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XIII SBGFA - SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA - Universidade Federal de Viçosa (UFV). De 06 a 10/07/2009. 1

CALIBRAÇÃO DE EVENTOS EXTREMOS CLASSIFICADOS COM OS RADARES DO IPMET E DADOS PLUVIOMÉTRICOS DE SUPERFÍCIE

Douglas Cristino Leal*1, Gerhard Held**2, Ana M. Gomes**3, Jonas T. Nery*4

*Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Ourinhos-SP, Brasil; **Instituto de Pesquisas

Meteorológicas (IPMet), Bauru-SP, Brasil. RESUMO: O objetivo deste trabalho é analisar dados de chuva dos radares Doppler, do Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet), de Bauru-SP e do pluviômetro de superfície da estação do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), instalada em Ourinhos-SP. Desta forma, as análises e comparação dos valores de ambos os equipamentos para eventos extremos ocorridos em Ourinhos foram realizados através da relação Marshall-Palmer e da relação de Calheiros. As bases de dados de superfície coletadas são do CPTEC, cuja estação encontra-se instalada na Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Ourinhos. Os dados e imagens dos radares analisados são do IPMet, com varreduras de 240 km de raio. Para a realização deste trabalho, foram analisados dois casos que ocasionaram ventos fortes, precipitação intensa, derivados de uma intensa atividade convectiva. Os casos analisados são dos dias 23 de setembro de 2006 e 1º de outubro de 2008. No primeiro caso ocorreu o deslocamento de uma área de baixa pressão que deixou o céu nublado com pancadas de chuva. A presença da frente fria nas regiões Sul e Sudeste do Brasil associado à umidade proveniente da Amazônia provocaram marcada instabilidade na região de Ourinhos-SP, com chuvas de 27 mm. No segundo caso as fortes chuvas que atingiram a área de estudo vieram acompanhadas de intensa ventania. Com a intensidade dos ventos e a incidência de descargas atmosféricas foram registrados curtos-circuitos na rede elétrica. A Companhia de Força e Luz (CPFL), Santa Cruz, registrou 59 ocorrências nas cidades paulistas de Ourinhos, Chavantes, Canitar, além dos municípios paranaenses de Jacarezinho, Barra do Jacaré e Ribeirão Claro. Neste dia foram registradas chuvas de 40 mm em Ourinhos. PALAVRAS-CHAVE: Eventos Extremos, Calibração, Radar. ABSTRACT: The purpose of this paper is to analyze rainfall data observed by the Doppler radar of the Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet) located in Bauru-SP and a rain gauge of the Automatic Weather Station of the Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) installed in Ourinhos-SP. The analysis and comparison of the values obtained from these two different instruments during two extreme events, which occurred in Ourinhos, was achieved by applying the Marshall-Palmer equation and one derived by Calheiros to convert reflectivity values into rainfall rates. The surface rain fall data were collected by the CPTEC automatic station, which is located on the grounds of the Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Ourinhos. The radar images with a range of 240 km were obtained from IPMet. For this paper, two case studies, when strong winds and intense precipitation occurred due to strong convective activity, were analyzed, viz. 23 September 2006 and 1 October 2008. The synoptic situation during the first case was dominated by the movement of a Low Pressure System, which provoked a cloudy sky with showers. The presence of a cold front in the South and South-east regions of Brazil, associated with a humid air mass penetrating from Amazônia, resulted in high instability in the region of Ourinhos, producing 27 mm of rain. During the second case, heavy rain falls, accompanied by strong winds, affected the study region. The intense wind and the high frequency of lightning flashes caused many short-circuits in the Electricity Distribution Network. The responsible Company, Companhia de Força e Luz (CPFL), Santa Cruz, registered 59 occurrences in the São Paulo State Municipalities of Ourinhos, Chavantes and Canitar, as well as in the Paraná State in Jacarezinho, Barra do Jacaré and Ribeirão Claro. A total of 40 mm rain fall was recorded in Ourinhos on this day. KEY-WORDS: Extreme events, Calibration, Radar.

