VISUALIZAÇÃO TRIDIMENSIONAL DE SISTEMAS FRONTAIS: ANÁLISE DO DIA 24 DE AGOSTO DE 2005. Aline Fernanda Czarnobai 1 Daniel Augusto de Abreu Combat 2 Jorge Bortolotto 3 Rafaelle Fraga de Santis 4 Carlos Eduardo Salles de Araujo 5 RESUMO Na região Sul do Brasil a mudança das condições do tempo são geralmente associadas à passagem de sistemas frontais. O objetivo deste estudo é identificar e analisar esses sistemas em modelos de três dimensões, a partir do caso de 24 de agosto de 2005, o qual apresentou uma frente fria intensa e bem configurada. Dessa forma, propõe-se interpretar as seguintes variáveis meteorológicas: temperatura, convergência, velocidade vertical do vento e linhas de corrente utilizando análises do modelo regional ETA. ABSTRACT On the southern regions of Brazil the weather conditions are generally associated with passing fronts. The propose of this study is the identificantion and analisys of those systems, using 3D models, from August 24th 2005, which has shown an intense and well configured cold front. Thus, it's considered to understand the following meteorology variables: temperature, wind convergence, wind vertical velocity and streamlines using data from a regional model ETA. Palavras-Chave: Frente fria, Vento e Visualização 3D. Introdução Em 1918, Bjerknes definiu frente como sendo uma zona de transição ou uma descontinuidade entre o ar frio e o ar quente. O termo frontogênese implica numa tendência para a formação de uma descontinuidade ou intensificação de uma zona de transição já existente, enquanto frontólise indica enfraquecimento ou destruição de uma frente (Petterssen, 1956). A passagem das frentes frias é acompanhada por mudança na direção do vento e forte cisalhamento vertical e horizontal, diminuição na temperatura e umidade do ar e aumento da pressão atmosférica, com mudanças rápidas das propriedades das nuvens e da precipitação. A zona frontal caracteriza-se pelos elevados gradientes de temperatura. 1 E-mail: aczarnobai@yahoo.com.br 2 E-mail: danielcombat@gmail.com 3 E-mail: jorgebortolotto@gmail.com 4 E-mail: farelao.estudos@gmail.com 5 E-mail: kadu.araujo@gmail.com Endereço dos autores: Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina CEFET/SC Av. Mauro Ramos, 950 - Centro - 88020-300 - Florianópolis, SC. Telefone: 48 3221-0601 - Fax 32210601
As frentes com intensos gradientes de temperatura e com grandes ângulos de inclinação são associados a grandes mudanças do vento gradiente com o aumento da altura (Fedorova, 2000). A ocorrência de passagens de frentes no Brasil é comum durante o ano inteiro. Em Santa Catarina, há uma média mensal de três a quatro frentes frias em todos os meses do ano, com um leve aumento desta freqüência durante os meses de primavera (Rodrigues, 2004). O objetivo principal desse estudo é a identificação do comportamento de um sistema frontal ocorrido na Região Sul do Brasil, através de dados do modelo regional ETA e visualização tridimensional. Propõe-se analisar as seguintes variáveis meteorológicas: temperatura, convergência, velocidade vertical do vento e linhas de corrente. Metodologia e Dados Os modelos em 3D foram gerados com análises do Modelo Regional ETA (CPTEC). A área de estudo compreende parte do sul da América do Sul, entre as coordenadas 45ºS a 15ºS e de 70ºW a 30ºW (Fig. 1). A data escolhida para o estudo de caso é o dia 24 de agosto de 2005. Neste período houve a passagem de uma frente fria intensa pelas regiões Sul e Sudeste do Brasil, a qual causou queda de temperatura, geada, neve e nevoeiros. Fig.1 Localização da área de estudo No dia 24 de agosto de 2005 (Fig.2), um sistema frontal atua sobre o Estado de Santa Catarina associado a ciclone extratropical em formação no Uruguai, ocasionando tempo nublado no Sul do Brasil. O vento oscilou de noroeste a sudoeste, com intensidade moderada e presença de um jato
subtropical em 200 hpa, associado à frente. No dia 25 de agosto (Fig.3) o sistema frontal deslocouse para o oceano Atlântico. Fig.2 - Imagem de Satélite GOES, 24/08/05, às 1200 Z. Fig.3 - Imagem de Satélite GOES, 25/08/05, às 1200 Z. Resultados Para identificar e visualizar o sistema frontal do dia 24 de agosto, analisamos as seguintes variáveis meteorológicas: Temperatura A figura 4 ilustra regiões do sistema frontal que possuem temperaturas abaixo de 10ºC, do nível de 1000 hpa a 700 hpa. A opção de escolher esse valor de temperatura serve para ilustrar apenas os menores valores da zona frontal e, assim, visualizar o comportamento das massas de ar. Verifica-se uma variação de temperatura de até 20ºC ao longo do sistema frontal. O volume da massa de ar frio sobre o continente é determinado pela isoterma de 10ºC, que atua como "casca" externa, de forma que os valores internos deste volume apresentam temperaturas menores que 10ºC. O volume, por sua vez, é limitado por planos de corte em 1000 hpa e 700 hpa, 40º W e 68º W e 19º S e 50º S.
