ANÁLISE DE UM CASO DE FRENTE QUENTE OBSERVADA NA AMÉRICA DO SUL

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1 ANÁLISE DE UM CASO DE FRENTE QUENTE OBSERVADA NA AMÉRICA DO SUL Claudinéia Machado Brazil Maria Helena de Carvalho Natalia Fedorova Faculdade de Meteorologia, UFPel ABSTRACT The frontal systems that reach the south region of Brazil have an important influence on the precipitation, temperature and humidity observed in this area. In this work synoptic and mesoscale analyses were performed. It was also made the analysis of the synoptic situation trough images of satellite of the file of CPMet/UFPel. As results, it was obtained the displacement of the frontal system from the position observed in Argentina, the synoptic situation observed during the period that the warm front remained over South America and the meteorological phenomenon associated to that system in Rio Grande do Sul. 1. INTRODUÇÃO. É importante estudar-se os sistemas frontais que atingem o Sul do país, uma vez que para os previsores é fundamental saber sobre seu deslocamento, seu desenvolvimento e o tipo de condições meteorológicas associadas a eles. As frentes quentes observadas na América do Sul são sistemas que carecem de pesquisa, pois praticamente não foram objeto de estudo até o presente momento. Um trabalho sobre ondas de calor e de frio sobre a Argentina foi realizado por Rasticucci (1994). Ela coloca que a ocorrência de ondas quentes no inverno é devida à presença de frentes quentes que permanecem quase sem deslocar-se e se convertem em frentes estacionárias. Outra situação verificada é a de frentes frias que estacionam sobre Entre Rios ou Corrientes e que se convertem em frentes quentes e neste caso apresentam anomalias de temperatura importantes somente em algumas estações. No Hemisfério Norte este tipo de sistema tem sido bem estudado. Por exemplo, pode-se citar Zwatz-Meise (1990) que estudou os aspectos sinóticos de frentes quentes usando imagens de satélite. Ela mostrou as propriedades sinóticas de dois tipos de frentes quentes típicas. Browning e Harrold (1969), num estudo de caso, encontraram descendência fraca em níveis baixos mudando para ascendência dentro e acima da zona frontal quente e concluíram que chuva relativamente uniforme devido somente à ascendência dinâmica em grande escala está freqüentemente adiante de frentes quentes ativas. Contudo, ocasionalmente, como no estudo que eles realizaram, a chuva muda o seu caráter e continua no setor quente. O objetivo do trabalho é determinar a estrutura e os fenômenos associados a uma frente quente que foi observada na América do Sul. 2. MATERIAL E MÉTODOS DADOS Para a realização desta pesquisa foram utilizadas imagens do satélite GOES-8, no canal infravermelho, obtidas no arquivo de imagens do Centro de Pesquisas Meteorológicas da UFPel. Utilizaram-se também dados de boletins sinóticos do 8º DISME e os seguintes campos meteorológicos (análises-00 UTC) fornecidos pelo National Center for Environmental Prediction (NCEP), dos Estados Unidos: pressão reduzida ao nível médio do mar, temperatura, umidade relativa, altura geopotencial, divergência e vorticidade e também cartas de linhas de corrente e isotacas. 3270

2 2.2. METODOLOGIA Foi feito o estudo de um caso de ocorrência de um sistema frontal que atingiu o estado do Rio Grande do Sul. Para identificar a posição dos sistemas frontais foram utilizadas imagens do satélite GOES-8, no canal infravermelho, para vários horários do período estudado (12 e 13 de junho de 1997). A identificação das frentes quente nas imagens de satélite foi feita com base no trabalho de Fedorova e Bakst (1996). Realizou-se também uma análise de mesoescala e uma análise sinótica da situação utilizando diversos campos meteorológicos. Nesta ultima análise todos os campos, exceto o da pressão, foram analisados em vários níveis padrões da atmosfera para se determinar sua estrutura vertical na região da frente quente e em regiões vizinhas a ela. Também foram calculados índices de instabilidade de acordo com o que está descrito em Bluestein (1993), para a região da frente quente, usando dados do modelo do NCEP (análise) para as 00:00 UTC. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ANÁLISE DAS IMAGENS DE SATÉLITE Na imagem do satélite das 02:45 UTC do dia 12 de junho de 1997 (figura 1) verifica-se a presença de uma frente quente associada a um vórtice, a qual localizava-se na parte central da Argentina. Esta frente quente pode ser identificada, por exemplo, pelas nuvens cirrus na sua vanguarda; também, ela pode ser localizada verificando-se a estrutura geral do vórtice ciclônico na imagem. No dia 13 de junho de 1997, também às 02:45 UTC (figura 2) observa-se que a maior parte da frente quente encontrava-se sobre o Oceano Atlântico. Já o setor quente do ciclone extratropical localizava-se sobre o Rio Grande de Sul, Uruguai e Argentina. Fig.1 - Imagem de Satélite do dia 12/06/ Fig.2 - Imagem de Satélite do dia 13/06/97-02:45 UTC 02:45 UTC 3.2. ANÁLISES DOS CAMPOS DE PRESSÃO E ALTURA GEOPOTENCIAL. Dia 12 de junho de 1997: Na região da frente quente observa-se no campo de pressão reduzida o bordo oriental da baixa, cujo centro estava localizado sobre o Oceano Pacífico. O valor da pressão na região da frente quente estava variando de 1008 a 1014 hpa e o gradiente de pressão era relativamente fraco, o que foi possível observar pelo espaçamento entre as isóbaras. No campo de geopotencial em 1000 hpa também se observou um gradiente fraco na mesma região, com valores variando entre 60 e 120 m no bordo oriental do centro de baixa. No nível de 850 hpa observa-se uma configuração bastante semelhante à do nível de 1000 hpa. Em 700 hpa a frente quente encontra-se numa região de curvatura anticiclônica com grande distância entre as isoípsas. No nível de 500 hpa fica evidente a presença de uma zona frontal sobre a Argentina, sendo que na região da frente quente as isoípsas apresentam curvatura anticiclônica em 500, 250 e 200 hpa. 3271

3 Dia 13 de junho de 1997: Neste dia na região em que se encontrava a frente quente no nível de 1000 hpa, o valor da pressão variava de 1017 a 1020 hpa; portanto, mais alta do que no dia 12. No campo de geopotencial em 1000 hpa observa-se um gradiente bastante fraco, o que pode ser inferido da distância entre as isoípsas, as quais tinham valores variando entre 120 e 180 m. Nos níveis de 700, 500 e 200 hpa as isoípsas, como no dia anterior, apresentam curvatura anticiclônica 3.3. ANÁLISES DAS CARTAS DE LINHAS DE CORRENTE E CORRENTE DE JATO Dia 12 de junho de 1997 Na carta para 1000 hpa (figura 3) nota-se que a zona frontal quente em estudo estava sendo alimentada por ar vindo do Oceano Atlântico, que todavia, tinha de percorrer uma distância muito grande dentro do continente até chegar à região do sistema. Em 850 hpa, observa-se uma corrente de norte, ao longo dos Andes e que chega até a frente quente em estudo, o que deve ter contribuído para o aumento da umidade neste sistema. No nível de 500 hpa observam-se isotacas com valores altos (maiores que 45 ms -1 ) na região do Oceano Pacífico, próximo à costa da América do Sul. Em 250 hpa os ventos no jato associado à zona frontal apresentam-se bastante intensos (valores maiores que 60 ms -1 ). Dia 13 de junho de 1997 Em 1000 hpa, nota-se um escoamento de ar marítimo para a zona frontal localizada sobre a Argentina. No nível em 850 hpa, diferentemente do dia anterior, as linhas de corrente que chegam até a frente quente têm origem no anticiclone subtropical do Oceano Atlântico. Em 250 hpa o jato associado à zona frontal apresentava valores em torno de 40 ms -1, ou seja, mais baixos do que no dia 12. Fig. 3 Linhas de corrente e isotacas em 1000 hpa, para o dia 12 de junho de

4 3.4.ANÁLISES DOS CAMPOS DE TEMPERATURA E UMIDADE RELATIVA Dia 12 de junho de 1997: O campo de temperatura em 1000 hpa não apresenta uma configuração clara. Já em 850 hpa (figura 4) pode-se observar uma língua de ar quente na Argentina Central e Norte, sendo que os valores máximos de temperatura encontram-se na região mais central do continente e foi observada também uma massa de ar frio no Oceano Pacifico. Em 700 hpa também existe uma língua de ar quente na mesma vertical que em 850 hp, que contudo tinha uma penetração, na direção sul, menor do que em 850 hpa. O núcleo do ar quente em 700 hpa localiza-se sobre a Bolívia, onde se observa uma isoterma de 10 ºC. O ar frio sobre o Oceano Pacífico apresenta neste nível um núcleo fechado com valores menores que 10ºC. Em 500 hpa a língua de ar quente torna-se ainda menos evidente. Na região da frente quente as isotermas apresentam-se quase zonais, indicando que a componente meridional do gradiente de temperatura é pequena. Em 1000 e 850 hpa na maior parte do sistema frontal a umidade relativa estava abaixo de 80%. No nível de 700 hpa podiam ser observada uma isolinha de 90% na região onde se encontrava a frente quente. Também em 500 hpa a atmosfera encontrava-se seca na região em estudo. Dia 13 de junho de 1997: No campo de temperatura em 700 hpa, como no dia anterior, foi possível observar uma língua de ar quente na Argentina próximo ao Uruguai; neste dia, o núcleo de ar quente estava mais intenso. Em 500 hpa a língua de ar quente, já não está mais pronunciada, como ocorreu no dia 12. Em 1000 hpa na maior parte da frente quente a umidade relativa estava em torno de 90%, o que mostra que houve um aumento em relação ao dia 12. No nível de 700 hpa a umidade relativa estava muito baixa, ou seja, o ar estava bem mais seco do que no dia anterior. Fig.4 - Temperatura em 850 hpa para o dia 12/06/ ANÁLISES DOS CAMPOS DE DIVERGÊNCIA E VORTICIDADE Dia 12de junho de 1997: Na região do sistema frontal quente a vorticidade em 1000, 850 e 500 hpa era positiva. Contudo, os valores eram muito baixos. No nível de 250 hpa (figura 5) podem ser observados valores negativos de vorticidade, chegando a 4 e -05 s -1, na região da frente quente. Em 1000, 850, e 700 hpa a divergência apresentava valores positivos na região da frente quente. No nível de 500 hpa, na maior parte da região da zona frontal também observam-se divergência positiva. Em 250 hpa (figura 6) é notada convergência associada à presença da frente quente. Dia 13 de junho de 1997: 3273

5 Na região da frente quente em 1000, 850 e 500 hpa a divergência apresentava valores positivos embora muito fracos, ainda menores do que no dia anterior. Já em parte do setor quente tem-se uma zona de convergência nos níveis de 1000 (norte da Argentina) e 850 hpa (norte da Argentina, parte do Uruguai e oeste do Rio Grande do Sul) ocasionando formação de nuvens, conforme observado na imagem de satélite. Em 250 hpa é observada convergência associada à presença da frente, e no setor quente observa-se divergência com valores positivos. Em todos os níveis na região do sistema frontal a vorticidade era positiva, contudo os valores estavam bastante baixos, o que também foi verificado no dia 12, nos níveis de 1000, 850 e 500 hpa. Fig.5 -Vorticidade Relativa-250 hpa do dia 12/06/97 Fig.6- Divergência-250 hpa do dia 12/06/ DISCUSSÃO DAS ANÁLISES DAS CARTAS DE MESOESCALA Comparando a carta sinótica das 18:00 UTC do dia 12/06/97 com a posição da frente quente na imagem de satélite das 17:45 UTC, nota-se que devido à presença daquele sistema ao sul do estado na estação de Santa Vitória do Palmar o céu estava totalmente encoberto com nuvens stratocumulus. Houve ocorrência de nevoeiro em boa parte do estado, localizada dentro do setor quente do vórtice. Várias estações do Rio Grande do Sul localizadas nesta mesma região do vórtice registraram nuvens de desenvolvimento vertical. Na estação de Rio Grande não foi possível estimar-se a quantidade de nuvens, em função da presença de nevoeiro no horário da observação. Como a zona frontal quente encontrava-se neste horário sobre Rio Grande, isto indica que também ocorreu nevoeiro devido à presença da frente. O valor da umidade relativa atingiu 100% na região da frente e a temperatura observada às 18:00 UTC em Santa Vitória do Palmar verificada foi de 16 ºC. Na imagem das 11:45 UTC do dia 13/12/97 observa-se que a frente fria associada ao sistema em estudo já atingia o sul do Rio Grande do Sul. Na carta das 18:00 UTC do dia 13 de junho observase um centro de baixa pressão com a presença de chuva no tempo passado em praticamente todo o 3274

6 RS e no tempo presente no litoral Sul do estado, onde em Santa Vitória do Palmar foram observadas trovoadas. Fig. 7 Mapa sinótico sobre o Rio Grande de Sul, para o dia 12 de junho de 1997, às 18:00 UTC. As linhas cheias são isóbaras e as linhas tracejadas são isotermas ÍNDICES DE INSTABILIDADE Os resultados dos três índices calculados para os dias 12 e 13 de junho, concordaram com a situação sinótica observada nas imagens de satélite que mostraram a não ocorrência de nuvens convectivas. 4. CONCLUSÕES. A zona frontal estava bem definida nos campos de geopotencial de altos níveis. No campo de temperatura em 850 hpa foi observada uma língua de ar quente que atingia praticamente todo o território da Argentina em associação com a presença da frente quente neste mesmo país. A nebulosidade da frente quente observada na região Central da Argentina as 02:45 UTC do dia 12/06 começou a atingir a fronteira sul do RS a partir das 14:45 UTC do dia 12/06. Não foi observada a presença de precipitação durante a passagem da frente quente no RS. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. BJERKNES, J. Geofys Publikasjoner, Norske Videnskapes Akad. Oslo, Vol I, nº2, BLUESTEIN, H.B. Synoptic Dynamic Meteorology in Midlatitude. Vol II. New York. Oxford University Press, 594 p BROWNING, K.A, HARROLD, T.W. Air motion and precipitation growth in a wave depression Quart. J. Roy Meteor. Soc. p. 95, , FEDOROVA, N., BAKST, L. Frontal Section Identification from satellite Data. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 9, Campos do Jordão. Anais...V.1, p RASTICUCCI, M. Ocurrencia de olas de calor y frio sobre la Argentina. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 8,1994, Belo Horizonte, pg ZWATZ MEISE, V., Satellite-synoptic aspects of warm fronts. 8-th Meteosat Scientific User s Meeting, Norrkoping,