A CARTA HODGRAFA E O TEMPO ATMOSFRICO

A CARTA HODÓGRAFA & O TEMPO ATMOSFÉRICO
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Daniel Mendes
Cássia de Castro Martins Ferreira
RESUMO
O presente projeto de Iniciação Cientifica trata de uma experimentação de um novo modelo
meteorológico voltado para a representação das condições do Tempo Atmosférico, com vistas a
melhorar a sua utilização e eficiência em relação aos similares existentes. Nesse sentido, caso se
deseje realizar uma análise da camada de atrito em pequena escala na carta sinótica comum
devemos desenvolver métodos e modelos apropriados muito diferentes da teoria da frente polar dos
fenômenos em grande escala. Nesta proposta a nebulosidade é o alvo da investigação. De uma
maneira pioneira e peculiar será realizada a primeira tentativa de estabelecer uma relação abordando
uma seqüência rítmica das condições de tempo aplicadas numa projeção sobre a carta hodógrafa.
Sendo assim, os aspectos fundamentais de sua estrutura bem como do tempo atmosférico serão
analisados num estudo aplicado através de uma caracterização sistemática e rítmica das condições
de tempo observados em Juiz de Fora - MG.
ABSTRACT
The present project of scientific initiation itself treats of an experiment of a new model
meteorological advanced for representation from the condition of that atmospheric weather, with
intention of to improve her utilization and efficiency in relation at the similar existent. In to
circumstances on the case of desire to accomplish an analysis from the layer of attrition in low scale
at a synoptic chart common indeed to develop methods and models appropriates much different
from the theory from the polar front from that phenomenon in high scale. At a proposal from that
theme which involve the present work, to have how target from the investigation at nebulosity.
With a manner pioneer and peculiar to accomplish at first experiment of establisher a relation
boarding a succession habitual from that atmospheric weather applied at a projection accomplished
on a hodographic chart. In such case so, the aspect fundamental of her structure and atmospheric
weather overtime analyzed at study applied across from the observation from that weather in Juiz de
Fora - MG.
Palavras-chave: Modelo Meteorológico - Carta Hodográfica - Tempo Atmosférico.
A PREVISÃO DO TEMPO & O ENFOQUE TECNOLÓGICO
Os esforços de prognóstico tiveram início quando eram mais necessários. Na Inglaterra do
século XVII. Edmond Halley, cujo nome batizou o famoso cometa, mapeou os ventos alísios e a
monção asiática para auxiliar a navegação. Alvo de tufões, o Japão possui paisagem montanhosa
que obriga a população e as indústrias a se concentrarem no litoral, onde são mais vulneráveis a
tremores de terra e ondas de marés. Em conseqüência, o Serviço Meteorológico do Japão tornou-se
um líder na previsão de tufões na região ocidental do Pacífico Norte e no mar sul da China.
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Universidade Federal de Juiz de Fora - Campus Martelos - (032) 3266-5134 - [email protected] .
Universidade Federal de Juiz de Fora - Campus Martelos - (032) 3216-1210 - [email protected] .
Na América do Norte, os Estados Unidos vem sofrendo com tempestades de granizo,
nevascas e a mais alta incidência de tornados no mundo – somente em maio de 2004 foram 492
ocorrências. Nas regiões costeiras ameaçadas por furacões vivem nada menos que 50 milhões de
pessoas. Sendo assim, uma previsão acurada pode significar a diferença entre a prosperidade e a
ruína, a vida e a morte.
Os modelos computadorizados que formam a base dos atuais esforços de previsão requerem
uma quantidade ainda maior de dados, e sob forma mais ordenada: leituras de pontos situados em
uma grade homogênea tridimensional que se estende por toda superfície do globo e também em
altitude na atmosfera, atualizadas de hora em hora, ou o que seria melhor, de minuto a minuto. Para
complementar essas observações e obter um ponto de partida adequado, os meteorologistas tomam
a mais recente avaliação da atmosfera e a projetam no futuro. O resultado é uma “previsão” do
presente, que ajudam no preenchimento das lacunas nos dados, complementando o instantâneo do
clima atual em toda a grade global imaginária. E isso é obtido com as ferramentas computacionais
que permitem aos meteorologistas o vislumbre do futuro – uma abordagem conhecida como
“modelagem numérica”.