Fig. 4- Frente Termal - Isoterma de 10ºC, 24/08/2005, às 00Z. (Azimute: 104 - Elevação: 14) Velocidade Vertical Relativa e Linhas de Corrente A velocidade vertical é o componente vertical do movimento de uma parcela do ar, com unidade expressa em ms -1. Os valores negativos da velocidade vertical representam movimentos verticais para cima (ou ascendentes) e vice-versa. Foram escolhidos os planos de corte de 925 hpa, 850 hpa e 600 hpa para ter uma melhor análise das correntes na atmosfera e, para melhor visualização, o exagero das linhas de correntes na vertical corresponde a 10000 vezes o valor real. Nota-se o escoamento ciclônico fechado nos níveis de 925 hpa e 800 hpa. A localização do sistema de baixa pressão é indicada pela relação positiva da velocidade vertical e linhas de corrente. O centro da circulação ciclônica (em vermelho, latitude 40 S) indica que ocorre convergência do vento, caracterizando-se assim o centro da baixa pressão. Para visualizar o ramo quente do sistema frontal, utilizou-se um corte na longitude 51 W (Fig. 5). O movimento ascendente indica a presença do ramo quente (40 S a 35 S) sinalizado pela cor vermelha, assim à relação entre velocidade vertical do vento e linhas de corrente é de 0,02%. Entre as latitudes 40 S e 35 S (Fig.6), verificam-se áreas em que ocorre movimento descendente do vento, isto é velocidade vertical negativa (em azul) e movimentos ascendentes (em vermelho) indicando a presença de uma Frente Fria e uma Frente Quente, respectivamente.
Fig. 5 - Velocidade Vertical Relativa e Linha de Corrente do vento - 24/08/2005, às 12 00 Z. Fig.6 - Velocidade Vertical Relativa e Linha de Corrente do vento - 24/08/2005, às 00 Z. Convergência do vento A figura 7 apresenta a convergência do vento de superfície à 700 hpa. A convergência é uma característica do escoamento em três dimensões em que um elemento material do fluido tende a diminuir seu volume. A região entre as áreas de convergência é caracterizada pela zona do sistema frontal. Essa convergência do vento no dia 24 de agosto próxima do Estado do Rio Grande do Sul estende-se até 700 hpa, sendo associada à atuação do sistema frontal. Fig.7 convergência do vento em 24/08/2005, às 00 Z.
Para a identificação do sistema, geralmente observa-se a área em que ocorre confluência dos ventos. Na frente dos sistemas de baixa pressão o ar ganha vorticidade ciclônica, o que implica em convergência do ar. Na retaguarda do sistema de baixa pressão, na superfície, o ar ganha vorticidade anticiclônica, o que implica em divergência. Considerações Finais O trabalho teve como objetivo analisar o sistema frontal do dia 24 de agosto de 2005 a partir da visualização tridimensional. A principal vantagem desse método está na variedade de cortes e perspectivas para observação do sistema. A visualização 3D no estudo do comportamento da temperatura, convergência do vento, velocidade vertical do vento e linhas de corrente, possibilitou fazer análises eficientes e abrangentes. Acredita-se que o trabalho poderá contribuir para desenvolvimento de estudos posteriores de sistemas frontais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BARRY R.G.; R.J. CHORLEY. Atmosphere, Weather and Climate, Second edition. London: Routledge, 1971. EPAGRI/CIRAM. Monitoramento diário do tempo. Florianópolis. 2005. FEDOROVA, N. Meteorologia Sinótica.Vol. 1, Pelotas: UFPel, 1999. LEMOS, C. F.; CALBETE, N. O. Sistemas Frontais que atuaram no Brasil de 1987 a 1995. Climanálise Especial, Edição comemorativa de 10 anos. CPTEC. 1996. PETTERSEN, S. Fronts and Frontogenesis. In:. Weather Analysis and Forecasting. Second Edition, V. I, New York, 1956. RODRIGUES, M. L. G. ; FRANCO, D. ; SUGAHARA, S.. Climatologia de frentes frias no litoral de Santa Catarina. Revista Brasileira de Geofísica, v. 22, n. 2, p. 135-151, 2004.