MOVIMENTOS EM SISTEMAS CONVECTIVOS DE MESOESCALA LINEARES ACOMPANHADOS POR PRECIPITAÇÕES ESTRATIFORMES. PARTE 2. LINHAS DE CONVECÇÃO SEVERA

Transcrição

1 MOVIMENTOS EM SISTEMAS CONVECTIVOS DE MESOESCALA LINEARES ACOMPANHADOS POR PRECIPITAÇÕES ESTRATIFORMES. PARTE 2. LINHAS DE CONVECÇÃO SEVERA Sanjar Abdoulaev * Universidade Federal de Pelotas ABSTRACT Doppler radar data, obtained during strong squall events acompanied by stratiform regions (SR) about 100 km on extreme south of Brazil, is analyzed. First surprising result is that it is not observed continuos storm relative Rear-To-Front Flow (RTFF) in rapid (18 and 25 m/s) propagative mature squall lines with (in opposite to well defined RTFF in moderate slow moving bands, see Part1). Only small area of not intense RTFF separated from cold outflow maximum by vast (several tens km) zone of stagnation or front-to-rear leading edge relative motions is observed. When coordinates moving with passive translation velocity (i.e. Mean Wind Relative-MWR) are applied for this cases, the evidence of continuous inclined RTFF s are proved. Two distinct parts of RTFF are observed in squall lines: one corresponds to rear inflow in SR and other near transition zone immediately behind dissipating convective cores (convective jet-cj). The maximal velocities in SJ observed behind part of SR with strong reflectivites and correspond frequently to division of SR for two parts. The SJ maximum are for several meters greater than its in CJ and are nearly equal to maximum observed in leading cold outflow. The back edge of SJ is elevated up to height of melting layer or more. The maximal height of CJ back edge is varied from case to case, but never achieved the levels of SJ. 1. INTRODUÇÃO Em Parte1 nós observamos que SCM lineares lentos apresentam o Fluxo relativo de Retaguarda a Frente contínuo (FRF) com dois partes, o que não foi esperado totalmente. Considera-se que, por exemplo, que somente algumas LCS desenvolvem o FRF unido enquanto a maioria apresentam assim chamada zona de estagnação onde FRF é igual a zero. ( Roughly half of the storms wich have been studied are stagnation zone cases. These cases are dominated by, not restricted to tropical squall lines, while the strong rear inflow cases have been found in midlatitudes over land. p do Houze, 1993). Abdoulaev e Lenskaia, 1997 (AL97) mostraram que o FRF é mais notável se considerar os movimentos em referência à translação passiva (i.é, em coordenadas Mean Wind Relative- MWR). Analisando as LCS violentas e mais rápidas acompanhadas pelas vastas regiões estratiformes perguntamos, qual sistema das coordenadas é mais adequada? E o que são stagnation cases? Existe uma relação entre a intensidade do FRF e intensidade da LCS (velocidade, tempo de vida e etc.). 2. LINHAS DE CONVECÇÃO SEVERA SÃO AS MIDLATITUDE SQUALL LINES 2.1 Caso da LCS com variação de direção. As refletividades superiores à 50 dbze nas células da RE é uma característica exclusiva não somente * : Centro de Pesquisas Meteorológicas, Faculdade de Meteorologia, Universidade Federal de Pelotas, Av. Ildefonso Simões Lopes, 2751, Pelotas - RS, CEP , Brasil, Fone: (0532) FAX: (0532) sanjar@cpmet.ufpel.tche.br

