- Congresso Brasileiro de Meteorologia

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VERIFICAÇÃO DAS TRAJETÓRIAS DAS PARCELAS DE AR PELO MODELO
HYSPLIT NO CASO DE CCM EM MACEIÓ - ALAGOAS
Natalia Fedorova1, Simon O. Krichak 2, Vladimir Levit3 , Maria Helena de Carvalho4,
Luiz Ricardo Lage Rodrigues5.
ABSTRACT. A wave disturbance in the field of the trade winds with a mesoscale convective
complex (MCC) caused the very intense precipitation observed on 12 July 2002, in Alagoas State.
The structure and the causes of the formation of this system were analysed with the use of the
trajectories of the air parcels until 48 hours in advance, which were calculated by the HYSPLIT
model. The forecasted vertical profiles were compared with the real vertical profiles and with the
radiosonde data, using instability indexes and the convective available potential energy (CAPE).
The associated synoptic systems were analysed using satellite images and the streamlines fields
from NCEP model. A weak trough at low levels and a more intensive trough above 500h Pa were
associated with the MCC. The possibility of the oceanic flow influence was excluded. Using the
forecasted profile it was possible to elaborate the forecast of the strong convection development
with 12 and 24 hours in advance. The vertical distribution of the thermal advection with warm
advection at low levels and cold advection at 500 hPa was identified as the principal process of the
instability development. The air parcels trajectories helped to identify the thermal waves which
were responsible for the thermal advection.
Key-words: HYSPLIT model, wave disturbance, forecast.
RESUMO. Uma perturbação ondulatória nos ventos Alísios com desenvolvimento de um complexo
convectivo de mesoescala (CCM) provocou precipitações muito intensas no dia 12 de junho de
2002 no Estado de Alagoas. A estrutura e as causas de formação deste sistema foram avaliadas
utilizando-se trajetórias de parcelas de ar com até 48 horas de antecedência, calculadas pelo modelo
HYSPLIT. Os perfis verticais previstos foram comparados com os perfis verticais reais e as
radiossondagens, utilizando índices de instabilidade e a CAPE. Os sistemas sinóticos associados
Profa. do Departamento de Meteorologia da UFAL. Fone: 214 – 1365. E-mail: [email protected], Campus A. C.
Simões, BR 104 – Norte, km 97, Tabuleiro dos Martins, CEP 57072-970, Maceió, AL. Fone: (0xx82) 214 – 1365.
2
Dr., Senior Research Scientist, Dept. of Geophysics and Planetary Sciences, Tel Aviv University, Ramat Aviv, Tel
Aviv 69978, ISRAEL, Phone:(972) 3-6405694 (972) 3-9622091(h), Fax:(972) 3-6409282, E-mail: "S.O. Krichak"
<[email protected]>
1
Prof. do Departamento de Meteorologia da UFAL. Fone: 214 – 1365. E-mail: [email protected], Campus A. C.
Simões, BR 104 – Norte, km 97, Tabuleiro dos Martins, CEP 57072-970, Maceió, AL. Fone: (0xx82) 214 – 1365.
4
Profa. do Departamento de Meteorologia da UFPel. Fone: 214 – 1365. E-mail: [email protected].
5
Aluno do Departamento de Meteorologia da UFAL. Fone: 214 – 1365. E-mail: [email protected], Campus A. C.
Simões, BR 104 – Norte, km 97, Tabuleiro dos Martins, CEP 57072-970, Maceió, AL. Fone: (0xx82) 214 – 1365.
3
2
foram avaliados usando-se imagens de satélite e mapas de linhas de corrente do modelo NCEP. Um
cavado fraco em baixos níveis e outro mais intenso no nível de 500 hPa e acima foi associado com
o CCM. A possibilidade de influência das correntes oceânicas foi excluída. Utilizando-se os perfis
previstos foi possível elaborar a previsão de desenvolvimento de convecção severa com 12 e 24
horas de antecedência. A distribuição vertical de advecção de temperatura com advecção quente em
baixos níveis e advecção fria em 500 hPa foi identificada como o processo principal no
desenvolvimento da instabilidade. As trajetórias de parcelas de ar ajudaram a identificar as ondas
térmicas responsáveis pela advecção da temperatura.
Palavras -chave: modelo HYSPLIT, perturbação ondulatória, previsão.
INTRODUÇÃO
Os principais sistemas sinóticos, os quais determinam diretamente o tempo no nordeste do
Brasil são: Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) (Xavier et al. 2000); Ondas de Leste
(Silvestre, 1996; Gandu, 1996; Ferreira et al, 1990); Anticiclone Subtropical (Lima, Satyamurty,
1992); Vórtices Ciclônicos dos Altos Níveis – VCAN (Kousky e Gan, 1981; Rao e Bonatti, 1987;
Ramirez et. al., 1999); Zonas Frontais (Parmenter, 1976; Kousky, 1979; Oliveira, 1986), Ventos
Alísios e Perturbações Ondulatórias no Campo dos Alísios (POA) (Machado, 1995; Molion e
Bernardo, 2000; Silva, 2002).
A carência de estudos sobre as POA não permite avaliar objetivamente as causas da formação,
desenvolvimento e fenômenos associados com estes sistemas no NEB. Um evento de POA teve
início com a passagem de uma zona frontal em direção à África, a qual perturbou o campo dos
alísios (SILVA, 2002). Esta POA deslocou-se rapidamente de leste/sudeste para a costa do NEB.
Posteriormente, a confluência do que restou da mesma zona frontal com a POA provocou a
convergência de umidade e o desenvolvimento do CCM.
