SISTEMA DE IDENTIFICAÇÃO E DETERMINAÇÃO DA DISTÂNCIA DOS CICLONES DAS PRINCIPAIS CIDADES DA REGIÃO SUL DO BRASIL.

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1 SISTEMA DE IDENTIFICAÇÃO E DETERMINAÇÃO DA DISTÂNCIA DOS CICLONES DAS PRINCIPAIS CIDADES DA REGIÃO SUL DO BRASIL. Simone Rosangela Mombach *Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina/Campus Florianópolis Av. Mauro Ramos, nº 950, Centro, CEP: simone.mombach@gmail.com Alexsandra da Cunha* cunha.alexsandra@yahoo.com.br Andreza De Lira Reis* dezinha14@yahoo.com.br Fabiana Schaumile Senabio* fabianaschaumile@gmail.com Orientadores: Camila Cardoso Márcia V. Fuentes RESUMO: Existem diversos sistemas de identificação de ciclones, entre eles destaca-se o de Murray e Simmonds(1991), que identifica a trajetória dos ciclones através do ponto mínimo de pressão. Neste projeto, foi desenvolvido um sistema de identificação de ciclones através da comparação do ponto mínimo de pressão e sua distância das principais cidades da região sul do Brasil. Os dados foram obtidos do Modelo ETA disponibilizados pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC). Foram gerados scripts para o software GrADS, no qual obteve-se imagens e também dados no formato txt para disponibilizá-los como produto final destinado ao usuário. Para tanto, criou-se uma home-page interativa para apresentação. Palavras-chave: Ciclone extratropical, GrADS, Modelo ETA, 1.INTRODUÇÃO Os ciclones, ou centros de baixa pressão são identificados por ser uma região com circulação horária no hemisfério sul e anti-horária no hemisfério norte, os quais surgem devido ao escoamento da atmosfera (REBOITA,2008). Segundo Pinto e Rocha (2006) os ciclones extratropicais estão associados a regiões de ondas baroclínicas em médios níveis que favorecem a ciclogênese em superfície. A costa leste da América do Sul é conhecida como uma região ciclogenética (Taljaard 1967; Gan e Rao 1991). Os ciclones afetam o tempo das regiões onde atuam devido à formação de nuvens, precipitação, ventos fortes e bruscas mudanças na temperatura (REBOITA, 2008).

2 Sobre o oceano, o movimento do ar é responsável pela agitação marítima que pode levar à ocorrência de ressacas e ondas que provocam transtornos à navegação. Esses impactos produzidos por esse tipo de evento meteorológico, comumente são responsáveis por acidentes com embarcações e prejuízos econômicos para vários setores. Monteiro (2007) mostra a atuação de um ciclone extratropical com centro entre o litoral norte do Rio Grande do Sul e sul de Santa Catarina que provocou ventos fortes durante a madrugada na costa catarinense, chuva forte no sul catarinense e mar muito agitado com ondas de até 5 metros, conforme os dados da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina e do Centro de informações de Recursos Ambientais e de Hidrometeorologia de Santa Catarina (EPAGRI/CIRAM), este ciclone causou ventos de até 138 km/h na ilha Arvoredo e chuvas fortes que chegaram a um acumulado de 137 mm em São Francisco do Sul. Por outro lado, os ciclones desempenham papel central na manutenção do clima global, atuando em grande proporção no transporte de calor, vapor d água e momento na atmosfera em direção aos pólos. Inicialmente os estudos de ciclones eram elaborados através do uso de cartas de pressão à superfície, com o avanço tecnológico passou-se a utilizar também as imagens de satélites. REBOITA (2008) [apud, Fitz-Roy, 1863] elaborou um dos primeiros estudos dedicados a estrutura dos ciclones extratropicais, observou que os ciclones normalmente se formavam na zona de interação de duas massas de ar com propriedades distintas, uma de origem polar e outra de origem subtropical. No final da Primeira Guerra Mundial, J. Bjerknes (1919) analisou um grande número de ciclones extratropicais a partir de observações em uma densa rede de estações meteorológicas na Escandinávia. Bjerknes (1919) propôs um modelo conceitual para os ciclones extratropicais, neste modelo Bjerknes mostrou que o ar frio formava uma cunha sobre o ar quente forçando a ascensão do ar aquecido que contribuía para a diminuição do peso da coluna atmosférica, assim o inicio de um processo de convergência em superfície. Também mostrou que a distribuição típica de nuvens e a precipitação podiam ser explicadas como um resultado do resfriamento adiabático do ar quente ascendendo sobre as frentes quente e fria. Segundo Bjerknes e Solberg (1922) descobriram que o ciclo de vida dos ciclones extratropicais possuíam vários estágios e que várias forças atuavam no sistema, com destaque para a Força de Coriolis, responsável pelo sentido da circulação(horário no hemisfério sul), a força de Gradiente de Pressão, encarregada de promover o deslocamento do sistema, e a força Friccional, que age como sumidouro de energia e diminui a intensidade dos ventos. REBOITA 2008 [apud, Sutcliffe, 1947] após anos de estudos elaborou a primeira equação de descrição do desenvolvimento dos ciclones e anticiclones, em resumo esta equação relaciona a variação temporal da vorticidade absoluta no nível de 1000 hpa (que indica a presença de ciclogênese ou

