Campos de espessura associados a condições de neve no Sul do Brasil: o evento de julho de 2000.

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1 Campos de espessura associados a condições de neve no Sul do Brasil: o evento de julho de Taciana Weber 1, Ernani L. Nascimento 1,2 1 Universidade Federal de Santa Maria, Depto. de Física, Av. Roraima 1000, Santa Maria/RS. 2 Grupo de Modelagem Atmosférica, Universidade Federal de Santa Maria, CEP taciana.weber@gmail.com; ernani.nascimento@smail.ufsm.br Palavras-chave: Precipitação de neve; sul do Brasil; previsão do tempo. 1 - INTRODUÇÃO O Sul do Brasil (SB) é uma das poucas regiões do mundo onde ocasionalmente se registra neve em latitude e altitude relativamente baixas. Tipicamente, os principais requisitos para a ocorrência de neve são ( Djuric 1994): (a) um perfil atmosférico com temperatura abaixo de 0 C em toda a troposfera (em superfície pelo menos a temperatura do bulbo úmido deve estar abaixo de 0 C); (b) condições saturadas ou próximas da saturação na baixa troposfera, especialmente entre 850hPa e 700hPa. No Brasil, alguns estudos foram realizados sobre as condições sinóticas que favorecem a formação de neve na região das Serras Gaúcha e Catarinense (p. ex., Schmitz 2007), dos quais se destaca Fuentes (2 009). Naquele trabalho, baseado em uma longa série histórica de ocorrências de neve entre 1948 e 2004, foram identificados sete padrões meteorológicos que conduzem à precipitação de neve no SB. Um dos padrões sinóticos para neve considerados mais clássicos nesta região envolve a presença de um ciclone extratropical fora do costa do SB, promovendo intensa advecção fria e úmida para as Serras Gaúcha e Catarinense (SGC). Apesar da caracterização completa das condições sinóticas realizada em Fuentes (2009), ainda há dois aspectos pouco explorados no que se refere à previsão de neve no SB: (i) a análise dos campos de espessura em camadas atmosféricas diversas; (ii) análise dos perfis termodinâmicos. Neste trabalho preliminar o primeiro aspecto é avaliado via estudo de caso. O presente estudo inspira-se na investigação de Heppner (1992) que identificou, para diferentes camadas atmosféricas, os valores máximos de espessura que ainda sustentam a ocorrência de neve para duas cidades nos EUA. A Tabela 1 resume, de maneira aproximada, os valores médios e máximos de espessura encontrados para quatro camadas diferentes. Os resultados de Heppner (1992 ) são interessantes para o SB, por se tratar de uma região limítrofe para condições que formam neve (i.e., dificilmente neve é registrada em latitudes ao norte da Serra Catarinense). O objetivo desse trabalho é iniciar uma avaliação de como os valores limiares de espesssura identificados por Heppner (1992) válidos para uma região de latitude mais alta se inserem no contexto dos eventos de neve no SB, visando seu possível uso como ferramenta operacional. 2 - DADOS E METODOLOGIA Neste trabalho foram empregados dados da Reanálise II NCAR-NCEP (Kanamitsu et al., 2002) para estudar o importante evento de precipitação de neve relatada nas SGC entre 11 e 13 de julho de Além da altura geopotencial em diferentes níveis isobáricos, as variáveis temperatura, umidade relativa, direção e velocidade do vento e pressão ao nível do mar também foram analisadas. Dados de altura geopotencial ao longo de todo o ano de 2000 também foram incluídos na investigação para comparar as espessuras calculadas durante