O modelo computacional Deep Thunder, da IBM, gera previsões tridimensionais de curto
prazo. Em maio, trabalhando com antecipação de oito horas, ele apontou uma tempestade de raios
em Nova York. Sendo que uma previsão para as 20 horas leva em conta a chuva na hora anterior,
os ventos verticais em grandes altitudes e a chuva que ainda vão cair. A tempestade se desenrolou
da seguinte forma: Às 19 horas, caracterizada como o momento de preparação, as previsões iniciais
indicavam um dia quente e úmido. Mas, com a frente fria, os ventos mudaram de direção e
aumentou a umidade, formando nuvens. O modelo calculou que zonas turbulentas de ar ascendente
se formariam na tormenta. Às 20 horas se caracterizou o auge, enquanto a tempestade seguia para o
leste, previa-se que suas nuvens em forma de bigorna iriam provocar chuvas de até 5 centímetros
cúbicos em alguns pontos. Depois, dados obtidos por radar confirmaram essa parte da previsão. Às
21 horas a caracterização já era marcada como o declínio. Esgotado seu ímpeto, a tempestade se
afastou. “A previsão apresentou uma margem de erro de no máximo 30 minutos”, diz Lloyd
Treinish, da IBM. “Para descobrir o erro, às vezes usamos os dados da própria tempestade para
rodar de novo o programa”. A previsão descrita se trata de um modelo computacional de Tony
Praino e LLoyd Treinish, Thomas J. Watson Research Center, IBM. Essa máquina do tempo é um
modelo digital da atmosfera, constituído de dados e equações, e não de ar de vapor d’água. As
equações descrevem os principais processos, como correntes de ar, a evaporação, a rotação da Terra
e a liberação de calor à medida que há condensação ou congelamento de água. A cada instante, o
modelo calcula as condições climáticas em todos os pontos daquela grade global imaginária. Desse
modo, os meteorologistas podem elaborar um quadro completo das condições atuais e, em seguida,
projeta-lo no tempo a fim de obter uma previsão. No entanto, até os modelos digitais mais
sofisticados simplificam drasticamente o funcionamento real da atmosfera. A maioria rastreia
condições em pontos a dezenas de quilômetros uns dos outros, mesmo que o tempo real varie
enormemente no âmbito de poucos quilômetros – por exemplo, a área afetada por uma tempestade
com trovoadas e raios. Cada modelo também apresenta um viés específico: alguns funcionam
melhor com furacões; outros são mais eficientes na previsão de tempestade de neve. Os
meteorologistas procuram compensar isso recorrendo a diferentes modelos. E tudo isso implica a
realização de montanhas de cálculos adicionais. A última palavra, porém não está com os
computadores. Uma vez realizado o processamento dos modelos, o resultado é convertido em
gráficos de leitura fácil, e a partir daí, os meteorologistas analisam as previsões feitas pelas
máquinas. Tendo em vista o tratamento irredutível dos meteorologistas no momento em que
afirmam a busca previsibilidade das condições do tempo atmosférico através de uma ciência
puramente exata, o mesmo surpreende e se revela como imprevisível e empirista.
A ANÁLISE DAS NUVENS
De uma maneira pioneira e peculiar será realizada a primeira tentativa de estabelecer uma
relação abordando uma seqüência rítmica e cinemática das condições de tempo projetadas em
apenas uma carta hodógrafa. A caracterização demonstra que é possível visualizar de maneira geral
os principais tipos de cobertura que atuaram ao longo do mês e do dia nos horários das observações
e associar a proporção de céu encoberto através deste modelo meteorológico. Além de visualizar
pode-se também quantificar de maneira específica o tipo de cobertura e a proporção de céu
encoberto segundo uma determinada direção, segundo um determinado dia e segundo um
determinado horário. Na análise do objeto de estudo - nebulosidade - será julgado, primeiramente,
como uma variável qualitativa, isto é, apresentam como possíveis valores uma qualidade ou atributo
do objeto a ser pesquisado. Nesse sentido, será determinado o gênero (tipo), o espaço e o tempo de
cada variável inserida no sistema. Contudo, a carta hodógrafa, realiza nesse sentido uma
possibilidade de transcorrer estas variáveis qualitativas, num primeiro momento, em variáveis
quantitativas contínuas, isto é, realizar uma contagem que envolve uma medida em números reais.
Sendo assim, serão estimados os seguintes valores através dos seguintes cálculos que concerne a
Freqüência Absoluta (FA) e a Freqüência Relativa (FR):
Aplicação de Estatística: Parte I.
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Nebulosidade Mensal (%).
FR = FAw + FAy + FAz x 100 / NTwyz
Onde:
FR = Nebulosidade Mensal (%).
FAw = Nebulosidade Mensal do Horário W. (FAw = FAw1 + FAw2 + FAw3... FAwn).
FAw1 = Nebulosidade do horário W no primeiro dia.
FAw1 = FA w1n + FA w1ne + FA w1e + FA w1se + FA w1s + FA w1sw + FA w1w + FA w1nw
FA w1n = Nebulosidade do horário w na orientação cartográfica norte.
