Análise do evento meteorológico severo ocorrido em 7 de setembro de 2002 no Estado do Rio de Janeiro

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1 Análise do evento meteorológico severo ocorrido em 7 de setembro de 2002 no Estado do Rio de Janeiro Francisca Maria Alves Pinheiro, Valdo da Silva Marques, Romísio Geraldo B. André, Sérgio Xavier Manhães Laboratório de Meteorologia Universidade Estadual do Norte Fluminense Abstract The present work shows an analysis of severe event occurred on September, 07,2002 in the Rio de Janeiro state with gust wind around 90 km/h. 1. Introdução O litoral do Estado do Rio de Janeiro foi acometido por fortes vendavais, na manhã de 07 de setembro de 2002, com ventos superiores a 90 km/h, na cidade do Rio de Janeiro e superiores a 120 km/h no vale do Paraíba, causando muitos danos materiais, incluindo quedas de arvores, interrupção de energia elétrica (cerca de 450 mil casas ficaram sem energia), destruição de marquises e telhados, sinais de trânsito deixaram de funcionar, aeroportos do Rio e a ponte Rio-Niterói foram fechados e até o desfile militar da Independência foi suspenso devido a quedas de palanques na Avenida Presidente Vargas, na cidade do Rio de Janeiro e nas Cidades de Belford Roxo, Niterói e Nova Iguaçu. Tendo em conta a severidade desse evento e o fato de que durante o inverno não são freqüentes estes tipos de fenômenos nessa região procurou-se analisar dados, imagens e produtos numéricos disponíveis para subsidiar uma previsibilidade deste tipo de evento. Cabe mencionar que os serviços de meteorologia não previram a ocorrência do evento. 2. Material e Método Foram utilizadas as seguintes informações disponíveis para análise: Cartas sinóticas de superfície da América do Sul de 00Z e 12Z para os dias 06 e 07/09/2002; Dados horários de METAR das 12Z do dia 06/09/2002 às 12Z do dia 07/09/2002 das regiões Sul e Sudeste; Dados diários da temperatura do mar, obtidos por satélite, para os dias 06 e 07/09/2002 para o litoral da região sudeste do Brasil, fornecidas pelo CPTEC; Radiossondagens do dia 06/09/2002 às 12Z das Estações do Galeão, Curitiba e São Paulo e das 12Z do dia 07/09/2002 para a Estação do Galeão; Imagens horárias de satélite no Infravermelho de 00Z até 12Z do dia 07/09/2002,; Imagens horárias do radar de Bauru do dia 07/09/2002 de 00:00h até 08:00h e de São Paulo nos horários de 03:00h e 05:00h de 07/09/2002; Sete saídas do Modelo ETA 40x40 km, de 6 em 6 horas, a partir de 00Z do dia 06/09/2002, obtidos do CPTEC/INPE; Sete saídas do Modelo ETA 17x117 km, de 6 em 6 horas, a partir de 00Z do dia 06/09/2002 fornecidas pelo LNCC (Laboratório Nacional de Computação Científica). Imagens da rede de raios RIDAT, intervalos de quatro horas entre as 12:35Z do dia 06/09/2002 às 12:35Z do dia 07/09/2002 da área de cobertura do RIDAT; Barograma da estação do INMET/Rio (83743) entre 00Z do dia 06 e 12Z do dia 07/09/2002; Dados de precipitação horária da rede da Geo-Rio composta de 33 estações pluviométricas. Embora se tenham utilizado todos os dados acima mencionados para efeito de análise, neste trabalho são mostradas somente as figuras e tabelas representativas das variáveis

