SISTEMA CONVECTIVO DE MESOESCALA OCORRIDO NO DIA 15 DE MARÇO DE 2002 Anatoli Starostin Universidade Federal de Pelotas, Centro de Pesquisas Meteorológicas, Pelotas-RS, Brasil Av. Ildefonso Simões Lopes, 2751, Pelotas RS, Brasil, 96060-290 e-mail: anatoli@cpmet.ufpel.tche.br Roseli Gueths Gomes Universidade Federal de Pelotas Faculdade de Meteorologia rggomes@cpmet.ufpel.tche.br Larissa Alves Duarte Universidade Federal de Pelotas Faculdade de Meteorologia ead20@bol.com.br RESUMO Neste trabalho foi analisado o Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) que ocorreu no dia 15 de março de 2002, na cidade de Pelotas/RS, Brasil, usando dados de superfície e dados de satélite. A ocorrência deste SCM provocou forte precipitação,com granizo, ventania etc nesta cidade. A análise das imagens de satélite mostrou que este SCM tocou a cidade de Pelotas. Este SCM foi, formalmente, considerado como um Complexo Convectivo de Mesoescala (CCM). Neste caso para os meteorologistas é muito difícil decidir dar uma alerta de desastres naturais. Foi mostrado que a área com forte gradiente de temperatura do SCM indica as áreas convectivas que são responsáveis por desastres naturais. Igualmente, foi mostrado que este CCM correspondeu a um episódio na evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala de longa vida. 1. INTRODUÇÃO Neste trabalho analisa-se um Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) que provocou desastres naturais (granizo, ventania, etc) na cidade de Pelotas, no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Este SCM ocorreu no dia 15 de março de 2002. Foram utilizados dados de superfície e imagens de satélite geoestacionário GOES-8 para a realização deste estudo. 2. MATERIAL E MÉTODOS As variações em superfície da temperatura, pressão, velocidade/direção do vento e da precipitação na cidade de Pelotas foram analisadas utilizando os gráficos destes parâmetros, cedidos pela Estação Agroclimatológica de Pelotas (convênio EMBRAPA/UFPel). Foram também utilizadas as imagens de satélite, do site ftp://orbit35i.nesdis.noaa.gov/pub/arad/ht/gilberto/aut1/infr. Os prognósticos de precipitação em superfície foram obtidos no site http://www.inmet.gov.br, nas duas rodadas (00 e 12 TMG) do modelo MBAR (Modelo Brasileiro de Alta Resolução). A análise sinótica de superfície utilizada foi aquela disponível no site http://www.dhn.mar.mil.br, às 1200 TMG do dia 15 de março e às 0000 TMG do dia 16 de março. Neste trabalho, utilizamos Tempo Médio de Greenwich (TMG). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Análise dos dados de superfície no dia 15 de março de 2002 Em superfície, as variações nas condições meteorológicas observadas durante a ocorrência deste sistema em Pelotas, foram extremamente marcantes. A precipitação observada em superfície (Figura 1b) mostra que durante o intervalo entre 21:30 e 22:00 choveu 49,4 mm, o que corresponde a aproximadamente metade do que normalmente 3733
chove no mês de março, que é de 113 mm. Houve, inclusive, precipitação de granizo em alguns bairros da cidade de Pelotas. As rajadas de vento que foram observadas, atingiram valores superiores a 20 m/s, com valor máximo de 27 m/s (Figura 2b) nos 10 minutos anteriores às 22:00, enquanto que a temperatura diminuiu em aproximadamente 6 C no período entre 22:00 e 23:00 (Figura 1c). Em relação às variações de pressão em superfície (Figura 1a), observa-se nitidamente um pico às 22:00 (de 1009 hpa, superior em 3 hpa em relação ao valor de 1 hora antes), quando a precipitação Figura 1. Variações de (a) pressão, (b) precipitação e (c) temperatura, em superfície, para o dia 15 de março de 2002, na cidade de Pelotas. O horário nesta figura é local. Figura 2. Variação de (a) direção e (b) velocidade do vento, na cidade de Pelotas, no dia 15 de março de 2002. O horário é local. Figura 3. Resultado (a) da primeira rodada e (b) da segunda rodada do Modelo Brasileiro de Alta Resolução (MBAR), válida para o dia 16 de março, às 00 TMG. termina tão abruptamente quanto iniciou. Se olharmos os campos de prognóstico de precipitação resultantes do modelo MBAR, tanto das 00:00 quando das 12:00, mostrados nas Figuras 3a e 3b, respectivamente, veremos que em nenhum destes dois horários o modelo foi capaz de prever a intensidade da precipitação ocorrida. Na primeira rodada do modelo (Figura 3a), a precipitação prognosticada foi de 1-3 mm de precipitação para às 00:00 do dia 16 de março, em Pelotas enquanto que, no resultado da segunda rodada (Figura 3b), a previsão foi de 5-7 mm para o mesmo horário em Pelotas. As situações sinóticas em superfície, válida para o dia 15 de março às 12:00 (Figura 4a) e para o dia 16 de março às 00:00 (Figura 4b) mostram os traçados dos símbolos de frente fria e de frente quente na região onde a massa de nuvens correspondente a este sistema de mesoescala estava localizado. Considerando estas cartas sinóticas e os prognósticos de precipitação do MBAR, nada, aparentemente, sugeria que uma violenta tempestade iria acontecer na parte sul do litoral do RS naquela noite. 3.2. Sistema Convectivo de Mesoescala como um Complexo Convectivo de Mesoescala Para entender o que aconteceu neste dia foram analisadas as imagens de satélite geoestacioanário (GOES-8) (o intervalo de tempo entre as imagens é igual a 30 minutos). A Figura 5 mostra a seqüência de imagens de satélite para o dia 15 de março, entre 16:09 e 01:09 TMG (9 horas), onde as regiões hachuradas com cores diferentes indicam as diferentes temperaturas do topo das nuvens de acordo com a barra que fica na parte inferior da Figura 5. Nesta Figura podemos ver o desenvolvimento de um Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) que surgiu no litoral do Uruguai e deslocou-se para nordeste com uma velocidade de 65 km/h. A Figura 6 mostra a variação das 3734
áreas (em pixels; cada pixel tem uma área de 190 km 2 ) limitadas pelas temperaturas limiares de -60 C (linha verde), -65 C (linha azul) e -70 C (linha vermelha). Este gráfico foi obtido utilizando o aplicativo desenvolvido por Starostin (2002). A primeira tempestade, que deu origem ao SCM, apareceu às 13:39. A partir das 16 horas observa-se o crescimento rápido do tamanho do SCM. Em torno das 21 horas o tamanho do SCM atinge o máximo. O diâmetro máximo do SCM foi igual a 450 km. As áreas do topo do SCM com a temperatura menos - 70 C e menos -60 C atingiram os deus máximos às 20:39 e às 21:39, ou seja, foi observado uma defasagem de 1 hora. Este fenômeno foi analisado em Starostin e Anabor (2002a). Defasagem média foi igual a 1,5 horas. Depois 22:39 observa-se a dissipação rápida do SCM. Figura 4. Cartas sinóticas para (a) dia 15 de março de 2002, às 12 TMG e (b) dia 16 de março, às 00 TMG. Formalmente, este SCM pode ser considerado como um Complexo Convectivo de Mesoescala (CCM) (Maddox, 1980). Este SCM tem a forma quase circular. A área limitada pela temperatura -60 C superou 50000 km 2 durante 7 horas (das 17 horas às 24 horas), ou seja, o tempo de vida do SCM foi maior 6 horas. Figura 5. Os fragmentos de imagens do satélite geoestacionário GOES-8. Figura 6. A variação das áreas do topo do CCM com as temperaturas menores que -60 C (linha verde), - 65 C (linha azul) e -70 C (linha vermelha). A Figura 7 apresenta os fragmentos amplificados de imagens de satélite das 20:39, 21:39 e 22:39 que mostram a passagem do CCM sobre Pelotas-RS. A Figura 8 apresenta o fragmento da imagem de satélite das 21:39 onde o local da cidade Pelotas (marcado pela cruz vermelha). Na Figura 7 pelas cores diferentes são mostradas as áreas do topo do CCM com as temperaturas menos - 60 C (área azul), menos -65 C (área verde) e menos -70 C (área vermelha). Como podemos ver das Figuras 7 e 8 o CCM só tocou a cidade Pelotas. Neste caso para os meteorologistas é muito difícil decidir dar uma alerta de desastres naturais na previsão de curtíssimo prazo. Mas, como foi apresentado na parte superior do artigo, neste dia sobre a cidade Pelotas aconteceu verdadeiro desastre natural. Existe um sinal que pode ajudar aos meteorologistas dar alerta? Identificando nas imagens das 20:39, 21:39 e 22:39 TMG do dia 15 as regiões com temperaturas do topo igual a 70 C (cor vermelha), -65 C (cor verde) e -60 C (cor azul), mostrado na figura 7, percebe-se nitidamente que na porção noroeste do CCM está localizado um forte gradiente de temperatura do topo das nuvens. Esta área, com forte gradiente de temperatura, passou exatamente sobre a cidade Pelotas. Neste momento em Pelotas ocorreu a fortíssima precipitação com o granizo e a ventania. Podemos fazer uma conclusão: a área com forte gradiente de temperatura do SCM indica as áreas convectivas que são responsáveis por desastres naturais. O mesmo resultado foi obtido por Starostin e Anabor. 3735
Comparando a evolução dos SCM na imagens de satélite e de radar mostraram que a) a evolução principal dos SCM, ou seja, o aparecimento das novas áreas limitadas pelos isocontornos com as temperaturas de -64 C e -71 C ocorreu no sentido às áreas com maiores gradientes de temperatura (Starostin e Anabor, 2002b); b) os ecos de radar com Z > 40 dbz, ou seja, as áreas convectivas dos SCM, concentram-se no lado do SCM onde os gradientes de temperatura são maiores (Starostin e Anabor, 2002c). Esta representação seria de extrema valia para qualquer previsor do tempo, pois ele poderia prever a fortíssima precipitação em superfície com base nestas informações com, pelo menos, 2 horas de antecedência, fornecendo um importante alerta para a defesa civil da comunidade. Figura 7. Os fragmentos da imagem deo satélite geoestacionário GOES-8. As áreas na cor azul, verde e vermelho correspondem às áreas do topo do CCM com as temperaturas menores que -60 C, -65 C e -70 C, respectivamente. Figura 8. CCM às 21:39. A cruz vermelha indica a posição da cidade de Pelotas. 3.3. Sistema Convectivo de Mesoescala de Longa Vida A Figura 9 apresenta a evolução do SCM de longa vida (o tempo de vida foi igual a 30 horas; das 19:09 do dia 14 de março de 2002 ás 01:09 do dia 16 de março de 2002). Esta SCM surgiu no Sul da Argentina às 19:09 do dia 14 de março de 2002 e, durante o seu tempo de vida, deslocou-se para nordeste com uma velocidade média de 60 km/h. A evolução espacial deste SCM foi discreta, ou seja, a evolução do SCM apresentou uma seqüência do desenvolvimento dos núcleos novos. Cada novo núcleo apareceu do lado NW do SCM e desenvolveu-se muito rápido. Ao mesmo tempo, os núcleos velhos entram no estágio de dissipação. A evolução discreta dos SCM de longa vida, no Sul da América do Sul, foi analisada por Starostin e Anabor (2002d). Este SCM teve 4 núcleos. Na Figura 9 estes núcleos são marcados pelos números. O segundo núcleo surgiu às 21:39 do dia 14 de março de 2002 (Figura 9b), o terceiro núcleo surgiu às 01:09 do dia 15 de março de 2002 (Figura 9c). O quarto núcleo surgiu às 13:39 do dia 15 de março Figura 9. Evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala de longa vida. (Figura 9f), e este núcleo foi analisado no ítem 3.2 como complexo convectivo de mesoescala, que causou os desastres em Pelotas. Isto significa que o CCM foi, na realidade, um episódio na evolução do sistema convectivo de mesoescala de longa vida. A Figura 10 apresenta a variação da intensidade deste SCM de longa vida que é mostrada pela variação das áreas. A linha em vermelho indica a variação das áreas do topo do sistema com temperaturas menores que -70 C e a linha em azul indica a variação das áreas do topo com temperaturas menores que -65 C. Podemos ver que existem três picos: o 3736
primeiro centrado em 4 horas, o segundo centrado em 10 horas e o terceiro, centrado em 20,5 horas. Portanto, o primeiro pico ocorreu de madrugada e o segundo, pela manhã e, o terceiro, à tarde. O pico da madrugada esteve associado com o desenvolvimento do terceiro núcleo, e o pico da tarde, esteve associado com o desenvolvimento do quarto núcleo, ou seja, com aquele que causou os desastres em Pelotas. Starostin e Anabor (2002a) analisaram a variação temporal de intensidade de 49 SCM de longa vida e encontraram que, em mais da metade destes sistemas, havia um pico na madrugada. O SCM de longa vida analisado neste trabalho é do mesmo tipo Figura 10. A variação das áreas do topo do SCM de longa analisado por aqueles autores. vida com as temperaturas menores que -65 C (linha azul) e - 70 C (linha vermelha). 4. CONCLUSÃO Neste trabalho foi analisado o Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) que ocorreu no dia 15 de março de 2002, na cidade de Pelotas/RS, Brasil, usando dados de superfície e dados de satélite. A ocorrência deste SCM provocou forte precipitação,com granizo, ventania etc nesta cidade. A análise das imagens de satélite mostrou que este SCM tocou a cidade de Pelotas. Este SCM foi, formalmente, considerado como um Complexo Convectivo de Mesoescala (CCM). Neste caso para os meteorologistas é muito difícil decidir dar uma alerta de desastres naturais. Foi mostrado que a área com forte gradiente de temperatura do SCM indica as áreas convectivas que são responsáveis por desastres naturais. Igualmente, foi mostrado que este CCM correspondeu a um episódio na evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala de longa vida. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MADDOX, R.,A. Mesoscale convective complexes. Bull. Amer. Meteor. Soc., V. 61, 1374-1387, 1980. STAROSTIN, A. Tratamento das imagens de satélite na análise da variação temporal dos sistemas convectivos de mesoescala. In: XII CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Foz Iguaçu, 4 a 9 de agosto de 2002, anais, Foz Iguaçu, 2002. STAROSTIN, A., ANABOR,V. Sistemas convectivos de mesoescala de longa vida. Parte 1: Variação temporal. In: XII CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Foz Iguaçu, 4 a 9 de agosto de 2002, anais, Foz Iguaçu, 2002a. STAROSTIN, A., V. ANABOR. Análise dos sistemas convectivos de mesoescala no referencial móvel. Parte 1: Análise das imagems de satélite. In: XII CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Foz Iguaçu, 4 a 9 de agosto de 2002, anais, Foz Iguaçu, 2002b. STAROSTIN, A., V. ANABOR. Análise dos sistemas convectivos de mesoescala no referencial móvel. Parte 2: Comparação da evolução nas imagens de satélite e de radar. In: XII CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Foz Iguaçu, 4 a 9 de agosto de 2002, anais, Foz Iguaçu, 2002c. STAROSTIN, A., V. ANABOR. Sistemas convectivos de mesoescala de longa vida. Parte 2: Variação espacial. In: XII CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Foz Iguaçu, 4 a 9 de agosto de 2002, anais, Foz Iguaçu, 2002d. 3737