MODELAGEM NUMÉRICA DE UM COMPLEXO CONVECTIVO DE MESOESCALA OCORRIDO NO NORTE DO NORDESTE BRASILEIRO ABSTRACT

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1 MODELAGEM NUMÉRICA DE UM COMPLEXO CONVECTIVO DE MESOESCALA OCORRIDO NO NORTE DO NORDESTE BRASILEIRO Kleiton do Carmo Mendes Departamento de Meteorologia - Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos - FUNCEME Av. Bezerra de Menezes, 1900, São Gerardo - Fortaleza-CE - CEP ABSTRACT Many observational and modeling studies have been done to investigate the occurrence of the Mesoscale Convective Complex (MCC). In this work, was simulated the life cycle of a MCC. The Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) was used as a tool to numerical experiment. The performance of mesoscale model RAMS is compared with analysis from CPTEC/INPE and METEOSAT satellite images. 1. INTRODUÇÃO No dia 24 de março de 1997 registrou-se a ocorrência de um complexo convectivo de mesoescala (CCM) sobre o norte do Nordeste Brasileiro (NEB). Esse evento meteorológico provocou intensa precipitação sobre a região de Fortaleza-Ce e proximidade localizadas no litoral. No período da estação chuvosa do setor norte do NEB, observa-se, freqüentemente, a formação de sistemas meteorológicos de mesoescala, tais como, Linhas de Instabilidade, CCM ou Cb isolados, os quais estão associados com a ocorrência de pancadas de chuva isolada. Até o presente, poucos estudos documentaram episódios de formação de CCM sobre o NEB (Silva et al., 1994; Gomes Filho e Souza, 1994; Mello et al., 1996; Moura et al., 1996; Vitorino et al., 1997). No estudo de Souza et al.,1998, foi documentado o episódio de um intenso CCM observado sobre a região litorânea, próximo a Fortaleza-CE, no dia 24/04/1997, investigando sua evolução temporal, seu ciclo de vida e as condições meteorológicas na superfície e em altitude associadas à sua atuação. Neste trabalho serão apresentados resultados de uma simulação numérica do caso estudado por Souza et al., O modelo numérico utilizado na simulação foi desenvolvido na Universidade do Estado do Colorado. 2. MODELO NUMÉRICO A simulação realizada neste trabalho foi inicializada a 00:00 GMT do dia 24/04/97, com o campo de análise do CPTEC. O modelo utilizado foi o RAMS ( Regional Atmospheric Modeling System, Pielke et al., 1992), desenvolvido na Universidade do Estado do Colorado. Foi utilizada uma grade cobrindo a região do NEB, com resolução de 60 km e 33x33x31 pontos nas direções x,y e z respectivamente. Um passo de tempo de 80s para uma integração numérica de 24 horas. O modelo considera uma superfície de contornos topográficos com resolução de 900 ms. O modelo de solo e vegetação é utilizado de maneira homogênea, mas com característica mais próxima do NEB. A microfísica é utilizada com nível de complexidade 3 e um valor de 2.0 para o parâmetro da forma do espectro de gotas. Os processos radiativos são parametrizados de acordos com o esquema de Chen. A difusão vertical é parametrizada de acordo com o esquema de Mellor e Yamada e a difusão horizontal é uma função da deformação horizontal. O modelo utiliza a opção não-hidrostática, e como condição de contorno uma parede rígida no topo e o método de Klemp/Wilhelmson nas fronteiras laterais. E a parametrização de cumulus é ativada para melhorar a representação dos processos convectivos.

2 3. RESULTADOS Na figura 1. Podemos acompanhar o ciclo de vida do CCM através das imagens do satélite METEOSAT-5 e ao lado o resultado do RAMS para a razão de água de nuvem ( média entre 850 e 700 hpa), que mostra também a formação do CCM. Podemos notar na figura que por volta de 03:00 horas local do dia 24/04/97 teve início a formação do CCM, com o RAMS prevento o sistema já em cima do norte do Estado do Ceará. Na sequência seguinte, 07:00 horas local (imagem do satélite) percebe-se o CCM já formado. Podemos notar também que no resultado do RAMS temos uma formação bem definida desse sistema. E na imagem das 15:00 horas local já temos a dissipação do CCM. Percebemos também que houve uma desintensificação do sistema no norte do Estado do Ceará, prevista pelo RAMS. Na figura 2., temos os campos de análise sinótica do CPTEC e previsão do RAMS, observados nos baixos níveis (média entre 1000 e 925hPa) no dia 24/04/97 às 09:00 horas local. Podemos observar na análise sinótica a presença dos ventos alísios inclinados sobre o Estado do Ceará, já o resultado do RAMS, mostra uma confluência mais inclinada. Agora para os níveis superiores, figura 3., ( média entre 700 e 500 hpa), observou-se uma circulação anticiclônica fechada sobre o oceano atlântico, a leste da costa do NEB. O RAMS mostra essa mesma manifestação anticiclônica, só que não reproduziu bem a crista que se intensifica no norte do Estado do Ceará. Examinando os altos níveis troposféricos (média entre 300 e 200 hpa), verifica-se a presença de uma circulação anticiclônica sobre o norte do Estado do Ceará, Como podemos notar também no resultado gerado pelo o RAMS. As figuras 4 e 5, mostram as seções verticais sobre o ponto em cima de Fortaleza-Ce. Podemos notar padrões semelhantes das isolinhas da análise do CPTEC e o prognóstico do RAMS, com a umidade alta próximo ao nível de 700hPa. O prognóstico de 24:00 horas para o dia 24 de abril de 1997 gerado pelo o RAMS, mostrou um padrão de distribuição espacial de precipitação semelhante ao campo de precipitação estimado a partir das imagens do satélite meteosat-5. FIGURA 1: Sequência horária das imagens do satélite Meteosat-5, no canal infravermelho, setorizadas para a região do NEB e realçadas para visualizar as células convectivas profundas (cumulonimbus), durante o dia 24/04/97.