2 nos SCM do litoral do RS no outono/inverno, mas também freqüentes no verão, durante passagem das LCS. Na Fig. 1 são mostradas RHI s da LCS cujas Cb s alcançaram de 13 km e Z foi>55 dbz. A LCS deslocava-se inicialmente na direção de com m/s e passou Pelotas às 21 horas 20/03/94 com rajadas superiores de 18 m/s. A RHI em 269,5 feita em RE desta LCS, exibe um SJ superior de 25 m/s imediatamente atrás das células geradoras cuja Z máxima alcança 55 dbz (a passagem do segmento da RE com taxas de precipitações elevadas corresponde na superfície à uma baixa de mesoescala (wake low) aguda segue após de mesohigh. Esta RHI é feita na direção do máximo do SJ e forma um ângulo agudo de 45 com a direção de deslocamento LCS neste instante. A direção do SJ praticamente coincide com a direção da TP (de 280) superando o valor (16 m/s) dela por 9 m/s. Com o surgimento do seu novo segmento à direita em relação aos precedentes transladados de com 16.1 m/s (em oposição de mais comum cenário sul-americano (AL97) quando novos Cb s surgem à esquerda relativamente dos precedentes) a LCS às 22:30 começou deslocar-se à As RHI na azimute 82 mostram que o SJ e CJ são pelo menos 5 m/s mais rápidos, que a componente de translação passiva. Os valores de SJ e CJ entre 19 e 25 m/s correspondem a velocidade de m/s da LCS neste instante e se, consequentemente, tentar considerar os movimentos relativamente ao leading edge os CJ e SJ praticamente desaparecem, formando zona de estagnação, i.é, zona de movimento relativo igual ao zero. Assim o máximo do SJ nem sempre está no plano perpendicular ao eixo da RC e somente às 23 horas a LCS perde sua característica tridimensional e se torna perpendicular ao máximo de jato em 21:30! 2.2 Caso da LCS de intensidade extrema. A quase bidimensional LCS, apresentada na Fig. 2, que passou Pelotas com rajadas de 27 m/s foi um resultado complexo de confluência de três LCS surgidas no setor quente do ciclone no dia 11/01/96 (vide AL97). Um notável CJ(SJ) neste caso aparece na RHI com os máximos superiores à 25 (31) m/s. O CJ observado no nível de 4,5 km corresponde à zona de transição entre RC e RE e é mais

3 elevado, que aquele da Fig. 1. As alturas do máximo SJ entre 4-8 km também são maiores, que altura do SJ no caso anterior. Das PPI de Z e V podemos ver também que o máximo de SJ corresponde à zona das maiores gradientes de refletividade na RE, como LCS descrita acima (o máximo da Z na RE foi entre 45 e 50 dbz, ou seja, 5-10 dbz a menos, comparando com o caso anterior). (Nota que apesar de que RE foi mais fraco, os SJ s foram maiores em casos dos SCM mais propagativos 17/04/94 e 11/01/96 que em 27/04/94 e 20/03/94 vide Parte 1). Se considerar movimentos em relação ao movimento de m/s da parte dianteira da LCS somente as áreas com >25 m/s (azul escuro) são zonas separadas do FRF. O FRF não supera 6 m/s em CJ (praticamente desaparece) e varia entre 6 e 11 m/s em SJ. De certo modo, as LCS de 20/03/94 e 11/06/96 são parecidas, porém, o máximo de influxo relativo à componente normal de translação de 12.5 m/s é duas vezes maior, que no caso anterior, e alcança 12 e 19 m/s em CJ e SJ, respetivamente. O FRF contínuo só pode ser visto se apresentar movimentos relativos em sistema de coordenadas que move-se com velocidade de translação passiva, i.é, MWR (o movimento nulo relativo de TP corresponde a transição de cor amarelo/cinza na Fig. 2). Mesmo como no caso anterior o máximo do SJ (Fig. 3 a) localiza-se na divisão da RE em duas partes (Fig. 3b). Da Fig. 3 também pode-se perceber, que o SJ inclinação variável diferentes formando os degraus em vários partes da RE, mas sempre tem alturas maiores que CJ (Fig. 4). 3. CONCLUSÕES A análise de movimentos dos Sistemas Convectivos de Mesoescala Lineares quase bidimensionais acompanhados pela Região de precipitações Estratiformes (RE) mostrou, que o uso do sistema de coordenadas SR associado ao movimento da parte dianteira da Região Convectiva RC (translação + propagação) nem sempre reflete importantes diferenças entre SCM.. Por exemplo quando SR aplicado às imagens de Doppler obtidas perpendicularmente ao eixo dos SCM lentos e moderados o Fluxo da Retaguarda à Frente (FRF) é notável, enquanto às Linhas de Convecção Severa rápidas o FRF ou localiza-se em alguns pontos, ou mesmo não existe, formando a zona de estagnação, i.é, zona de

