Aplicação de Indicadores de Tempo Severo na Caracterização de um Ciclone Intenso

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1 Aplicação de Indicadores de Tempo Severo na Caracterização de um Ciclone Intenso Mariana Ximenes do Nascimento 1, Karen Santiago Grossmann², Wallace Figueiredo Menezes³ 1,2,3 Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Departamento de Meteorologia RJ, Bra. 1, 2, RESUMO: O uso de índices de instabilidade (ou indicadores de tempo severo) vem se tornando uma ferramenta de grande utilidade no auxílio da previsão do tempo de eventos de tempestades que provocam destruição (Nascimento, 2005; Lima 2005). Entretanto tais indicadores tem seu uso aplicado mais constantemente em tempestades de caráter bem localizado em mesoescala. Neste trabalho é estudado um caso de ciclone na costa do Rio de janeiro do dia 24 de Abril de 2008, quando as ondas oceânicas (chegando a 3 metros de altura em toda orla do Rio de Janeiro) invadiram a Baía de Guanabara e causaram um acidente com vitimas num catamarã de transporte de passageiros entre os municípios do Rio e Janeiro e de Niterói. Este evento foi decorrente da passagem de um ciclone extratropical em alto mar. Foi aplicada a metodologia dos índices de instabilidade a este caso de ciclone intenso a partir de simulações do Modelo BRAMS. Os Resultados mostram que os Índices TT, K e CITT apresentaram informações importantes na caracterização do ciclone. ABSTRACT: The use of indices of instability (or indicators of severe weather) has become a valuable tool in helping to weather the storm events that cause destruction (Nascimento, 2005, Lima 2005). However, these indicators have use applied more consistently in storms in nature and located at mesoscale. This paper examines the case of a cyclone off the coast of Rio de Janeiro on 24th April 2008, when the ocean waves (up to 3 meters in height across the edge of Rio de Janeiro) invaded the Baía de Guanabara and caused an accident victims with a catamarã passenger transport between the cities of Rio and in January and Niterói. This event was due to the passage of an extratropical cyclone at the sea. Methodology was applied to the indices of instability in this case intense cyclone from simulations of the model BRAMS. The results show that the indices TT, K and CITT had important information on the characterization of the cyclone. Palavras-Chave: ciclone, índices de instabilidade, ciclone extratropical. 1. INTRODUÇÃO No dia 24 de Abril de 2008, uma ressaca atingiu o litoral do Rio de Janeiro, onde ondas oceânicas de 3 metros invadiram a Baía de Guanabara atingindo uma das barcas que faz o trajeto Rio-Niterói, deixando 20 feridos. Anteriormente foi feita uma caracterização inicial englobando os aspectos observacionais em escala sinótica, em termos de vento e pressão. Utilizando as reanálises do NCEP/NCAR (Efeitos Costeiros da Ocorrência de Dois Ciclones no Oceano Atlântico Sul, Nascimento, M, X. JIC 2008). Através deste estudo concluiu-se que a ressaca foi originada pela passagem de um ciclone extratropical no oceano. Neste trabalho, foi aprimorado o estudo envolvendo a termodinâmica deste caso através da modelagem numérica e a tentativa de uma caracterização deste sistema através do comportamento de índices de instabilidade associados à situação atmosférica do caso.

2 O principal objetivo deste trabalho preliminar é avaliar se esta metodologia dos índices também é eficiente em caracterizar/avaliar/prever a intensidade de sistemas de tempo de caráter sinótico (como os ciclones) além das tempestades locais que já vem sendo estudadas. 2. METODOLOGIA Os índices de instabilidade representam uma metodologia que pode fornecer informações a respeito de regiões mais favoráveis à ocorrência de tempestades. São calculados a partir de variáveis termodinâmicas e dinâmicas que em geral, são bem simuladas pelos modelos numéricos, sem necessitarem de grande refinamento de grade (Nascimento, 2005). Alguns índices de instabilidade bastante conhecidos são o Índice K, o ITT (Índice Total -Totals) e o LR ( Lapse -rate ). Alguns Valores de referência utilizados para os índices de instabilidade, sendo que valores de do índice K acima de 40ºC, do índice ITT acima de 50ºC e do índice LR acima de 6, são considerados como críticos e favoráveis a formação de chuvas fortes e/ou, alguma vezes, tempestades severas (Mourão et al. 2008): Foram utilizados no estudo: Simulação numérica utilizando o modelo BRAMS ( Brasilian Regional Atmospheric Modeling System) com resolução de grade horizontal onde Δx=Δy= 40 Km. Os dados de entrada do modelo foram retirados das reanálises do NCEP/NCAR para o período estudado. Os resultados foram obtidos a partir dos dados simulados pelo modelo; campos de convergência em baixos níveis, umidade, temperatura e altura geopotencial em diversos níveis da atmosfera; campos dos índices K, Total Totals (TT), Lapse Rate (LR); foram calculados os índices CK e CITT (metodologia de índices combinados, Grossmann, K, S, JIC 2008), que são calculados a partir da combinação de índices termodinâmicos com forçantes dinâmicas (como a convergência em baixos níve is, proposto por Lima, 2005); imagens de satélite realçadas (realce de temperatura de nuvens frias) e coloridas (imagens com simulação de ilu minação diurna a partir dos canais infravermelho). 3. RESULTADOS Analisando imagens de satélite (Figuras 1.a e 1.b) identifica-se o ciclone extratropical no oceano Atlântico do dia 20 de Abril de 2008 Começo da formação do ciclone. Nas figuras do campo de Pressão ao nível médio do mar (Figuras 2.a, 2.b, 2.c e 2.d), pode-se observar o começo da formação do ciclone e o seu deslocamento para leste no oceano Atlântico. Figura 1 (a): Imagem do satélite colorida do dia 20/04/2008 Figura 1 (b): Imagem de satélite realçada do dia 20/04/2008