2 meteorológicas necessárias à perfeita compreensão do texto. A metodologia usada foi a seguinte: Foi feita inicialmente uma análise sinótica para verificar as condições de larga escala que possivelmente favoreceram a ocorrência do evento. Além disso, analisaram-se as relações entre as variações horárias dos elementos meteorológicos em superfície e altitude no período de 06 a 07 de setembro de Esta análise teve a finalidade de identificar detalhes da distribuição espacial e temporal do evento e sua associação aos fatores de meso e larga escala. Para verificar o comportamento, em mesoescala, das variáveis termodinâmicas em diferentes níveis do ar superior, foram analisadas as radiossondagens do Galeão, Curitiba e São Paulo, referentes ao período acima citado, determinando-se as condições de instabilidade convectiva e o perfil do vento. Foram analisados os resultados dos modelos de mesoescala, tanto em superfície quanto em altitude. 3. Fatores de Macroescala e Mesoescala No Estado do Rio de Janeiro as perturbações extratropicais mais importantes são as entradas de massas de ar frio com origem na região Antártica ou no sul do Continente Sul Americano. Estes sistemas frontais são ativos em todos os meses do ano com diferentes graus de severidade. Ao se deslocarem de suas regiões de origem até o Estado do Rio de Janeiro normalmente sofrem alterações em função de fatores topográficos, da cobertura do solo, da interface oceano-continente e das condições atmosféricas reinantes em sua trajetória. Entretanto, cada frente fria tem uma história própria (Marques et al. 2001). Fora do regime das frentes as tempestades severas, em geral, podem ser iniciadas e mantidas pelo aporte de ar quente e úmido transportado pelo jato de baixos níveis dos trópicos para as latitudes mais altas acoplado com o jato de altos níveis de oeste (Nascimento, 2005). Entretanto, Conforte (1997) estudando complexos convectivos de mesoescala na América do Sul, que normalmente produzem tempestades severas, documentou alguns sistemas ocorrendo no Sul do Brasil sem o necessário acoplamento daqueles jatos, confirmando, no entanto, que o aporte de umidade em baixos e médios níveis da troposfera é fundamental para o desenvolvimento destes sistemas (Marques et al. 2001). 4. Resultados e discussões Análise Sinótica Para este estudo foram analisadas as cartas sinóticas 00Z e 12Z dos dias 06 e 07/09/02, conforme mostra a Figura 1. As 00Z do dia 6 nota-se a presença de uma frente fria sobre o Rio Grande do Sul e uma linha de instabilidade pré-frontal sobre a região Sudeste disposta na latitude de 20 o S, entre os estados de São Paulo, Minas Gerais e Rio de Janeiro. A baixa associada à frente, sobre o continente é de 1000hP e a Alta Semi-Permanente do Atlântico Sul de 1022hP. Os valores da temperatura na frente da frente, próximo ao litoral do estado do Rio de Janeiro estavam relativamente baixos, em torno de 22 o C. Às 12Z do dia 6 de setembro a frente se situava ao norte do Rio Grande do Sul e uma linha de instabilidade é observada ao longo do litoral do sudeste, entre São Paulo e Rio de Janeiro. O centro da baixa aumentou para 1006hP e o centro a Alta aumentou ligeiramente para 1024hPa. Os valores da temperatura no litoral do estado do Rio de Janeiro aumentaram ligeiramente para cerca de 24 o C. No dia 07 às 00Z a frente se deslocou mais rapidamente, atingindo o estado do Paraná e a linha de estabilidade permaneceu praticamente com a mesma configuração do horário anterior e a temperatura em superfície permaneceu estável. Às 12Z do dia 7 a frente atingiu o sul de São Paulo e a linha de instabilidade apareceu em outra posição, paralela à frente e perpendicular à costa, registrando-se muitas trovoadas e temperatura estável na região pré-frontal. Foi neste último intervalo sinótico que ocorreu os vendavais registrados ao longo da costa do estado do Rio de Janeiro. Os valores da temperatura da superfície do mar, não apresentados neste artigo, indicaram que houve uma anomalia negativa no mês de setembro de 2002 em torno de 1 o C na costa da região Sudeste do Brasil, portanto não parece haver contribuição positiva da interação oceano atmosfera na formação do fenômeno em análise.

