eventos extremos de precipitação sobre o leste do brasil

Eventos Extremos de Precipitação sobre o Leste do Brasil

Introdução

• Devido à topografia acentuada perto da costa leste do Brasil, chuvas fortes podem resultar em inundações catastróficas, com perda de vida, propriedade e infra-estrutura.

• O objetivo deste estudo é documentar a ocorrência de eventos extremos de precipitação sobre o leste do Brasil, e descrever algumas das caracteristicas da circulação atmosférica relacionadas com os eventos.

Dados• Dados de precipitação utilizados são derivados de

análises gradeadas diárias de precipitação disponível no NOAA /Climate Prediction Center.

• Os dados de circulação atmosférica são retirados do arquivo NCEP/NCAR CDAS-Reanálise.

Methodology• A climatologia de eventos de chuvas intensas é

apresentada para as três regiões no leste do Brasil mostrada na figura.

• A precipitação diária média, em cada uma das áreas 5x5 graus foi calculada durante o período de 32 anos (1979-2010).

• Em seguida, os dados diários foram

estratificados por mês e o número de casos em que a precipitação é igual ou superior aos “thresholds” selecionados (10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 e 50 mm) foi calculado.

• Os resultados são mostrados nas tabelas seguintes

Region 3Region-3 (17.75-22.25S, 42.75, 47.25W)

≥10mm ≥15mm ≥20mm ≥25mm ≥30mm ≥35mm ≥40mm ≥45mm ≥50mm JUL 8 3 0 0 0 0 0 0 0 AUG 6 1 1 1 0 0 0 0 0 SEP 35 17 5 1 0 0 0 0 0 OCT 87 35 12 3 1 0 0 0 0 NOV 229 99 37 10 3 3 3 0 0 DEC 349 182 77 35 16 4 2 1 0 JAN 366 190 79 40 14 7 4 3 1 FEB 207 100 36 14 4 3 2 0 0 MAR 178 71 31 6 1 0 0 0 0 APR 43 19 5 3 1 0 0 0 0 MAY 21 11 7 3 2 0 0 0 0 JUN 6 4 3 1 0 0 0 0 0

Region-2 (12.75-17.25S, 40.25, 44.75W)

Region-1 (7.75-12.25S, 37.75, 42.25W)

O maior número de casos entre as três regiões e para todos os “Thresholds” ocorre na região 3 (Sudeste do Brasil), durante o pico da temporada chuvosa (dezembro-janeiro).

Region 2

Region-3 (17.75-22.25S, 42.75, 47.25W)

Region-2 (12.75-17.25S, 40.25, 44.75W)

≥10mm ≥15mm ≥20mm ≥25mm ≥30mm ≥35mm ≥40mm ≥45mm ≥50mm JUL 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AUG 0 0 0 0 0 0 0 0 0 SEP 5 1 1 0 0 0 0 0 0 OCT 40 18 7 4 0 0 0 0 0 NOV 153 62 24 11 5 2 0 0 0 DEC 204 97 41 13 4 2 1 0 0 JAN 162 84 36 12 3 2 0 0 0 FEB 81 42 21 6 3 2 0 0 0 MAR 113 50 16 7 0 0 0 0 0 APR 23 6 0 0 0 0 0 0 0 MAY 0 0 0 0 0 0 0 0 0 JUN 1 1 0 0 0 0 0 0 0

Region-1 (7.75-12.25S, 37.75, 42.25W)

Um pico semelhante, mas com menos casos, é observado na região 2, que também tem um pico secundário em março.