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1. INTRODUÇÃO

O clima é considerado como um dos principais aspectos geográficos notórios de serem

estudados pela Geografia. Neste consta o estudo da atmosfera, no qual concentram grande parte de

toda atividade humana. Como há uma interação direta entre o homem e o meio físico é significativo

considerar a produção do Espaço Geográfico, no que tange a suas organizações, reproduções e grandes

mudanças na Natureza (ROSS, 2005), que interfere na atmosfera, assim como esta interfere na

produção do Espaço Geográfico.

A partir desta premissa, este trabalho tem o objetivo de analisar dados de chuvas dos

radares Doppler, do Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet), de Bauru-SP e do pluviômetro de

superfície da estação do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), instalado no

campus da Universidade Estadual Paulista (UNESP) de Ourinhos (Figura 1). As análises resultantes

mostram a comparação dos valores de ambos os equipamentos para os eventos extremos ocorridos em

Ourinhos-SP. É inerente destacar que o radar coleta medidas dentro de um volume, acima da estação,

enquanto que o pluviômetro coleta chuva somente em um ponto na superfície.

Figura 1. Rede de radares Doppler do IPMet (BRU = Bauru; PPR = Presidente Prudente), mostrando os anéis de 240 e 450 km, alcances quantitativos e modo vigilância, respectivamente.

Para a comparação dos valores foram analisados dois casos que ocasionaram ventos

fortes, precipitação intensa, derivados de uma intensa atividade convectiva nos meses de verão,

caracterizando o período chuvoso no Estado de São Paulo. Os casos analisados são dos dias 23 de

setembro de 2006 e 1º de outubro de 2008.

No primeiro caso ocorreu o deslocamento de uma área de baixa pressão que deixou o

céu nublado com pancadas de chuva. A presença da frente fria nas regiões Sul e Sudeste do Brasil

associado à umidade proveniente da Amazônia provocaram marcada instabilidade na região de


Ourinhos-SP, com precipitação total de 27 mm nesse dia. O radar apresentou altos índices de

refletividade, caracterizando, desta forma, uma tempestade intensa.

No segundo caso as fortes chuvas que atingiram a área de estudo esteve acompanhada

de intensa ventania. Com a intensidade dos ventos e a incidência de descargas atmosféricas foram

registrados curtos-circuitos na rede elétrica. A Companhia de Força e Luz (CPFL), Santa Cruz,

registrou 59 ocorrências nas cidades paulistas de Ourinhos, Chavantes, Canitar, além dos municípios

paranaenses de Jacarezinho, Barra do Jacaré e Ribeirão Claro. Foram registradas pela estação

automática chuvas de 40 mm neste dia em Ourinhos e com maior duração de tempo, se comparado

com a primeira.

Foram utilizados produtos gerados pelo radar Doppler de Bauru, assim como o VIL

(Vertically Integrated Liquid). Refere-se à estimativa do conteúdo de água líquida equivalente,

baseado em estudos teóricos de distribuições do tamanho de gotas e estudos empíricos de fator de

refletividade e conteúdo de água líquida (LOUISVILLE, 2004).

Este fator é proporcional ao número total de gotas (alvos) dentro de um volume

medido e seus diâmetros elevados à sexta potência. Assim, VIL aumenta exponencialmente de acordo

com a refletividade, portanto grandes valores de VIL estão geralmente associados à presença de

granizo. Como um resultado, VIL é usado para identificar temporais que provavelmente contêm

granizo.

Outro produto utilizado é o topo dos ecos. É uma imagem da altura da máxima

ocorrência de um limiar de dBZ selecionado e amostrado em quilômetros, é um excelente indicador de

tempo severo e granizo. A probabilidade de granizo é derivada da altura do nível de congelamento e da

altura do topo dos ecos do radar para um limiar de 45dBZ (DELLOBBE e HOLLEMAN, 2006).

Quando o VIL é “normalizado” usando o topo do eco, a Densidade VIL resultante

poderá ser usada para identificar tempestades com altos valores de refletividades relativas à sua altura.