2 Tabela 1: Valores médios e máximos de espessura identificados por Heppner (1992) para duas cidades norte-americanas em situações com precipitação de neve (os valores foram aproximados). Camadas Espessura média Espessura máxima 1000 hpa 500hPa 5260 m 5435 m 1000 hpa 850hPa 1260 m 1315 m 1000 hpa 700hPa 2760 m 2855 m 850 hpa 700 hpa 1490 m 1550 m o episódio de neve com aquelas tipicamente observadas ao longo de um período maior (e, com isto, avaliar sua excepcionalidade). Seguindo a abordagem de Heppner (1992), campos de espessura foram calculados para as seguintes camadas: entre 1000 e 500hPa (ESP1000_500; camada tradicionalmente analisada); entre 1000 e 700hPa (ESP1000_700); entre 1000hPa e 850hPa (ESP1000_850); e entre 850hPa e 700hPa (ESP850_700). 3 RESULTADOS As Figuras 1 e 2 mostram os campos de ESP1000_500 (Figs.1a-c), ESP1000_700 (Figs.1d-f), ESP1000_850 (Figs.2a-c) e ESP850_700(Figs.2d-f) para a sequência entre o dia 11/07/2000 e 13/07/2000, sempre às 00Z. A Figura 1(a) ilustra a intensa advecção fria na Argentina, na noite do dia 10/07, devido à presença de um ciclone fora da costa do Uruguai. Em função da posição desse sistema migratório, nos dias seguintes o ar frio adentra pelo SW da região SB, como evidenciado pelo campo de ESP1000_500 às 00Z do dia 12/07 (Fig.2b). Entre esse horário e as 00Z de 13/07 (período dentro do qual neve foi registrada no SB) a ESP1000_500 permanece ligeiramente abaixo dos 5435 metros sobre as SGC, com um núcleo de ar mais frio movendo-se sobre o Uruguai e o extremo Sul do Rio Grande do Sul (RS). A forte intrusão de ar frio associado à circulação ciclônica também fica evidente nas Figs.1d-f pelos campos de ESP1000_850 e temperatura e vento em 850hPa. Durante este período a isoterma de 0 C em 850hPa gradualmente desloca-se sobre a totalidade dos estados de Santa Catarina (SC) e RS, posicionando-se sobre o limite dos estados de SC e Paraná (PR) às 00Z de 13/07 (Fig. 1f). E mais importante, pelas Figs.1e e 1f percebe-se que as SGC ficaram dentro da região com ESP1000_850 abaixo do limiar de 1315m apesar de muito distantes do setor com ESP1000_ m. Nas Fig.2a-c a advecção fria promovida pelo setor frio do ciclone sobre o SB é ilustrada pelos campos de ESP1000_700, temperatura a 2m (valores abaixo de 4 C) e vento em 10m. Segundo os dados da Reanálise-II, a temperatura em superfície não atingiu o ponto de congelamento sobre as SGC, mas isto pode ser devido à limitação associada à baixa resolução espacial da Reanálise-II. O campo de espessura, por sua vez, mostra que o setor com ESP1000_700 abaixo de 2855m atinge as SGC entre as 00Z do dia 11/07/2000 e 00Z do dia seguinte, permanecendo lá até o final da sequência estudada. Pelas Figs. 2d-f a estrutura do ciclone extratropical fica bem caracterizada no campo de umidade relativa média entre hPa (UR850_700), especialmente na Fig.2e que mostra uma clara estrutura tipo vírgula no campo de UR850_700 sobre o SB. É possível notar nesta figura uma importante advecção de umidade oceânica na direção das SGC, necessária para a ocorrência de precipitação. O campo de ESP850_700 salienta a advecção fria sobre o SB, com as SGC novamente ficando dentro do setor com espessuras abaixo do limiar de 1550m identificado por Heppner (1992) para a camada entre 850 e 700hPa.

