10 g/kg e havia um gradiente de umidade nas proximidades da

região onde o SCM se formaria. Ainda, em quatro dos seis SCM selecionados, a

umidade da camada de ar superfície/850 hPa, no continente, estava homogênea

seis horas antes da formação do SCM. O motivo para a diferença detectada residiu

no horário relativo ao período seis horas antes da formação dos casos selecionados.

Para os SCM que se formaram no período da tarde/noite, a camada de ar próximo à

superfície estava bastante úmida. Foi elaborada uma metodologia para a previsão

de ocorrência de SCM seis horas antes da sua formação.

3. foi feita uma comparação entre dois casos de estudo, com durações totais

semelhantes, ocorridos no mês de fevereiro de 2003 e de 2004, resultantes da

interação entre três SCM grandes e bem definidos e entre SCM pequenos e mais

numerosos, respectivamente. A diferença entre eles foi que, no primeiro caso, a

nebulosidade não penetrou sobre o território do Rio Grande do Sul, enquanto que no

segundo caso, sim. A avaliação dos dados em superfície mostrou que, em ambos os

casos, o campo de pressão em superfície não mostrou significativas alterações. No

primeiro caso, porque nenhum dos SCM envolvidos se deslocou por sobre o

território do Rio Grande do Sul. No segundo caso de estudo, os valores de pressão

não indicaram alterações no campo de pressão a mesoescala, pelo fato da

nebulosidade ocorrida ter sido estratiforme, com pequeno desenvolvimento vertical.

O campo de temperatura apresentou diferenças entre os dois casos. No primeiro

caso, as temperaturas sobre o Estado estavam elevadas, ultrapassando 30ºC em

algumas regiões, enquanto que no segundo caso, os valores permaneceram em

torno de 25ºC sobre todo o Estado durante o período analisado. Os valores de

umidade em superfície mostraram que, no primeiro caso, o ar estava

predominantemente seco. O contrário foi observado no segundo caso. Foi verificado

que o vento no Rio Grande do Sul agiu contribuindo ou impedindo a entrada da

nebulosidade associada aos SCM que se formaram nas vizinhanças do Estado. O

primeiro caso foi caracterizado por um escoamento bem definido de norte/nordeste

nas regiões norte/noroeste do Estado, quando havia um SCM organizado e ativo no

leste da Argentina. Este escoamento impediu a intrusão da nebulosidade destes

SCM sobre o Estado, impossibilitando o seu deslocamento Estado adentro. O campo

de vento do segundo caso apresentou uma estrutura mais complexa, tendo sofrido a

influência de escoamentos de grande escala associados à alta subtropical, a um

centro de baixa pressão localizado no Oceano Atlântico (perto da costa) e ao

escoamento de latitudes tropicais. Ainda, próximo do horário de desenvolvimento

máximo dos SCM, no norte da Argentina/oeste do Paraguai, os ventos no norte do

Rio Grande do Sul sofreram a influência do escoamento ciclônico associado à esta

convergência em baixos níveis.

Sugestões de trabalhos futuros:

1. fazer testes de sensibilidade das parametrizações físicas disponíveis no

modelo MM5, com ênfase nos processos de precipitação, e posterior

comparação dos resultados obtidos com os dados observados no Estado do

Rio Grande do Sul, com a inclusão dos dados de precipitação obtidos durante

o experimento SALLJEX (http://www.nssl.noaa.gov/projects/pacs/salljex/ ) e

daqueles disponibilizados pela Agência Nacional de Águas (ANA,

http://www.ana.gov.br);

2. selecionar mais casos de formação de SCM no sul da AS e que tenham

atingido o Rio Grande do Sul, para testar amplamente a metodologia

proposta, neste trabalho;

3. incluir no estudo SCM que ocorreram em associação a condições sinóticas

com forçantes intensas e bem definidas;

4. avaliar as condições atmosféricas das quatro semanas de fevereiro de 2003,

para entender as diferenças entre o número de SCM observados.

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