À medida que a Densidade VIL aumenta, os núcleos contendo granizo tendem a ser mais profundos e

mais intensos, portanto o tamanho do granizo observado tende a ser maior (PAXTON e SHEPHERD,

1993).

Densidade VIL é um bom indicador de granizo severo (BAUMGARDT e KING,

1997). Por tempo severo entende-se uma variedade de fenômenos meteorológicos que provocam danos

em superfície resultantes de ventos fortes, precipitação muito intensa, enchentes súbitas, granizo e

raios associados à atividade convectiva5.

A máxima refletividade acarreta em altos limiares, o que significa altos valores de VIL

e densidade VIL. Essas altas refletividades podem provocar danos à vida e a propriedade devido às

5 http://www.wmo.ch/web/www/DPS/Meetings/Wshop-SEEF_Toulouse2004


Z n Di i 6

tempestades severas que produz e que, conseqüentemente, acarreta danos em superfície trazendo sérios

prejuízos a população.

A relação utilizada para conversão da refletividade do radar (dBZ), para intensidade de

chuva (mm/h), foi a de Marshall e Palmer (1948) e a relação regional para o radar de Bauru

(CALHEIROS e TEPEDINO, 2006; CALHEIROS et al., 2008).

Leal et al. (2008), realizaram estudos para se definir limiares para o parâmetro

densidade VIL em tempestades severas na área central do Estado de São Paulo. A implementação

desses resultados e sua transferência para o setor produtivo, certamente é uma contribuição para a

melhoria dos principais aspectos sócio-econômicos no Estado de São Paulo.

O benefício trazido pelo monitoramento possui significativa importância, uma vez que

atinge todos os segmentos da população, no que concerne, principalmente, a tempestades severas que

podem causar danos a vida e a propriedade. As tempestades podem resultar impactos socioeconômicos

de extrema magnitude, principalmente quando se trata de regiões com destaque político, econômico e

social.

2. METODOLOGIA

O radar Doppler de Bauru faz varreduras e geram produtos em Plan Position Indicator

(PPI), o qual realiza varreduras em um raio de alcance de 450 km a cada 15 ou 30 minutos. Um Vol-

Scan é gerado a cada 7,5 minutos em um raio de 240 km que possibilita a visualização de imagens do

radar no formato de Constant Altitute Plan Position Indicator (CAPPI) em várias alturas. Para este

trabalho a melhor análise dos eventos foram usados CAPPIs em 1.5 e 3.5 km acima do mar.

VIL (Vertically Integrated Liquid – conteúdo de água líquida integrado verticalmente)

é uma função não linear derivada dos valores de refletividade e integrados numa coluna vertical e que

converte essas refletividades. Como a equação de VIL é uma estimativa de água líquida derivada das

informações de radar, baseado em considerações sobre a refletividade ela pode ser escrita na forma da

equação (1):

hxZZxVIL ii

74

16

21044.3 (1)

Onde VIL tem unidades de quilogramas por metro quadrado (Kg.m-2); Zi e Zi+1 são

valores de refletividades (mm6m-3) nas porções inferiores e superiores de uma camada amostrada; h

é a espessura da camada, em metros, que varia em função da distância e elevação.

O fator de refletividade (Z) é proporcional ao diâmetro (D) do alvo elevado à sexta

potência e o número (n) total de alvos (gotas), medidas num volume amostrado e é dado pela

equação (2):

(2)


O produto topo dos ecos é uma imagem da altura da máxima ocorrência de um limiar

de dBZ selecionado e amostrado em quilômetros. Densidade VIL é a razão do topo dos ecos sobre

VIL, dado pela equação (3):

VIL / TOPO DOS ECOS = DENSIDADE VIL (3)

Foi utilizado o software Interactive Radar Information System (IRIS) o qual gerencia a

coleta, geração e armazenamento dos dados pelo radar que permitiu a obtenção de uma grande

variedade de produtos derivados da refletividade e velocidades radiais. O limiar estabelecido, pelo

IRIS, para análise das precipitações foi de 10 dBZ.