Os fenômenos adversos, associados com CCM, tais como, chuvas, aguaceiros, trovoadas,
deslizamento de terra e alagamento de regiões, provocam muitos problemas no setor civil do
Nordeste Brasileiro (NEB). As perdas de vidas humanas nestas tragédias mostram a necessidade de
desenvolvimento de estudos nesta área. O objetivo do presente trabalho é verificar a estrutura e as
causas de formação de uma POA com CCM, o qual provocou precipitações muito intensas (até 75,8
mm/24h) no dia 12 de junho de 2002 em Maceió, Estado de Alagoas, além de avaliar o
funcionamento das trajetórias de parcelas de ar calculadas pelo modelo MM5.
3
METODOLOGIA E DADOS
A metodologia inclui a análise sinótica dos resultados de modelos numéricos, de imagens de
satélites e de dados meteorológicos convencionais, no caso do desenvolvimento de um CCM na
cidade de Maceió, Estado de Alagoas, no dia 12 de junho de 2002. Para este dia e também para os
dois dias anteriores ao evento, foram elaborados os seguintes bancos de dados e foram feitos os
seguintes os processamentos, os quais são descritos na seqüência.
1. Foram calculadas as trajetórias das parcelas de ar chegadas em Maceió no dia 12 de junho
de 2002, 12 UTC, utilizando o modelo HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated
Trajectory; Draxler and Rolph, 2003; Rolph, 2003), rodado no Department of Geophysics and
Planetary Sciences, Tel Aviv University. Neste modelo os cálculos da advecção e da difusão são
realizados com base em um sistema lagrangiano. A coordenada vertical sigma foi adaptada. As
trajetórias foram calculadas baseadas nos dados dos arquivos de reanálise NCAR/NCEP (NNRP),
utilizando as velocidades verticais produzidas pelo modelo. Estas trajetórias foram elaboradas nos
níveis de 1500, 3000, 5000 e 10000 m com 12, 24, 36 e 48 horas de antecedência. Elas foram
utilizadas para identificar os pontos iniciais (latitude, longitude e altura) das trajetórias das parcelas
de ar.
2. Foram elaborados os perfis verticais de temperatura (T) e de ponto de orvalho (Td) pelos
dados de análise do modelo NCEP (http://www.navy.ncdc.noaa.gov/) nos pontos iniciais das
trajetórias das parcelas de ar, encontrados pelos dados de latitude e longitude. Destes perfis foram
tirados os dados de temperatura e de ponto de orvalho na altura do ponto inicial da trajetória.
3. Foram construídos os perfis verticais de T e Td previstos, para o ponto final da trajetória, ou
seja, para a cidade de Maceió (latitude de 09º 31´S e 35º 47´W) com 12, 24, 36 e 48 horas de
antecedência, utilizando os resultados de T e Td nos pontos iniciais (item anterior) das trajetórias
das parcelas de ar e inseridos nas alturas dos pontos finais das trajetórias.
4. Foram comparados os perfis verticais previstos com os perfis verticais para o ponto com as
coordenadas de Maceió (chamados perfis reais), obtidos novamente de dados de análise do modelo
NCEP (citados em 2). Esta comparação foi feita com os dados de análise do modelo devido à
ausência de radiossondagem em Maceió.
5. Foram comparados os perfis verticais previstos com as radiossondagens das cidades de
Recife e Salvador. Estas cidades foram escolhidas por serem as únicas mais próximas com dados
reais disponíveis sobre a estrutura vertical da atmosfera.
Para as comparações dos perfis verticais (descritos em 4 e 5) foram utilizados os índices de
instabilidade, tais como, K-Index (K), Total Totals (TT) e Lifted Index (LI), e, também, foi
4
calculada a energia potencial de convecção ou energia de instabilidade (CAPE, convective available
potential energy) (Djuric, 1995 e Vasquez, 1994).
A análise da situação sinótica foi feita usando-se imagens de satélite, mapas de linhas de
corrente e de movimentos verticais, nos níveis de 925, 500 e 200hPa. Estes mapas de linhas de
corrente foram construídos com dados do modelo do NCEP (operado no USA). Para visualização
dos dados foi utilizado o software Grid Analysis and Display System (GrADS). As imagens dos
satélites GOES e METEOSAT no canal infravermelho (a cada 3 horas) e do vapor d´ água (a cada 12
horas),
para
todo
o
período
de
análise,
foram
obtidos
da
página
CPTEC/INPE
(http://www.cptec.inpe.br).
A análise das condições térmicas do Oceano Atlântico adjacente foi feita pela análise da
anomalia média semanal da temperatura potencial (Ap) relativa aos dados climatológicos dos anos
de 1998 até 2001. Estes dados foram obtidos no European Centre for Medium-Range Weather
Forecasts ( http://www.ecmwf.int/). Foram utilizadas as seções meridionais desta anomalia ao
longo da longitude de 30,2o W e da superfície até 300 m de profundidade. Além disso, foi estudada
a distribuição horizontal de anomalia média semanal de temperatura da água na profundidade de
0,05 m. Todos estes dados foram analisados durante as três semanas anteriores ao evento.
Os dados das precipitações diárias (desde as 7horas local até 7horas) em todas as estações do
Estado de Alagoas foram obtidos pelo DHM-SERHI/AL. Foram calculados os valores médios das
precipitações por região ambiental. O estado de Alagoas está dividido em seis regiões ambientais:
Litoral, Zona da Mata, Agreste, Sertão, Sertão do São Francisco e Baixo São Francisco. Na região
Leste encontra-se a Zona da Mata e o Litoral. Na região Oeste, encontra-se o Sertão e o Sertão do
São Francisco; na região Sul, o Baixo São Francisco. A região Agreste é considerada uma região de
transição.
Dados meteorológicos convencionais horários foram fornecidos pela divisão de Meteorologia
Aeronáutica do Aeroporto Zumbi dos Palmares (09°31'S, 30°47'W e Alt. 117m). Os valores de T e Td
no Aeroporto foram utilizados para completar os perfis verticais previstos. Utilizar estes valores
observados e não previstos foi possível devido à pouca variação da temperatura dia a dia.
