ANÁLISE DAS CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS DOS DIAS 04 a 09 DE JANEIRO DE 2011 ASSOCIADOS A PANCADAS DE CHUVA EM SANTA MARIA-RS

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1 ANÁLISE DAS CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS DOS DIAS 04 a 09 DE JANEIRO DE 2011 ASSOCIADOS A PANCADAS DE CHUVA EM SANTA MARIA-RS Mauricio Ilha de Oliveira 1 Daiane de Vargas Brondani¹ Ernani de Lima Nascimento² 1 Graduandos do Curso de Meteorologia -Centro de Ciências Naturais e Exatas, Universidade Federal de Santa Maria Campus Universitário- Av. Roraima, n.1000 Faixa de Camobi, Km 9, Santa Maria (RS), Brasil CEP mauricio.meteorologia@gmail.com, daiavb@yahoo.com.br ²Professor Doutor do Curso de Meteorologia-Centro de Ciências Naturais e Exatas, Universidade Federal de Santa Maria Campus Universitário- Av. Roraima, n.1000 Faixa de Camobi, Km 9, Santa Maria (RS), Brasil CEP ernani.nascimento@smail.ufsm.br Abstract: This paper presents the atmospheric conditions prevailing during deep convective activity typical of summer conditions between 04/01/2011 and 09/01/2011 based on the photographic documentation of the convective storms in Santa Maria-RS. Local soundings where investigated with the thermodynamic diagram Skew-T log-p in this period in order to examine parameters and indices of convective instability during the manifestation of the convective cells. The indices of atmospheric instability indicated favorable conditions for the occurrence of convective storms during the analyzed period. High values of CAPE associated with low values of CIN were observed during this period; however, no severe weather events were reported. CAPE and ILEV on also showed high atmospheric instability on days 06, 07 and 08 January. Additionally, the parameters K and ITT remained above the typical thresholds indicative of favorable conditions to thunderstorm development. Resumo: Este trabalho apresenta as condições atmosféricas reinantes na ocorrência de convecção profunda típica de verão entre os dias 04/01/2011 a 09/01/2011 baseado no registro fotográfico dos eventos na região de Santa Maria-RS. Radiossondagens locais foram examinadas com o auxílio do diagrama termodinâmico skew-t-log- P para este período com o objetivo de analisar os parâmetros convectivos e índices de instabilidade no período mais frequente de manifestação dessas células convectivas. Os índices de instabilidade atmosférica apontaram condições favoráveis à ocorrência dos eventos convectivos no período estudado. Altos valores de CAPE associados a baixos valores de CIN foram observados nesse período; porém, não foram observadas eventos de tempo severo. O ILEV e a CAPE também apontaram alta instabilidade atmosférica nos dias 06, 07 e 08 de janeiro. Adicionalmente, os índices de instabilidade K e ITT permaneceram em todos os dias acima dos limiares para situações favoráveis a tempestades. 1- Introdução Durante os primeiros dias de janeiro de 2011, destacando o intervalo de 04 a 09, foi observado o desenvolvimento convectivo característico de verão na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul, levando à formação de células de convecção profunda conhecidas como tempestade tipo pulso (pancadas de chuva) ocasionando precipitação em diferentes pontos da cidade (HOUZE, 1993). Seguindo a definição de Byers & Braham (1949), tempestades caracterizadas como pancadas de chuva (single cell storm) apresentam um ciclo de vida bem típico manifestando três fases distintas. A primeira é a fase de cumulus congestus caracterizada por correntes ascendentes verticais que sustentam o desenvolvimento da nuvem. A fase madura da célula convectiva ocorre quando as correntes ascendentes atingem a tropopausa, divergindo e espalhando-se lateralmente fazendo com que os hidrometeoros formem a bigorna da tempestade. É nesta fase de

2 desenvolvimento que ocorre a formação da precipitação e assim a nuvem torna-se uma cumulunimbus. Como este tipo de tempestade se desenvolve num ambiente desprovido de cisalhamento vertical do vento (desprovido ou com baixos valores), a precipitação ao cair sobre a corrente ascendente da célula convectiva (BLUESTEIN, 1999) forma uma piscina fria e uma frente de rajada em baixos níveis que corta o influxo de ar quente e úmido, levando ao terceiro estágio de desenvolvimento que é a dissipação da tempestade (NASCIMENTO, 2006). Nesta fase de enfraquecimento remanesce a bigorna com alguma precipitação estratiforme (BLUESTEIN, 1999). O intuito desta avaliação não é verificar se houve danos decorrentes destes eventos (ressalta-se que em nenhuma dessas datas foram relatados danos causados pela atividade convectiva). O objetivo deste trabalho é realizar uma análise da condição atmosférica em Santa Maria, destacando o período de 04 a 09 de janeiro, utilizando índices de instabilidade e documentação fotográfica. 2- Dados e metodologia: A fim de investigar a frequente ocorrência de convecção isolada nos dias 04 a 09 de janeiro de 2011 em Santa Maria, RS, foram utilizados dados de radiossonsagens das 00Z e 12Z de Santa Maria representados em diagramas termodinâmicos skew-t-log-p. Em uma análise inicial, associaram-se os valores da Energia Potencial Convectiva Disponível (CAPE) às condições de instabilidade atmosférica. Além disso, os índices de instabilidade Inibição Convectiva (CIN), Índice de Instabilidade por Levantamento (ILEV), Índice (K) e Índice Total Totals (ITT) também foram avaliados. A análise sinótica das condições atmosféricas dominantes nos dias escolhidos para o estudo foi obtida na síntese mensal realizada pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC). 3- Resultados: Neste trabalho optou-se por analisar as condições atmosféricas do período compreendido entre 04 e 09 de janeiro, pela recorrente observação de tempestades tipo pulso. Nesses dias a atividade convectiva foi dominada pela forçante termodinâmica, ou seja, começava no início da tarde e estendia-se até as primeiras horas do dia seguinte. Este fato é suportado pela identificação visual destas diversas células convectivas (geralmente em localidades distintas), algumas delas não atingindo a fase madura, permanecendo na forma de cumulus congestus. A Figura 1 mostra algumas das nuvens convectivas que foram observadas no período, sendo que as fotografias não estão em ordem cronológica de forma que o destaque deve ser dado à instabilidade da atmosfera presente nestes dias. A análise sinótica revela a manutenção de um canal de umidade de origem Amazônica durante os dias em que este tipo de tempestade foi observado, conforme pode ser verificado pelas linhas de corrente que seguem da Amazônia até o Sul do Brasil nos campos de baixos níveis da atmosfera (Figura 2). Isso foi favorecido pela atuação de um Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) que se deslocava pelos Andes; ou seja, havia a disponibilidade de umidade, ingrediente termodinâmico necessário para o desenvolvimento de convecção. As radiossondagens dos dias em questão indicavam valores de CAPE elevados durante todo o período analisado, merecendo destaque o dia 09 de janeiro quando este parâmetro atingiu 4694 J kg -1 na sondagem das 12Z (Figura 3), que é considerado um valor extremamente alto (NASCIMENTO, 2005). Apesar do alto valor, a convecção não foi severa. A presença de uma quantidade considerável de Inibição Convectiva (CIN) favorece o armazenamento de CAPE na atmosfera e, com isso, há possibilidade de convecção severa quando ocorre o rompimento da CIN por algum mecanismo de levantamento (NASCIMENTO, 2006). Mas nos dias em que as tempestades tipo pulso se desenvolveram, a inibição convectiva foi baixa, o que não permitiu o acúmulo de CAPE. Assim sendo, à medida que a convecção ocorria, CAPE era consumida, e fortes pancadas de chuva eram observadas. Na sondagem do dia 06/01/2011 (Figura 4A), observa-se que pela manhã os valores de CIN eram baixos, enquanto a CAPE era considerada alta. No período noturno (Figura 4B), os valores de CIN mantiveram-se baixos sendo que a CAPE elevou-se no decorrer o dia, favorecendo a formação de diversas células convectivas em diferentes localidades de Santa Maria. É importante ressaltar que a atividade convectiva em alguns dias foi menos significativa principalmente no período noturno. Por exemplo, na sondagem das 00Z do dia 09 de janeiro foram observados valores baixos de CAPE combinados com valores elevadíssimos de CIN atingindo 328 J Kg -1. Embora os dados de radiossondagem das 12Z do dia 08 de janeiro tenham apontado elevado CAPE e baixo CIN, neste dia foram observadas pancadas de chuvas estendendo-se da

3 metade até o final da tarde e consequentemente ocorreu a estabilização da atmosfera representada na radiossondagem das 00Z. Figura 1: Imagens dos dias em que foi documentada acentuada instabilidade atmosférica destacando 04/01/2011, 05/01/2011 e 09/01/2011. (Fonte: Arquivo pessoal de Mauricio Ilha). Outro parâmetro convectivo comumente utilizado para a verificação da instabilidade atmosférica é o Índice de instabilidade por levantamento (ILEV). Através dos dados de ILEV notase que a atmosfera do intervalo de dias estudado pode ser caracterizada como instável, pois manteve-se abaixo de zero (NASCIMENTO, 2005). Uma maior ênfase deve ser dada à sondagem das 12Z do dia 9 de janeiro que apresentou o valor mais negativo durante o período analisado, (-9,9 C), acrescentando que a sondagem do dia 06/01/2011 das 00Z também apresentou um ILEV significativo de (-7,6 C). Analisando o ILEV em conjunto com a CAPE para uma melhor caracterização da instabilidade atmosférica (NASCIMENTO, 2005), destacaram-se os dias 06, 07 e 08 de janeiro na sondagem das 00Z, quando CAPE 2000 J kg -1 e os valores de ILEV mantiveram-se abaixo de -5. Também foram analisados o Índice (K) e o Índice Total Totals (ITT). Para K, valores acima de 30 C são favoráveis à formação de tempestades e para o ITT, os valores devem ser maiores que 40 C (NASCIMENTO, 2005). Nas datas em que as observações foram realizadas, estes índices mantiveram-se acima dos limiares citados sendo que o ambiente estava favorável ao desenvolvimento de convecção profunda.

4 A B C D E F Figura 2: Sequência de imagens dos campos de baixos níveis obtidos para às 12Z nos dias estudados: 04/01/2011 (A), 05/01/2011 (B), 06/01/2011 (C), 07/01/2011 (D), 08/01/2011 (E), 09/01/2011 (F). (Fonte:

5 Figura 3: Diagrama termodinâmico skew-t-log-p. Sondagem das 12Z do dia 09 de janeiro em que se observa alto valor de CAPE. (Fonte: A B Figura 4: Diagrama termodinâmico skew-t-log-p nas sondagens das 12Z do dia 06 e das 00Z do dia 07 de Janeiro. (Fonte:

6 4- Conclusões: Os índices de instabilidade atmosférica apontaram condições favoráveis à ocorrência dos eventos convectivos observados no período compreendido entre 04 e 09 de janeiro de Valores elevados de CAPE combinados a valores baixos de CIN configuraram, na maioria dos dias, uma situação em que o desenvolvimento das células convectivas, descritas como pancadas de chuvas, ocorreu de forma generalizada, nenhuma atingindo proporções severas. O ILEV em conjunto com a CAPE também apontou nesses dias condições de alta instabilidade atmosférica nos dias 06, 07 e 08 de janeiro. Adicionalmente, os índices de instabilidade K e ITT permaneceram em todos os dias acima dos limiares para situações favoráveis a tempestades. Agradecimentos: À Mestre em Meteorologia Marilei Foss, ao Meteorologista Daniel Caetano Santos, ao Prof. Dr. Evandro Zanini Righi, ao Prof. Otávio Costa Acevedo e ao Meteorologista Pablo de Oliveira. 5- Referências Bibliográficas: HOUZE, R.A. Cloud Dynamics. Seattle: University of Washington, Department of Atmospheric Sciences, 1993, 573p. NASCIMENTO, E.L. Previsão de tempestades convectivas severas: teoria e aplicações básicas. Curitiba: Instituto Tecnológico SIMEPAR, 2006, 39p. NASCIMENTO, E.L. Previsão de tempestades severas utilizando-se parêmetros convectivos e modelos de mesoescala: uma estratégia operacional adotável no Brasil?. Revista Brasileira de Meteorologia, v.20, n.1, p , BLUESTEIN, Howard B. Tornado Alley. New York: Oxford University Press, 1999, 180p. PINHEIRO, Henri; ARAÚJO, Naiane; ESCOBAR, Gustavo. Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos-Grupo de Previsão de Tempo (GPT): Síntese Sinótica Mensal-Janeiro de Cachoreira Paulista: CPTEC/INPE, Disponível em: < Acesso em: 15 Fev.2011.