Ocorrência de Tempestades Severas Durante o Inverno do Estado de São Paulo

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1 Ocorrência de Tempestades Severas Durante o Inverno do Estado de São Paulo Ana Maria Gomes, Gerhard Held, Marcelo Medeiros 1 Instituto de Pesquisas Meteorológicas, UNESP, Bauru-SP 2 Departamento de Geografia, Unidade Experimental de Ourinhos, UNESP, Ourinhos-SP ana@ipmet.unesp.br RESUMO: O presente estudo apresenta uma análise focando a ocorrência de tempestades severas durante dois períodos de inverno no Estado de São Paulo, a saber, nos meses de julho dos anos de 2007 e Distribuições espaciais dos parâmetros que caracterizam as propriedades dessas tempestades, tais como volume, área, altura dos topos dos ecos, refletividade máxima, duração, bem como velocidade de deslocamento desses sistemas precipitantes, foram determinados para limiares de refletividade >25 e 40 dbz, e volume >30 km 3. A distribuição sazonal para o volume de precipitação evidenciou as áreas de atuação dos sistemas bem como as acumulações extremamente anomalas observadas caracterizando esses dois periodos de inverno como atipicos para o Estado de São Paulo. Palavras-chaves: Climatologia, Tempestades Severas, Radar, Estado de São Paulo. ABSTRACT: This study presents an analysis of the anomalous winter storms that occurred during the months of July 2007 and 2009, which have produced considerable damage over parts of the State of São Paulo, as well as an anomalous precipitation field in excess of 200 mm over the central, western and southern regions of the State. The conditions favorable for large amounts of precipitation had been created through the weakening of the dominant highpressure system over southeastern and central western Brazil, with a simultaneous increase in the frequency of cyclonic vortices present in higher layers of the atmosphere. A case study for 24 July 2007 and 29 July 2009, is presented based on the storm properties related to the hail-producing cells and the hail metrics parameters of the NCAR software TITAN. Amongst the scattered storms persisting on these days, a few storms with supercell characteristics were identified by TITAN, using a threshold of 40 dbz. The storm structure severity has shown signatures typical of an extreme severe episode lasting for at least 5 hours, starting at midday in the west of the state, moving at km.h -1 and producing an intermittent hail swath. Keywords: Climatology, Severe Storms, Radar, São Paulo State. 1 - INTRODUÇÃO O conhecimento sobre a distribuição espacial da precipitação e sua freqüência para uma determinada região é de extrema importância para o planejamento das atividades humanas em geral. A maioria dos estudos existentes na literatura especializada foi realizada utilizando dados de redes pluviométricas convencionais. Neste estudo os aspectos morfológicos da precipitação na região central e oeste do Estado de São Paulo são analisados tendo por base as informações coletadas pelos radares do Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet), localizados em Bauru e Presidente Prudente, respectivamente. O Estado de São Paulo está localizado na região sudeste do Brasil caracterizada, em geral, por uma região de transição entre os climas tropicais, típicos das baixas latitudes e o clima mesotermal, típico das latitudes temperadas (Nimer, 1979). A região está sob influencia de sistemas de grande escala, tanto das latitudes tropicais quanto das latitudes temperadas, tanto os sistemas sinóticos quanto a atividade convectiva estão em sua maioria concentrados