3 anticiclogênese) com a: advecção de vorticidade em 500 hpa, advecção de temperatura na camada entre 1000 e 500 hpa, variação de temperatura por movimento vertical e fontes diabáticas de calor. extratropicais das principais cidades da região sul do Brasil. Este sistema tem grande importância tendo em vista os impactos causados por ciclones extratropicais na costa sul do Brasil. No entanto os processos de monitoramento e rastreamento de ciclones através de mapas sinóticas e imagens de satélites demandavam muito tempo, e que atualmente este trabalho é facilitado pelo desenvolvimento de rastreamento automático. REBOITA 2008 [apud, Williamson, 1981] Um dos primeiros pesquisadores a utilizar o método objetivo na identificação de ciclones foi Williamson (1981), mas seu algoritmo envolvia muito formalismo matemático. Seguindo esta linha de estudo outros pesquisadores criaram outros métodos objetivo na detecção de ciclones, destacando-se : REBOITA 2008 [ apud, Lambert, 1988)] que definia a existência de um ciclone quando um ponto de grade apresentava o menor valor de altura geopotencial em 1000 hpa do que os oito pontos de grade vizinhos. E o sistema numérico automático utilizado por Murray e Simmonds (1991a), o qual utiliza o método de comparação entre os pontos de menor pressão ao nível do mar para encontrar o centro das depressões e acompanhar seus deslocamentos. Por ser um modelo de baixa complexidade em relação aos apresentados anteriormente, este foi mais bem aceito pela sociedade científica. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema automático de detecção e cálculo da distância de ciclones 2. DADOS E METODOLOGIA Para elaboração desse trabalho foi utilizados dados do modelo regional ETA, de Previsão do Tempo de até cinco dias, este que por sua vez foi operacionalizado pelo National Centers for Environmental Prediction/National Centers for Atmospheric Research ( NCEP/NCAR) e em 1996 foi instalado no Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos/Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE). O modelo ETA gera diariamente previsões com resolução de 40km na horizontal, 38 níveis na vertical e dimensão temporal de 21 tempos que são disponibilizados no site CPTEC/INPE. Para melhor descrever os dados e metodologia utilizaremos o fluxograma da Figura 1. Figura 1: Fluxograma dos Dados e Metodologia. Usou-se um script desenvolvido em linguagem Shell para buscar os dados de previsão de até cinco dias através do comando FTP no site do CPTEC, então

4 desgriba-lo para uso. E após foi adaptado o gs fornecido pelo Dr. Daniel Pires Bittencurt que setado no GrADS através do comando run começa pela varredura de cada ponto de minima e a comparação com o ponto de mínima pressão vizinho, rodado em 21 tempos, com o ponto mínimo de pressão prédeterminado de 1004 hpa, para as três cidades: Florianópolis, Curitiba e Porto Alegre ( Figura 2), então terminada a varredura teremos o seguinte aviso caso não encontre nenhuma baixa: Nenhuma Baixa encontrada. Caso contrário gera arquivos txt e mapas de Pressão ao Nível Médio do Mar (PNMM). Com este arquivo em txt, então desenvolveu-se script em html e PHP para assim fazer interação. O produto final será apresentado em imagens interativas numa home-page. O domínio para obtenção das características dos ciclones será limitado entre as latitudes de -45 s e -15 S e entre as longitudes de -60 W e -20 W. Sendo que as cidades escolhidas para o calculo da distância, entre o ciclone e a cidade, identificada, por suas coordenadas geográficas de acordo com a tabela 1. Tabela 1: Capitais do sul do Brasil e suas respectivas Latitudes e Longitudes Após executar o script e baixar os dados, foi rodado o GS no GrADS, o qual fez uma varredura em vinte e um tempos, comparou os pontos de mínima pressão com os pontos vizinhos e gerou seis arquivos com extensão txt contendo os seguintes dados referentes aos seis centros de baixas encontradas: dia, mês, ano, horário, latitude, longitude, pressão, laplaciano da pressão, distância de Porto Alegre, Florianópolis e Curitiba, conforme dados abaixo: 1/29/JUN/2009/18/-36.2/-55.4/ /9.674/ / / /30/JUN/2009/00/-37.8/-55.8/ /16.48/ /1508/ /30/JUN/2009/06/-38.6/-55.4/ /16.13/ / / /30/JUN/2009/12/-39/-53.8/976/10.69/ / / /30/JUN/2009/18/-39/-51.4/ /8.710/ / / /01/JUL/2009/00/-39/-48.6/ /6.437/ / / Além dos arquivos txt, o gs através do GrADS disponibiliza mapas da Pressão ao Nível Médio do Mar, de acordo com a figura2, podemos observar os mapas mais significativos referentes ao tempos dos dados acima citados. 3 RESULTADOS E DISCUSÕES

