VARIAÇÃO DE UMIDADE E TEMPERATURA PERANTE OS SISTEMAS SINÓTICOS ATUANTES EM ALAGOAS, ESTUDO DE CASO. Saulo Barros Costa 1, Vladimir Levit 2, Natalia Fedorova 3. RESUMO. O objetivo do trabalho é descrever a distribuição da umidade e temperatura próxima à superfície no estado de Alagoas na presença dos sistemas sinóticos. O segundo objetivo foi analisar a formação do complexo convectivo de mesoescala (CCM) e dos fenômenos extremamente adversos no estado. Foram escolhidos os seguintes casos: 1 ) um processo típico para NEB, VCAN do tipo clássico (29 de janeiro à 7 de fevereiro) e 2 ) um processo raro, sistema frontal que atravessou o Estado de Alagoas (29 de abril à 5 de maio) e CCM associado. Tais sistemas foram analisados com dados de diferentes variáveis meteorológicas, colhidas em níveis e horários padrões e imagens de satélite de alta e baixa resolução, ambos fornecidos pelo CPTEC- INPE. A variação da umidade e temperatura próximas à superfície no Estado e nas regiões vizinhas foi analisada com dados fornecidos pelo INMET. A variação dos parâmetros meteorológicos e termodinâmicos foi relacionada à presença dos sistemas sinóticos e fenômenos adversos associados. Para o VCAN a distribuição de umidade e temperatura no Estado foi típica (meridional e paralela à costa), já para o sistema frontal, foi atípica (zonal e perpendicular à costa). ABSTRACT. The first objective of this paper was a description of the humidity and temperature distribution near the Alagoas surface at a presents of different synoptic systems. The second objective was to analyze a formation of the Mesoscale Complex Convective (MCC) and extremely dangerous phenomena in the State. Were chosen: 1) one typical process for the North-East of Brazil, that was VCAN of classic type (from January 29 to February 7) and 2) one rare process, a frontal system passed over the Alagoas (from April 29 to May 5) and MCC associated. Such systems were analyzed with the data of different meteorological variants collected at the different standard levels and hours and satellite images of high and low resolution disposable by CPTEC- INPE. Humidity and temperature variation near the surface of the State and neighbors were analyzed by the INMET data. Variation of the meteorological and thermodynamics parameters was connected with the presence of the synoptic systems and associated dangerous phenomena. For VCAN the humidity and temperature state distribution was a typical (meridianal and parallel to the coast), but for the frontal system, it was atypical one (zonal and perpendicular to the coast). PALAVRAS-CHAVE: umidade, temperatura, sistemas-sinóticos. INTRODUÇÃO Conhecer a umidade e suas variações no estado de Alagoas é imprescindível para um bom desempenho das previsões de tempo. Por isso o objetivo do trabalho é estudar as variações provocadas pelos sistemas de escala sinótica. Dentre os principais sistemas sinóticos atuantes no Nordeste Brasileiro (NEB), as Zonas Frontais (que são escassas nessa região) e os Vórtices Ciclônicos dos Altos Níveis (típicos), são dois expoentes. O VCAN é uma circulação ciclônica fechada com núcleo mais frio que sua periferia e se estende desde altos até médios níveis (Aragão, 1976; Kousky & Gan, 1981). Esses sistemas podem favorecer ou inibir as precipitações, de acordo com a posição de seu núcleo ou sua periferia. Muitos pesquisadores têm se dedicado ao seu estudo, sobre tudo dos que atuam no NEB, (Carvalho, 2004). Os sistemas frontais agem desde a parte sul do continente até latitudes menores, onde chegam enfraquecidos, no entanto, ainda capazes de modificar o tempo local. Sua atuação no NEB está reduzida a aproximadamente 20% das frentes que atuam no 1 Formando Meteorologia, Universidade Federal de Alagoas, Campus A. C. Simões, BR 104 - Norte, Km 97, Cidade Universitária - Maceió - AL, CEP 57072-970, (82) 3328-6080, saulobc@gmail.com. 2 Professor Doutor da Universidade Federal de Alagoas, (82) 3338-0223, vlevit@dimin.net. 3 Professora Doutora da Universidade Federal de Alagoas, (82) 3338-0223, natalia@neoline.com.br.