3 Figura 2 Pressão ao NMM (hpa) para: (a) 21/04/2008 as 00Z, (b) 21/04/2008 as 12Z, (c) 22/04/2008 as 00Z e (d) 22/04/2008 as 12Z. As figuras 3.a, 3.b, representam as linhas de corrente em 850 e 500 hpa para o dia 22/04/2008 às 00 Z. Observa-se para o dia seguinte que o ciclone se desloca para nordeste, com ventos intensos e também a presença de um cavado em todos os níveis. Figura 3: Linhas de corrente e intensidade do vento(m/s) as 09Z de 22/04/08 em (a) 850 e (b) 500 hpa As figuras 4 e 5 representam a Temperatura (ºC) (pre enchido) e Geopotencial (isolinhas) em 700 hpa para o dia 22/04/2008 às 15 Z e dia 23/04/2008 às 06 Z. Com a evolução temporal, observa-se o deslocamento do sistema párea a região onde ocorria advecção quente. Figura 4: Temperatura e Geopotencial para700 hpa Figura 5: Temperatura e Geopotencial 700 hpa Análise dos campos simulados - Índices de instabilidade:

4 - Índice Lapse Rate: As figuras 6(a) e 6(b) representam o LR entre 500 e 700 hpa para o dia 21 às 00 Z e 06 Z. Este índice obteve um bom resultado, posicionando adequadamente o sistema e indicou valores altos, acima de 8, indicando forte instabilidade atmosférica. Figura 6(a): Lapse Rate ( ) das 00Z Figura 6(b): Lapse Rate ( ) das 06Z - Índices K e Total Totals (ITT): (Figuras 7 (a), 7 (b), 8 (a) e 8(b)) O índice Total Totals posicionou muito bem o sistema, acompanhando o seu deslocamento, indicando um ambiente propício à formação de tempestades, com valores extremamente altos, acima de 60 para o horário das 00 Z no dia 21 de abril. O índice K apresentou valores relativamente baixos na região do ciclone, porém também acompanhou o seu deslocamento. Na análise em conjunto destes índices, pode-se concluir que este é um bom resultado, pois quando ITT está alto e K baixo, é favorável à ventania em superfície, já que K depende do grau de secamento da atmosfera em 700 hpa. Este fato é comprovado através da análise da umidade, onde foram observados valores baixos de umidade em altos níveis. A ventania provocada por este ciclone pode ter sido um dos fatores que contribuiu para a pista de vento que ocasionou as ondas que invadiram a Baía de Guanabara. As figuras abaixo representam os índices ITT e K para os dia 21 de Abril para às 00z e 12Z: Figura 7(a): Índice ITT das 00Z Figura 7(b): Índice ITT das 12Z Figura 8(a): Índice K das 00Z. Figura 8(a): Índice K das 12Z

5 - Índice CITT: (Figuras 9 (a) e 9 (b)) Analisando-se os índices CK e CITT, observou-se que ambos indicaram razoávelmente o local do ciclone, mostrando valores mais favoráveis (mais negativos) em sua dianteir. Isto indica também que a convergência preferencial se deu próximo a área de advecção quente em baixos níveis. As figuras abaixo representam o índices CITT, para o dia 21 de abril, às 00Z e 12Z: Figura 9(a): Índice CITT do dia 21 das 00Z Figura 9(b): Índice CITT do dia 21 das 12Z 3. CONCLUSÕES. Os resultados deste trabalho mostraram que o Ciclone estudado teve uma estrutura profunda de baixa fria ao longo dos níveis baixos e médios, e com um núcleo quente em altos níveis. O Campo de temperatura aliado ao escoamento associado com a circulação do ciclone mostrou que o sistema se deslocou em direção a região de advecção quente, como é esperado pelo teorema de Suticliffe. O Ciclone se formou em uma região com pouca disponibilidade de umidade, o que deve ter refletido no valor baixo de K. Os índices Lapse Rate e TT se mostraram eficientes no ponto de vista de marcar o ciclone em seus campos simulados. A análise conjunta entre os índices K e TT mostrou que o ciclone teve características termodinâmicas associadas à convecção severa (indicado por TT muito alto e K baixo). Isto também pode ter contribuído para a ocorrência de fortes ventanias no oceano, associadas ao fenômeno. A filosofia de combinar mostrou ser útil na demarcação de áreas onde há probabilidade de ocorrência de tempestades e se estivessem disponíveis nestas configurações para a previsão de tempo nas datas dos eventos, estes resultados agregariam valor para tomada de decisão da emissão de um alerta de chuvas intensas. Portanto, os índices de instabilidade combinados podem representar uma ferramenta útil para as previsões operacionais. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS NASCIMENTO, E. L., 2005: "Previsão de tempestades severas utilizando-se parâmetros convectivos e modelos de mesoescala: uma estratégia operacional adotável no Brasil?". Revista Brasileira de Meteorologia, vol. 20 (1), p LIMA, D. R. O., 2005: Diagnóstico de chuvas e previsão meteorológica para a bacia hidrográfica do rio Manso. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, RJ, Brasil. MOURÃO et al, 2006: Estudo do Comportamento de Indicadores de Tempo Severo em Caso de Tempestades Sobre o Rio de Janeiro. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, Florianópolis, SC. GROSSMANN et al.(2008), Estudo da combinação de índices de instabilidade como ferramenta de auxilio na previsão de tempo.