Comportamento da água precipitável durante evento extremo em Porto Alegre RS com o uso do modelo BRAMS Julliana Larise Mendonça Freire 1, Madson Tavares Silva 2, Enilson Palmeira Cavalcanti 3 1 Graduanda em Meteorologia, (UFCG) Campina Grande, PB, Brasil. jullianalarise@hotmail.com. (Bolsista do CNPq) 2 Doutorando em Meteorologia, (UFCG) Campina Grande, PB, Brasil. madson_tavares@hotmail.com (Bolsista do CNPq) 3 Professor, Doutor, (UFCG) Campina Grande, PB, Brasil. enilson@dca.ufcg.edu.br. ABSTRACT: In this study we analyzed the behavior of precipitable water during rain event in Porto Alegre. The ability of water vapor to absorb and emit thermal radiation in a direct influence on aspects of weather and climate. Using data from six radiosonde measurement at the weather station's Salgado Filho International Airport, Porto Alegre, in the hours of 00:00 and 12:00 UTC during the period of 17 to 20 November 2009, it was possible to calculate the water precipitable. The achievement of precipitable water and zonal and meridional flow of water vapor in the atmosphere of the study area was also performed from simulation using the BRAMS. The results were satisfactory and demonstrate that the use of BRAMS was an important tool in the analysis of this case. Palavras-chave: Fluxo de Vapor D água, Imagens Satélite, Sistema Meteorológico 1 - INTRODUÇÃO A substância água é indispensável à vida na Terra e faz parte de cerca de três quartos da estrutura dos animais e vegetais. Na natureza, ela pode ser encontrada nos estados sólido, líquido e gasoso. As regiões glaciais do globo terrestre comportam grande volume de água na forma de gelo. Oceanos e mares são os principais reservatórios de água na forma líquida e cobrem três quartos da superfície do planeta Terra. O vapor d'água é armazenado na atmosfera e transportado pela circulação geral (Cavalcanti, 2001). Água precipitável tem importância significativa nos processos que ocorrem tanto na atmosfera quanto na superfície da terra. A capacidade do vapor d água em absorver e emitir radiação térmica influência de forma direta nos aspectos do tempo e do clima. Características do balanço de radiação à superfície são altamente dependentes do teor de vapor d água na atmosfera, ou seja, da Água Precipitável (Rao et al. 1996). Segundo Cavalcanti, 2001 o transporte d água na atmosfera constitui-se em componente muito importante do ciclo hidrológico, pois é através deste que grande quantidade de água na forma de vapor é levada de uma região para outra. Os oceanos e grandes reservatórios d água, principais fontes de vapor d água na superfície da Terra, suprem a atmosfera mediante o processo de evaporação. Deste modo, o objetivo deste trabalho é analisar o comportamento da água precipitável e do transporte de vapor d água integrado verticalmente em evento precipitante em Porto Alegre. 2 - MATERIAL E MÉTODOS Para caracterização do evento a ser estudado utilizou-se as imagens realçadas do satélite GOES-10 que possibilita um acompanhamento da evolução do sistema no período de 17 a 20 de novembro de 2009, as imagens foram capitadas do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos CPTEC. A água precipitável observada foi obtida a partir de seis radiossondagens realizadas na estação meteorológica do Aeroporto Internacional Salgado Filho na cidade de
Porto Alegre-RS, nos horários das 00:00 e 12:00 UTC no período de 17 a 20 de novembro de 2009, disponibilizadas pela Universidade do Wyoming. Para análise da água precipitável e do fluxo meridional e zonal do vapor d água na atmosfera na região de estudo, foram realizadas simulações utilizado o modelo BRAMS, versão brasileira do RAMS (Pielke et al., 1992; Cotton et al., 2003). Este modelo regional é usualmente aplicado para estudos de mesoescala com finalidades diversas, desde processos atmosféricos de superfície e de curto prazo (Pielke et al., 1992) até, mais recentemente, simulações climáticas (Liston & Pielke, 2001, Lu et al., 2001). O cálculo da água precipitável e do fluxo zonal e meridional do vapor d água foi efetuado mediante rotina em linguagem FORTRAN desenvolvida e incorporada no RAMSPOST, módulo de pós-processamento do modelo BRAMS. Os dados utilizados para inicialização e assimilação pelo modelo, durante a integração no tempo, foram obtidos a partir das reanálises do National Centers for Environmental Prediction/National Oceanic and Atmospheric Administration - NCEP/NOAA. A definição da grade utilizada na simulação tem 60 pontos na direção zonal e 40 pontos na direção meridional, sendo o espaçamento entre os pontos de 30 Km, cobrindo a região Sul do Brasil com o ponto central da grade em 30º S de latitude e 56º W de longitude. A simulação teve duração de 72 horas, com início no dia 17 de novembro de 2009 as 00:00 UTC e término as 00:00 UTC do dia 21. Utilizou-se a interação da radiação solar com as nuvens simuladas pelo modelo (Chen e Cotton, 1983, Chen e Cotton, 1987) para parametrização da radiação. No processo de convecção, a parametrização é do tipo Grell com fechamento Grell (Grell, 1993) e na difusão turbulenta o Fechamento é de ordem 2 (Mellor e Yamada, 1982). 3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir da Figura 1 verifica-se o deslocamento e evolução dos sistemas meteorológicos que atuaram na região sul do Brasil no período de 17 a 20 de novembro de 2009, restringindo a discussão para o estado do Rio Grande do Sul e mais localmente para a cidade de Porto Alegre-RS (30 S, 51 W). Observa -se neste período de a atuação de 3 fenômenos com variabilidade espaço-temporal e intensidade diferentes, para os dias 18 às 12 UTC e 19 às 12 UTC (Figuras 1 C e E), os sistemas cobrem grande parte do Estado e mais especificamente a cidade de Porto Alegre. As Figuras 1 A e B exibem o sistema em formação, já para Figura 1 D verifica-se o sistema em processo de dissipação movendo-se em direção ao Oceano Atlântico.
Figura 1. Seqüência de imagens de satélite mostrando a evolução dos sistemas meteorológicos atingiram o Estado do Rio Grande do Sul, no dia 17/11 as 12:00 UTC (A), dia 18/11 as 00:00 UTC (B), dia 18/11 as 12:00 UTC (C), dia 19/11 as 00:00 UTC (D), dia 19/11 as 12:00 UTC (E) e 20/11/09 as 00:00 UTC (F) A Figura 2, obtida a partir do BRAMS, exibe o campo da água precipitável para o dia 18/11 as 12:00 UTC quando o sistema se apresentou com maior intensificação sobre a cidade de Porto Alegre. Nesta localidade, observa-se valor de água precipitável de 47,6 mm próximo do valor obtido pela observação que é de 46,2 mm. Vale destacar que água precipitável de até 55 mm sobre a área de estudo representam valores muito altos para esta faixa de latitude. Valores desta ordem de grandeza só são comuns na faixa equatorial. Na Figura 3 destacam-se o forte fluxo de vapor d água, integrado verticalmente, atuando na costa leste em direção ao continente. Esses fluxos sugerem o abastecimento de água na forma de vapor para a intensificação e manutenção do sistema meteorológico atuante. Observa-se ainda uma diminuição destes fluxos ao penetrar no continente sugerindo a ocorrência de áreas de convergência do fluxo vapor d água implicando em excesso de precipitação em relação a evaporação. Figura 2. Campo da água precipitável (mm) para o dia 18/11 as 12:00 UTC Figura 3. Fluxo de vapor d água (kg/m.s) para a região Sul em 18/11 as 12:00 UTC
A Figura 4 fornece a variação tempo versos longitude fixada na latitude de 30º S correspondente a latitude de Porto Alegre. Observa-se claramente um deslocamento longitudinal no sentido de Oeste para Leste com intensidades de água precipitável acima de 45 mm. Para Porto Alegre no dia 18 de novembro de 2009 a água precipitável é da ordem de 48 mm, entretanto, nas proximidades desta longitude, após este dia e horário, se observam valores mais elevados. Maior detalhamento da variação temporal sobre Porto Alegre pode ser visualizada melhor através da Figura 5. A Tabela 1 exibe valores de água precipitável geradas pelo BRAMS e Obtidas a partir de radiossondas para a cidade de Porto Alegre-RS (30 S, 51 W). No início do período, correspondente aos três primeiros valores, a água precipitável se apresentaram muito próximos. Já para os últimos três valores há uma maior discrepância entre valor observado e valor obtido pelo BRAMS. Considerando que o valor obtido pelo BRAMS representa uma média da área correspondente ao ponto de grade tem-se que no primeiro momento havia maior homogeneidade destes, ocorrendo o contrário no segundo momento. Figura 4. Diagrama tempo x longitude, fixado na latitude de Porto Alegre, para a água precipitável (mm) no período de 17 a 20 de novembro de 2009 Figura 5. Variação da água precipitável com o tempo do evento extremo
Tabela 1. Valores de água precipitável obtidos a partir do BRAMS e da sondagem de altitude para localidade de Porto Alegre RS, no período de 17 a 20 de novembro de 2009 Dia/Hora 17-11 12 UTC 18-11 00 UTC 18-11 12 UTC 19-11 00 UTC 19-11 12 UTC 20-11 00 UTC Água Precipitável (mm) BRAMS Sondagem 22,6 28,61 34,9 33,88 47,6 46,18 50,1 31,81 50,0 34,04 50,5 38,37 4 CONCLUSÕES Face ao exposto pode-se concluir que: a água precipitável aumentou consideravelmente quando da passagem do sistema meteorológico sobre Porto Alegre; a fonte de água na forma de vapor para alimentação e intensificação do sistema meteorológico foi proveniente do Oceano Atlântico; os valores de água precipitável obtidos pelo BRAMS podem ser considerados bons, visto que representam uma média para a área do ponto de grade; o uso do modelo BRAMS possibilita um acompanhamento maior do sistema. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAVALCANTI, E. P. Teor e transporte de vapor d água na atmosfera do nordeste do Brasil. Campina Grande, DRN/CCT/UFPB. 2001. 115p. (Tese de Doutorado) CAVALCANTI, E. P.; GANDU, A. W. ; AZEVEDO, P. V.. Transporte e balanço de vapor d água atmosférico sobre o Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 17, n. 2, 207-217, 2002. DSA - Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais (CPTEC/INPE). Disponível em: < http://satelite.cptec.inpe.br/home/>. Acesso em: mar. 2010 LISTON, G. E., & PIELKE, R. A. A climate version of the regional atmospheric modeling system. Theor Appl Climatol, 68, 155-173, 2001. PIELKE, R.A.; COTTON, W.R.; WALKO. R.L.; et al. A comprehensive meteorological modeling system RAMS. Meteorology and Atmospheric Physics. Austria. v.49, p.69-91. 1992. RAO, V.B.; CAVALCANTI, I.F.A.; HADA, K. Annual variation of rainfall over Brazil and water vapor characteristics over South America. Journal of Geophysical Research.Washington, USA. 27,26539-26551. 1996. Universidade do Wyoming. Disponível em: <http://www.weather.uwyo.edu >. Acesso em: mar. 2010.