4 movimento relativo igual a zero. De outro lado se considerar os movimentos relativamente translação passiva (sistema das coordenadas MWR é fisicamente mais correto pois é inercial) não encontram-se os casos de zona vasta de estagnação, em vez disso, uma superfície de velocidades nulas separa os fluxos opostos. O FRF inicia-se na parte de trás da RE e inclinado com ângulos 3-6 (inclinação 0,05-0,1) à superfície da terra alcança a parte dianteira da RC, onde junta-se com Cold Outflow (COfluxo de ar frio, que escapa da LCS). Observam-se dois elementos do FRF: um aparece na retaguarda da RE (SJ - Stratiform Jet) e outro é CJ (Convective Jet) na retaguarda da RC. O máximo local do SJ aparece imediatamente atrás da parte RE mais intensa nas alturas correspondentes à camada de fusão da neve em células geradoras ou nos níveis pouco superiores. Foi observado que o máximo do SJ localiza-se na divisão da região estratiforme em duas partes e nem sempre está no plano perpendicular ao eixo da LCS. Ainda não achamos a ligação clara entre intensidade das precipitações da RE e a força da SJ. Como a velocidade em SJ é igual ou maior do valor máximo da velocidade observado em CO, pode-se pressupor que o valor relativo do SJ é mais alto em LCS com propagação positiva maior. Outro máximo local encontra se na zona mais elevada do CJ e coincide com zona de transição (um mínimo local de Z que separa RC e RE). Em casos observados o SJ supera o CJ e é mais largo que CJ. Em casos dos fortes SJ observa-se surgimento das linhas convectivas atrás da RE (o que foi observado em outros casos não mostrados aqui) e possivelmente está associado à convergência do vento em zona de altas gradientes de pressão causados pelo aquecimento do ar em SJ. O SJ em casos dos SCM moderados foi acompanhado por suaves cavadas sem marcantes gradientes de pressão. Porém, esta observação deve ser provada, porque em casos das LCS assimétricos o gradiente máximo de pressão em wake-low desloca-se relativamente o centro da RE (Johnson, 1996). Também Wicker e Skamarock, 1996, em experimento numérico, demonstram que em MCS com maior cisalhamento do vento dentro do wake-low podem aparecer pequenas zonas transientes com maior gradientes de pressão. Os efeitos da forma (zonas com maior precipitações se misturam com precipitações mais amenos) em RE também podem significativamente contribuir na estimativa de deslocamento do SJ. 4. AGRADECIMENTOS Agradeço o Dr. Bradly Smull (NSSL), que ajudou na complementar as fontes bibliográficas, o Professor Paulo R. Forster da UFPel que deu apoio em digitalização das fotos, e os funcionários da

5 Estação meteorológica EMBRAPA/UFPeL, pelo fornecimento de dados convencionais, a Prof.ª Olga Lenskaia que editou o trabalho. O trabalho é apoiado por CNPq (Grant 30/738/95-5). 5. REFERENCIAS Abdoulaev S., and O. Lenskaia, 1996: Linear mesoscale convective system in Southern Brazil. Preprints,7 th Conf. on Mesoscale Processes, Reading, UK, Abdoulaev S., and O. Lenskaia, 1997: South Brazilian squall lines: variations of propagation.. Preprints,28 th Conf. on Radar Meteorology, Austin, Texas, Jonhson, R. H., 1996: Mesoscale Properties of Midlatitude Mesoscale Convective Systems deduced from operacional data. Preprints,7 th Conf. on Mesoscale Processes, Reading, UK, Klimowski, B.A., 1994: Initiation and development of rear inflow within June 1989 North Dacota mesoconvective system. Mon. Wea. Rev., 122: Weisman, M. L., 1992: The role of convectively generated rear-inflow jets in the evolution of longlived mesoconvective systems. J. Atmos. Sci., 49: Braun, S.A., and R. A. Houze,1997: The evolution of June 1985 PRE-STORM squall line: Initiation,development of rear inflow, and dissipation. Lin, X. and R.H. Johnson, 1994: Heat and moisture bidgets and circulation characteristics of a frontal squall line. J. Atmos. Sci., 51: Smull, B.F., 1995: Convectively induced mesoscale weather systems in the tropical and warm-season midlatitude atmosphere. Reviews of Geophysisc, Supplement, July 1995, U. S. Nat. Rep to IUGG , Rutledge S. A., 1991: Midlatitude and tropical mesoscale convective systems. Rev. Geoph., 29 ( Suppl.) Wicker, L. J., and W. C. Skamarock, 1996: The dynamics govering surface pressure fields in mesoscale convective systems. Preprints,7 th Conf. on Mesoscale Processes, Reading, UK,