ANÁLISE DA MORFOLOGIA DOS BAIXOS NÍVEIS DA SUPERCÉLULA TORNÁDICA DE INDAIATUBA EM 24 DE MAIO DE Ernani de Lima Nascimento 1

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1 ANÁLISE DA MORFOLOGIA DOS BAIXOS NÍVEIS DA SUPERCÉLULA TORNÁDICA DE INDAIATUBA EM 24 DE MAIO DE Ernani de Lima Nascimento 1 RESUMO: A morfologia dos baixos níveis da supercélula tornádica de 24 de maio de 2005 que atingiu os arredores da cidade de Indaiatuba/SP é examinada tendo como base o vídeo filmado pelo Centro de Controle de Operações da companhia concessionária Rodovias das Colinas S.A.. As características visuais da base da tempestade no vídeo do tornado são analisadas em comparação com o modelo conceitual de uma supercélula tornádica típica de latitudes médias, adaptado para o hemisfério sul. Apesar da baixa latitude do episódio tornádico de Indaiatuba, foi encontrada uma boa concordância entre a estrutura morfológica da supercélula observada e o modelo conceitual. Uma observação importante e rara (e disponível no vídeo) de um possível mecanismo de gênese e manutenção de tornados também é discutida e comparada com observação semelhante no hemisfério norte. ABSTRACT: The morphology of the low-levels of the 24 May 2005 tornadic supercell that struck the outskirts of Indaiatuba/SP is examined based on the tornado video shot by the Operations Control Center of a concessionary company responsible for highway management services in eastcentral São Paulo state (Rodovias das Colinas S.A.). The visual characteristics of the thunderstorm base in the tornado video are analyzed in comparison to the conceptual model of a typical midlatitude tornadic supercell, adapted to the Southern Hemisphere. Despite the low latitude of the tornadic episode in Brazil, a good agreement was found between the observed morphological structure of the Indaiatuba supercell and the conceptual model. An important and rare observation of a possible mechanism of tornadogenesis and tornado-maintenance present in the Indaiatuba tornado video is also discussed and compared with a Northern Hemisphere counterpart. Palavras-chave: Supercélulas; tornados. INTRODUÇÃO E OBJETIVO: Na tarde e noite do dia 24 de maio de 2005 um episódio de irrupção de tempo severo foi observado no interior do estado de São Paulo, com tempestades convectivas promovendo altas taxas de precipitação e rajadas de vento destrutivas sendo reportadas na dianteira de uma frente fria (HELD et al, 2006). Neste ambiente, pelo menos 1 (uma) das células convectivas tornou-se uma supercélula, evoluindo para o estágio tornádico. Desta célula formou-se um raro tornado de grandes proporções que atingiu os arredores da cidade de Indaiatuba/SP em torno das 17:25h (hora local), causando destruição de grau F3 na escala de Fujita (FUJITA, 1981), ou EF3 segundo a escala de Fujita aprimorada (WSEC, 2006) (NASCIMENTO e MARCELINO, 2006). Apesar da ocorrência de tornados no estado de São Paulo não ser uma novidade (MENEZES, 1998; ANTONIO et al., 2005), o episódio tornádico de Indaiatuba chamou atenção pela sua rara intensidade e pelo fato de ter sido bem documentado em vídeo. Neste trabalho o vídeo em questão é 1 Instituto Tecnológico SIMEPAR, Centro Politécnico da UFPR, Caixa Postal 19100, Curitiba/PR, CEP Tel: ; endereço eletrônico: elnascimento@ufpr.br

2 analisado com o objetivo de melhor documentar o episódio meteorológico através da análise da morfologia da base e da camada sub-nuvem da supercélula. METODOLOGIA: A metodologia empregada envolve o exame da documentação videográfica do tornado de Indaiatuba disponibilizada pela companhia concessionária Rodovias das Colinas S.A.. A análise da estrutura morfológica do fenômeno é conduzida à luz do modelo conceitual clássico para a morfologia de uma supercélula tornádica originalmente desenvolvido para o hemisfério norte, mas adaptado para o hemisfério sul (HS) neste trabalho. DISCUSSÃO: O modelo conceitual clássico de uma supercélula de latitudes médias (para o HS): A Figura 1 mostra um esquema idealizado da estrutura morfológica típica de uma tempestade tipo supercélula em estágio tornádico no HS, do ponto de vista de um observador localizado a nordeste da tempestade. O deslocamento da supercélula no HS tipicamente é de noroeste para sudeste, ou de oeste para leste, de modo que a frente da tempestade encontra-se na parte esquerda da Fig.1, e a traseira da tempestade no lado direito da figura. De todas as estruturas morfológicas indicadas na Fig. 1, o mesociclone (ou meso-anticiclone em alguns casos) de níveis médios é a mais importante na caracterização de uma tempestade como sendo uma supercélula. Entretanto, como estamos interessados em examinar a morfologia da base da tempestade de Indaiatuba (basicamente, os primeiros 500m), o mesociclone de níveis médios não será o alvo de investigação neste trabalho. A Figura 2a mostra uma seção vertical esquematizada da estrutura de nuvens comumente observada na base da corrente ascendente de uma supercélula tornádica região geralmente desprovida de precipitação. Note que, agora, a orientação da figura é tal que representa a visão de um observador localizado a sudoeste da tempestade no HS, com a precipitação (chuva e granizo) a sudeste ou a leste da região do tornado. Neste estágio avançado de desenvolvimento, um mesociclone de baixos níveis já está bem estabelecido (p. ex., DAVIES-JONES et al., 2001), e a base da nuvem na região da corrente ascendente usualmente apresenta a formação de um pedestal ou wall cloud (MOLLER et al., 1994). O pedestal aponta um local de intensa concentração de rotação na tempestade (vorticidade vertical chegando a 10-1 s -1 ), e costuma ser um dos indicativos da transição da supercélula para seu modo tornádico. A tail cloud, por sua vez, indica uma região de influxo de ar úmido para o centro do mesociclone de baixos níveis (centro de baixa pressão). A Figura 2b ilustra o corte horizontal de uma supercélula clássica no HS, com as principais estruturas morfológicas sendo indicadas (vide legenda para detalhes). A reta verde indica o segmento ao longo do qual a seção vertical em (a) é tomada.

