748 ANALISE DO CONTEUDO DE AGUA LIQUIDA E DA EVOLUÇXO TEMPORAL DE UMA TEMPESTADE SEVERA OBSERVADA PELO RADAR DE BAURU César Augustus Assls Benetl Rober~o Vicen~e Calheiros Ins~I~U~O de PesquIsas Meteoroiógicas/UNESP C.P. 473 - BAURU - SP - 17033 RESUMO o objetivo deste ~rabalho é o estudo da estrutura Interna de uma ~empes~ade severa observada por radar, com análise do conteúdo de água líquida verticalmen~e in~egrada (VIL>, como ~ambém da variação ~emporal de diversos parâme~ros empregados na avaliação da severidade da ~empestade como altura máxima do eco e variações dos gradientes de refletlvidade observados. Os resul~ados Já ob~idos com o presen~e ~rabalho sugerem uma maneira objetiva de se otimizar a informação do VIL derivada de dados de radar como previsor de ~empestades, a qual estará sendo implantada num esquema operacional na área de cober~ura do radar de Bauru. 1. In~rodução: Um método de análise com radar, conhecido como VIL Vertically In~egra~ed Liquid water (água líquida Integrada verticalmente) e proposto por Greene e Clark (1972>, permite ao observador avaliar de forma simples e rápida, a ~r.idimensiona.l de uma área de precipi~ação. es~ru~ura Vários au~ores ~êm mos~rado que a distribuição àe VIL ~em grande utilidade na previsão de tempo severo (Elvander, 1977; Saffle, 1977: Alaka et al~, 1979: ~ins~on et ai. 1985>, e este previsor ~em SIdo especificado como integrante das necessidades operacionais de vários usuários, como é o caso dos programas RADAP 11 (Radar Data Processor) e NEXRAD (Next Generation ~eather Radar> do Serviço Nacional de Tempo dos Estados UnIdos et ai.,198&), (N~S-USAj (SaffIe
749 2. Conteúdo de água líquida integrada verticalmente - VIL: Os dados digitais de radar podem ser utilizados para avaliar o conteúdo de água líquida, a partir da conversão da refletividade (Z> dos ecos de radar em conleúdo de água líquida <H), para uma dada distribuição de gotas, como por exemplo de Marshail-Palmer. O método de operação consiste basicamenle, em ooter a distribuição tridimensional da refietividade dos ecos na área de cobertura do radar em várias al~uras, alimentar o computador com estes dados para conversão da refletividade em quantidade de líquida, e água Integrar os valores resultantes para se determinar VIL. A distribuição horizontal de VIL é obtida utilizando-se a seguinte fórmula: n V I L = 1 3.44)( 10-6 ( Z + Z k Ic+l J.Âh 2 ~=1 onde ~ é a refletividade no nível k; n é o número de (1) Incrementos de altura na extensão vertical e âh (= h h) é a diferença lc:h ]c entre 2 níveis consecutivos. O VIL tem unidade de massa por área. Desde que o VIL está baseado na relação entre H e Z, seria Incorreto assumir que corresponda a toda água no interior da nuvem. Nuvens contendo uma grande quantidade de pequenas gotas produzem valores pequenos de Z, que podem estar abaixo do SInal detectado pelo radar, e desse modo, uma quantidade de M não será computada. Por outro lado, o granizo pode produzir valores altos de água. líquida correspondente à resposta da refletividade do radar. Contudo, Isto também pode ser um indicativo àa severidade de uma tempestade. 3. O VIL como previsor de tempestades no estado de São Paulo: Os dados utlllzaàos consistem inicialmente de fatores de refletividade do radar Banda-C operado pelo Instituto de PesqUIsas MeteorológIcas da Universidade Estadual PaulIsta (IPHet/UNESP), coletados em forma de varreduras de PPI (Plan Posltion indicator: indicador da posição no plano) para vários ângulos de elevação da antena, que são posteriomente convertidos de coordenadas polares para coordenadas cartesianas utilizando-se uma técnica de Interpolação de dados de radar, baseada num esquema desenvolvido na UniverSIdade de Quebéc, em Montréal, Canaàá, e adaptado para os dados dlspon{veis no ipmet/unesp.
