ABSTRACT: The implementation of the TITAN system in December 2005, has provided

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1 AVALIAÇÃO DE PARAMETROS PREVISORES DE TEMPESTADES SEVERAS Ana M. GOMES 1, Gerhard HELD 1 Instituto de Pesquisas Meteorológicas / UNESP Bauru São Paulo 1 ana@ipmet.unesp.br RESUMO: A utilização do sistema TITAN, a partir de dezembro de 25, permitiu o acesso em tempo real de parametros previsores derivados de refletividade que estão sendo usados desde então para identificação e alerta de tempestades potencialmente severas na área de alcance quantitativo dos radares de Bauru e Presidente Prudente. Visando implementar uma ferramenta para validação desses parametros foi disponibilizado na pagina eletronica do IPMet, em 28, um formulário onde observadores voluntários podem contribuir com detalhamento sobre uma tempestade observada assinalando itens que descrevem suas características podendo relatar ainda, no item considerações, se durante a ocorrência houve algum dano resultante desse evento. Desde então, as informações contidas nesses formulários estão disponíveis para a pesquisa e validação de alertas a tempestades severas. Um estudo de caso, ocorrido em 5 de janeiro de 212, foi selecionado e calculado as propriedades características das células produtoras do granizo e os resultados comparados com os dados dos relatórios recebidos pela Rede de Observadores Voluntários. ABSTRACT: The implementation of the TITAN system in December 25, has provided real-time access to the predictor parameters derived from reflectivity that has been used to identify and alert of potentially severe storms within the 24 km range of the Bauru and Presidente Prudente radars. In 28, a hail report form was introduced and made available through IPMet s homepage, where voluntary observers are encouraged to contribute details of an observed severe storm. Since then, a stream of these reports became available for research, with the main objective of storm validation. A case study for 5 January 212 was selected and storm properties, related to the hail-producing cells, as well as the hail metrics parameters of the NCAR software TITAN, form the basis for the analysis presented here. The results are compared to the information provided in the voluntary hail observer reports with the main purpose of validating the TITAN parameters. 1 INTRODUÇÃO O Estado de São Paulo está situado na região sudeste do Brasil e é, em geral, caracterizado por chuvas de verão e um inverno relativamente seco. Tempestades severas podem ocorrer em qualquer época do ano, mas a maior parte do tempo significativo ocorre entre outubro e março, quando o fornecimento de energia solar e umidade é maior. O Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet) da Universidade Estadual Paulista (UNESP) monitora e coleta

2 informações sobre a estrutura tridimensional dessas tempestades desde 1992 e 1994, utilizando dois radares banda-s Doppler, localizados em Bauru e Presidente Prudente, respectivamente, cobrindo a área central e parte ocidental do estado de São Paulo. As tempestades severas são uma ameaça significativa e certamente podem causar enormes prejuízos à agricultura, áreas urbanas, indústrias, bem como a perda de muitas vidas, devido aos fortes ventos - incluindo tornados; granizo, raios intensos e inundações (Held et al., 21; Held e Gomes, 26; Held et al., 26). Parte dos estudos realizados no IPMet tem como objetivos a determinação de assinaturas em eventos severos e a transferência desses resultados para o ambiente operacional. A partir de 28, foi proposto um modelo de formulário possibilitando maior detalhamento sobre a ocorrência de um determinado evento severo, conforme mostrado pela Figura 1. Figura 1: Modelo de relatório usado pela Rede de Observadores Voluntários do IPMet Esse modelo de relatório contendo detalhes relativos a uma tempestade foi disponibilizado na página eletrônica do IPMet e iniciado a partir daí um trabalho de mobilização para a formação de uma Rede de Observadores Voluntários. Desde então os relatórios estão disponíveis para pesquisa, embora num número ainda aquém das expectativas, os mesmos provêem um meio importante para a validação de alertas a tempestades severas na área de cobertura dos radares do IPMet. Para a apresentação dos resultados foi selecionado apenas um evento que produziu granizo severo em algumas regiões do estado, ocorrido em 5 de janeiro de 212.

