o objetivo deste ~rabalho é o estudo da estrutura Interna de

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1 748 ANALISE DO CONTEUDO DE AGUA LIQUIDA E DA EVOLUÇXO TEMPORAL DE UMA TEMPESTADE SEVERA OBSERVADA PELO RADAR DE BAURU César Augustus Assls Benetl Rober~o Vicen~e Calheiros Ins~I~U~O de PesquIsas Meteoroiógicas/UNESP C.P BAURU - SP RESUMO o objetivo deste ~rabalho é o estudo da estrutura Interna de uma ~empes~ade severa observada por radar, com análise do conteúdo de água líquida verticalmen~e in~egrada (VIL>, como ~ambém da variação ~emporal de diversos parâme~ros empregados na avaliação da severidade da ~empestade como altura máxima do eco e variações dos gradientes de refletlvidade observados. Os resul~ados Já ob~idos com o presen~e ~rabalho sugerem uma maneira objetiva de se otimizar a informação do VIL derivada de dados de radar como previsor de ~empestades, a qual estará sendo implantada num esquema operacional na área de cober~ura do radar de Bauru. 1. In~rodução: Um método de análise com radar, conhecido como VIL Vertically In~egra~ed Liquid water (água líquida Integrada verticalmente) e proposto por Greene e Clark (1972>, permite ao observador avaliar de forma simples e rápida, a ~r.idimensiona.l de uma área de precipi~ação. es~ru~ura Vários au~ores ~êm mos~rado que a distribuição àe VIL ~em grande utilidade na previsão de tempo severo (Elvander, 1977; Saffle, 1977: Alaka et al~, 1979: ~ins~on et ai. 1985>, e este previsor ~em SIdo especificado como integrante das necessidades operacionais de vários usuários, como é o caso dos programas RADAP 11 (Radar Data Processor) e NEXRAD (Next Generation ~eather Radar> do Serviço Nacional de Tempo dos Estados UnIdos et ai.,198&), (N~S-USAj (SaffIe

2 Conteúdo de água líquida integrada verticalmente - VIL: Os dados digitais de radar podem ser utilizados para avaliar o conteúdo de água líquida, a partir da conversão da refletividade (Z> dos ecos de radar em conleúdo de água líquida <H), para uma dada distribuição de gotas, como por exemplo de Marshail-Palmer. O método de operação consiste basicamenle, em ooter a distribuição tridimensional da refietividade dos ecos na área de cobertura do radar em várias al~uras, alimentar o computador com estes dados para conversão da refletividade em quantidade de líquida, e água Integrar os valores resultantes para se determinar VIL. A distribuição horizontal de VIL é obtida utilizando-se a seguinte fórmula: n V I L = )( 10-6 ( Z + Z k Ic+l J.Âh 2 ~=1 onde ~ é a refletividade no nível k; n é o número de (1) Incrementos de altura na extensão vertical e âh (= h h) é a diferença lc:h ]c entre 2 níveis consecutivos. O VIL tem unidade de massa por área. Desde que o VIL está baseado na relação entre H e Z, seria Incorreto assumir que corresponda a toda água no interior da nuvem. Nuvens contendo uma grande quantidade de pequenas gotas produzem valores pequenos de Z, que podem estar abaixo do SInal detectado pelo radar, e desse modo, uma quantidade de M não será computada. Por outro lado, o granizo pode produzir valores altos de água. líquida correspondente à resposta da refletividade do radar. Contudo, Isto também pode ser um indicativo àa severidade de uma tempestade. 3. O VIL como previsor de tempestades no estado de São Paulo: Os dados utlllzaàos consistem inicialmente de fatores de refletividade do radar Banda-C operado pelo Instituto de PesqUIsas MeteorológIcas da Universidade Estadual PaulIsta (IPHet/UNESP), coletados em forma de varreduras de PPI (Plan Posltion indicator: indicador da posição no plano) para vários ângulos de elevação da antena, que são posteriomente convertidos de coordenadas polares para coordenadas cartesianas utilizando-se uma técnica de Interpolação de dados de radar, baseada num esquema desenvolvido na UniverSIdade de Quebéc, em Montréal, Canaàá, e adaptado para os dados dlspon{veis no ipmet/unesp.