O software Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting (TITAN)

também foi utilizado para o rastreamento e análise de eventos extremos. Os dados obtidos em formato

IRIS/SIGMET foram convertidos para o formato Meteorological Data Volume (MDV).

Para a análise da chuva em superfície, foi utilizado os dados coletados pela estação

meteorológica do CPTEC, instalada no campus da UNESP em Ourinhos.

Os dados de radar na coordenada coincidente com a localização da estação

pluviométrica foram convertidos para taxas de precipitação usando a equação (3):

Z = A.Rb (3)

Onde Z é o fator de refletividade, R é a intensidade da chuva (mm/h), A e b são

constantes empíricas já calculadas por Marshall-Palmer (A = 200, b = 1.60) e Calheiros (A = 32,

b = 1,65).

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1. Precipitação Tropical

A precipitação tropical desempenha um papel importante na circulação geral da

atmosfera levando em conta a importância da distribuição de fonte de calor de grande escala nas

circulações globais. Entretanto, isso demonstra a grande importância de estudos que enfocam a

precipitação nesta área que, na grande maioria são caracterizadas por nuvens convectivas de grande

desenvolvimento vertical, com probabilidades de ocorrência de queda de granizo ou rajadas severas

em superfície.

O granizo, que é uma ocorrência meteorológica associada a condições de forte

instabilidade atmosférica e intensos movimentos ascendentes (updrafts) responsáveis pela formação e

manutenção de nuvens cumulunimbus, possui grande freqüência nas regiões tropicais (CONTI, 1981).

Para o Estado de São Paulo, os resultados de pesquisas enfocando a distribuição de granizo, mostraram


que a freqüência de dias com granizo chega a 66% nos meses de primavera/verão e a 34%, nos meses

de outono/inverno. Estudos nos Estados Unidos demonstram a existência de uma correlação

significativa entre urbanização e aumento da queda de granizo (CHANGNON e SEMONI, 1975).

3.1. Caracterização do Estado de São Paulo

Observa-se que as regiões Sudeste e Centro-Oeste sofrem influência tanto de sistemas

tropicais quanto de latitudes médias, com estação seca bem definida no inverno e estação chuvosa de

verão, com chuvas convectivas (QUADRO et. al., 1996).

Devido às suas localizações latitudinais, caracterizam-se por serem regiões de

transição entre os climas quentes de latitudes baixas e os climas mesotérmicos de tipo temperado das

latitudes médias (NIMER, 1979). O sul das regiões Sudeste e Centro-Oeste são afetadas pela maioria

dos sistemas sinóticos, provenientes do extremo Sul da América do Sul, com algumas diferenças em

termos de intensidade e sazonalidade do sistema.

Os cavados invertidos atuam principalmente durante o inverno, provocando condições

de tempo moderado na maior parte sobre o Mato Grosso do Sul e São Paulo (FERNANDES e

SATYAMURTY, 1994). Vórtices ciclônicos em altos níveis, oriundos da região do Pacífico,

organizam-se com intensa convecção associada à instabilidade causada pelo jato subtropical.

Cavalcante et al. (1982) destaca que linhas de instabilidade pré-frontais, geradas a partir da associação

de fatores dinâmicos de grande escala e características de meso-escala são responsáveis por intensa

precipitação pluvial.

A presença da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) influencia o regime de

chuva da região Sudeste (QUADRO e ABREU, 1994). Desta forma, o fato da banda de nebulosidade e

de chuvas permanecerem semi-estacionárias por dias seguidos, podem acarretar em tempestades e

essas, favorecerem a ocorrência de inundações nas áreas afetadas.

De forma geral, a precipitação distribui-se uniformemente na região Sudeste, com

média anual acumulada variando em torno de 1200 mm a 1500 mm no centro-oeste, de 1500 mm a

1800 mm na Serra do Mar e de 1800 mm a 2400 mm no litoral do Estado de São Paulo (Figura 3).


Figura 3: Climatologia de precipitação acumulada no ano, em milímetros, realizada durante o período de 1961 a 1990.