Brasil (Kousky, 1979). No NEB, até as mais brandas precipitações tem importância econômica e social. Portanto, torna-se evidente se conhecer os efeitos que as frentes causam no tempo de Alagoas. METODOLOGIA Foram utilizados produtos dos modelos numéricos ETA e GLOBAL (CPTEC-INPE) e MBAR (INMET). Também foram utilizados dados de reanálise (NCEP) e visualizados com o software GrADS. A distribuição espacial de nebulosidade foi feita pelas imagens do satélite GOES e METEOSAT, uma com alta resolução sobre o NEB em três canais de observação (visível, vapor d água e infravermelho) e a outra entre os meridianos de 150 W e 60 E e os paralelos de 70 S e 70 N no canal infravermelho (CPTEC-INPE). A instabilidade atmosférica foi verificada por perfis simulados, construídos com o software GrADS e dados de reanálise (NCEP). Esses perfis foram comparados às radiossondagens de Recife e Salvador. Os índices de instabilidade foram, K-Index (K), Total Totals (TT) e Lifted Index (LI), e a energia de convecção (CAPE, convective available potential energy). Os perfis verticais simulados foram construídos para a cidade de Maceió (9,67 S, 35,74 W). A análise da distribuição espacial de umidade foi feita utilizando-se campos horizontais de umidade em 1000hPa. Esses campos são os produtos do modelo numérico MBAR. VÓRTICE CICLONICO DOS ALTOS NÍVEIS Análise dos Sistemas Sinóticos Associados No final de janeiro o continente sul americano apresentou-se com uma nebulosidade convectiva sobre sua região tropical. Ao sul foi observada uma zona frontal que se estendia ao longo do oceano Atlântico alcançando o sul do Brasil. Mais ao norte outra frente se unia à nebulosidade do continente. Ao norte da segunda frente, sobre o NEB encontrava-se um VCAN (Figura 1a) que associada ao sistema frontal, formavam um Vórtice tipo clássico (nebulosidade forma de letra S ). Com imagens de alta resolução ele foi visto abrangendo o norte da Bahia, Sergipe e Alagoas por completo, a parte central de Pernambuco e da Paraíba, parte do Rio Grande do Norte e sul do Ceará (Figura 1a). No dia 3 às 12UTC resquícios dessa circulação foram notados junto à costa de Sergipe e Bahia. (a) (b) Figura 1 (a) Imagem de alta resolução para o Nordeste Brasileiro, dia 01/02/2005 às 01UTC Satélite GOES no canal IR e (b) Linhas de Corrente e Magnitude do vento (m/s) modelo ETA em 200mb às 00UTC. Fonte: CPTEC/INPE Em 200hPa, sobre o NEB foi evidenciada a presença do VCAN com seu núcleo sobre os Estados de Pernambuco e Paraíba. (Figura 1b). Ele apresentou uma duração de 4 dias, iniciando-se no dia primeiro às 00UTC e adquirindo movimento para sudeste onde no dia 4 às 12UTC ainda foi observado sobre o oceano Atlântico muito próximo à costa da Bahia. Em 500hPa, logo abaixo do VCAN (sobre o NEB) foi localizado um anticiclone (os mapas não são mostrados). Essa circulação, oriunda do oceano, movimentou-se na direção sul influenciando a costa do NEB até o dia 06 às 00UTC. Em 850hPa, a parte norte do continente apresentou-se sob influência dos ventos alísios com direção predominante de leste.
Estrutura Vertical da Troposfera Os perfis verticais de temperatura, simulados para a cidade de Maceió, mostraram para os dias em análise a troposfera estável na maioria dos dias. Em geral, uma camada mais seca (desde 900 à 500hPa) foi observada entre outras duas camadas mais úmidas: a primeira muito rasa e próxima à superfície e a segunda um pouco mais espessa e em altos níveis (acima de 500hPa). A comparação entre os valores dos índices de instabilidade e a energia de instabilidade (CAPE) dos perfis simulados com as radiossondagens realizadas na cidade de Recife ao norte de Alagoas apresentaram diferenças significativas. A instabilidade do ar em Recife (CAPE = 3008 J.kg -1 ) foi maior do que no Estado de Alagoas (CAPE = 1480 J.kg -1 )(pelos perfis simulados). Esses dados mostram o desenvolvimento de nebulosidade convectiva muito intensa, o que foi confirmado pelos dados de satélite. Distribuição Espacial de Umidade e Temperatura em Alagoas Durante todo período em análise, a parte oeste do Estado de Alagoas apresentou em todos os horários valores baixos de umidade quando comparados aos valores das demais regiões. Os maiores gradientes de temperatura e umidade foram observados nos períodos diurnos. Às 06UTC do dia 3, a umidade foi quase constante, apresentando variação apenas no extremo oeste de Alagoas. No entanto, as isotermas, que em geral se mostraram paralelas a costa do Estado, apresentaram essa configuração somente nas proximidades do oceano, na parte oeste do Estado elas formavam núcleos quentes (Figura 2a). Os valores máximos de umidade foram acompanhados dos mínimos de temperatura (90% e 23,5 C) e observados no dia 01 às 06UTC (Figura 2b). Já os valores mínimos de umidade e máximos de temperatura (20% e 37,0 C) foram observados nesse mesmo dia às 18UTC, no oeste do Estado (Figura 2c). (a) (b) (c) Figura 2 Distribuição espacial de umidade (cores preenchidas, umidade relativa, em %) e de temperatura (isolinhas, C ) para o dia 01/02/2005. Fonte: INMET. SISTEMA FRONTAL Análise dos Sistemas Sinóticos Associados O último sistema frontal de abril iniciou sua formação no dia 29 sobre as regiões sudeste e centro-oeste. Esse sistema apresentou deslocamento na direção nordeste, sendo observado, sobre a cidade de Recife PE (Figura 3a). Durante a sua passagem pelo NEB causou precipitações de diferentes intensidades no litoral e interior dos Estados da Bahia, Sergipe, Alagoas e Pernambuco. As imagens de alta resolução sobre o NEB mostraram o deslocamento do sistema. No dia 2 de maio a zona frontal já havia atingido Pernambuco e Alagoas estava sob intensa nebulosidade. Foi possível observar, entre Alagoas e Sergipe e oceano adjacente, um aglomerado de nuvens convectivas associadas à nebulosidade da frente. Esse Complexo Convectivo de Mesoescala (CCM) atingiu seu desenvolvimento máximo no dia 03 às 12UTC (Figura 3b) e permaneceu sobre Alagoas entre os dias 2 e 5 influenciando diretamente o tempo no Estado.
Paralelamente ao sistema frontal e localizada na sua retaguarda, foi observda uma Corrente de Jato (CJ) (Figura 3c) deslocando-se na mesma direção do sistema e acompanhando seu movimento. Contudo, só foi vista até o dia 4 às 18UTC e não chegou a atingir o Estado de Alagoas. (a) (b) (c) Figura 3 - (a) Fragmento da imagem do satélite GOES e METEOSAT, canal IR, 03/05/05 às 03UTC ; (b) imagem do satélite GOES de alta resolução para o NEB às 12UTC (b) e (c) para 04/05/05 às 18UTC. Fonte: CPTEC/INPE. Estrutura Espacial dos Sistemas Sinóticos Em 200hPa as linhas de corrente dispuseram-se mais zonalmente do que nos outros níveis. Sobre o NEB, foi observada a presença de um anticiclone deslocando-se para leste (Figura 4a). Outra alta pressão localizada sobre o estado do Pará influenciava o NEB com ventos de oeste. Em 500hPa todo o NEB sofria a influencia de um anticiclone localizado sobre o oceano nas proximidades dos Estados de Alagoas, Pernambuco e Paraíba. Entre dois anticiclones (o primeiro sobre a costa do NEB e o segundo no sul do Brasil) foi observado um cavado se estendendo na direção sudeste - noroeste entre os Estados de Minas Gerais e Bahia. A união dessa corrente com a periferia sul do anticiclone sobre o NEB formou uma zona de confluência dos ventos bem definida (Figura 4b). (a) (b) Figura 4 Linhas de Corrente e Magnitude do vento (m/s) modelo ETA em (a) 200hPa 12UTC 01/05/2005 (b) e 500hPa 12UTC 03/05/2005. Fonte: CPTEC/INPE Em 850hPa sobre a região Sudeste do Brasil, a partir do dia 30 às 12UTC, foi observada a presença de um ciclone deslocando-se na direção sudeste. A periferia norte desse ciclone vai de encontro à circulação de um anticiclone localizado sobre o o- ceano Atlântico próximo à costa da Bahia. Esse encontro de circulações gera uma zona de confluência dos ventos. Estrutura Vertical da Troposfera Os perfis verticais de temperatura, simulados para Maceió, mostraram, em geral, a troposfera seca e condicionalmente instável. Os ventos discordaram das direções mostradas pelos campos de linha de corrente. Nas camadas baixas e médias não foi observada a influencia do anticiclone. Para os altos níveis houve persistência de ventos de sudeste, no entanto, os ventos predominantes mostrados pelas linhas de corrente foram os anti-alísios.
Os índices de instabilidade e a energia de instabilidade confirmaram uma troposfera, em geral, condicionalmente instável tendendo a uma instabilidade mais forte em que K, TT e LI não ultrapassaram 28, 40 e -4 respectivamente e o valor de CAPE chegou a 1124 J.kg -1 (Tabela 1). As radiossondagens para a cidade de Recife mostraram uma camada em baixos níveis pouco úmida. A troposfera mostrou-se condicionalmente instável, porém, com uma forte tendência à instabilidade absoluta. Os índices de instabilidade e a energia de instabilidade apresentaram a troposfera absolutamente instável. No dia 29, CAPE chegou até 3075 J.kg -1 (energia suficiente para desenvolvimento de tempestades de furacão) e K, TT e LI foram 26, 38 e -5 respectivamente (Tabela 1). As radiossondagens para a cidade de Salvador ao sul de Maceió mostraram a troposfera com uma camada úmida até altos níveis em todos os dias. Essa alta umidade contribuiu para formação de uma camada instável. Os índices de instabilidade a- tingiram valores altos (K = 27, TT = 39 e LI = -6), a energia de instabilidade CAPE chegou a atingir 3848 J.kg -1 (Tabela 1). Tabela 1 Índices de estabilidade atmosférica em Maceió (MCZ), Recife (REC) e Salvador (SAL). Fontes: NCEP e CPTEC/INPE. K TT LI CAPE MCZ REC SAL MCZ REC SAL MCZ REC SAL MCZ REC SAL 29/4 24 26 26 38 38 38-2 -5-6 731 3075 2165 1/5 20 14 27 36 33 39-4 -2-6 1003 989 3848 5/5 28 29 24 40 39 35-3 -2-3 1003 1605 2169 Distribuição Espacial de Umidade e Temperatura em Alagoas Nos dias em análise às 00UTC as isotermas apresentaram-se distribuídas na forma de círculos formando um núcleo de temperaturas mais elevadas coincidindo com valores baixos de umidade. Sobre Alagoas as isotermas mostraram-se distribuídas meridionalmente e no dia 5 foi observado um núcleo de ar frio invadindo o Estado com valores de umidade entre 90 e 100% dispostos na direção sudeste-noroeste (Figura 5a). Às 06UTC o núcleo quente foi observado mais ao leste de Pernambuco. Também foi observada umidade disposta na direção sudeste-noroeste. Além disso pequenos núcleos frios contribuíam para o aumento do gradiente de temperatura no sentido oceano interior do Estado. Às 12UTC, foram observados altos gradientes de temperatura (ΔT = 4,0 C), as isotermas distribuíram-se perpendiculares a costa. (Figura 5b). Em 18UTC foram encontrados as maiores temperaturas, os menores valores de umidade e os maiores gradientes. O gradiente de temperatura alcançou ΔT = 9 C entre o interior e o litoral.. No dia 05, uma faixa com umidade alta foi vista mais ao norte (Figura 5c). (a) 05/05/2005 00UTC (b) 03/05/2005 12UTC (c) 05/05/2005 18UTC Figura 5 Distribuição espacial de umidade (cores preenchidas, umidade relativa, em %) e de temperatura (isolinhas, C ) para o dia 01/02/2005. Fonte: INMET. CONCLUSÃO
A análise da distribuição espacial de umidade foi feita na presença de dois tipos diferentes de sistemas sinóticos: 1º) de 29 de janeiro a 07 de fevereiro (VCAN do tipo clássico); e 2º) de 29 de abril a 05 de maio, (Sistema Frontal que atravessou o Estado de Alagoas). Do dia 01 ao dia 04 de fevereiro, um VCAN do tipo clássico apresentando a estrutura de nebulosidade nas imagens de satélite na forma de letra S foi observado sobre o NEB. Esse ciclone foi visto nos campos de linha de corrente até o dia 04 às 12UTC e somente em altos níveis (200hPa). O último sistema frontal do mês de abril iniciou sua formação no dia 29 e no dia 5 de maio ainda foi visto sobre o Estado de Pernambuco e oceano adjacente. A partir de primeiro de maio sua nebulosidade influenciava todo território de Alagoas. A zona de confluência das correntes foi observada em baixos níveis a partir do dia 30 apresentando deslocamento na direção NE. Para o primeiro caso, valores baixos de umidade foram observados no extremo oeste de Alagoas em todos os dias analisados. Na região mais seca (oeste do Estado) foi notada a presença de núcleos de temperatura mais alta. Os valores máximos de umidade relativa e temperatura foram 90% e 37,0 C no Litoral e os mínimos foram 20% e 23,5 C no Sertão. Para o segundo caso o núcleo de temperaturas mais elevadas posicionou-se mais ao norte. Às 00UTC a umidade apresentou-se elevada. Antes do dia 1 as isotermas apresentaram-se distribuídas em círculos, depois desse dia mostraram-se perpendiculares à costa do Estado, esse processo se repetiu em todos os horários alterando apenas o dia. Foi observada também uma língua de ar mais frio que adentrava o Estado pelo lado oeste (oceano) se estendo na direção sudeste-noroeste. Às 06UTC foi registrada a mínima temperatura (23,1 C), também foram encontrados altos valores de umidade (100%). Pequenos núcleos frios apresentaram-se circundando o núcleo quente com fracos gradientes de temperatura (ΔT = 0,5 C). Às 12UTC a faixa com valores altos de umidade (90%) se intensificou chegando a cobrir uma área que ia de Alagoas passando por Pernambuco até a parte oeste da Paraíba. Às 18UTC foi encontrada a maior temperatura (34 C), o maior gradiente de temperatura (ΔT = 9 C) e a menor umidade relativa (30%). No entanto, no final do dia 2 ao sul de Alagoas, foi observada uma faixa com umidade de até 100%. Valores de umidade e temperatura foram distribuídos de maneira mais zonal. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas FAPEAL pela bolsa de iniciação científica concedida ao primeiro autor e por todos os auxílios concedidos na construção do laboratório de meteorologia sinótica do Instituto de Ciências Atmosféricas ICAT/UFAL. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARAGÃO, J. O. Um estudo da estrutura das perturbações sinóticas do Nordeste do Brasil. Dissertação de mestrado em meteorologia. (INPE-789-TPT/017), São José dos Campos, INPE, 1976. CARVALHO, L. C. DE. Zona Frontal associada ao Vórtice de Médios níveis sobre o Estado de Alagoas. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2004. KOUSKY, V. E., GAN, M. A. Upper troposphere cyclonic vortices in the tropical South Atlantic. Tellus, 33, p.538-551, 1981. KOUSKY, V. E., 1979. Frontal Influences on Northeast Brazil. Monthly Weather Review, v. 107, n. 9, p 1140 1153. LEVIT, V. et al. Precipitações Extremamente Intensas na Perturbação Ondulatória nos Alísios em Alagoas nos dias 26 e 27 de junho de 2001. In: Congresso Brasileiro de Meteorologia, XII, Anais, 2004 Fortaleza/CE (CD- ROM). MOLION, L. C. B., BERNARDO, S.O. Dinâmica das chuvas no Nordeste Brasileiro. In: Congresso Brasileiro de Meteorologia, 11, Rio de Janeiro, 2000. Anais (CD-ROM).