Region 1

Region-3 (17.75-22.25S, 42.75, 47.25W)

Region-2 (12.75-17.25S, 40.25, 44.75W)

Region-1 (7.75-12.25S, 37.75, 42.25W)

≥10mm ≥15mm ≥20mm ≥25mm ≥30mm ≥35mm ≥40mm ≥45mm ≥50mm JUL 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AUG 0 0 0 0 0 0 0 0 0 SEP 2 0 0 0 0 0 0 0 0 OCT 11 1 1 0 0 0 0 0 0 NOV 30 11 5 1 0 0 0 0 0 DEC 58 22 7 2 1 0 0 0 0 JAN 67 34 15 7 2 2 0 0 0 FEB 60 25 7 4 1 0 0 0 0 MAR 87 26 11 2 0 0 0 0 0 APR 40 12 4 1 1 0 0 0 0 MAY 6 3 1 0 0 0 0 0 0 JUN 2 0 0 0 0 0 0 0 0

Região-1 tem menos casos do que nas outras duas regiões para todos os “thresholds”, e, como na região-2, apresenta dois picos (janeiro e março) para “thresholds” abaixo de 20 mm.

Eventos Extremos• Os valores diários para cada mês (1979-2010) foram ordenados

em valores mais altos para os mais baixos e os primeiros 20 casos para cada região foram selecionados para a análise.

• Para determinar os eventos independentes em cada região, os casos em que as datas são juntas (dentro de 5 dias) são considerados como eventos individuais.

• Assim, o número de eventos nos 20 casos é de:– 14 para a Região-3 – 12 para a Região-2 – 7 para a Região-1

Relacionadas Características da CirculaçãoPressão ao nível do mar (PNM), água precipitável (PW), vento em 200-hPa e dados Infravermelho (IR) derivados de satélite foram analisados para os 12 eventos da Região-3 (indicados pelos asteriscos vermelhos na tabela abaixo) . Os resultados são mostrados nos slides seguintes.

Top 20 precipitation cases during January (1979-2010) for the three regions

Region-3 Precipitation (mm) Region-2 Precipitation (mm) Region-1 Precipitation (mm) 1 3-Jan-97* 52.3 30-Jan-92 38.8 14-Jan-04 38.8 2 3-Jan-00* 47.3 17-Jan-04 35.1 28-Jan-92 36.2 3 4-Jan-97 45.7 16-Jan-02 31.9 20-Jan-04 28.2 4 23-Jan-92* 41.4 13-Jan-92 28.9 17-Jan-04 28.0 5 24-Jan-92 39.2 9-Jan-79 28.6 3-Jan-02 26.8 6 2-Jan-00 37.2 10-Jan-79 28.2 30-Jan-92 26.1 7 9-Jan-85* 35.8 5-Jan-09 26.7 29-Jan-92 25.5 8 3-Jan-82* 34.5 15-Jan-80 26.6 18-Jan-04 22.9 9 6-Jan-83* 34.0 28-Jan-92 26.3 24-Jan-04 22.6 10 25-Jan-85* 33.3 15-Jan-02 26.3 11-Jan-99 22.6 11 26-Jan-85 32.3 17-Jan-79 25.4 18-Jan-02 22.5 12 6-Jan-97 31.8 14-Jan-80 25.1 15-Jan-79 21.9 13 12-Jan-81* 30.2 2-Jan-02 24.7 19-Jan-04 20.7 14 30-Jan-08* 30.1 11-Jan-85 24.2 17-Jan-79 20.6 15 17-Jan-80* 29.9 1-Jan-83 24.1 21-Jan-00 20.4 16 9-Jan-04* 29.4 8-Jan-79 24.1 5-Jan-02 19.9 17 24-Jan-82* 29.3 1-Jan-81 23.7 7-Jan-02 19.7 18 12-Jan-91 29.1 27-Jan-92 23.7 26-Jan-92 19.3 19 16-Jan-91 29.0 25-Jan-92 23.6 21-Jan-04 19.2 20 28-Jan-91 28.8 6-Jan-09 23.4 8-Jan-02 19.0

Resultados

• Todos os eventos mostram valores elevados de PW e um cavado de PNM na vizinhança do Sudeste Brasil.

• Na maioria dos casos, há um cavado no ar superior (200-hPa) na vizinhança da costa do SE Brasil e um vento máximo sobre o Atlântico ocidental entre 20º e 30º S.

• Os valores elevados de PW e uma cavado de pressão estendem-se em uma faixa leste/sudeste sobre o Oceano Atlântico, que é muitas vezes acompanhada por uma banda de nuvens altas nas imagens IR.

