APLICAÇÃO DE ÍNDICE DE SEVERIDADE EM DADOS DO RADAR METEOROLÓGICO DO PICO DO COUTO - RJ

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1 APLICAÇÃO DE ÍNDICE DE SEVERIDADE EM DADOS DO RADAR METEOROLÓGICO DO PICO DO COUTO - RJ Antônio Paulo de Queiroz 1, Paulo R. Bastos de Carvalho 2,Valdeci Donizete J. França 3 1,2,3 Centro Nacional de Meteorologia Aeronáutica Centro Integrado de Defesa Aérea e Controle do Tráfego Aéreo, Brasília - DF, Brasil. queirozapq@yahoo.com.br, baspaulo@yahoo.com.br, juliarvdf@gmail.com RESUMO: Os radares meteorológicos banda S pertencentes ao Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA) são empregados principalmente no monitoramento e evolução dos sistemas convectivos precipitantes que podem causar transtornos à aviação, como restrição às operações dos aeroportos ou desvios de rota das aeronaves. Os dados dos radares também são importantes na detecção de granizo, rajadas e precipitação intensa. Nesse trabalho os dados do radar meteorológico de São Roque - SP foram comparados com os dados do radar do Pico do Couto RJ. Verificou-se que havia uma diferença média de 9 dbz entre as refletividades dos dois radares. Essa diferença foi ajustada e foi aplicado um índice de severidade para detecção de pixels severos na área de cobertura do radar do Pico do Couto. Desse modo verificou-se que o índice de severidade conseguiu detectar de forma satisfatória os pixels severos para um estudo de caso de forte precipitação na região oeste do Estado do Rio de Janeiro, que provocou deslizamentos de terra e mortes durante as primeiras horas do ano novo de ABSTRACT: APPLICATION OF SEVERITY INDEX IN DATAWEATHER RADAR PICO DO COUTO RJ. Weather radar S-band to DECEA are mainly used in monitoring and evolution of convective systems which may cause inconvenience to aviation such as restricting the operations of airports or aircraft detours. The radar data are also important in the detection of hail, gusts and heavy precipitation. In this study, reflectivity data from weather radar Pico do Couto - RJ were compared with data from the radar of São Roque - SP. It was found that there was an average difference of 9 dbz reflectivity between the two radars. This difference was adjusted and was applied a severity index for detection severe pixels in the radar area coverage of Pico do Couto. Thus it was found that severity index could satisfactorily detect the pixels for a severe case study about heavy precipitation in the region west of Rio de Janeiro which caused landslides and deaths during the early hours of New Year Palavras-Chave: Radar meteorológico, refletividade, índice de severidade. Meteorological radar, reflectivity, severity index. 1. INTRODUÇÃO Atualmente está em operação na Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais (DSA) do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) um índice de severidade que identifica pixels em uma imagem do radar meteorológico com condições de produzir tempo severo (Queiroz, 2008). Tempo severo foi definido como qualquer evento meteorológico que causou algum tipo de dano à superfície como granizo, ventos de rajada, enchentes ou alagamentos. Os parâmetros utilizados para a obtenção do índice de severidade foram o conteúdo de água líquida integrado na vertical ( VIL), a densidade de VIL (DVIL), a altura da máxima refletividade (ALT MAX REF) e a diferença de altura entre o nível de 45 dbz e o nível de congelamento (0 ), denominada de altura de Waldvogel (1979) ( ALT WALDVOGEL). O índice é calculado a partir da seguinte equação:

2 VIL( kg / m²) DVIL( g / m³) MAXREF( dbz) ÍNDICE 21 1,4 52 ALTWALDVOGEL( km) 4,2 ALTMAXREF( km) 3,6 Portanto, para esse trabalho um pixel de radar pode ser considerado como severo, se o índice calculado para ele for maior que 0,8. 2. METODOLOGIA A metodologia consiste em obter a distribuição espacial das refletividades dos ecos dentro da área de 250 km de raio do radar meteorológico de São Roque ( S, W, 1147,54 m) e do radar do Pico do Couto ( S, W, 1771,94 m), formando uma grade cartesiana de 2 km de resolução horizontal, com 15 níveis de altitude (CAPPIs) variando de 2 até 16 km (separados de 1 km) para os dois radares. Desse modo, escolheu-se um evento em que havia estruturas precipitantes na área de intersecção dos dois radares: São Roque e Pico do Couto. A data escolhida foi o dia 01 de janeiro de 2010 entre 03:00 e 06:00 GMT. Assim, foram obtidos histogramas de frequências (Anagnostou et al, 2000 e Costa, 2007) para os valores de refletividades entre 15 e 40 dbz dos dois radares, de cada CAPPI entre 7 e 12 km de altura. Os CAPPIs entre 7 e 12 km foram escolhidos para evitar os efeitos da banda brilhante (em torno de 4,5 km de altura). Em seguida foi verificado que a diferença entre as médias das refletividades era de aproximadamente 9 dbz. Essa diferença pode ocorrer devido a problemas eletromecânicos nos radares, funcionamento deficiente da válvula magnetron, atenuação ou refração do sinal eletromagnético que se propaga em diferentes condições atmosféricas. Foi feito o ajuste de + 9 dbz nos dados do radar do Pico do Couto, e aplicado o índice de severidade a fim de verificar na imagem do radar onde estavam os pixels considerados severos para este estudo. A Figura 1 à esquerda mostra a imagem MAXCAPPI do radar do Pico do Couto de 01 de janeiro de 2010 as 06:00 GMT. Na Figura 1 à direita tem-se a imagem infravermelha realçada do satélite GOES 12 para o mesmo dia e horário.

3 Figura 1 Imagens do radar meteorológico do Pico do Couto e do satélite GOES RESULTADOS No dia 01 de janeiro de 2010, áreas de instabilidade provocaram fortes chuvas no oeste do Estado do Rio de Janeiro, principalmente na região de Angra dos Reis e Ilha Grande, onde houve como consequência deslizamentos de terra que causaram a morte de varias pessoas. Os radares meteorológicos do DECEA localizados no Pico do Couto RJ e São Roque SP conseguiram monitorar esse evento, através de varreduras volumétricas realizadas a cada 15 minutos entre 03:00 e 06:00 GMT. A Figura 2 mostra o histograma de freqüências para a distribuição dos valores de refletividades (Z) obtidos para os dois radares. Foram analisados um total de dados. Observa-se um offset de aproximadamente 9 dbz, entre as duas distribuições, valor esse que foi utilizado no ajuste dos dados do radar do Pico do Couto. Figura 2 Distribuição dos valores de refletividades observados pelo radar de São Roque (linha tracejada) e Pico do Couto (linha cheia).

4 A Figura 3 mostra uma imagem onde foram plotados os pixels com valores de VIL superiores a 0,5 kg.m -2 a fim de visualizar a localização das estruturas precipitantes. Também foram plotados os pixels com índice de severidade maior que 0,8 indicando a posição dos pixels severos. O raio de cobertura de 250 km do radar do Pico do Couto que limita os valores dos dados obtidos também está representado na Figura 2. Observa-se na parte leste da imagem uma região de forma alongada e que acompanha a radial do radar, formada pela interferência de outro radar utilizado no monitoramento de aviões e que está localizado próximo ao radar meteorológico. Figura 3 Índice de severidade para um campo de VIL superior a 0,5 kg.m -2 dia 01 de janeiro de 2010 as 06:00 GMT. 4. CONCLUSÕES Apesar da distância de cerca de 150 km da ocorrência do evento de chuvas intensas no oeste do Rio de Janeiro para o radar meteorológico do Pico do Couto, verificou-se que o índice de severidade conseguiu detectar os pixels considerados severos de modo satisfatório, podendo servir como mais um instrumento de apoio aos previsores meteorologistas no monitoramento e detecção de estruturas convectivas que podem causar tempo severo. AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao DECEA/FAB pela disponibilização dos dados de radares e a Mestre Izabelly do DSA/CPTEC pelo fornecimento dos arquivos referentes ao período do estudo.

5 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANAGNOSTOU, E.N.; MORALES, C.A.; CALHEIROS, R.V. Calibration of ground weather radar systems from TRMM precipitation radar observations: Aplication to the S- Band radar in Bauru, Brazil. Congresso Brasileiro de Meteorologia, Rio de Janeiro RJ, p. 1893_1898, COSTA, I. C.; Avaliação dos dados produzidos pela rede de radares meteorológicos de banda-s localizados no centro-sul do Brasil, Tese de Mestrado, INPE, Cachoeira Paulista SP, QUEIROZ, A. P.; Monitoramento e previsão imediata de tempestades severas usando dados de radar, Tese de Mestrado, INPE, São José dos Campos - SP, WALDVOGEL, A.; FEDERER, B.; GRIMM, P., Criteria for the detection of hails cells. Journal of Applied Meteorology, v. 18, n. 12, p , 1979.