3 FIGURA 1: Continuação FIGURA 2: Linhas de corrente, prevista (RAMS) e obesrvado (média entre 1000 e 925 hpa) no dia 24/04/97 às 09:00 h local. FIGURA 3:Linhas de corrente, prevista e observadas (700 e 500 hpa) e altos (300 e 200 hpa) níveis troposféricos no dia 24/04/97 às 09:00 h local.

4 FIGURA 3: Continuação FIGURA 4: Seções verticais (latitude x altura) sobre a longitude de Fortaleza (38,5W) no dia 24/04/97 às 09:00 h local, umidade relativa (%), prevista(rams) e observada. FIGURA 5:Seções verticais (longitude x altura) sobre a latitude de Fortaleza (3,7S) no dia 24/04/97 às 09:00 h local, umidade relativa (%) prevista(rams) e observada.

5 FIGURA 6: Prognósticos de 24 horas da precipitação acumulada (mm) gerados pelo RAMS-FUNCEME, para o dia 24/04/97 e precipitação estimada (mm/h) a partir das imagens horárias do satélite Meteosat-6 (técnica CST). 4. CONCLUSÕES Os resultados gerados pelo RAMS, do ponto de vista qualitativo, foram razoáveis em reproduzir os padrões nos pérfis das linhas de correntes para os níveis da troposfera. E mostrou de forma razoável o ciclo de vida do CCM, com início de formação por volta das 03:00 horas e desintensificação por volta das 15:00 horas local, conforme imagens de satélite. Com relação a precipitação o resultado foi satisfatório, apesar do campo de precipitação se estender um pouco para o centro do estado. A umidade ficou bem caracterizada próximo ao nível de 700 hpa. Quantitativamente, os resultados principalmente precipitação e razão de água de nuvem, apresentam valores subestimados com relação aos valores observados. Melhores resultados poderão ser obtidos com os parâmetros da microfísica melhor caracterizados para nossa região, bem como vegetação, solo e estando o modelo melhor ajustado e bugs corrigidos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GOMES FILHO, M.F.; SOUZA, E.P. Sistemas de mesoescala com propagação sobre a Paraíba: um estudo de caso. In: VII Congresso Brasileiro de Meteorologia, SBMET. Anais, 2: , MELLO, N. G. S., SAKAMOTO, M. S. e TORSANI, J. A. Um estudo de caso de um sistema convectivo de mesoescala observado no Nordeste do Brasil. In: IX Congresso Brasileiro de Meteorologia, SBMET. Anais, 2: , MOURA, G. B. A., NOBRE, P., LACERDA, F. F., RODRIGUES, R. S. e REIS, A. C. S. Estudo de caso: Identificação de um aglomerado convectivo em Salvador nos dias 08 e 09 de abril de In: IX Congresso Brasileiro de Meteorologia, SBMET. Anais, 2: , PIELKE, R. A., W. R. COTTON, R. L. WALKO, C. J. TREMBACK, W. A. LYONS, L. D. GRASSO, M. E. NICHOLLS, M. D. MORAN, D. A. WESLEY. T. J. LEE and J. H. COPELAND, 1992: A comprehensive meterological modeling system-rams. Met. Atmos. Phys. 49, SILVA, R.R.; GANDÚ, A.W.; SILVA FILHO, V.P.; KLEIN, M.; GOMES FILHO, M.F.; BRANCO, M.A.C. Estudo numérico da influência da topografia na formação de sistemas convectivos no sul do Ceará. In: VII Congresso Brasileiro de Meteorologia, SBMET. Anais, 2: , SOUZA, E. B., ALVES, J. M. B., e REPELLI, C. A. Um complexo convectivo de mesoescala associado à precipitação intensa sobre Fortaleza-Ce. Revista Brasileira de Meteorologia, preprint. VITORINO, M. I., SILVA, M. E. S. e ALVES, J. M. B. Classificação de sistemas convectivos de mesoescala no setor norte do Nordeste Brasileiro. Revista Brasileira de Meteorologia, 12(1): 21-32, 1997.

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