Resultados (Cont …)

• Como PW depende principalmente de umidade disponível nas camadas mais baixas da atmosfera, as bandas altas de PW são geralmente co-localizadas em regiões de convergência em baixos niveis, que acompanham as frentes frias ou cavados de superfície de pressão.

• A maioria dos eventos mostrados nos slides anteriores estão associados com frentes.

O Caso: 3 Janeiro 2000• Durante o período de 1-5 de Janeiro de

2000 a precipitação ultrapassou 150 mm (painel superior esquerdo) sobre uma grande parte do Sudeste do Brasil, resultando em deslizamentos de terra, inundações e perda de vida. – 03 janeiro de 2000 é classificado como

número dois para os eventos extremos na região-3.

• Uma banda bem definida de ROL baixa (convecção intensa) se estendia da bacia Amazonica sobre o sudeste do Brasil e o Atlântico ocidental.

O Caso: 3 Janeiro 2000• Movimento ascendente (omega negativo)

e um cavado no ar superior (200-hPa) perto da costa do Brasil acompanhou a banda de ROL baixa.

• Uma corrente de jato subtropical bem definida foi localizada sobre o Atlântico ocidental perto de 25º S, com seu lado esquerdo da região de entrada localizada perto das bandas de chuvas fortes, movimento ascendente e ROL baixa sobre Sudeste do Brasil.

O Caso: 3 Janeiro 2000• O movimento ascendente, associado com ROL baixa é

acompanhado pelo movimento descendente mais ao sudoeste sobre o sul do Brasil e Paraguai.

• Estas características são vistas em muitos dos casos mostrados nas figuras anteriormente e são consistentes com o padrão dipolo de precipitação típico e uma ZCAS intensa perto da sua posição climatológica sobre SE Brasil.

O Caso: 3 Janeiro 2000 - Evolução• Uma frente fria forte

avançou ao longo da costa nordeste do Brasil, acompanhada de temperaturas mais frias e os ventos de sul em 925-hPa

Secções ao longo da linha diagonal

Precipitação aumentou na região-3 no dia 1 de Janeiro, chegando a quase 50 mm no dia 3 de janeiro, à medida que a frente chegou em 25º S ao longo da costa sudeste do Brasil.

• Parece haver uma forte acoplamento entre a banda de convecção reforçada/movimento ascendente e a lado esquerdo da região de entrada de uma corrente de jato troposférico superior.

• Uma vez estabelecidos, esses padrões tendem a persistir por vários dias.

• Possível evolução levando a persistência:

1) o padrão de escala sinótica fornece um mecanismo (frente de superfície e cavado de alto nível) para aumentar a atividade convectiva sobre as regiões de terreno elevados no leste do Brasil;

2) contrastes térmicos locais, devido à topografia e à distribuição de nuvens e precipitação, favorecem a persistência de convecção na região, e

3) aquecimento latente anômalo na troposfera baixa e média permanecendo na mesma área, tendem a manter a corrente de jato de alto nível e a circulação relacionada em baixo nível (cavado de pressão de superfície e zona baroclínica) aproximadamente na mesma posição durante vários dias.

Resumo• A maioria dos eventos extremos no leste do Brasil

estão associadas com o avanço de frentes frias.

• Essas frentes tendem a se mover bem devagar e tornam-se quase estacionárias entre o Sudeste e Nordeste do Brasil, formando uma ZCAS persistente.

• Frentes fornecem um mecanismo para o aumento da atividade convectiva sobre o leste do Brasil, que às vezes leva a inundações na região.

• Topografia local é importante para reforçar atividade convectiva em determinadas regiões.

• As vezes, precipitação extrema ocorre ao longo de um período de várias horas no mesmo local, produzindo inundações catastróficas.

Escoamento encosta acima

Esquemático para regiões costeiras (por exemplo, SE do Brasil, norte da Venezuela)

Convecção e chuvas fortes continuam na mesma região por várias horas

Enchentes em Venezuela - dezembro de 1999