3 2 MATERIAL E MÉTODOS Além do rastreamento e previsão do deslocamento das células de tempestade, o sistema TITAN (Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting; Dixon e Wiener, 1993), possui algoritmos instalados que permitem a identificação de assinaturas presentes em tempestades potencialmente severas utilizando apenas a refletividade observada pelos radares meteorológicos. Os parâmetros usados na análise são os baseados em métricas de granizo, tais como a probabilidade de granizo (POH), proposta por Waldvogel et al. (1979), o índice FOKR, e o índice HMA, relativo a acumulação de massa de gelo na tempestade. O detalhamento dos algoritmos empregados na obtenção dos referidos índices está em Foote et al. (25). Para o presente estudo a célula do TITAN é definida pelos limiares de 4 dbz para a refletividade e de 16 km 3 para o volume, observados em pelo menos três varreduras (15 minutos). Para todas as células que excederam a esses limiares foram calculados os respectivos parâmetros acima mencionados. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Evento de 5/1/212 Síntese Sinótica O predomínio de um sistema de baixa pressão em superfície e as altas temperaturas observadas nesse dia favoreceu a instabilidade do ar, possibilitando a ocorrência das células convectivas intensas detectadas pelos radares a partir das primeiras horas da tarde em algumas regiões do estado de São Paulo Parâmetros Indicadores de Severidade Os dados para esse dia foram processados com o TITAN para a obtenção dos parâmetros indicadores de severidade propostos para a análise. A evolução temporal dos índices de severidade, tais como probabilidade de granizo (POH), índice FOKR e a massa de gelo acumulada (HMA) são mostrados na Figura 2. A analise desses índices mostra boa concordância entre os horários da observação do granizo no solo, conforme relatórios da rede de observadores voluntários apresentando valores de categoria 3 para o índice FOKR e próximo de 1 para os valores de POH associados a duas células que produziram granizo sobre áreas localizadas em Cruzália e Rancharia, respectivamente. Para a evolução temporal do parâmetro de acumulação de massa de gelo, mostrado na Figura 2, os valores obtidos ficam em torno de 7kton e logo após decaem rapidamente para valores em torno de 2kton próximo ao horário do granizo observado no solo, ou seja, às 15:3 HL destacado, na Figura 2, pela elipse branca. Em ambas localidades, os relatórios recebidos indicaram granizo dos tamanhos de noz e uva

4 (entre 2,5 e 1,5cm). A analise da evolução temporal para os volumes observados para essas duas células que produziram granizo, mostraram que os valores excederam ao valor mínimo de 4 km 3, encontrados associados as tempestades produtoras de granizo na região de Mendoza, Argentina. Indice de Granizo 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 17:6 Hail-FOKRCat-4 Hail-WaldvogelProb 17:51 17:59 18:6 18:14 18:21 18:29 18:36 18:44 Acumulação de Gelo na Tempestade(kton) :6 17:51 17:59 18:6 18:14 18:21 18:29 18:36 18:44 Indice de Granizo 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 15:51 15:59 16:6 Hail-FOKRCat-4 16:14 Hail-WaldvogelProb 17:6 Acumulação de Gelo na Tempestade (kton) :51 15:59 16:6 16:14 17:6 Figura 2: Evolução temporal dos índices POH e FOKR (esquerda) e HMA (direita) para duas tempestades que produziram granizo severo em 5/1/212, na localidades de Cruzália (acima) e Rancharia (abaixo). 4 CONCLUSÕES O sistema TITAN foi utilizado para a analise e avaliação de evento severo ocorrido na área de alcance dos 24km dos radares do IPMet. Os resultados preliminares desta análise demonstraram o potencial de utilização dos Índices de Severidade, disponíveis com o TITAN. A analise da evolução temporal para as propriedades das células de tempestade possibilitou a identificação de importantes assinaturas: Células produtoras de granizo apresentaram volume > 4 km 3 ; Velocidade média > 5 km/h; Índices FOKR e POH com valores entre 3 e 4 e.8 e 1, próximos do horário do granizo observado no solo; O parâmetro HMA (massa de granizo acumulada) mostrou valores > 2 ktons próximo ao horário do granizo observado no solo;

5 Relatórios de granizo observado no solo foram enviados para o evento de 5 de janeiro de 212 e utilizados neste estudo como verdade terrestre para validação da ocorrência do granizo, do inicio da queda do granizo, do tamanho do granizo, etc. O horário de inicio do granizo, indicado no Relatório, corrobora com o horário identificado pela analise e próximo ao colapso observado para os índices de severidade obtidos pelo TITAN. Este estudo é parte de pesquisa em andamento e mais casos deverão ser adicionados para incluir não só células produtoras de granizo, mas também as associadas a vendavais e enchentes repentinas visando contribuir para melhoria dos boletins de radar emitidos rotineiramente pelo setor operacional do IPMet que são dirigidos ao publico em geral e bem como às defesas civis do estado, em particular. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DIXON, M. and WIENER, G., 1993: TITAN: Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting - A radar-based methodology. J. Atmos. Ocean. Technol., 1, FOOTE, G.B., KRAUSS, T.W. and MAKITOV, V., 25: Hail metrics using conventional radar. Proceedings, 16 th Conference on Planned and Inadvertent Weather Modification, January 25, AMS, Boston. In: (23/8/26). GOMES, A.M. e HELD, G., 26: Identificação, rastreamento e previsão de tempestades severas. Parte II: Evento de ventos intensos. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, SBMET, Novembro de 26, Florianópolis, SC. HELD, G., GOMES, A.M. and NACHTIGALL, L.F., 21: Severe storm signatures observed by Doppler radar in the state of São Paulo, Brazil: From synoptic scale to microburst. Preprints, 3 th International Conference on Radar Meteorology, AMS, Munich, Germany, July 21, HELD, G., GOMES, A.M., NACCARATO, K.P., PINTO Jr., O. and NASCIMENTO, E., 26: The structure of three tornado-generating storms based on Doppler radar and lightning observations in the state of São Paulo, Brazil. Proceedings, 8 th International Conference on Southern Hemisphere Meteorology and Oceanography, Foz do Iguaçu, April 26, WALDVOGEL, A., FEDERER, B. and GRIMM, P., 1979: Criteria for the detection of hail cells, Journal of Applied Meteorology, 18,