3 Figura 1: Esquema morfológico de uma supercélula tornádica no hemisfério sul, como visto por um observador posicionado a nordeste da tempestade. O símbolo indica um vento de nordeste em superfície, o qual gira no sentido anti-horário com a altura até se transformar em vento de noroeste ou de oeste na média e alta troposfera. (a) SEÇÃO HORIZONTAL (b) 150 m Figura 2: (a) Estrutura de nuvens comumente observada na base da corrente ascendente de uma supercélula na sua fase tornádica. A figura mostra o ponto de vista de um observador no HS posicionado a sudoeste da tempestade. A seta-curva vermelha indica o sentido de rotação do mesociclone de baixos níveis; (b) estrutura horizontal da supercélula no HS, mostrando a posição das correntes descendentes de vanguarda (FFD) e de retaguarda (RFD), da corrente ascendente (CA) e das frentes de rajada (linhas estilizadas tipo frentes frias ), e o escoamento relativo à tempestade (setas finas). A reta verde mostra o segmento ao longo do qual a seção vertical em (a) é tomada. (Painel (a) adaptado de FUJITA et al., 1976; painel (b) adaptado de LEMON e DOSWELL, 1979; adaptado para o HS pelo autor). A base da supercélula e o tornado de Indaiatuba em 24 de maio de 2005: Diversos quadros extraídos do vídeo do tornado de Indaiatuba são mostrados na Figura 3 permitindo examinar alguns padrões morfológicos da tempestade (e do tornado em si). É relevante frisar que no início do vídeo a filmadora apontava para norte, mas gradualmente moveu-se para nordeste acompanhando o movimento do tornado. Note também que a seqüência com que as imagens na Fig. 3 são mostradas não segue a ordem cronológica do vídeo, mas sim a ordem com

4 (a) (b) 5 (c) 2005 Rodovias das Colinas S.A NW 1 SE Rodovias das Colinas S.A Rodovias das Colinas S.A. 7 8 (d) 2005 Rodovias das Colinas S.A. (e) 2005 Rodovias das Colinas S.A. (f) Figura 3: Quadros extraídos do vídeo do tornado de Indaiatuba em 24/05/2005. A hora local no momento de cada quadro é indicada nas próprias imagens (não estão em ordem cronológica). O painel (f) é igual a Fig. 2b, mas indicando a posição azimutal estimada da câmera relativamente ao local do tornado (ponto vermelho no diagrama esquemático da supercélula) no início da filmagem. Ver texto pra detalhes. (Vídeo gentilmente cedido pela empresa concessionária Rodovias das Colinas S. A.). que optamos descrever a morfologia do sistema supercélula-tornado. Na Fig. 3a é possível identificar além do tornado (1), a região de erosão da base da nuvem por evaporação (2) (i.e., região da RFD), uma densa tail cloud (3), e o pedestal da tempestade (4), que neste caso confunde-se com o próprio mesociclone de baixos níveis (5, na Fig. 3b). Este tornado (Fig. 3b) apresentou baixa razão de aspecto (dimensão horizontal comparável com a dimensão vertical; wedge tornado). É possível também identificar um projétil (6) não identificado lançado em alta velocidade pelo tornado. Outro aspecto que evidencia o caráter significativo do evento refere-se à formação de subvórtices tornádicos dentro da circulação principal do tornado, processo relativamente raro de ser documentado em vídeo. A Fig. 3c mostra alguns destes sub-vórtices (7, 8), que tornam-se ainda mais evidentes na Fig. 3d (9, 10) quando o vídeo captura o momento exato da explosão de transformadores elétricos. Como descrito desde FUJITA (1971), o poder de destruição dos subvórtices tende a ser maior e mais espacialmente concentrado do que aquele associado à circulação principal do tornado. Algumas teorias sugerem que correntes descendentes no centro do tornado favorecem a geração destes sub-vórtices (DAVIES-JONES et al., 2001). Finalmente, uma inspeção cuidadosa da Figura 3e mostra o que pode ser um tubo (vórtice) de circulação horizontal no quadrante leste do tornado (estrutura 11). Esta estrutura é visível apenas

