CARACTERÍSTICAS DE RADAR DA EVOLUÇÃO DO SISTEMA CONVECTIVO DE MESOESCALA. PARTE I: DESCRIÇÃO GERAL DA EVOLUÇÃO DO CAMPO DO ECO DE RADAR.

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1 CARACTERÍSTICAS DE RADAR DA EVOLUÇÃO DO SISTEMA CONVECTIVO DE MESOESCALA. PARTE I: DESCRIÇÃO GERAL DA EVOLUÇÃO DO CAMPO DO ECO DE RADAR. Abstract Anatoli Starostin Universidade Federal de Pelotas, Centro de Pesquisas Meteorológicas, Pelotas-RS, Brasil Alexander Zhelnin Centro Hidrometeorológico da Rússia, Moscou, Rússia The evolution e structure of the Mesoscale Convective System (MCS) were analyzed in the moving coordinate system. The integral image of MCS, which accumulated the convective cloud radar echoes during 12 hours, was represented by thin echo lines with different orientations. These lines formed a regular structure with mesoscale cell diameter at km. A variation of the total radar echo area (with reflectivity more then 40 dbz) presented a oscillation with 1 hour period. The principal evolution of MCS occurred in the upwind direction but after 14 hour changed in the south. Introdução Na prática operacional da análise do campo do eco de radar é muito importante utilizar algumas características simples que descrevem a estrutura e a evolução do campo do eco de radar de forma fácil. Isso deve melhorar a análise da estrutura e da previsão da evolução dos Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) no tempo real. Neste trabalho, que contem duas partes, foi feita uma tentativa de escolher tais características. A primeira parte apresenta a análise da estrutura e da evolução do SCM através dos dados de radar meteorológico no sistema das coordenadas convencionais e no sistema referencial móvel que se move com a velocidade de translação passiva do SCM. Na segunda parte (Starostin e Zhelnin, 1998) são determinadas as características da evolução do SCM e é feita a interpretação destas características. Dados e Metodologia Foram utilizados os dados digitais do radar (o comprimento de onda 3 cm, largura do diagrama é igual a 0,5 ), instalado em Moscou (Rússia). As imagens digitais do PPI, com uma resolução de 4 km x 4 km, do Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) que ocorreu no dia 18 de julho de 1994 nas proximidades de Moscou (Rússia), foram coletadas a cada 10 minutos das 07:10 às 19:10 num raio de 200 km. Neste dia a refletividade máxima do eco de radar atingiu o valor de 55 dbz. O deslocamento do Sistema Convectivo de Mesoescala e dos seus fragmentos acontece por duas causas: a) translação passiva com velocidade que coincide, mais ou menos, com a velocidade do vento na troposfera média e b) deslocamento devido à evolução própria. Fazendo uma análise tradicional da evolução do SCM é muito complicado separar estes dois tipos de movimento. Por isso, para analisar a estrutura e a evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala foi usada uma metodologia desenvolvida por Starostin (1995). De acordo com esta metodologia a análise deve ser feita num Sistema Referencial Móvel (SRM) que se move com a Velocidade de Translação Passiva (VTP) do SCM. Isso permite eliminar a translação passiva do SCM e observar a evolução pura do SCM. Apesar disso, a acumulação dos locais dos ecos de radar das nuvens convectivas neste SRM, durante do tempo de vida do SCM, revela uma estrutura do SCM que não é possível de se observar nas imagens instantâneas. Para determinar a VTP do SCM foi usado um procedimento desenvolvido por Abdoulaev et.al. (1997). Os fragmentos da estrutura do SCM podem ser apresentados, esquematicamente, pelas linhas com orientações diferentes. Estes fragmentos movem-se com a VTP. Para sobrepor as mesmas linhas dos fragmentos da estrutura do SCM nas imagens sucessivas, uma delas deve ser deslocada relativamente a outra. Medindo este deslocamento podemos calcular VTP. Neste caso a VTP do SCM foi igual a 27

2 km/h para a 75. Neste trabalho usa-se o tempo local. Para construir a imagem integral do SCM é preciso colocar cada imagem de radar na posição do radar, no SRM, no momento em que esta imagem foi feita. Descrição geral da evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala. Figura 1 apresenta uma série das imagens (PPI) do campo do eco de radar do SCM nos momentos diferentes (07:10; 09:30; 11:50; 14:10; 16:30; 18:50). O raio do círculo é de 200 km. As áreas cinzas e vermelhas são as áreas com a refletividade maior do que 15 dbz e 40 dbz, respectivamente. A partir das 09:00 horas na parte esquerda do círculo começa a formar-se o SCM na forma de nuvens espalhadas (Fig. 1b). Estas nuvens desenvolveram-se bastante rápido e várias delas atingiram a refletividade máxima de 55 dbz. A estrutura do campo do eco de radar apresentou-se pelas várias linhas que têm as orientações diferentes (Fig. 1c). Em torno das 16 horas o campo do eco de radar transforma-se nas duas bandas orientadas N-S com uma distância entre elas de aproximadamente 100 km (Fig. 1e). Durante do dia analisado o SCM deslocou-se lentamente com uma velocidade de 20 km/h para leste. A área total do eco de radar do SCM com a refletividade maior do que 15 dbz (S 15 ) a partir das 8:30 horas começa a crescer e em torno das 11:00 atinge o valor de 50% do seu valor máximo. Depois das 11:00 durante de aproximadamente 3 horas a S 15 é quase constante mas a partir das 13:20 começa a crescer novamente, atingindo seu valor máximo absoluto em torno das 16:00 horas. A partir das 16 horas esta área começa a diminuir. A variação da S 15 é mostrada na Figura 2 com a linha azul. A variação da área total do eco de radar do SCM com a refletividade maior do que 40 dbz foi diferente (a linha vermelha na Fig. 2). Esta área a partir das 9:00 cresceu bastante rápido mas a partir das 12:00