Fonte: INMET

3.2. Análise de Eventos Extremos no Estado de São Paulo

Os eventos extremos selecionados neste trabalho, ocorridos no Estado de São Paulo,

foram analisados utilizando dados do radar de Bauru e dados pluviométricos de superfície, cujos

resultados apresentam-se nos próximos tópicos.

3.2.1. Evento do dia 23 de setembro de 2006

O dia 23 de setembro de 2006 foi caracterizado pela ocorrência de um evento extremo

em Ourinhos com um período de tempo de, aproximadamente, 20 minutos, mas que foi suficiente para

causar danos à população: parte da estrutura da Festa das Nações, das Faculdades Integradas de

Ourinhos (FIO) foi destruída, inviabilizando o evento (muitas árvores desgalhadas e até mesmo

arrancadas, casas destelhadas, destruição de estruturas metálicas, outdoors, antenas parabólicas, entre

outros).


3.2.1.1. Situação Sinótica

Segundo dados do boletim de monitoramento e análise climática do CPTEC (2006), o

mês de setembro de 2006 caracterizou-se com chuvas que marcaram o início do período chuvoso nas

Regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil.

O fenômeno El Niño evoluiu no Oceano Pacífico Equatorial, com ligeiro aumento das

anomalias positivas da Temperatura da Superfície em relação ao mês anterior. O Índice de Oscilação

Sul (IOS) permaneceu negativo e os ventos em baixos níveis mais fracos que a média, o que é uma

configuração típica da presença do El Niño. Sobre o Oceano Atlântico Tropical Norte, destacou-se a

expansão de áreas com águas mais quentes que a média histórica.

Ventos fortes e ocorrência de granizo marcaram o início das chuvas no Sudeste do

Brasil. Já nos primeiros dias de setembro, a atuação de um ciclone extratropical causou ventos de

80 km/h em Guarulhos-SP e de 81 km/h em São Paulo-SP (aeroporto de Congonhas). Na cidade de

Sorocaba-SP, chuva e vento fortes derrubaram árvores na madrugada do dia 3. No último dia de

setembro, temperaturas elevadas e o transporte de umidade em baixos níveis proporcionaram muitas

descargas elétricas e ocorrência de chuvas no noroeste do Estado de São Paulo, fronteira com o Mato

Grosso do Sul.

Com base nos dados da rede sinótica de superfície da América do Sul, INPE/CPTEC

no horário da 00Z e das 12Z (Figura 4), foram levantadas as posições sucessivas da frente fria, que

atuou nas regiões Sul e Sudeste do Brasil.

Figura 4: Cartas sinóticas, do INPE/CPTEC (GPT). À esquerda, a carta sinótica das 00Z e a direita, a carta sinótica das 12Z, ambas retratando a entrada da massa de ar fria no Brasil.

Fonte: CPTEC/INPE


3.2.1.2. Observações de radar e da estação pluviométrica de Ourinhos

A evolução temporal das células de precipitação (Figura 5), observadas pelo radar de

Bauru, mostra que a tempestade atingiu o município de Ourinhos às 14:01 e a linha das células

convectivas mais intensas passaram pelo pluviômetro de Ourinhos às 15:46 HL, chovendo 19,6 mm. A

passagem da mesma em Ourinhos ocorreu, com sua máxima intensidade, às 14:38 HL. Na Figura 5-b,

o círculo aponta as células de precipitação intensas que caracterizaram a tempestade que atingiu

Ourinhos. Após um intervalo de 1 hora e 47 minutos, houve início de chuvas estratiformes com

registro de 7,1 mm no pluviômetro no campus da UNESP até as 20:16 HL.

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 5: CAPPI mostrando a tempestade severa que ocorreu no dia 23 de setembro de 2006 com intensidade máxima em Ourinhos às 14:38 HL e sua evolução. A letra R indica a localização do radar de Bauru com raio de alcance de 240 km.