2 durante o período de verão, sendo que a maior parte do tempo significativo ocorre entre os meses de outubro a março, quando o suprimento de energia solar e de umidade é maior. Uma breve revisão da literatura mostra que a maioria dos estudos, focando eventos extremos ou severos, está associada com a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), definida como a formação de uma frente estacionaria, sendo responsável por chuvas intensas e mais ativas durante os meses do verão (Satyamurty et al., 2008). Certamente tempestades severas podem ocorrer em qualquer tempo do ano, embora sejam menos freqüentes durante os meses de inverno. Episódios de tempo severo, normalmente associados a sistemas baroclínicos, ocorrem dentro da área de vigilância dos radares do IPMet, que cobre boa parte do Estado de São Paulo, sendo que vários desses episódios severos, muitas vezes produzindo granizo, foram registrados ao longo dos anos. De acordo com o estudo feito por Fernandes and Satyamurty (1994) situações de cavado invertido são observadas durante períodos de inverno e são responsáveis por tempo severo no Estado de São Paulo produzindo chuva moderada durante a estação seca. 2 - MATERIAL E MÉTODOS O presente estudo apresenta uma análise de tempestades severas que ocorreram durante dois meses de inverno, a saber, os meses de julho dos anos de 2007 e 2009, os quais produziram campos de precipitação anômalos, em excesso de 200 e 300 mm, respectivamente, sobre as regiões: central, oeste e sul do estado. Dois eventos severos observados em 24 de julho de 2007 e 29 de julho de 2009 são apresentados resumidamente quanto às propriedades das células produtoras de granizo utilizando métricas do TITAN (Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting; Dixon and Wiener, 1993), desenvolvido pelo NCAR e implementado no IPMet. O volume de chuva produzido por nuvens convectivas está relacionado, de alguma forma, à extensão em área e ao tempo de vida dessas nuvens. As áreas de eco são definidas a partir da escolha de um determinado limiar de refletividade e para o presente estudo selecionou-se limiares de refletividade de 25, para os campos de precipitação acumulada pelo radar e o limiar de 40 dbz para obtenção das propriedades relativas às tempestades severas. Os volumes estimados pelo radar são obtidos dos valores de refletividades transformados em taxas de precipitação usando a relação de Marshall e Palmer (1948), Z = 200R 1, 6, onde Z é a refletividade equivalente em mm 6.m -3, e R é a taxa de precipitação em mm.h -1. Os volumes são calculados sobre cada ponto de grade, multiplicando-se a taxa de precipitação pela área elementar definida pelos pontos de grade a partir do limiar de refletividade selecionado usando sucessivas varreduras. Figura 1- Áreas de alcance qualitativo (450km) e quantitativo (240km) a partir de cada radar do IPMet, Bauru (BRU) e Presidente Prudente (PPR), respectivamente.

3 Os dados utilizados no estudo foram coletados pelos radares meteorológicos banda-s Doppler localizado em Bauru (Lat S, Long W, 624 m ao nível médio do mar), e Presidente Prudente (Lat S, Long W, 624 m ao nível médio do mar) cujas áreas de alcance quantitativo estão ilustradas pela Figura 1. 3 RESULTADOS 3.1 Climatologia da Precipitação Uma intensa formação de áreas de instabilidade, associadas à presença de uma frente fria e cavados em níveis médios e altos da atmosfera, foi observada entre os dias 24 e 25 de julho de 2007, responsável pelos diversos episódios de tempo severo que produziram tempestades de granizo que atingiram principalmente as regiões ao nordeste-leste do Estado de São Paulo. Valores extremos de precipitação foram observados em diferentes áreas do Estado durante o mês, excedendo a média histórica. No mês de julho de 2009, os totais de precipitação ultrapassaram novamente as médias históricas em quase todo estado, tendo um destaque para a região sul onde o volume de chuva ultrapassou os 300 mm em algumas áreas fora do alcance quantitativo dos radares. Durante o referido mês, observou-se ocorrência de chuva sobre o estado em praticamente todos os dias. a) b) Figura 2 Distribuição da precipitação mensal: a) julho de 2007 e b) julho de 2009, obtida com dados dos radares Doppler do IPMet, usando a relação de Marshall e Palmer (1948). As figuras 2-a e 2-b mostram os acumulados mensais para os meses de julho de 2007 e 2009, respectivamente, registrados na área de alcance dos 240km de cada radar, cobrindo as regiões central e oeste do Estado de São Paulo, destacando as regiões onde se observaram valores em excesso de 200 mm de julho de 2007 Entre as tempestades que persistiram neste dia, pelo menos uma delas foi identificada pelo TITAN com características de supercélula, (Figura 3-a), causando danos extensos às plantações de laranja da região resultando numa perda de 30% da produção com implicações diretas para a próxima safra. O indice relativo à estrutura de severidade da tempestade, dado por SSS (Storm Structure Severity; Visser, 2001), mostrou assinaturas típicas de um