3 durante um intervalo de aproximadamente 6 horas sofreu uma oscilação com um período de 1 hora em torno do seu valor médio cerca de 1500 km 2. Depois das 18 horas ocorreu a dissipação rápida. A intensidade do SCM pode ser caracterizada por uma área que está ocupada pela convecção profunda. A área do eco de radar com a refletividade maior que 40 dbz é associada com as nuvens Cb, ou seja, com uma convecção profunda. Consequêntemente a intensidade do SCM pode ser caracterizada pela área total do eco de radar do SCM com a refletividade maior que 40 dbz. Por isso, podemos dizer que a oscilação desta área, observada neste caso, mostrou a presença de um fenômeno da variação quase periódica da intensidade da convecção profunda com um período de 1 hora que foi analisado por Starostin e Iliine (1997). Descrição da evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala no Sistema Referencial Móvel. A Figura 3a mostra a imagem integral da evolução do SCM no SRM que acumulou os ecos de radar das nuvens com refletividade maior do que 15 dbz observadas durante do intervalo de tempo das 7:10 às 19:10, ou seja, durante aproximadamente 12 horas. (Claro que neste SRM o radar desloca-se com a velocidade da VTP no sentido contrário à direção do deslocamento passivo do SCM. Os locais do radar, no SRM, às 7:10 e às 18:10 são marcados pelas cruzes na Figuras 3 e 4). Esta imagem integral do SCM apresenta-se pela uma região contínua (sem qualquer estrutura interna) com o comprimento de 400 km e largura de 250 km. Na retaguarda desta região encontra-se uma região com a distribuição dos ecos de radar na forma discreta (Fig. 3a). Para mostrar a evolução do SCM, a acumulação dos ecos de radar das nuvens convectivas foi apresentada para seis intervalos de tempo sucessivos (das 7:10 às 10:10; das 10:20 às 12:10; das 12:20 às 14:10; das 14:20 às 16:10; das 16:20 às 18:10 e das 18:20 às 19:10) (Fig. 3b).

4 Na Figura 4a pode ser vista a imagem integral da evolução do SCM que acumulou os ecos de radar das nuvens convectivas com refletividade maior do que 40 dbz, ou seja as áreas da convecção profunda. A evolução do campo de eco de radar do SCM, no SRM, é mostrada na Figura 4b. As áreas com as cores diferentes mostram a acumulação dos ecos de radar durante os seis intervalos sucessivos, mesmos à Figura 3b. Das Figuras 3b e 4b podemos ver que a direção principal da evolução do SCM era para oeste até 14 horas e depois mudou-se para S-SW. A construção da imagem integral da evolução do SCM no SRM revelou que a distribuição espacial da convecção profunda foi diferente do que a distribuição dos ecos de radar de refletividade maior do que 15 dbz. O campo do eco de radar com refletividade maior do que 40 dbz foi discreto e apresentou-se pelas linhas finas com as orientações diferentes que formaram uma estrutura de rede com os diâmetros das células de mesoescala de km, ou seja, foi revelada uma estrutura interna do SCM que estava escondida na Fig.3. Esta estrutura se parece com a estrutura interna do SCM que foi analisada por Starostin (1995). Apesar disso, estas linhas têm uma tendência concentrar-se em duas bandas orientadas N-S que são separadas por uma distância de aproximadamente 100 km e as últimas são interligadas pelas linhas de eco de radar com uma orientação de aproximadamente SW-NE. Conclusão Foram analisadas a estrutura e a evolução do SCM através dos dados de radar meteorológico no sistema das coordenadas convencionais e no sistema referencial móvel que se move com a velocidade de translação passiva do SCM que ocorreu no dia 18 de julho de 1994 na proximidades da Moscou (Rússia). A variação da área total do eco de radar do SCM com a refletividade maior do que 40 dbz na estágio de maturidade sofreu uma oscilação com um período de 1 hora em torno do seu valor médio cerca de 1500 km 2. A direção principal da evolução do SCM era para oeste até 14 horas e depois mudou-se para S-SW. A análise do SCM, no sistema referencial móvel, que o campo do eco de radar com refletividade maior do que 40 dbz teve uma estrutura que foi apresentada pelas linhas finas com as orientações diferentes que formaram uma estrutura de rede com os diâmetros de células de mesoescala de km. Apesar disso, estas linhas tiveram uma tendência de concentrar-se em duas bandas orientadas N-S separadas pela uma distância de aproximadamente 100 km. Estas bandas foram interligadas pelas linhas de eco de radar com uma orientação de aproximadamente SW-NE. Referências bibliográficas Abdoulaev, S., A. Starostin, O. Linskaia, R.G. Gomes, 1997: Sistemas de mesoescala de precipitações no Rio Grande do Sul. Parte I: Classificação dos sistemas de mesoescala de precipitações. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 13, n. 1, Starostin, A., 1995: Estrutura de mesoescala e evolução do campo da nebulosidade Cb. Revista Brasileira de Meteorologia, vol. 10, n. 1,

5 Starostin, A., V. Iliine, 1997: Oscilações da intensidade da convecção profunda com períodos de 1 e 3 horas. Revista Brasileira de Meteorologia, v.13, n.1, Starostin, A., A. Zhelnin, 1998: Características de radar da evolução do sistema convectivo de mesoescala. Parte II: Características principais. X Congresso Brasileiro de Meteorologia/VIII Congresso da FLISMET, anais.