FA w1ne = Nebulosidade do horário w na orientação cartográfica nordeste.
FAy = Nebulosidade Mensal do Horário Y. (FAy = FAy1 + FAy2 + FAy3... FAyn).
FAy1 = Nebulosidade do horário Y no primeiro dia.
FAz = Nebulosidade Mensal do Horário Z. (FAz = FAz1 + FAz2 + FAz3... FAzn).
FAz1 = Nebulosidade do horário Z no primeiro dia.
NTwyz = Nebulosidade Máxima Total (NT) para um mês com três horários pesquisados (WYZ).
☯
Nebulosidade Mensal segundo a orientação cartográfica.
FR = FAoc (n,ne,e,se,s,sw,w,nw) x 100 / NTwyz
Onde:
FR = Nebulosidade Mensal segundo a orientação cartográfica (%).
FAoc = Nebulosidade Mensal segundo a orientação cartográfica, esta, pode ser:
FAn = norte/FAne = nordeste/FAe = leste/FAse = sudeste/FAs = sul/FAsw = sudoeste/FAw = oeste/FAnw = noroeste
FAwn = Nebulosidade Mensal do Horário W para a orientação norte (n).
(FAwn = FAwn1 + FAwn2 + FAwn3... Fawn (dias)).
FAwn1 = Nebulosidade do horário W na orientação norte (n) no primeiro dia.
FAyn = Nebulosidade Mensal do Horário Y. (FAyn = FAyn1 + FAyn2 + FAyn3... FAyn (dias)).
FAyn1 = Nebulosidade do horário Y na orientação norte (n) no primeiro dia.
FAzn = Nebulosidade Mensal do Horário Z. (FAzn = FAzn1 + FAzn2 + FAzn3... FAzn (dias)).
FAz1 = Nebulosidade do horário Z na orientação norte (n) no primeiro dia.
NTwyz = Nebulosidade Máxima Total (NT) para um mês com três horários pesquisados (WYZ).
O COMPORTAMENTO DINAMICO E SUCESSIVOS DAS CONDIÇOES DE TEMPO
O Tempo Atmosférico de Primavera
Período marcado, principalmente, por atuações de nuvens baixas e nuvens com
desenvolvimento vertical – 29,22% e 31,3% respectivamente – demonstrando o reflexo de atuações
de sistemas atmosféricos e/ou fatores locais sobre a freqüência dessas condições de tempo
visualizados em baixos níveis no decorrer deste período. Nesse sentido foram identificadas também
em níveis médios – 2,69% de Altostratus e 10,92% de Altocumulus – e em altos níveis – 3,84% de
Cirrus/ Cirrostratus e 10,62% de Cirrocumulus. Prosseguindo, foi possível também descrever a
orientação da organização das nuvens de acordo com o gênero mencionado anteriormente. Sendo
assim dos 29,22% de nuvens baixas, isto é, Stratus e Stratocumulus, 14,76% tiveram a sua
organização orientada no quadrante Setentrional – destacando Noroeste com 3,81%.
Sistematizando, nesse sentido, temos o seguinte:
Nuvens com desenvolvimento vertical (Cu e Cb): 31,3%.Boreal (16,11%). N (4,22%).
Nuvens Médias (Altocumulus): 10,92%. Boreal (5,54%). NW (1,64%).
Nuvens Médias (Altostratus): 2,69%. Austral (1,36%). SW (0,44%).
Nuvens Altas (Cirrocumulus): 10,62%. Austral (5,38%). E (1,43%).
Nuvens Altas (Cirrus/ Cirrostratus): 3,84%.Austral (2,15%). E/ SW (0,63%).
No que diz respeito ao comportamento – nuvens baixas (0 – 2.000m de altitude) – apontou-se
inicialmente uma organização no setor leste às 11h00minZ / Noroeste às 15h00minZ / persistindo a
Noroeste às 19h00minZ. As constatações realizadas pela carta hodógrafa em paralelo com as cartas
sinóticas indicam a probabilidade de incursões de massas de ar oriundas do quadrante Austral que
provocam esta grande extensão horizontal de nuvens estratificadas observadas nesta orientação no
inicio do dia e que no decorrer deste período segue sua trajetória em direção ao quadrante Boreal,
mas precisamente a Noroeste. Todavia, o desenvolvimento de nuvens desse tipo é comum quando o
ar é forçado a subir, como ao longo de uma frente ou próximo ao centro de um ciclone, quando
ventos convergentes provocam a subida do ar. Tal subida forçada de ar estável leva a formação de
uma camada estratificada de nuvens que tem uma extensão horizontal grande comparada com a sua
profundidade.
Um dia de Primavera...