A Figura 6-b mostra a estrutura vertical das células de precipitação na linha de corte

da secção (A – B na Figura 6-a) e o seu posicionamento, às 14:38 HL, exibindo uma extensa região

estratiforme (representada pela “bigorna”), com topo dos ecos acima de 15 km associados ao núcleo

intenso de 45 dBZ no limite de aproximadamente 11 km. A “bigorna” (Anvil) da tempestade possui

aproximadamente 100 km.


(a)

(b)

Figura 6: Imagens para a tempestade severa que ocorreu no dia 23 de setembro de 2006. A imagem 6-a mostra a linha de corte da seção e a imagem 6-b mostra a estrutura vertical das células de precipitação ao longo da linha de base (A – B). A letra R indica a localização do radar de Bauru.

Em relação aos dados pluviométricos observados na estação de superfície do CPTEC,

instalada na UNESP, campus de Ourinhos, foram registrados 26,7 mm de chuva acumulados no dia. O

valor máximo da quantidade de chuva registrada no pluviômetro foi às 14:32 HL com 2,03 mm.

Figura 7: Célula de precipitação, das 14:29 HL (17:29 UT), com valor de máxima refletividade de 58 dBZ, em Ourinhos. A letra R representa o radar de Bauru e as grades radiais possuem eqüidistância de 20 km.


Utilizando o software TITAN, o radar apresentou refletividade máxima na área

durante o Vol scan das 14:22 às 14:29 HL com 58 dBZ (Figura 7), topo dos ecos de 9,1 km, VIL de 36

kg/m2 e densidade VIL de 4 g/m3. Um valor de densidade VIL dessa magnitude está associado a uma

tempestade severa, segundo classificação obtida por Leal at al., (2008).

Na evolução temporal da célula, que ocasionou grande parte da tempestade em

Ourinhos, observa-se que o valor da máxima refletividade, 60 dBZ, ocorreu às 15:22 HL e o seu

colapso próximo das 16:00 HL (Figura 8, esquerda).

Figura 8: Valores de máxima refletividade (esquerda) e a evolução temporal da célula (“hail metrics”; direita) referente ao dia 23 de setembro de 2006, gerado pelo software TITAN das 13:00 HL (16:00 UT) às 17:00 HL (20:00 UT).

Figura 9: Chuva acumulada em mm/h, a partir das 14:00 HL às 00:48 HL, referente a estação pluviométrica de Ourinhos, relação Marshall e Palmer CAPPI 1.5 e 3.5 e relação Calheiros 1.5 e 3.5.


A figura 9 mostra a evolução da chuva acumulada dado pela estação e pelo radar

utilizando Marshall-Palmer e Calheiros considerando os CAPPIs de 1.5 e 3.5 km. A partir da análise

desta figura é observado que a relação de Marshall-Palmer subestima o total precipitado em mais de

duas vezes o observado na estação. Enquanto que usando a relação de Calheiros, a mesma superestima

em mais de 27% a chuva observada na estação, considerando o valor dado pela estação como “a

verdade terrestre”.

3.2.2. Evento do dia 1º de outubro de 2008

Segundo o jornal Diário de Ourinhos, as fortes chuvas que atingiram a cidade de

Ourinhos e região, acompanhadas de intensa ventania, provocaram interrupções de energia em pontos

isolados na noite do dia 1º de outubro.

Com a intensidade dos ventos e a incidência de descargas atmosféricas (raios), foram

registrados curtos-circuitos na rede elétrica. Vários galhos de árvores foram retirados da rede elétrica.

Ao todo, a Companhia de Força e Luz (CPFL) Santa cruz registrou 59 ocorrências nas cidades

paulistas de Ourinhos, Chavantes, Canitar, além dos municípios paranaenses de Jacarezinho, Barra do

Jacaré e Ribeirão Claro.