3 Figura 1: Dados da Reanálise II NCAR-NCEP válidos às 00Z de 11/07/2000 (1 a coluna), 12/07/2000 (2 a coluna) e 13/07/2000 (3 a coluna). Em (a), (b), (c): ESP1000_500 (sombreado apenas para valores abaixo de 5430m), pressão ao nível do mar (isóbaras vermelhas), e vento a 10m. Em (d), (e), (f): ESP1000_850 (sombreado apenas para valores abaixo de 1315m), temperatura em 850hPa (isotermas de -10 C, -5 C e 0 C, em azul) e vento em 850hPa. Para comparar as magnitudes das espessuras analisadas entre 11 e 13/07/2000 com aquelas observadas ao longo do restante ano, calculou-se os valores médios de ESP1000_500, ESP1000_700, ESP1000_850 e ESP850_700 para uma região de 5 x 5 centrada sobre as SGC para todos os horários (6 em 6h) do ano de O resultado é mostrado na forma de série temporal na Fig.3. Fica evidente que as espessuras calculadas para o período em questão foram, destacadamente, as mais baixas de todo o ano e com todos os valores de espessuras abaixo dos limiares máximos estudados indicados pelos círculos coloridos. Além disto, em apenas outra ocasião naquele ano (final de setembro), foram observadas espessuras atingindo aproximadamente estes limiares máximos. Entretanto, uma análise feita desta outra situação (não mostrada) indica uma ausência de umidade sobre a região das SGC, faltando assim um dos ingredientes para neve que eram presentes no caso de 11 a 13/07/2000. Este resultado sugere que uma análise combinada dos campos de ESP1000_500, ESP1000_700, ESP1000_850 e ESP850_700 ( em função de seus limiares máximos) e de perfis de temperatura e umidade podem ser muito úteis na identificação de dias com condições favoráveis a neve nas SGC. Evidentemente mais episódios de neve terão que ser avaliados sob este prisma para se chegar a uma conclusão com significância estatísica.

4 Figura 2: Igual à Fig.1, exceto que: em (a), (b), (c): ESP1000_700 (sombreado apenas para valores abaixo de 2855m), temperatura a 2m (apenas isotermas 4 C, em vermelho) e vento a 10 m; em (d), (e), (f): ESP850_700 (sombreado apenas para valores abaixo de 1550m), umidade relativa média na camada entre hPa (contornos apenas para valores 60%, em vermelho) e vento em 700hPa. 4 - CONCLUSÃO Os resultados encontrados para o estudo de caso de neve em julho de 2000 se mostraram encorajadores quanto à aplicação, para previsão de neve na Região Sul do Brasil, dos limiares de espessura para as camadas entre hPa, hPa, hPa, e hpa identificados em Heppner (1992). O evento de julho de 2000 ocorreu no único dia do ano 2000 em que todas as espessuras estudadas ficaram abaixo dos limiares testados (além da disponibilidade de umidade para precipitação). A análise destas variáveis em conjunto com os campos de temperatura, umidade, vento e pressão ao nível do mar seguindo uma metodologia baseada em identificação de ingredientes e padrões atmosféricos pode se mostrar muito útil para a previsão de neve no SB, possivelmente sem depender tanto de uma boa previsão da temperatura do ar à superfície. Este estudo continuará, avaliando-se os campos de espessura para um número maior de casos visando obter-se uma climatologia.

5 Figura 3: Série temporal (em intervalos de 6h) para todo o ano de 2000 dos valores médios de ESP1000_500, ESP1000_700, ESP1000_850 e ESP850_700 extraídos da Reanálise-II para um domínio espacial de 5 x 5 sobre as SGC. A seta indica o período entre 11/07 e 13/07/2000. Os círculos nas escalas de espessura indicam os respectivos limiares máximos listados na Tabela REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS KANAMITSU, M.; EBISUZAKI, W.; WOOLLEN, J.; YANG, S. K.; HNILO, J. J.; FIORINO, M.; POTTER, G. L. NCEP-DEO AMIP-II Reanalysis (R -2), Bulletin of the American Meteorological Society, v. 83, p , DJURIC, D. Weather Analysis, Editora Prentice-Hall, New Jersey/EUA, 304p., FUENTES, M. V. Dinâmica e padrões da precipitação de neve no Sul do Brasil. Tese (Doutorado em Geociências), Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre/RS, 191p., HEPPNER, P. O. G. Snow versus rain: looking beyond the magic numbers, Weather and Forecasting, v. 7, p , SCHMITZ, C. M. A precipitação de neve no Brasil Meridional. Dissertação (Mestrado em Geografia), Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre/RS, 2007.