3 4.2 Registros de vento na mensagem METAR Os dados das mensagens METAR referentes a algumas estações das Regiões Sul e Sudeste do Brasil (Tabela 1) indicam ventos máximos ocorridos e algumas estações dos Estados do Paraná, Mato Grosso do Sul e São Paulo no dia 06/09/2002, com rajadas que variaram entre 35 e 74 km/h entre 09Z e 18Z. No dia seguinte, 07/09/2002, os ventos máximos atingiram o Estado do Rio de Janeiro, com rajadas entre 30 e 93 km/h no período de 09Z a 11Z. Esses dados mostram que o sistema que produziu os vendavais cobriu uma vasta área Figura 1 Análise sinótica nos horários de 00Z e 12Z dos dias 06 e 07 de setembro de entre os estados do Paraná, parte do Mato Grosso do Sul, São Paulo e Rio de Janeiro, entre os dias 06 e 07 de setembro de 2002, mas não permite concluir que se tratava de um sistema individual se deslocando sobre a área em questão. O registro contínuo de pressão na cidade do Rio de Janeiro mostrou que entre as 08Z do dia 6 e 04Z do dia 7 houve uma queda de 7hPa, ou seja 0,35 hpa/h, seguida de uma subida brusca de 10hPa em duas horas que coincide com os momentos de rajadas superiores a 90 km/h registrados na estação do Galeão Análise do ar superior As sondagens disponíveis para este trabalho mostraram que na região Sudeste não prevaleceu todas as condições termodinâmicas favoráveis à convecção profunda nos dias 6 e 7 de setembro Em São Paulo, no dia 6, às 12Z apresentou um índice K =29 e um CAPE=717, uma camada seca entre 400 e 300 hpa, isotermia entre 900 e 800 hpa, com umidade relativamente baixe entre a superfície e o nível de 550hPa. Entretanto, a sondagem para o Rio de Janeiro, no dia 06 as 12Z, apresentou um CAPE=120, um índice K=30, uma camada seca entre 500 e 300hPa, e uma camada relativamente úmida entre a superfície e 500lhPa associada a uma pequena inversão à superfície. Como não se dispôs de sondagens noturnas, o próximo registro foi relativo às 12Z do dia 7, no Rio de Janeiro, após a ocorrência do fenômeno. Essas condições observadas nas sondagens antes e depois do evento não satisfazem as condições mínimas para a geração de convecção profunda que pudessem ser usadas como fator de previsão do evento severo ocorrido.

4 Tabela 1 - Registro de ventos (km/h) para algumas localidades do Sul e Sudeste do Brasil, com destaque para as velocidades acima de 30km/h Hora Cascavel 25º 00 S 53º 30 W Maringá 23º 28 S 52º 00 W Ponta Porã 22º 33 S 55º 42 W 06/09/2002 Curitiba 25º 24 S 49º 14 W Bauru 22º 20 S 49º 03 W Campinas 43º 00 S 47º 08 W R. Preto 21º 08 S 47º 46 W 09Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z /-9/2002 Hora Afonsos 22º 52 S 43º 23 W Galeão 22º 48 S 43º 15 W Sta.Cruz 22º 56 S 43º 43 W S. Pedro d Aldeia 22º 49 S 42º 05 W Macaé 22º 20 S 41º 46 W Campos, RJ Análise de imagens de satélite e resultados de modelo A imagem de satélite GOES-8 referente no canal IV, às 20Z do dia 06/09/2002 (Fig. 2) mostrou a existência de um jato de baixo nível de Norte flexionandose para leste na divisa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro, sendo superposto por um jato de alto nível, de oeste com flexão para nordeste justamente da mesma posição do jato de baixos níveis. Fig. 2 Imagem de satélite Góes-12, no canal IV, referente às 20:00Z. A ocorrência do jato de baixos níveis é confirmada pelas saídas de modelos numéricos para as 12Z e 18Z (Fig. 3). Estas são as condições clássicas para a formação de complexos convectivos de mesoescala. Na seqüência de imagens de satélite foi possível notar uma formação