RESULTADOS
Sistemas sinóticos atuantes do NEB nos dias de 10 a 12 de junho de 2002
As imagens de satélite nos canais infravermelho e vapor d´água (Figura 1) mostram próximo
do NEB a existência de um aglomerado de nuvens convectivas com dimensões maiores do que
200km, de forma redonda e com temperaturas no topo muito baixas, ou seja, um complexo
5
convectivo de mesoescala (CCM), de acordo com a classificação da Organização Meteorológica
Mundial OMM (Veltishev, 1990). Este CCM foi formado na periferia noroeste do anticiclone
subtropical com centro sobre o sul do oceano Atlântico (Figura 2). Este anticiclone estava profundo,
atingiu os níveis médios e o eixo dele estava inclinado para leste (o mapa não está apresentado).
As linhas de corrente em níveis baixos e médios nas proximidades do NEB estavam quase
retas às 00 UTC, ou seja, não foram observadas perturbações ondulatórios nos alísios. A
perturbação apareceu mais tarde e no mapa das 12 UTC foi notada pela curvatura ciclônica dos
alísios. Estas perturbações foram mencionadas como produtoras de precipitações muito intensas em
alguns casos; por exemplo, como citado em Silva (2002), quando uma curvatura ciclônica dos
alísios em baixos níveis e uma circulação anticiclônica acima de 500 hPa provocaram movimentos
verticais muito intensos. Uma circulação parecida com o caso de Silva, foi vista no início deste
período em estudo, no dia 10, com curvatura ciclônica dos alísios em baixos níveis e com uma
corrente de ar vinda do hemisfério Norte da África com curvatura anticiclônica acima de 500hPa
(Figura 3). Mas neste dia o CCM não se desenvolveu.
a)
b)
Figura 1- Fragmentos de imagens do satélite GOES-8, para o dia 12 de junho de 2002, 12 UTC,
nos canais IR-4 (a) e WV-3 (b).
FONTE: CPTEC/INPE
Os dados citados no item acima permitem também concluir que o CCM estava localizado a
uma distância significativa de sistemas de grande escala, tais como uma frente fria no sul do Brasil
e a ZCIT ao longo de, aproximadamente, 7oN (Figuras 1 e 2).
6
a)
b)
Figura 2- Mapas de linhas de corrente no nível de 925 hPa, para o dia 12 de junho de 2002, 00
UTC (a) e 12 UTC (b).
FONTE: NCEP
Entre os processos importantes da circulação em altos níveis é necessário citar, também, um
VCAN, o qual foi visto somente no dia 10 sobre o oceano (figura 4b); no dia seguinte, existia
somente um cavado muito fraco nas proximidades do NEB.
a)
b)
Figura 3- Mapas de linhas de corrente para o dia 10 de junho de 2002, 12 UTC, nos níveis de 925
hPa (a) e 200 hPa (b).
FONTE: NCEP
No dia 12, o dia do evento, em altos níveis sobre o Oceano Atlântico foi observada uma região
de divergência ao longo de, aproximadamente, 5oS (Figura 4). Esta divergência também estava
associada com a circulação anticiclônica nesta latitude no centro do oceano Atlântico. Sobre o NEB
na parte oeste desta região com divergência, foi observado um cavado. Este cavado já havia sido
citado no dia anterior, como o que restou do VCAN, nas proximidades do NEB. No dia 12 este
cavado intensificou-se e estava ligado com a divergência no Oceano e com a Alta da Bolívia (AB).
A AB tinha no dia 12, às 00 UTC uma posição a leste da sua posição climatológica, com centro
sobre o norte de Goiás (Figura 4a) e às 12 UTC, este centro enfraqueceu-se consideravelmente
(Figura 4b).
7
b)
a)
Figura 4- Mapas de linhas de corrente no nível de 200 hPa para o dia 12 de junho de 2002, 00
UTC (a) e 12 UTC (b).
FONTE: NCEP
O deslocamento do cavado no nível de 500hPa, de leste para oeste, foi observado durante os
dias 10, 11 e 12 (Figura 5). O eixo do cavado passou por Maceió no dia 11 de manhã; no dia 12 a
retaguarda do cavado entrou no continente e na tarde do dia 12 enfraqueceu-se.
10/06 00UTC
10/06 12UTC
11/06 00UTC
11/06 12UTC
12/06 00UTC
12/06 12UTC
Figura 5- Mapas de linhas de corrente nos dias 10, 11 e 12 de junho de 2002, 00 e 12 UTC no nível
de 500hPa.
FONTE: NCEP
Formação do CCM nas imagens de satélite
A formação do CCM foi observada nas imagens de satélite durante os dias 10, 11 e 12 de
junho. No dia 10 foi vista a nebulosidade da ZCIT ao longo da latitude de, aproximadamente, 7 oN
(Figura 6a). Esta nebulosidade coincidiu com a região de convergência das linhas de corrente em
baixos níveis (figura 3a). Esta parte da ZCIT foi identificada quase no mesmo lugar durante todo o
dia e somente a intensidade da nebulosidade enfraqueceu um pouco (Figuras 6a, b, c e d). Além
disso, durante este dia foi vista a intensificação da convecção ao sul da ZCIT no Maranhão,
próximo da costa e no Oceano Atlântico, próximo da costa do Ceará.
8
a)
b)
c)
d)
Figura 6- Fragmentos de imagens do satélite GOES-8 no canal IR, para o dia 10 de junho de 2002:
(a) 00UTC, (b) 06UTC, (c)12 UTC e (d)18 UTC.