No dia 26/11/05 as 11h00minZ havia sido coletado 60,4 mm de chuva, resultado de uma
atuação de uma Frente Fria introduzida após o deslocamento da Massa Tropical Atlântica que já
havia se deslocado inteiramente para o oceano, sendo assim, a sua ultima isóbara se encontrava
bastante baixa (1008 mb) em relação ao centro que compreendia 1026 mb na Long. de 5°W e na
Lat. de 30°S. Porém está ultima isóbara ainda teve destaque até o período das 19h00minZ do dia 24.
Num dia em que a máxima havia sido de 31,5°C e mínima de 19°C, essa massa de ar quente
atuando em baixos níveis provavelmente foi a responsável pela produção de um Tempo Nublado
compreendendo 2/8 de Cirrus e Cirrostratus na porção E/SE. Já os demais correspondem 3/8 de
Stratocumulus na porção N/NE/NW cuja orientação coincide com a atuação de uma ZCAS com
uma isóbara de 1008 mb e 3/8 de Cumulonimbus na porção S/SW/W que por sua vez coincidiu com
a aproximação de uma Frente Fria. Havia ainda um cavado muito próximo da região da Zona da
Mata Mineira NE/N que possivelmente contribuirão para a formação de nuvens oriundas da ZCAS.
No dia 25, já, no período das 11h00minZ persistia uma Condição de Tempo Nublado, porém
homogênea. O período foi marcado por uma cobertura a médios níveis de Altocumulus.
Provavelmente não havia mais a atuação de Massa Tropical Atlântica e consequentemente de
Cavado. Contudo foi marcado pelo inicio da atuação da Frente Fria e de uma ZCAS. No momento
em que o Tempo Cronológico marcava 12h00minZ o Tempo Atmosférico se caracterizava por
atuações de nuvens baixas do gênero Stratocumulus que homogeneamente cobriram todo o espaço
correspondente a baixos níveis, provavelmente, associado com a permanência da Frente Fria que
neste momento era o principal sistema produtor das condições de tempo, juntos, favoreceram que
ocorresse uma precipitação de 9,4 mm. Prosseguindo, a nebulosidade homogenia de Stratocumulus
que estavam atuando, no inicio do dia, já não era a mesma. No momento das 19h00minZ já se
encontravam desenvolvidos em nuvens de grande desenvolvimento vertical, isto é, em
Cumulonimbus associados a fortes Trovoadas. A Frente Fria permanecia ser o principal sistema
produtor de tempo, porém havia possibilidade de uma ZCAS estar favorecendo a intensificação de
umidade e calor no sistema. Nesse sentido a temperatura máxima chegou atingir 29°C e a umidade
relativa a 96%. A partir desse momento ocorreu uma intensa precipitação que resultou num total
valor bastante expressivo de 60,4 mm. O resultado dessa observação local não está somente descrita
como também registrado na carta hodógrafa de nuvens. Observe este comportamento dinâmico na
carta hodógrafa de novembro/2005 (CHNOV/2005).
Sendo assim, atento para esta parte do resultado deste trabalho como sendo apenas um breve
ensaio para o futuro desenvolvimento de um modelo de previsão de tempo. As conclusões que estão
sendo obtidas através dos resultados nos demonstram que estes vêm sendo bastante satisfatórios,
principalmente no que se trata de demonstrar a repercussão de linhas de instabilidades, isto é, um
modelo com viés voltado para tempestades tropicais. Cabe destacar que o presente modelo vem
sendo desenvolvido com base na carta hodógrafa se assemelha em alguns aspectos com o modelo
computacional Deep Thunder, da IBM no que diz respeito ao prognóstico de uma maneira geral
característico dos modelos numéricos que tomam a mais recente avaliação da atmosfera e a
projetam no futuro, contudo, se trata de um modelo que vem sendo desenvolvido especificamente
para o clima tropical e baseado em cartas hodógrafas ou hodográficas.
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SE
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Figura Ilustrativa da CHDEZ/05 (Carta hodógrafa de Dezembro, 2005).
AGRADECIMENTOS
☯ Projeto dedicado exclusivamente à paciência e a confiança da Doutora Cássia de Castro Martins
Ferreira.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SAUCIER, J, W. Princípios de Análise Meteorológica. Rio de Janeiro: Ao livro técnico S. A, 1969.
VIANELLO, R, L & ALVES, A. R. Meteorologia básica e aplicações. 1ed. Viçosa: I. Univ., 1991.
TUBELIS, A & NASCIMENTO, F.J. L Meteorologia Descritiva. 1ed. São Paulo: Nobel, 1992.
VAREJÃO, M. A. Meteorologia e Climatologia. Recife: Versão digital, 2006.