5 durante alguns poucos segundos no vídeo. Vórtices horizontais em escala convectiva induzidos pelo avanço da(s) frente(s) de rajada (i.e., piscina(s) fria(s)) da tempestade são comuns, mas raramente visíveis porque dificilmente o conteúdo de umidade é alto e a queda ciclostrófica de pressão é acentuada o suficiente para formar a condensação dentro do vórtice horizontal. Para comparação, a Figura 4 mostra imagens de um vórtice horizontal no setor tornádico de uma supercélula capturado por um vídeo nos EUA em abril de O observador naquele caso estava a nordeste do tornado G. Rhoden 1991 G. Rhoden 1991 G. Rhoden Figura 4: Quadros extraídos do vídeo de um tornado no dia 26/04/1991 nos EUA, mostrando a presença de vórtices horizontais. Imagens olhando para S/SW. (Imagens de Gene Rhoden). É importante mencionar que processos baroclínicos de tornadogênese e de manutenção de tornados dependem da presença vórtices horizontais de escala sub-nuvem que são capturados pela corrente ascendente da tempestade, a qual inclina o vórtice na vertical e estira-o, gerando e concentrando vorticidade vertical de forma abrupta e extremamente intensa (p.ex., DAVIES- JONES et al., 2001). Assim, caso a estrutura 11 mostrada na Fig.3e de fato represente um tubo de condensação horizontal interceptando o tornado, isto significa que o vídeo do tornado de Indaiatuba possivelmente capturou um mecanismo baroclínico de manutenção do intenso tornado, aumentando ainda mais o valor científico da referida documentação videográfica. COMENTÁRIOS FINAIS Foi encontrada uma boa concordância entre a estrutura morfológica da base da supercélula observada no evento de Indaiatuba de 24/05/2005 e o modelo conceitual desenvolvido a partir de observação de supercélulas de latitudes médias do hemisfério norte. Conjuntamente com trabalhos anteriores, a análise apresentada neste estudo salienta que tempestades severas apresentando diversas características de episódios de latitudes médias podem acontecer no Subtrópico Brasileiro. AGRADECIMENTOS O autor agradece a empresa concessionária Rodovias das Colinas S. A. pela autorização formal do uso das imagens do vídeo do tornado de Indaiatuba.

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANTONIO, M. A.; ANTONIO, C. A. A.; FIGUEIREDO, J. C.: Tornados do outono de 2004 no interior Paulista. In: XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Goiânia/GO, p , DAVIES-JONES, R.; TRAPP, R. J.; BLUESTEIN, H. B.: Tornadoes and tornadic storms. In: Severe Convective Storms, Capítulo 5, C. A. Doswell III (Ed.), AMS Meteorological Monographs, v. 28 (50), p , FUJITA, T. T.: Proposed characterization of tornadoes and hurricanes by area and intensity. Satellite and Mesometeorology Research Project Report 91, Univ. of Chicago, 42 pp, FUJITA, T. T.: Tornadoes and downbursts in the context of generalized planetary scales. J. Atmos.Sci., v. 38, p , FUJITA, T. T.; FORBES, G. S.; UMENHOFER, T. A.: Close-up view of 20 March 1976 tornadoes: sinking cloud tops to suction vortices. Weatherwise, v. 29, p , HELD, G.; GOMES, J. L.; NASCIMENTO, E. L.: Forecasting a severe weather occurrence in the state of São Paulo, Brazil, on 24 May 2005: the Indaiatuba tornado. In: 8 th International Conference on Southern Hemisphere Meteorology and Oceanography, American Meteorological Society, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Foz do Iguaçu/PR, em mídia digital, p , MENEZES, W. F.: Tempestades severas: um modelo para latitudes subtropicais. Dissertação de Doutorado, Dept. Ciências Atmosféricas, Inst. Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, 174 pp., MOLLER, A. R.; DOSWELL, C. A.; FOSTER, M. P.; WOODALL, G. R.: The operational recognition of supercell thunderstorm environments and storm structures. Wea. Forecasting, v. 9, p , NASCIMENTO, E. L.; MARCELINO, I. P. V. O.: A multiple-vortex tornado in Brazil. A ser submetido a Monthly Weather Review, WSEC (WIND SCIENCE AND ENGINEERING CENTER): A recommendation for an enhanced Fujita scale (EF-Scale). Submetido ao National Weather Service (EUA), Texas Tech University, Lubbock, EUA, 15pp, 2006.