ESTUDO DE CASO DE UM EVENTO DE WALL CLOUD OCORRIDO EM VINHEDO-SP RESUMO

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1 ESTUDO DE CASO DE UM EVENTO DE WALL CLOUD OCORRIDO EM VINHEDO-SP Caroline R. Mazzoli da Rocha 1, Patricia V. Waldheim 1, Vanessa S. B. Carvalho 2, Wallace Menezes 3 RESUMO O estudo apresenta uma avaliação das previsões do modelo Eta para o dia 05/09/2005 onde foi registrado um evento de Wall Cloud em Vinhedo SP. Utilizou-se o método de Doswell para estimar a sondagem mais instável do dia com o intuito de avaliar os índices de instabilidade em um horário próximo ao evento. Os resultados mostraram que apesar do modelo não ter previsto a ocorrência da atividade convectiva, as condições estavam favoráveis à formação e desenvolvimento do evento. ABSTRACT The study presents an evaluation of Eta forecasts for 2005 September 5 th when a Wall Cloud event was registered in Vinhedo - SP. The Doswell method was used to estimate the most unstable sounding of the day with the intention of evaluating the instability indexes in a time next to the event. The results showed that the conditions were favorable to the formation and development of the event in spite of the model has not forecast the occurrence of the convective activity. Palavras Chave: Wall Cloud, Modelo Eta. INTRODUÇÃO Em 05 de setembro de 2005, foi registrado, na região de Vinhedo São Paulo, um caso de uma Wall Cloud (Nuvem Pedestal) com registro fotográfico e a confirmação de meteorologistas especialistas no Brasil. O registro deste evento pode ser observado na Figura 1. Foram associados como decorrentes deste evento intensa precipitação com ocorrência de granizo, descargas elétricas e ventos fortes. Tal evento não foi previsto pelos modelos meteorológicos utilizados nos centros operacionais que fornecem previsão para a região. Fonte: Foto registrada por Airton Gaudenci Filho (IAG/USP) no dia 05/09/05. Figura 1: Registro Fotográfico da Wall Cloud ocorrido em 05/09/ Município de Vinhedo, SP. 1 Programa de Engenharia Civil / COPPE UFRJ. 2 Programa de Engenharia Mecânica / COPPE UFRJ. 3 Departamento de Meteorologia / UFRJ.

2 Uma Wall Cloud pode ser definida como uma nuvem isolada cuja base se estende até a superfície ou próximo a esta. De acordo com WAKIMOTO e LIU (1998), diversos estudos revelam que estes eventos possuem características presentes em supercélulas e em possíveis sistemas de mesoescala formadores de tornados. DAVIES-JONES (1986) sugerem que a Wall Cloud é uma manifestação visual do mesociclone de baixos níveis. Em geral, uma Wall Cloud tem maior probabilidade de ocorrer após a precipitação de tempestades do tipo supercélula ou em tempestades multicelulares. São desenvolvidas quando o ar resfriado pela precipitação é puxado para cima, juntamente com o ar ao redor, onde a corrente ascendente é mais intensa. O ar resfriado pela precipitação é bastante úmido e quando levantado, é rapidamente saturado formando uma base mais baixa (Pielke, 1984). Ou seja, este ar mais frio, por possuir o Nível de Condensação por Levantamento (NCL) mais baixo, acaba formando uma sub-base de nuvem que se acopla à célula convectiva da tempestade original, produzindo o efeito visual de um pedestal, como mostrado na Figura 1. Em geral, as Wall Clouds possuem aproximadamente 3Km de diâmetro e, normalmente, se formam na parte traseira da área de precipitação. O desenvolvimento deste tipo de fenômeno está associado a tempestades do tipo supercélula ou multicelulares, logo, os ambientes favoráveis incluem ar seco em níveis médios, umidade em baixos níveis e altos valores de Energia Convectiva Potencial Disponível (CAPE). No caso de formação por supercélulas, também é necessária presença de Energia de Inibição da Convecção (CINE) e de um mecanismo de levantamento que seja capaz de vencê-la. A convergência do fluxo de umidade em baixos níveis é fundamental para a formação e desenvolvimento das tempestades enquanto o processo de entranhamento do ar seco em níveis médios promove a evaporação das gotículas d água dentro da nuvem, ocasionando resfriamento, intensificando as correntes descentes. Outro importante fator é o grau de instabilidade termodinâmica que, segundo WEISMAN e KLEMP (1986), pode ser medida por diversos índices como Índice de Levantamento (Lifetd Index LI), Showalter Index e Total Totals. Contudo, o cálculo da CAPE tem se mostrado a medida mais acurada da máxima energia cinética possível que uma parcela de ar instável pode adquirir. Dessa forma, maiores valores de CAPE são necessários para a formação de sistemas multicelulares e supercélulas. Além dos fatores termodinâmicos descritos, diversos estudos revelam que o cisalhamento vertical do vento, de intensidade moderada a forte, é fundamental para a formação e evolução de uma tempestade (WEISMAN e KLEMP, 1986; MENEZES e SILVA DIAS, 1994 e 1998, MENEZES, 1998 e NASCIMENTO, 2005). Segundo SILVA DIAS (1987), este fator provoca uma inclinação da corrente ascendente na nuvem impedindo que as correntes ascendentes e descentes se sobreponham de forma que o tempo de vida da nuvem seja aumentado. Além disso, a interação do cisalhamento com a