FONTE: CPTEC/INPE
No dia 11, às 00 UTC (Figura 7a) apareceu uma linha convectiva, a qual partia da ZCIT em
direção ao sul, no Oceano Atlântico, e esta linha atingiu a latitude do estado de Pernambuco. Às 06
UTC neste dia esta linha estava mais larga e na extremidade sul desta linha foi formado um núcleo
mais intenso (Figura 7b). Às 12 UTC este núcleo foi visto perto da costa da Paraíba e, ao mesmo
tempo, a linha convectiva enfraqueceu (Figura 7c). Às 18 UTC deste dia o núcleo enfraqueceu e
começou se formar uma linha convectiva ao sul deste núcleo. Às 21 UTC esta nova linha
convectiva estava no Oceano, próximo de Alagoas (Figura 7d). Em geral, neste dia foi observada
uma intensificação da convecção nas regiões ao sul da ZCIT, mais ao sul do que no dia anterior e
estas regiões coincidem com a corrente de ar de norte e nordeste na atmosfera média (500 hPa,
figura 5). Além disso, durante este dia, a nebulosidade da ZCIT enfraqueceu consideravelmente.
a)
b)
c)
d)
Figura 7- Fragmentos de imagens do satélite GOES-8 no canal IR para o dia 11 de junho de 2002:
(a) 00 UTC, (b) 06 UTC, (c)12 UTC e (d) 21 UTC.
FONTE: CPTEC/INPE
9
No dia 12, às 00UTC, a linha convectiva vista no Oceano próximo de Alagoas no dia 11, às 21
UTC, deslocou-se na direção da costa e se intensificou (Figura 8a). Às 03 UTC esta linha
convectiva adquiriu uma forma mais redonda e atingiu a parte norte de Alagoas, ou seja, desde esta
hora este sistema tinha as características de um CCM (Figura 8b). Durante as 6 horas posteriores, o
CCM entrou e cobriu quase todo o Estado; as suas dimensões aumentaram; o centro do CCM estava
no nordeste de Alagoas e sudeste de Pernambuco (Figura 8c e d). Às 15 UTC o CCM começou a
enfraquecer e deslocar-se para norte (Figura 8e e f).
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Figura 8 - Fragmentos de imagens do satélite GOES-8 no canal IR para o dia 12 de junho de
2002:
(a) 00 UTC, (b) 03 UTC, (c) 06 UTC, (d) 12 UTC, (e) 15 UTC e (f) 21 UTC.
FONTE: CPTEC/INPE
Trajetórias das parcelas de ar pelo modelo MM5
As trajetórias em baixos níveis (aproximadamente 1500m) com até 48 horas de antecedência
foram de leste, leste-sudeste e mostraram evidentemente a prevalência das correntes dos alísios,
ligados com o anticiclone subtropical sobre o Oceano (Figura 9a). Estas trajetórias foram quase
horizontais com variação vertical de até 100m; somente a trajetória para 48h mostrou uma
subsidência fraca (280m). Esta influência dos alísios foi vista, também, no nível de,
aproximadamente, 3000m; as trajetórias foram de leste e ascendentes com maior variação de altura
10
entre o começo e o fim da trajetória, de 570m para a trajetória de 36 horas de antecedência (Figura
9b).
Acima, na altura de, aproximadamente, 5000m e 9000m as trajetórias viraram para norte e
foram de noroeste, durante todo o período de análise (Figuras 9c e 9d). Estas trajetórias mostram a
influência do cavado no nível de 500hPa, já descrito anteriormente. Todas as trajetórias nestes
níveis mostram um levantamento de ar, o qual atingiu 1220 m na altura de, aproximadamente, 5000
m para a trajetória de 48 horas de antecedência. Na altura de 9000 m, foi observado um
levantamento de 2220 m e esta subida iniciou-se às 00 UTC do dia 11.
a)
b)
c)
d)
Figura 9- Trajetórias de parcelas de ar com 48 horas de antecedência no plano horizontal e vertical
nas alturas de, aproximadamente, 9000m (a), 5000m (b), 3000m (c) e 1500m (d).
11
Estrutura da atmosfera em Maceió pelos perfis verticais previstos
Os perfis verticais de T e Td previstos para o ponto final da trajetória, ou seja, para a cidade de
Maceió estão apresentados na figura 10. A CAPE positiva prevista com 12h de antecedência mostra
valores extremamente altos (1137 J/Kg) e a camada com esta CAPE é muita profunda; localiza-se
em toda a troposfera e penetra acima de 250hPa (Tabela 1). A previsão com 24h de antecedência
mostra valores menores de CAPE (482 J/Kg); a camada com CAPE positiva atinge a altura 340hPa
e, além disto, este perfil apresentou possibilidade de desenvolvimento de convecção profunda. O
perfil previsto com 36 horas de antecedência mostra um valor de CAPE menor ainda e diminuiu o
nível de convecção (o topo da CAPE positiva) para 420hPa, ou seja, por este perfil é impossível
fazer-se previsão de desenvolvimento de convecção intensa. Pela previsão com 48h de antecedência
o topo da CAPE positiva é mais baixo ainda, ou seja, 560hPa.
12h
24h
48h
36h
Figura 10 - Perfis verticais previstos para a cidade de Maceió com 12h, 24h, 36h e 48h de
antecedência
Todos os índices de instabilidade (K, TT e LI), calculados pelos perfis verticais previstos com
diferentes antecedências, indicam que, com a diminuição do tempo de previsão, o perfil previsto
mostra uma atmosfera mais instável (Tabela 1). Entretanto, os índices K e TT, com interpretações
de Djuric (1995) e Vasquez (1994) apresentaram valores bastante pequenos e não indicaram
aguaceiros. Utilizando o LI (com interpretação de Djuric), estes perfis indicaram aguaceiros com
12, 24 e 36h de antecedência.
Tabela 1 - Índices de instabilidade (K, TT e LI) e CAPE positiva (J/Kg) calculados pelos perfis
verticais previstos com as antecedências 12, 24, 36 e 48 horas.