5 de nebulosidade fechada a partir sul de Minas Gerais deslocando-se para o Estado do Rio de Janeiro, atingindo a parte norte do Estado entre as 20:00Z do dia e 09:00Z do dia 7/09/2002. (a) (b) Fig. 3 Saída do modelo numérico de mesoescala referente ao vento em 850hPa, mostrando a direção predominante de norte-noroeste e o destaque para o jato de baixo nível: (a) 12:00Z e (b) 18:00Z. 4.5 Análise de dados de radar e de raios As imagens horárias do radar de Bauru do dia 07/09/2002 de 00:00h até 08:00h e de São Paulo nos horários de 03:00h e 05:00h de 7/09/2002 e os dados da RIDAT (Rede Integrada de Detecção de Descargas Atmosféricas), são mostradas nas Figuras 4 e 5. As imagens de radar mostram uma área de intensa refletividade, se deslocando no estado de São Paulo no sentido sudoeste/nordeste na forma de linha de instabilidade, penetrando no estado do Rio de Janeiro por volta das 5 horas. Embora esses sistemas possam estar associados aos fenômenos que ocorreram no Rio de Janeiro, não foi possível acompanhá-los dentro do estado devido ao alcance limitados dos radares em questão. (a) (b) (c) (d)

6 Fig. 4 Imagens de radar: (a) e (b) Bauru e (c) e (d) São Paulo mostrando as áreas com maiores intensidades de ecos na manhã do dia 7/9/02 às 3 e 5h locais. A imagem de raios acumulados da RIDAT mostra o deslocamento das áreas mais ativas do sistema convectivo associado ao fenômeno estudado. O acumulado das últimas 4 horas indica uma forte atividade convectiva no estado do Rio de Janeiro. Fig. 5 Imagens da RIDAT acumulados no período de 12Z do dia 06 às 12Z do dia 07/09/02, de 4 em 4 horas. 5. Conclusões A análise sinótica tradicional, inspeção de sondagem e dados METAR, com auxílio de imagens de satélite, radar, raio e saídas de modelos numéricos não foi suficiente para se prever a intensidade do fenômeno meteorológico que causou os ventos fortes nesta área geográfica. Por isso torna-se necessária melhoria da rede de observações de superfície e altitude, além da instalação de mais radares, funcionando de forma integrada e o reforço dos centros regionais para rodar modelos numéricos de mesoescala com intervalos menores no tempo e no espaço para que se possam melhorar a previsibilidade de fenômenos desse tipo, incluindo a sua severidade. 6. Referência bibliográfica consultada ABDOULAEV, S. ; MARQUES, V.S. ; PINHEIRO, F. M. A ; MARTINEZ, E.F. A.;LENSKAIA, O. Análise de sistemas de mesoescala utilizando dados de descargas nuvem terra. Rev. Bras. de Geofísica. v.19(1), p , CONFORTE, J.C.: Estudos de Complexos Convectivos na América do Sul de Vizinhanças. Tese de Doutorado, Instituto de Pesquisas Espaciais, 120 p.,1997. NASCIMENTO, E. L.: Previsão de tempestades severas utilizando-se parâmetros convectivos e modelos de mesoescala: uma estratégia operacional adotável no Brasil? Rev. Bras. de Meteorologia. v.20(1), p , MARQUES, V.S., CARDOSO, D., PINHEIRO, F.M.A. E MOREIRA, J. C. Análise de temporais intensos no Rio de Janeiro. Rev. Bras. de Meteorol., v.16, n.2, p , MARQUES, V.S., WASHINGTON, D.G., SUCHAROV, E.C.: Caracterização Climática do Estado do Rio de Janeiro. Relatório COPPE, 65p. Rio de Janeiro, março de MARQUES, V.S., NASCIMENTO, E. L., CUNHA, A E.: Análise dos padrões de ecos de radar observados na área do Estado do Rio de Janeiro. In: Congresso Brasileiro de Meteorologia, 9, 1996, Campos do Jordão, Anais.., v. 2. pp UCCELLINI, L. W., JOHNSON, D. R. The coupling of upper and lower tropospheric jet streaks and implications for the development of severe convective storms. Mon. Weath. Ver., v. 107, , June VELASCO, I., FRITSCH, J. M.: Mesoscale convective complexes in the Americas. J. Geophys. Res., v.92, n o D8, pp , agosto 1987.