3 corrente ascendente da tempestade promove a formação de centros de baixa pressão em níveis médios, o que contribui para intensificar as correntes ascendentes e, conseqüentemente, a tempestade. OBJETIVO O presente estudo apresenta uma avaliação de alguns produtos gerados pelo modelo de previsão numérica Eta (20Km) com o intuito de verificar se tal modelo simulou de forma adequada às condições necessárias para a formação da tempestade associada ao fenômeno de Wall Cloud registrada no dia 05 de setembro de 2005 no Município de Vinhedo SP apesar deste não ter previsto a precipitação decorrente do evento. METODOLOGIA Foram considerados os produtos meteorológicos gerados pelo modelo Eta 20 Km e 40 Km, utilizado operacionalmente no Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC). Foram avaliados os seguintes produtos: fração de cobertura de nuvens, linha de corrente em 200 hpa, temperatura do ponto de orvalho e depressão em 925 hpa, índice K, índice de levantamento (LI) e divergência de massa em 300 hpa, além das sondagens atmosféricas do Aeroporto Campo de Marte localizado em São Paulo, imagens de satélite cedidas pelo Laboratório de Prognóstico de Mesoescala (LPM/UFRJ) e a relação das descargas elétricas observadas no dia do evento obtida através do CPTEC. Vale lembrar que o evento de tempestade estudado ocorreu entre no fim da tarde do dia 05/09/2005 e as sondagens atmosféricas anteriores mais próximas a este horário, foram realizadas às 12 TMG (09:00h - hora local). Desta maneira, essas sondagens atmosféricas podem ser pouco representativas do ambiente onde possíveis tempestades venham a se formar, ou seja, não são ideais para se efetuar o cálculo dos principais parâmetros convectivos que auxiliam na previsão de tempestades, como a CAPE, o LI, o índice K, entre outros. Doswell (2001) comenta em seu trabalho, a respeito de um método para estimar a sondagem mais instável do dia a partir de uma sondagem convencional realizada no período da manhã. O método consiste em tomar a sondagem das 12TMG de um determinado dia e aplicar ao primeiro nível desta sondagem (superfície) a temperatura máxima de superfície prevista para o dia em questão. É importante ressaltar que este tipo de aproximação é razoável em situações onde pode-se considerar que a atmosfera em níveis mais elevados não sofrerá modificações significativas ao longo do dia. Ou seja, em situações onde não é esperada a chegada de sistemas sinóticos que modificam o ambiente de forma drástica. Desta maneira as principais modificações na atmosfera do local de interesse seriam promovidas basicamente pela incidência de radiação solar no decorrer do dia, principalmente nos

4 níveis mais baixos. Baseada nessa metodologia foi construída uma nova sondagem, porém utilizou-se a temperatura observada próxima ao horário de ocorrência do evento.

5 ANÁLISES E RESULTADOS A evolução do evento pode ser observada através das imagens de satélite do canal visível apresentadas na Figura 2a. A provável supercélula a qual o fenômeno estava associado pode ser vista entre os municípios de São Paulo e Campinas (Figura 2b). A análise dos resultados do modelo Eta mostrou que este não previu nebulosidade e precipitação para a região durante o dia do evento. (a) 05/09/ :30Z (b) 05/09/ :30Z Figura 2: Imagens de satélite do canal visível (a), setorizadas (b) para o Estado de São Paulo, do dia 05/09/2005. A análise dos campos de linha de corrente em 200hPa e em 850hPa, ilustrado na Figura 4a e 4b, respectivamente, revelou que a região onde ocorreu a Wall Cloud (Estado de São Paulo) encontrava-se a leste do cavado, bem pronunciado, em altos níveis. A presença de um jato em 200hPa indica a ocorrência de cisalhamento do vento. Observando a linha de corrente em 850 hpa, verifica-se uma forte confluência do escoamento de baixos níveis sobre o Estado de São Paulo (área marcada em destaque). (a) 05/09/ Z 200hPa (b) 05/09/ Z 850hPa Figura 4: Linha de corrente em 200hPa (a) e 850hPa (b) prevista pelo modelo Eta 20Km e 40Km respectivamente iniciado em 05/09/ Z para 05/09/ Z. A análise e previsão dos campos de temperatura do ponto de orvalho (Td) e depressão estão apresentados na Figura 5a e 5b. Nota-se na análise (dia 05 12Z) que a depressão atingiu valores inferiores à 2 o C para a região. Também é possível observar na previsão para o dia 05 18Z, horário próximo à ocorrência do evento, que os valores de Td são significativamente altos, em torno de 21 o C.