12h
24h
36h
48h
K
29
26
22
21
TT
37
31
24
20
LI
-4,5
-3,5
-2,0
0,5
CAPE
1137
482
332
288
12
Estrutura da atmosfera pelos perfis verticais reais
O perfil vertical para Maceió no dia 10 mostrou uma camada de ar úmido entre os níveis de
925 e 850hPa e outra camada em altos níveis, acima de 200 hPa (figura 11a). Nas outras camadas,
(T –Td) variou de, aproximadamente, 10 até 20oC. No dia seguinte foi observado umedecimento de
toda a troposfera (excluindo os altos níveis); a diferença (T –Td), em média, era 10 oC e, em baixos
níveis, 3 oC. No dia 12 o umedecimento continuou e uma diferença (T –Td) menor que 3 oC foi
observada em toda a troposfera, abaixo de 220 hPa. Semelhante a este caso, um processo de
umedecimento numa situação de CCM associado com POA, já foi citado por Silva (2002).
a)
b)
c)
Figura 11- Perfis verticais para 12 UTC nos dias 10(a), 11(b) e 12(c) de junho de 2002 para a
cidade de Maceió.
FONTE: NCEP
A variação da instabilidade atmosférica em Maceió foi significativa para os dias analisados.
Para o dia 10 uma instabilidade fraca (CAPE 44 J/Kg) ocorreu somente em baixos níveis, abaixo de
750hPa (Tabela 2). No dia 11 a atmosfera estava muito instável (LI=-4, CAPE 2273 J/Kg) e isto
estava relacionado com a distribuição de temperatura na camada superficial, até 970hPa. Nesta
camada a atmosfera estava absolutamente instável, o que ajudou na formação da CAPE positiva em
quase toda a atmosfera. No dia do desenvolvimento do CCM, dia 12, a instabilidade diminuiu (LI=1, CAPE 554 J/Kg), comparando-se com o dia anterior. Somente os índices K e TT mostraram um
aumento fraco da instabilidade, 32 e 41, comparando-se com 27 e 38, para estes índices e dias
respectivamente.
Para a comparação com os perfis previstos, a Figura 12 mostra as radiossondagens nas cidades
vizinhas, Recife e Salvador. Os perfis para Recife (ao norte de Maceió) nos dias 10 e 11 confirmam
o umedecimento da atmosfera. No dia 10 uma camada relativamente úmida, com (T-Td)
aproximadamente 5-10 oC foi observada até 800hPa e acima a atmosfera estava muita seca com
valor de (T-Td) de, aproximadamente, 40 oC. No dia 11 uma camada relativamente úmida com (TTd) aproximadamente de 5-10 oC atingiu o nível de 400 hPa (Figura 12a).
13
Tabela 2 - Índices de instabilidade (K, TT e LI) e CAPE positiva (J/Kg) calculados pelos perfis
verticais reais para a cidade de Maceió, para os dias 10, 11 e 12 de junho de 2002.
Data
K
TT
LI
CAPE
10/06 12UTC
12
33
4
44
11/06 00UTC
27
37
-4
2273
11/06 12UTC
27
38
-4
1693
12/06 00UTC
32
41
-1
489
12/06 12UTC
32
41
-1
554
Em Salvador, ao sul do Maceió, uma camada úmida com (T-Td) de, aproximadamente, 3 oC,
foi observada durante todos os dias até 600 ou 700hPa e estava ligada com uma corrente de ar de
direção constante na periferia noroeste do anticiclone subtropical (Figura 12b). A instabilidade
atmosférica cresceu durante os dias analisados e atingiu, no dia 12, valores significativos (K=33,
CAPE 866 J/Kg), os quais geralmente estão associados com precipitações.
a)
b)
Figura 12 - Perfis verticais para a cidade de Recife, para o dia 11 de junho de 2002 12 UTC (a) e
para Salvador, para o dia 12 de junho de 2002 12 UTC (b).
FONTE: CPTEC/INPE
Comparação da estrutura da atmosfera em Maceió pelos perfis verticais previstos e reais
A comparação dos perfis reais e previstos com 12 horas de antecedência mostra uma boa
concordância, ou seja, uma umidade elevada em toda a troposfera, uma camada mais estável entre
850 e 700hPa e uma camada mais instável entre 540 e 470hPa estão apresentadas por estes dois
perfis. A diferença principal é que o perfil previsto mostra uma atmosfera um pouco mais quente
(em 2oC) na atmosfera média e muito mais quente (em 8oC) em altos níveis. A verificação da
14
temperatura no nível de 250 hPa pelos dados de radiossondagem de Recife confirmou que a
temperatura no perfil real foi a mesma (-44 oC) que na radiossondagem. Assim, realmente a
temperatura prevista neste nível foi maior do que a real. As diferenças encontradas mostram uma
instabilidade um pouco diferente, ou seja, a atmosfera real foi um pouco mais instável do que a
prevista.
A outra diferença, a qual contribui para a instabilidade, foi a temperatura à superfície. Como à
superfície é impossível fazer as trajetórias de parcelas de ar, para a construção do perfil previsto foi
utilizada a temperatura real (pelos dados do Aeroporto); foi possível utilizar esta temperatura
devido à sua estabilidade durante os dois dias anteriores. Todavia, o perfil real, ou seja, construído
pelo modelo NCEP, apresentou uma temperatura muito mais baixa do que foi observado na
realidade (A temperatura à superfície no aeroporto foi 30,5 oC e pelo NCEP 24 oC). Finalmente,
devido a esta diferença, os perfis previstos mostraram uma camada superficial absolutamente
instável e pelos perfis reais, condicionalmente instável. Todavia, finalmente pode ser concluído que
as diferenças encontradas nos perfis previsto e real com 12 horas de antecedência, não mudaram a
interpretação deste perfil previsto. Ele mostrou o desenvolvimento de convecção severa.