5 Figura 2: Campo de Pressão ao Nível Médio do Mar (PNMM) encontrado pelo sistema

6 Para que fosse possível disponibilizar os dados para o usuário final criou-se uma home-page com script em HTML e PHP. Na home page o usuário encontrara uma página interativa, links que levam à previsão do tempo, imagens de satélite, definição de ciclones, e o principal, o mapa de localização das três capitais do sul do Brasil e a distância dos ciclones dessas cidades, para isto basta que o usuário passe o mouse sobre as cidades e mostrará em uma caixa o valor da distância em km, conforme figura 3. Logo a baixo mostrará qual o ciclone e sua latitude, longitude, horário, dados esses obtidos com a interação do PHP com o txt. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com o sistema de identificação de ciclones é possível observar a localização, deslocamento e distância do sistema das principais cidades do sul do Brasil. Com isso gerar avisos de alerta para que as regiões que possivelmente serão afetadas estejam já preparadas para evitar possíveis danos. Este trabalho apresentado obteve sucesso de acordo com as idéias iniciais, que era desenvolver um sistema automatizado para identificação de ciclones e a unificação das disciplinas de Programação para Web, Aplicativos Computacionais Meteorológicos apresentadas no módulo, aceitando novas propostas de aprimoramento. AGRADECIMENTOS Figura 3- Página principal home page Resultados satisfatórios foram apresentados neste trabalho e a idéia inicial foi desenvolvida com sucesso. Os resultados obtidos foram gerados de forma sistemática e com agilidade pelo sistema. A disponibilidade dos dados do modelo ETA; é de simples acesso, e home page dispõe de textos explicativos e de forma interativa. Agradecemos aos professores pelo apoio e aprendizado que nos foi repassado neste módulo. A coordenadora e professora, Márcia V. Fuentes, a professora de Aplicativos Computacionais Meteorológicos, Camila Cardoso, ao professor de Programação para Web, Herval Daminelli e ao Dr. Daniel Pires Bittencourt da FundaCentro pela disponibilização dos GSs. E aqueles que aqui não foram citados, mas que de forma direta e ou indiretamente acrescentaram ao final deste artigo e a conclusão do curso Técnico de Meteorologia.

7 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BJERKNES, J. On The Structube of Moving Cyclones, Monthly Weather Review, Bergen p , BJERKNES. J; SOLBERG. H. Life Cycle of Cyclones and the Polar Front Theory os Atmospheric Circulation, Manuscript received May 27 th, GAN, M. A.: RAO, V. B.. Surface Cyclogenesis over South América. Monthly Weather Review, v. 119, n. 5, p , MONTEIRO, Maurici A.. Caracterização climática do estado de Santa Catarina: uma abordagem dos principais sistemas atmosféricos que atuam durante o ano. Geosul. Revista do Departamento de Geociências da UFSC, Florianópolis, v. 16, nº 31, p MURRAY, R. J; SIMMONDS, I.: A numerical scheme for tracking cyclone centers from digital data. Part I: Development and operation of the scheme. Australian Meteorological Magazine, v. 39, , 1991a. MURRAY, R. J; SIMMONDS, I.: A numerical scheme for tracking cyclone centers from digital data. Part II: Application to January and July general circulation model simulations. Australian Meteorological Magazine, v. 39, , 1991b. REBOITA, M. S.: Ciclones extratropicais sobre o Atlântico Sul: Simulação climática e experimentos de sensibilidade. Tese de Doutorado IAG/USP, DIAS PINTO, J. R. ; ROCHA, R. P.. Estudo Sinótico de um Caso de Ciclogênese na Costa Sul e Sudeste do Brasil. In: XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 2006, Florianópolis. XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia: A Meteorologia a Serviço da Sociedade. Rio de Janeiro : SBMET, SIMMONDS, I.; MURRAY, R. J.; LEIGHTON, R. M.: A refinement of cyclone tracking methods with data from FROST. Australian Meteorological Magazine, Especial Edition, 35-49, SIMMONDS, I.; MURRAY, R. J.: Southern Extratropical Cyclone Behauviour in ECMWF Analysis during the FROST Special Observing Periods. Weather and Forecasting, v.14, , TALJAARD JJ Development, Distribution and Movement of Cyclones and Anticyclones in the Southern Hemisphere During the IGY. Journal of Applied Meteorology, 6: