XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002
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1 ESTUDO DE TEMPESTADES DO VERÃO 2001/2002 NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO: ASPECTOS OBSERVACIONAIS E NUMÉRICOS Igor Cerqueira Oliveira UFRJ - Dept. de Meteorologia - Laboratório de Prognósticos em Mesoescala Cidade Universitária Rio de Janeiro RJ ico@ufrj.br Talita Reis Antunes Pereira talita@acd.ufrj.br Wallace Figueiredo Menezes wallace@acd.ufrj.br ABSTRACT The present work shows an analysis of two convective systems that caused thunderstorms in the state of Rio de Janeiro, around the Baía de Guanabara area. The genesis and the propagation of the convective systems were well related to the low level humidity divergence pattern. The analysis and predictions of the ETA/CPTEC and MM5/LPM/UFRJ models were used in the study, as well as Galeão airport soundings and Pico do Couto Doppler radar images. INTRODUÇÃO O Município do Rio de Janeiro, durante o verão, é atingido freqüentemente por sistemas meteorológicos que causam chuvas intensas. Tais eventos causam transtornos econômicos e sociais de magnitude significativa que justificam estudos mais aprofundados sobre a causa dos mesmos. Em 2001 foram registrados 261 casos de desabamentos e 129 de deslizamentos de barreiras, a maior parte durante as chuvas de dezembro. Grande parte dos sistemas responsáveis por estes eventos estão compreendidos no conjunto denominado de convectivos de mesoescala (SCMs), sendo capazes algumas vezes de ocasionar eventos de precipitação e tempo severo mais intensos do que os provenientes de sistemas frontais. (Menezes et al, 2000) Para uma previsão mais precisa do desenvolvimento e da evolução de tais sistemas é importante considerar tanto os aspectos termodinâmicos como dinâmicos das tempestades. Em relação aos aspectos termodinâmicos devem ser avaliadas as condições de estabilidade e instabilidade de acordo com o tipo de atmosfera que está sendo considerada. Quanto mais quente e úmido for o ar ambiente em níveis baixos e relativamente mais seco em níveis médios, a situação ambiental será cada vez mais favorável aos mecanismos de desenvolvimento e redesenvolvimento de células convectivas. O ar frio que atinge o solo, proveniente das correntes descendentes das células convectivas em decaimento, atua como uma rampa para o ar quente e úmido ajudando assim na manutenção da corrente ascendente e vice-versa. Neste trabalho pretende-se estudar dois eventos de tempestades ocorridos em dezembro de 2001 no estado do Rio de Janeiro. Estes eventos apresentaram algumas semelhanças, como o pequeno intervalo entre si, a localização espacial semelhante entre outros fatores. MATERIAIS E MÉTODOS Para o diagnóstico realizado neste trabalho foram analisadas as imagens do satélite GOES-8 e do radar Doppler (CAPPI a 3 Km de altura) do Ministério da Aeronáutica localizado no Pico do Couto (RJ), as análises e previsões dos modelos regionais ETA/CPTEC e MM5/LPM/UFRJ, bem como as sondagens do aeroporto do Galeão. Para determinação das condições favoráveis e forçantes responsáveis pela formação dos sistemas convectivos, foram verificados, via estudo de casos, os padrões de convergência de umidade em baixos níveis e os campos de vento. A água de nuvem em 700hPa, ventos entre níveis baixos e médios e a instabilidade atmosférica foram avaliados para verificar as condições associadas à propagação (ou não) dos sistemas formados. Foram selecionados dois eventos de sistemas convectivos ocorridos em dezembro de 2001, sendo que ambos atingiram a região em torno da Baía de Guanabara, região Metropolitana do Rio de Janeiro. Os casos aconteceram nos dias 07 e 13 de dezembro de
2 RESULTADOS E DISCUSSÃO XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002 Na análise dos caso de tempestade ocorridos no dia 07 e 13 de dezembro de 2001, pode-se verificar que os eventos apresentaram algumas semelhanças. Ambos se formaram a N/NW da Baía de Guanabara, região metropolitana do Rio de Janeiro. O sistema do dia 07 ficou estacionário sobre essa região enquanto o do dia 13 apresentou um deslocamento em direção à cidade de Niterói, a leste da baía. O início da formação de ambos os sistemas foi aproximadamente às 18:00 hora local (HL). O sistema do dia 07 teve uma duração aproximada de uma hora e meia enquanto o do dia 13 durou aproximadamente 2 horas. As imagens de radar representadas na figura 1 e 2 foram obtidos próximas destes horários e permitiram um acompanhamento dos sistemas. Fig. 1 Imagens do Radar do Pico do Couto para 07/12 as 17:49HL 18:49HL Fig. 2 Imagens do Radar do Pico do Couto para 13/12 as 18:14HL 20:01HL 3485
3 Pôde-se observar que a formação destes dois sistemas convectivos esteve associada com a presença de convergência de umidade próxima ao horário do evento entre os níveis de 1000 a 850 hpa, como mostra as previsões dos modelos ETA/CPTEC (resolução de 40km) para as 18Z e MM5/LPM/UFRJ(resolução de 20km) as 19Z (caso do dia 07/12) e 20Z(caso do dia 13/12). Fig. 3 Divergência de umidade (valores negativos) prevista pelo ETA para os dias 07 e 13 em 1000hPa às 18Z Fig. 4 Div. de umidade (valores negativos) prevista pelo MM5 para os dias 07 às 19Z e 13 às 20Z em 850hPa Além disso, os campos de vento do modelo MM5 ressaltam a condição de convergência existente no local de formação dos sistemas convectivos. As sondagens do aeroporto do Galeão as 12Z mostravam que, no caso do dia 13, sobre a cidade do Rio existia um ambiente favorável à propagação de sistemas, ou seja, alta instabilidade termodinâmica mostrada pela presença de grandes áreas positivas no diagrama Skew-T, ar bastante úmido em níveis baixos e mais seco em níveis médios. No caso do dia 07/13 o gradiente vertical de umidade não era tão intenso, não oferecendo assim a mesma condição de propagação como o caso do dia
4 Fig 5 Campos de vento à superfície previstos pelo modelo MM5 para as 19Z dos dias 07/12 e 13/12 Fig. 6 Sondagens do Aeroporto do Galeão as 12Z dos dias 07/12 e 13/12 Analisando o campo de água de nuvem e vento em 700hPa do modelo MM5 podemos ter uma boa compreensão da localização e desenvolvimento dos sistemas. No caso do dia 13 podemos inclusive observar a interação dos ventos com o sistema convectivo e seu conseqüente desvio de direção na região onde está o sistema 3487
5 Fig. 7 Campo de água de nuvem em 700 hpa previsto pelo modelo MM5 para o dia 07/12 às 20Z Fig 8. Campos de Água de Nuvem e Ventos em 700 hpa previstos pelo MM5 para o dia 13/12 às 20Z CONCLUSÕES Tempestades provenientes de Sistemas Convectivos de Mesoescala atingem o município do Rio com grande freqüência no período do verão e estes sistemas quase sempre são de difícil previsibilidade. Desta forma, um estudo mais detalhado dos padrões ambientais associados a estes tipos de sistemas pode gerar ferramentas para uma melhora de sua previsibilidade. A convergência de umidade em baixos níveis mostrou-se como um dos fatores determinantes nos casos estudados para a formação dos sistemas convectivos (Silva Paiva, 2000). A física do modelo MM5 e sua baixa resolução em relação ao modelo ETA possibilitou uma eficiente previsão do local de surgimento da atividade convectiva ocorrida. 3488
6 A direção de deslocamento destes sistemas é fortemente influenciada pela direção média do vento entre os níveis baixos e médios sendo que as células convectivas associadas às tempestades tendem a se deslocar nesta mesma direção. Esta direção média é bem representada pela direção do vento em 700 hpa. O gradiente vertical de umidade foi o fator que diferenciou os dois sistemas, o que explica o deslocamento do sistema do dia 13 em direção a cidade de Niterói enquanto que o do dia 07 ficou mais estacionário. Uma sugestão para trabalhos futuros seria a de repetir as simulações numéricas com altíssima resolução se ter um melhor compreendimento dos campos relacionados a formação dos sistemas. Agradecemos o apoio financeiro da Fundação de Amparo a Pesquisa do Rio de Janeiro (FAPERJ) a este trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Menezes, W. F. et al. Estudo do ambiente favorável à propagação de sistemas convectivos de mesoescala sobre o município do Rio de Janeiro Anais do XI Congresso Brasileiro de Meteorologia Silva Paiva, L.M. Estudo de Tempestades e chuvas de verão no Estado do Rio de Janeiro UFRJ. Monografia. 3489
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