As diferenças entre o perfil real e previsto com 24 horas de antecedência foram as mesmas
que para o perfil previsto com 12 horas de antecedência; somente em altos níveis a temperatura
prevista foi mais alta ainda, o que provocou a diminuição do topo do desenvolvimento de
convecção, o que já foi citado durante a descrição da CAPE pelos perfis previstos.
No perfil previsto com 36 horas de antecedência apareceram diferenças significativas nos
níveis de 470 e 540 hPa (7 e 4 oC, respectivamente). Todavia, no nível de 850 hPa, a temperatura
prevista pela trajetória foi a mesma que na realidade. No perfil previsto com 48 horas de
antecedência, além dos níveis médios e altos foram verificadas as diferenças no nível de 700hPa (a
temperatura prevista foi mais alta em 2 oC do que a real) e em 850 hPa (a temperatura prevista foi
mais baixa em 2 oC do que a real).
Trajetórias das parcelas de ar e advecção de temperatura em Maceió
As trajetórias das parcelas de ar para 12 horas mostram que no nível de 850hPa a parcela sai
da onda de calor vista ao longo de 33oW, do equador (Figura 13a). No nível de 700hPa a trajetória
também confirma o deslocamento da parcela da onda de calor, mas neste nível esta onda parte do
núcleo de ar quente com centro em 17oS e 28oW. No nível de 500 hPa o núcleo de calor sobre o
NEB provoca a saída da trajetória de uma região mais fria. Esta distribuição vertical de advecção de
temperatura com advecção positiva em baixos níveis e de negativa em 500 hPa contribuiu para o
desenvolvimento de instabilidade.
15
As trajetórias das parcelas de ar para 24 horas identificam as mesmas ondas de calor nos
níveis de 850 e 700hPa e uma região de ar mais frio no nível de 500 hPa (como para 12 horas), as
quais contribuíram para a formação de instabilidade através da temperatura prevista (figura 13b e
13c).
As trajetórias das parcelas de ar para 36 horas nos níveis de 700 e 500 hPa mostram a
influência das mesmas ondas de calor e frio, respectivamente, como com antecedência 12 e 24
horas. Todavia, no nível de 850hPa a trajetória identifica uma outra onda de ar frio, ao longo de 24
o
W, como responsável pela advecção de ar neste nível (campo não apresentado). Esta onda está
ligada com o núcleo de ar frio sobre o Atlântico. Ao mesmo tempo, esta onda não provoca uma
variação significativa da temperatura entre os pontos inicial e final da trajetória.
a)
b)
c)
Figura 13 Trajetórias das parcelas de ar com 12 horas de antecedência sobrepostas nos campos de
temperatura no dia 12 de junho de 2002, 00UTC nos diferentes níveis: a) 850hPa; b) 700hPa e c)
500hPa.
A advecção de ar quente nos baixos níveis (de 850 e 700 hPa) e a advecção de ar frio entre os
níveis de 450 hPa e 250 hPa foi confirmada no começo da formação do CCM no dia 11, 12 UTC
pela distribuição vertical de temperatura, construída com dados do NCEP (figura 11b).
Condições térmicas da corrente oceânica próximo de Alagoas
A distribuição horizontal de anomalia média semanal de temperatura da água na profundidade
de 0,05m mostra ao longo da costa brasileira nas proximidades do NEB águas relativamente frias,
com anomalia negativa de até -3.5 oC (Figura 13a). Esta onda de água fria da região da costa leste
do norte da América do Sul foi observada durante todo o período de análise, ou seja, durante as três
semanas anteriores ao evento analisado.
16
Seções meridionais de anomalia, Ap, ao longo da longitude de 30,2o W mostraram a existência
na latitude de Maceió (9oS) de anomalia positiva na profundidade de, aproximadamente, 50 até 170
m (Figura 13b). Acima, na superfície do Oceano nenhuma anomalia foi registrada.
b)
a)
Figura 13 – Campos de anomalia média semanal para os dias de 10 até 16 de junho: (a) anomalia
de temperatura da água na profundidade de 0,05m e (b) seções meridionais de Ap ao longo da
longitude de 30,2o W e da superfície até 300 m de profundidade .
FONTE: ECMWF
Movimentos verticais pelos dados do NCEP
Os mapas dos movimentos verticais, construídos com dados do modelo do NCEP nos níveis
de 925, 500 e 200 hPa não indicaram movimentos significativos: durante todos os dias e em todos
os níveis citados os movimentos ascendentes ou descendentes não ultrapassaram 0,1 hPa s-1.
Precipitações no Estado de Alagoas
Durante todos os dias analisados foram registradas precipitações em todas as regiões do
Estado (Tabela 3). A quantidade média das precipitações para o Estado aumentou durante os dias 10
e 11 e atingiu os valores máximos no dia 12 (as precipitações médias no Estado foram 2,7, 5,8 e
14,5 mm/24h para estes dias, respectivamente). No dia 10 as precipitações no Estado não
ultrapassaram 14,5 mm/24h (na Zona da Mata, estação Santana do Mundaú). No dia 11, as
precipitações médias por região mais intensas ocorreram nas regiões do Agreste (7,9 mm/24h) e
Litoral (11,4 mm/24h) e a precipitações máximas registradas nas estações atingiram 18,3 mm/24h
(Agreste, Mar Vermelho) e 25,0 mm/24h (Sertão, Cacimbinhas).
No dia 12 as precipitações foram muito mais intensas. Na região do Baixo São Francisco, as
precipitações médias foram 40,0 mm/24h e na estação Destilaria Marituba atingiram 75,8 mm/24h.
17
No Litoral, neste dia, duas estações no município de Coruripe registraram 42,5 e 47,0 mm/24h. No
dia 13 as precipitações, em geral, enfraqueceram (as precipitações médias no Estado foram 10,9
mm/24h). Nas regiões do Litoral, Zona da Mata, Sertão e Baixo São Francisco foram registradas
precipitações médias mais fracas do que no dia anterior; todavia, nas regiões do Agreste e Sertão do
São Francisco as precipitações intensificaram-se. Neste dia os maiores valores foram registrados
nas estações Destilaria Paísa (Baixo São Francisco, 52,3 mm/24h), Usina Seresta F. S C (Zona da
Mata, 30 mm/24h) e Limoeiro de Anadia (Agreste, 25,6 mm/24h).
Tabela 3 – Valores das precipitações diárias (em mm/24h) nas estações meteorológicas das
regiões do Estado de Alagoas nos dias 10,11,12 e 13 de junho de 2002
ESTAÇÕES
dia
10
dia
11
dia
12
3,0
0,0
5,2
1,0
2,1
2,5
0,0
3,0
2,3
0,0
3,5
2.1
1,0
8,0
2,2
4,0
16,1
9,0
20,0
17,0
15,6
24,8
7,8
11.4
28,0
20,0
6,0
10,2
28,6
42,5
47,0
15,0
30,5
18,7
16,0
23.9
LITORAL
1-Usina Utinga Leão
2-Usina Terra Nova
3-Usina Sumaúma
4-Usina Santo Antônio
5-Usina Roçadinho
6-Usina Guaxuma
7-Usina Coruripe
8-Usina Camaragibe Sede
9-Usina Caeté
10-Rio Largo
11-CINAL
Média
Média
ESTAÇÕES
dia
10
dia
11
dia
12
dia
13
AGRESTE
ZONA DA MATA
1-Destilaria Porto Alegre
2-Santana do Mundaú
3-Usina Capricho
4-Usina João de Deus
5-Usina Laginha
6-Usina Peixe
7-Usina Porto Rico
8-Usina Seresta F. S C
9-Usina Serra Grande
10-Usina Serrana
11-Usina Triunfo
12-Usina Uruba
dia
13
1,0
14,5
0,0
1,0
5,0
0,0
1,3
6,0
0,0
0,0
7,6
0,0
3,0
8,7
10,3
0,0
0,0
0,0
6,0
15,0
0,0
4,0
8,0
3,0
1,3
4,7
14,7
0,0
11,2
8,0
6,4
18,0
25,0
9,0
3,0
23,0
16,6
1,1
11,3
5,0 1-Lagoa da Canoa
10,0 2-Limoeiro de Anadia
11,0 3-Mar Vermelho
5,2
Média
12,3
SERTÃO
11,0 1-Senador Rui Palmeira
4,2 2-Santana do Ipanema
4,0 3-Monteirópolis
9,9 4-Cacimbinhas (Sede)
0,0 5-Lagoa do Girau
5,2
Média
7.1 SERTÃO DO SÃO FRANCISCO
1-Delmiro Gouveia
3,5 2-Pão de Açúcar
4,1 3-Piranhas
3,0 4-Traipu
4,0
Média
1,8
BAIXO SÃO FRANCISCO
5,0 1-Destilaria Marituba
4,1 2-Destilaria Paísa
30,0 3-Igreja Nova
3,0 4-Piaçabuçu
4,0
Média
14,2
0,9
6,5
Média para o Estado
2,8 1,2 10,5
9,2 4,2 0,0
3,2 18,3 5,0
5,1 7,9 5,2
6,7
25,6
4,0
12,1
0,0 0,0 8,9
0,0 0,0 13,2
0,0 0,0 21,0
9,0 2,2 0,0
0,0 25,0 15,0
1,8 5,4 11,6
3,7
0,0
12,6
23,0
12,0
10,3
0,0 0,0
1,5 3, 1
2,0 2,5
0,0 0,2
0,9 1,4
0,0 12,4
0,2 9,6
0,0 5,2
1,0 12,4
0,3 9,9
2,0
3,0
4,0
5,1
3,5
7,8
3,0
5,2
0,0
4,0
75,8
26,8
36,0
21,4
40,0
2,7
5,8
14,5 10,9
9,7
52,3
10,0
5,6
19,4
18
CONCLUSÃO
A formação da POA com desenvolvimento de CCM próximo do Estado de Alagoas ocorreu a
uma distância significativa de sistemas de grande escala, tais como a frente fria e a ZCIT. Dessa
forma, neste caso, não há a perturbação inicial pela zona frontal, diferenciando-se do caso analisado
por Silva (2002). A circulação anticiclônica acima de 500hPa associada com o caso de Silva,
também não foi observada no dia de formação do CCM e, ao contrário, foi identificado um cavado
em altos níveis no caso de 12 de junho de 2002. O deslocamento do cavado no nível de 500hPa de
leste para oeste acompanhou o caso, mas o CCM se formou neste cavado somente próximo do
continente, depois de quase dois dias da existência do cavado. No caso de Silva, neste nível foi
observada uma crista ligada com a Alta da Bolívia, ou seja, o presente caso analisado foi
completamente diferente daquele de Silva.
A ausência de anomalias positivas nas correntes oceânicas próximas ao NEB descartou a
possibilidade da influência de liberação de calor latente, como foi visto, por exemplo, no caso de
desenvolvimento de trovoadas muito intensas em Maceió (Fedorova et al., 2004).
A previsão de temperatura em baixos níveis com 12, 24 e 36 horas de antecedência, utilizando
as trajetórias das parcelas de ar calculadas pelo modelo HYSPLIT, foi precisa e com 48 horas de
antecedência foi muita boa. Foram encontradas diferenças significativas na previsão de temperatura
pelas trajetórias das parcelas nos altos níveis, com 24, 36 e 48 horas de antecedência e em médios
níveis, com 36 e 48 horas de antecedência.
Foi identificado o desenvolvimento de convecção severa pelos perfis verticais previstos com
12 e 24 horas de antecedência, elaborados utilizando-se as trajetórias de parcelas de ar. Com o uso
do Índice de Levantamento (LI), verificou-se que seria possível fazer-se previsão dos aguaceiros,
também, com 36 horas de antecedência.
As trajetórias de parcelas de ar com 12, 24 e 36 horas de antecedência no nível de 850hPa
mostram a distribuição vertical de advecção de temperatura, com advecção positiva em baixos
níveis e negativa em 500 hPa, o que contribui significativamente no desenvolvimento de
instabilidade.
As trajetórias das parcelas de ar ajudaram a identificar as ondas térmicas responsáveis pela
advecção de temperatura, as quais são: 1) no nível de 850hPa, a onda de calor do equador e
localizada ao longo de 33oW; 2) no nível de 700hPa, a onda de calor ligada com o núcleo de ar
quente no centro do Atlântico tropical; 3) no nível de 500hPa, o núcleo de calor sobre o NEB e,
conseqüentemente, a trajetória saiu da região mais fria ao redor deste núcleo. A distribuição vertical
de advecção de temperatura com advecção positiva em baixos níveis e advecção negativa em 500
19
hPa foi identificada como processo principal no desenvolvimento de instabilidade e formação das
precipitações muito intensas.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao NOAA Air Resources Laboratory (ARL) pelo fornecimento do
website
READY,
de
transporte
e
dispersão
o
modelo
HYSPLIT
(http://www.arl.noaa.gov/ready.html), utilizado nesta publicação.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DJURIC, D. Weather Analysis. New Jersey: Prentice Hall, 1994, 304p.
DRAXLER, R.R. AND ROLPH, G.D. HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated
Trajectory)
Model
access
via
NOAA
ARL
READY
Website
(http://www.arl.noaa.gov/ready/hysplit4.html). NOAA Air Resources Laboratory, Silver
Spring, MD. 2003.
FEDOROVA, N. et al. Análise dos produtos do modelo ETA em diferentes situações sinóticas
para estado de Alagoas. Relatório Científico. FAPEAL, 2004, 221p.
FERREIRA, N. J., CHAN, C. S., SATYAMURTI, P. Análise dos distúrbios ondulatórios de leste
sobre
o
oceano
Atlântico
Equatorial.
In:
CONGRESSO
BRASILEIRO
DE
METEOROLOGIA, 6, Salvador, Anais… , p. 462-466, 1990.
GANDU, G. V. M. W. Análise de distúrbios ondulatórios de leste que afetam o Nordeste Brasileiro:
um estudo de caso. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEORO-LOGIA, 9, Campos do
Jordão, Anais… v. 1, p. 450-454, 1996.
KOUSKY, V. E. Frontal Influences on Northeast Brazil. Mon. Weath. Rev., v. 107, p.1140 -1153,
1979.
KOUSKY, V. E., GAN, M. A. Upper tropospheric cyclonic vortices in the tropical South Atlantic.
Tellus, 33, p. 538-551, 1981.
LIMA, L. C. E., SATYAMURTY, P. Um estudo observacional da formação e trajetórias de
anticiclones extratropicais na América do Sul. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE
METEOROLOGIA, VII, Anais… v. 2, p. 706-710, 1992.
MACHADO, L. A. T. Sistemas convectivos tropicais observados por satélites meteorológicos, In:
CURSO DE INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS E ANÁLISE METEOROLÓGICA, 4, 1995,
São José dos Campos.
20
MOLION, L. C. B., BERNARDO, S.O. Dinâmica das chuvas no Nordeste Brasileiro. In:
CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 11, Rio de Janeiro, 2000. Anais…
(CD-ROM).
OLIVEIRA, A. S. Interações entre sistemas frontais na América do Sul e a convecção na
Amazônia. INPE-4008-TDL/239, Dissertação (Mestrado em Meteorologia), 134p., 1986
PARMENTER, F.C. A southern hemisphere cold front passage at the equator. Bul. Amer. Met.
Soc., v. 57(12), p. 1435-1440, 1976.
RAMIREZ, M. C. V., KAYANO, M. T., FERREIRA N. J. Statistical analysis of upper tropospheric vortices in the vicinity of Northeast Brazil during the 1980-1989 period. Atmosfera,
v. 12, p. 75-88, 1999.
RAO, V. B., BONATTI, J. P. On the origin of upper tropospheric cyclonic vortices in the South
Atlantic Ocean and adjoining Brazil during the summer. Met. Atm. Phys., v. 37, p. 11-16,
1987.
ROLPH, G.D. Real-time Environmental Applications and Display sYstem (READY) Website
(http://www.arl.noaa.gov/ready/hysplit4.html). NOAA Air Resources Laboratory, Silver
Spring, MD. 2003.
SILVESTRE E. Distúrbios nos ventos de leste no Atlântico Tropical. São Jose dos Campos, INPE,
1996.
SILVA. A. B. P. Estudos de dois casos extremos de precipitação sobre a Costa Leste do Nordeste
do Brasil. Tese de Mestrado, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, Alagoas, p.101,
2002.
VASQUEZ,
T.
Weather
Forecasting
Handbook.
Garland,
Texas,
Weather
Graphics
Technologies, 2000. 98 p.
VELTISHEV, N.F. Mesometeorology and short – range forecasting. Lecture notes and student’s
workbook for training Class I and Class II Meteorological personnel. WMO. 1990. 163p.
XAVIER, T. M. B. S., XAVIER, A. F. S., SILVA DIAS, P. L., SILVA DIAS, M. A. F. A zona de
Convergência Intertropical - ZCIT e suas relações com a chuva no Ceará (1964-98). Rev.
Bras. Met., v.15, n. 1, p. 27-43, 2000.