4 episodio extremamente severo, onde as estruturas de base, topo e volume severos foram observadas durante a maior parte do tempo de duração do evento (Figura 3-b). (a) (b) Figura 3 (a) Rastreio (verde-claro) mostrando as células, identificadas pelo limiar de 40 dbz, produzindo granizo severo durante o evento de 24 de julho de (b) Índice SSS (Storm Structure Severity; Visser, 2001) para o horário de 15:05 HL. O evento teve duração em torno de 5 horas, iniciando em torno do meio-dia no oeste do Estado, se deslocando com velocidades médias de km.h -1 e produzindo um rastro intermitente de granizo pela área. 3.2 Evento de 29 de julho de 2009 Os sistemas frontais que adentraram o Estado de São Paulo durante o mês de julho contribuíram para os totais de precipitação acima da normal observados para o período e produzindo as tempestades de granizo acompanhadas de ventos fortes causando danos nas regiões atingidas sobre as áreas centro-sul do Estado em A Figura 4 mostra o deslocamento das várias células, identificadas pelo limiar de refletividade em excesso de 40 dbz. Suas caracteristicas lembram as de uma supercélula,ou seja, células persistentes e acompanhadas de fortes ventos e produzindo granizo, causando muitos estragos ao longo de suas trajetórias. Figura 4. Rastro de células com caracteristicas de supercélulas, responsáveis pelo granizo observado nas várias regiões do Estado neste dia (esquerda) e distribuição espacial da duração da atividade convectiva para o mes de julho de 2009 (direita).

5 A distribuição espacial para o tempo de duração da atividade convectiva durante todo o mês de julho de 2009, é mostrada na Figura 4(direita). Dessa figura pode-se observar que a atividade convectiva durante julho de 2009 se concentrou principalmete nas regiões centro-sul do Estado, com duração media entre 10 a 12 horas. 4 - CONCLUSÃO Os vários sistemas frontais que atravessaram o Estado de São Paulo durante o mês de julho dos anos de 2007 e 2009 contribuíram para os totais de precipitação acima da normal observados para o período produzindo tempestades severas acompanhadas de ventos e granizo, que provocaram danos em várias cidades, essencialmente as localizadas nas áreas norte e centro-leste do Estado, em 2007 e as áreas centro-sul do Estado em A distribuição espacial da precipitação, para o mês de julho de 2007 e 2009, observada pelos radares Doppler do IPMet mostra a estrutura fina dessa precipitação e a distribuição espacial da duração média dessas tempestades se resume numa informação importante para a agricultura, defesa civil e certamente deverá ser disponibilizada para a sociedade. 5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. DIXON, M.J. e WIENER, G.,1993. TITAN Thunderstorm identification, tracking, analysis, and nowcasting A radar-based methodology. Journal of Atmospheric Oceanic Technology, v.10, p GOMES, A. M. H.; ESCOBEDO, J.F.,2010. Climatologia de Tempestades na área central do Estado de São Paulo usando radar meteorológico. Revista Energia na Agricultura, Botucatu, v. 25, n.1, p MARSHALL, J.S. e PALMER, W.M.K., The distribution of raindrops with size. Journal of Meteorology, v. 5, p NIMER, E.,1979. Climatologia do Brasil. Fundação Instituto Brasileiro de Geografia, Estatística, Diretoria Técnica, Superintendência de Recursos Naturais e Meio Ambiente. SATYAMURTY, P; S. B. SOUSA JR, M. DA S. TEIXEIRA, L. E. M. G. DA SILVA, Regional circulation differences between a rainy episode and a nonrainy episode in eastern São Paulo State in March Revista Brasileira de Meteorologia, 23 (4), VISSER, P.J.M., The Storm-Structure-Severity method for the identification of convective storm characteristics with conventional weather radar. Meteorological Applications, 8, p.1-10 (doi: /s ).