6 (a) 05/09/ Z (b) 05/09/ Z Figura 5: Análise (a) e previsão (b) para 05/09/2005 da Temperatura do ponto de orvalho (contorno) e depressão (sombreado) em 925hPa, gerados pelo modelo Eta 20Km iniciado em 05/09/ Z. A avaliação dos índices K e LI revelaram através da previsão do modelo Eta e da sondagem obtida no Aeroporto Campo de Marte (dia 06 00Z) condições favoráveis à atividade convectiva (Figura 6). Os valores de índice K previsto e observado foram de 39 e 34,3 respectivamente. O LI previsto ficou entre 6 e 9 na região de interesse, enquanto que o LI observado no aeroporto foi de 2,7 (Figura 7). Vale ressaltar que o Aeroporto Campo de Marte não está localizado onde o evento ocorreu, no entanto este é o aeroporto, que realiza sondagens, mais próximo da região. Utilizando a metodologia proposta para a estimativa da sondagem mais instável do dia, e sua CAPE, foi gerada a nova sondagem (Figura 8). Foi possível verificar um significativo aumento da CAPE durante o decorrer do dia. Vale ressaltar a presença de ar seco em níveis médios. Figura 6 - Índices K e LI previstos para 06/09/ Z pelo Eta 20Km. Figura 7 - Sondagem atmosférica obtida no Aeroporto Campo de Marte no dia 06/09/ Z. Figura 8 - CAPE estimada utilizando a metodologia proposta por Doswell (2001). Os altos valores observados no campo de divergência de massa em 300hPa (Figura 9a e 9b), indicaram a existência de convergência em baixos níveis sobre a região de interesse, fator essencial para a formação e desenvolvimento de tempestades convectivas. (a) 05/09/ Z (b) 05/09/ Z

7 Figura 9 - Análise (a) e previsão (b) da divergência de massa em 300hPa, gerados pelo modelo Eta 40Km. CONCLUSÕES A partir da avaliação de alguns produtos meteorológicos gerados pelo modelo regional Eta foi possível identificar se este simulou de forma adequada as condições necessárias para a formação da tempestade associada ao fenômeno de Wall Cloud registrada no Município de Vinhedo SP. A precipitação e a nebulosidade associadas ao evento não foram previstas pelo modelo. Contudo, outros parâmetros indicavam a possibilidade de ocorrência de eventos de tempestade severa. A análise dos campos de linha de corrente mostrou que a região encontrava-se a leste do cavado em altos níveis e revelou uma forte confluência do escoamento de baixos níveis sobre o Estado de São Paulo. A presença de um jato em 200hPa também indicava a ocorrência de cisalhamento do vento. A análise dos campos de Td e depressão e dos índices K e LI revelaram-se favorável ao desenvolvimento de atividade convectiva. A partir da estimativa da sondagem mais instável do dia foi possível identificar um significativo aumento do valor da CAPE durante o decorrer do período. Também foi verificada a presença de ar seco em níveis médios e de convergência em baixos níveis sobre a região. Logo, apesar do modelo Eta não ter previsto a ocorrência da atividade convectiva, diversos produtos gerados a partir deste indicaram condições favoráveis a formação e desenvolvimento do evento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DAVIES-JONES. Tornado dynamics. Thunderstorm Morphology and Dynamics. Ed. E. Kessler, University of Oklahoma Press, 2 a ed, DOSWELL, C. A. Severe Convective Storms An Overview, In Severe Convective Storms (C.A. Doswell, ed.), p. 1-26, Vol. 28, n. 50. Amer. Meteor. Soc., Boston, PIELKE, R.A. Mesoscale Meteorological Modeling. 1st Edition Academic Press, New York, N.Y., 612 pp MENEZES, W.F.; SILVA DIAS, M.A.F. Simulação Numérica dos Casos Itú e Ribeirão Preto: Comparação entre Casos de Tempestades Imersas em Ambientes com Diferentes Padrões de

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