3 750 Com esta técnica obtém-se valores interpolados de refletlvidade <Z> numa grade cartesiana com espaçamento horizontal de 4.0Km e espaçamento vertical de 1.OKm, centrada no radar, com extensão horl20ntai de 160Km de raio e extensão vertical de 16Km Os dados àe refietividade, após conversão para coordenaàas cartesianas, são utilizados para o cálculo ào VIL através da equação <1>. Para avaliar o VIL como previ SOl' de tempestaàes, selecionou-se um caso de tempestade severa, com chuvas intensas e ocorrência de granizo observado na área de cobertura do radar, dia 19 de outubro de 1988, quando foi detectaàa uma única célula com Intensos gradientes de refletividade, a qual deslocou-se num período de aproximadamente quatro horas desde Araçatuba <SP) até Bauru - uma distãncla de quase ocorrência de granizo tanto na sua em Bauru. A Figura 1 apresenta no 200Km havendo registro de passagem por Araçatuba quanto a evolução temporal àa refletivldade e ào VIL para esta célula em sua trajetória no ralo de alcance do radar. Os valores de refletivldade mostram que a célula apresenta núcleos intensos durante seu tempo de viàa, com valores entre 55 e 65dBz, enquanto que a evolução ào VIL mostra a variação em sua estrutura tridimensional, através dos seus valores máximos e mínimos, no caso específico da Figura 1. Green e Clark (1972) discutem esta variação local do VIL como um forte indicativo de "desenvolvimento explosivo" da tempestade, sendo es~a informação Importante para a previsão de ocorrência de um evento severo. o VIL pode também ser uti 1 izado para separar os núcleos de maior intensidade na região do radar. Um exemplo disto está na Figura 2. Como o VIL e a refletividade integrada na vert i ca 1, eie filt.ra valores de refletividade referente a eco de t.erreno que é forte em baixas elevações e fraco em altitude. Pode-se observar que num CAPPI <Const.ant Altit.ude PPI: indicador de posição no plano a alt.ura constante) de baixa elevação como o apresentado (2Km), a célula apresenta-se com uma área maior e o eco de t.erreno na área próxima ao radar não pode ser diferenciado da região de precipitação.

4 Comentários e Conclusões: Um dos modos mais efetivos de se determinar, com tempo e detalhes suficientes a localizaç~o, movimento e evoluç~o de tempestades convectivas é monitorando os ecos de radar associados. Vimos que o VIL pode ser utilizado na IdentIficação de tempestades severas, no isolamento de ecos intensos na área do radar. Para ser utilizado na previs~o de tempo Imediato, é necessário conhecer valores limites do VIL, a partir do qual poderia se relacionar com ocorrência de tempestade. Nesse sentido, a continuidade dos trabalhos se dará com o objetivo de avaliar e de Implantar esta Informaç~o num esquema operacional na área de cobertura do radar de Bauru. Referências Bibliográficas; Alaka, M. A.; Elvander, R.C. and R. E. Saffle, 1979: Nowcast and short range <0-2 hour) forecasts of thunderstorms and severe convective weather use in air traffic control. Final Report no. FAA-RD-79-98, U.S. Department of Transportatlon, Federal Aviation Administration System Research and Development ServIce, Uashington, D.C., 31pp. Elvander, R. C., 1977: Relationshlps between radar parameters observed with objectively defined echoes and reported severe weather ocurrences. Pp. Tenth Conf. on Severe Local Storms, Am.Met.Soc., 73-7&. Greene, D. R., R. A. Clark, 1972: Vertically Uater - a new analysis tool. Montn.Uea.Rev., Integrated 7, LiqUId Saffle, R. E., 1977: A case study of reported severe weather events and concurrent vertically integrated llquid water contenc values. Pp. Tenth Conf. on Severe Local Storms, Am.Met.Soc., Saffle, R. E., U. E. MacGovern and M. McDonald, 198&: Use of RADAP II data to estimate the impact of NEXRAD scan strategies on calculations of vertically integrated liquld water. PP. 23th Conf. on Radar Keteorology, Am.Met.Soc., Uinston, H. A. and L. Ruthi, 198&: Evaluation of RADAP JI severe storms detection algorlthms. Bull.AM.Met.Soc., 67,

5 752 HORA LOCAL. FIGURA 1 : Evolução temporál máximo observaào e do do gradiente VIL para a de refletividade célula de 19/10/88. I_TITUlO. I"I:IOUllMi.'lQltDlDDtCM - tm:. IIJl ~ UOHeM.U lwluiatu U"II "'to U.rl) (A) MIM:...DA C - IAlJtUIIP "fa:,.-aur-m...: 15:.':" - ":1' UtM: n-...., '1-11. CUIa' I. S. li. 11. ti. a. M , ,.. 1'S : COII.III.5"".'CI." ftv4s431.1ffl76s43t:l'fi76su1ljtv6s4121'1!34561"'11!34"""'1l34s67"flt34sua I ( jpz ~.i' 211. Je. 1~'.11 ri jp... '1I 101.0JI _., 2p C011%'. ri I e...,.....e,... : INlrnuro 'UIUIIAI...T[DRGlOOItAI - IAOM: IMDA C - IMau/sr "'A: lf-ilut-m NtItA:.5:.1:'" - l1:ni4'.iii.ucaa: IX- 41. n. 41. IZ.,... (B) ~K' '.S.I'.IS.N.".. B.. a.m.ss.m.u_~.". COlIGO t I l',,, c I, ftv6543l!"'i7"'31"fi7"'31,jtv6543l!"'i3'"7''~''3..,''''ne''''''''''''7'''., tu',.,,. f, I,... ai I I t: rv-'.--'s--'rvosua':'t34...t'u..."...i'ne...' FIGURA 2: (a) <b) Evolução temporal da célula observada através da distribuição horizontal do VIL idem através de um CAPPI de 2Km de altura