750 Com esta técnica obtém-se valores interpolados de refletlvidade <Z> numa grade cartesiana com espaçamento horizontal de 4.0Km e espaçamento vertical de 1.OKm, centrada no radar, com extensão horl20ntai de 160Km de raio e extensão vertical de 16Km Os dados àe refietividade, após conversão para coordenaàas cartesianas, são utilizados para o cálculo ào VIL através da equação <1>. Para avaliar o VIL como previ SOl' de tempestaàes, selecionou-se um caso de tempestade severa, com chuvas intensas e ocorrência de granizo observado na área de cobertura do radar, dia 19 de outubro de 1988, quando foi detectaàa uma única célula com Intensos gradientes de refletividade, a qual deslocou-se num período de aproximadamente quatro horas desde Araçatuba <SP) até Bauru - uma distãncla de quase ocorrência de granizo tanto na sua em Bauru. A Figura 1 apresenta no 200Km havendo registro de passagem por Araçatuba quanto a evolução temporal àa refletivldade e ào VIL para esta célula em sua trajetória no ralo de alcance do radar. Os valores de refletivldade mostram que a célula apresenta núcleos intensos durante seu tempo de viàa, com valores entre 55 e 65dBz, enquanto que a evolução ào VIL mostra a variação em sua estrutura tridimensional, através dos seus valores máximos e mínimos, no caso específico da Figura 1. Green e Clark (1972) discutem esta variação local do VIL como um forte indicativo de "desenvolvimento explosivo" da tempestade, sendo es~a informação Importante para a previsão de ocorrência de um evento severo. o VIL pode também ser uti 1 izado para separar os núcleos de maior intensidade na região do radar. Um exemplo disto está na Figura 2. Como o VIL e a refletividade integrada na vert i ca 1, eie filt.ra valores de refletividade referente a eco de t.erreno que é forte em baixas elevações e fraco em altitude. Pode-se observar que num CAPPI <Const.ant Altit.ude PPI: indicador de posição no plano a alt.ura constante) de baixa elevação como o apresentado (2Km), a célula apresenta-se com uma área maior e o eco de t.erreno na área próxima ao radar não pode ser diferenciado da região de precipitação.
751 3. Comentários e Conclusões: Um dos modos mais efetivos de se determinar, com tempo e detalhes suficientes a localizaç~o, movimento e evoluç~o de tempestades convectivas é monitorando os ecos de radar associados. Vimos que o VIL pode ser utilizado na IdentIficação de tempestades severas, no isolamento de ecos intensos na área do radar. Para ser utilizado na previs~o de tempo Imediato, é necessário conhecer valores limites do VIL, a partir do qual poderia se relacionar com ocorrência de tempestade. Nesse sentido, a continuidade dos trabalhos se dará com o objetivo de avaliar e de Implantar esta Informaç~o num esquema operacional na área de cobertura do radar de Bauru. Referências Bibliográficas; Alaka, M. A.; Elvander, R.C. and R. E. Saffle, 1979: Nowcast and short range <0-2 hour) forecasts of thunderstorms and severe convective weather use in air traffic control. Final Report no. FAA-RD-79-98, U.S. Department of Transportatlon, Federal Aviation Administration System Research and Development ServIce, Uashington, D.C., 31pp. Elvander, R. C., 1977: Relationshlps between radar parameters observed with objectively defined echoes and reported severe weather ocurrences. Pp. Tenth Conf. on Severe Local Storms, Am.Met.Soc., 73-7&. Greene, D. R., R. A. Clark, 1972: Vertically Uater - a new analysis tool. Montn.Uea.Rev., Integrated 7, 548-552. LiqUId Saffle, R. E., 1977: A case study of reported severe weather events and concurrent vertically integrated llquid water contenc values. Pp. Tenth Conf. on Severe Local Storms, Am.Met.Soc., 104-109. Saffle, R. E., U. E. MacGovern and M. McDonald, 198&: Use of RADAP II data to estimate the impact of NEXRAD scan strategies on calculations of vertically integrated liquld water. PP. 23th Conf. on Radar Keteorology, Am.Met.Soc., 22-23. Uinston, H. A. and L. Ruthi, 198&: Evaluation of RADAP JI severe storms detection algorlthms. Bull.AM.Met.Soc., 67, 145-150
752 HORA LOCAL. FIGURA 1 : Evolução temporál máximo observaào e do do gradiente VIL para a de refletividade célula de 19/10/88. I_TITUlO. I"I:IOUllMi.'lQltDlDDtCM - tm:. IIJl ~ UOHeM.U lwluiatu U"II "'to U.rl) (A) MIM:...DA C - IAlJtUIIP "fa:,.-aur-m...: 15:.':" - ":1'1141...UtM: n-....,.- 41. 1'1-11. CUIa' I. S. li. 11. ti. a. M... 45. 51, 55. 61. 65.,.. 1'S : COII.III.5"".'CI." ftv4s431.1ffl76s43t:l'fi76su1ljtv6s4121'1!34561"'11!34"""'1l34s67"flt34sua4..... I (051011 jpz ~.i' 211. Je. 1~'.11 ri jp... '1I 101.0JI _., 2p C011%'. ri I e...,.....e,... : INlrnuro 'UIUIIAI...T[DRGlOOItAI - IAOM: IMDA C - IMau/sr "'A: lf-ilut-m NtItA:.5:.1:'" - l1:ni4'.iii.ucaa: IX- 41. n. 41. IZ.,... (B) ~K' '.S.I'.IS.N.".. B.. a.m.ss.m.u_~.". COlIGO t I l',,, c I, ftv6543l!"'i7"'31"fi7"'31,jtv6543l!"'i3'"7''~''3..,''''ne''''''''''''7'''., tu',.,,. f, I,... ai I I t: rv-'.--'s--'rvosua':'t34...t'u..."...i'ne...' FIGURA 2: (a) <b) Evolução temporal da célula observada através da distribuição horizontal do VIL idem através de um CAPPI de 2Km de altura