3.2.2.1. Situação Sinótica

Na carta de superfície (CPTEC, 2008) das 12Z (Figura 10), da quarta-feira (01/10),

verifica-se uma área de baixa pressão relativa entre o sudeste da Bolívia, o Paraguai, Sul do Brasil e

parte do Estado de São Paulo. O sistema frontal atuou, enfraquecido, sobre o Atlântico na altura do

leste da Província de Buenos Aires, e não influenciando o tempo sobre o continente. Na retaguarda

deste sistema pode-se notar um centro de alta pressão com núcleo de 1021 hPa (46S/51W). Na faixa

leste do Brasil atuaram áreas de alta pressão que favoreceram o transporte de umidade do oceano para

a parte litorânea entre Rio Grande do Norte e Espírito Santo, no entanto, este sistema inibiu o

desenvolvimento de nebulosidade, principalmente no interior da região Nordeste do país. No centro-

norte do Brasil a ausência de nebulosidade na parte da manhã favoreceu a maior incidência de radiação

solar e, conseqüentemente, o maior aquecimento da superfície causando aumento da temperatura do ar.


Figura 10: Imagens de satélite (INPE/CPTEC, GOES 10): à esquerda, imagem da quarta-feira (01/10) das 12Z e à direita, imagem da quinta-feira (02/10) das 12Z.

Fonte: CPTEC/INPE

Esta condição associada à convergência de umidade em baixos níveis da troposfera e

ao padrão dos ventos em altitude contribuiu para a instabilidade entre o Centro-Oeste e o Norte do

Brasil e também nos países vizinhos. No sul do continente notou-se um cavado que aumentou a

instabilidade nesta parte da América do Sul. No Pacífico houve sistemas frontais transientes

reforçando o aumento da nebulosidade e da instabilidade entre o centro-sul da Argentina e Chile. A

Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) oscilou entre 9N e 10N entre o Atlântico e o Continente,

bastante enfraquecida entre o Atlântico, a Venezuela e Guianas.

A presença dos máximos de vento e da forte difluência no escoamento em altitude

associado ao calor e ao aumento do teor de umidade na baixa troposfera contribuíram para a

instabilidade em boa parte do centro-sul do Brasil. Este padrão associado à presença de cavado de

onda curta na média e alta troposfera favoreceu o forte movimento vertical ascendente contribuindo

para a formação de nuvens de grande desenvolvimento vertical que estão associados a fortes chuvas,

descargas elétricas e rajadas de vento.

A partir desta data a presença de áreas de baixa pressão em superfície e o

deslocamento de um cavado na troposfera média favoreceu a formação de uma onda frontal sobre o

Atlântico a leste da Região Sul do Brasil. Este sistema atuou sobre o Atlântico e auxiliou o canal de

umidade entre o oceano e o interior do continente no qual reforçou as áreas de instabilidade em parte

do Sudeste e do norte da Região Sul. Houve chuva forte e acumulado significativo para estas áreas do

Brasil.


3.2.2.2. Observações de radar e da estação pluviométrica de Ourinhos

As observações de radar mostram a presença de células de precipitação com

deslocamento de sudoeste para nordeste.

A tempestade atingiu o município de Ourinhos aproximadamente às 18:15 HL e as

células convectivas mais intensas passaram pelo pluviômetro de Ourinhos às 20:07 HL, chovendo

24,6 mm. A passagem da mesma em Ourinhos ocorreu, com sua máxima refletividade, das 19:16 às

19:22 HL, mas a estação registrou o valor máximo de chuva as 19:50 HL (2,03 mm). Na Figura 11 o

círculo aponta a célula de precipitação que atingiu Ourinhos as 18:46 HL. A chuva continuou com

menos intensidade até às 23:30 HL com características estratiformes com registro de mais 15,5 mm no

pluviômetro no campus da UNESP.

Figura 11: CAPPIs para a tempestade severa que ocorreu no dia 1º de Outubro de 2008. A esquerda, imagem da tempestade (anéis a cada 50 km) e a direita, zoom da área atingida (anéis a cada 20 km), ambas as 18:46 HL. A letra R indica a localização do radar de Bauru.

Na Figura 12 é possível observar a linha de corte (A – B, na Figura 12-a) e o do corte

da seção na direção de deslocamento (Figura 12-b) que mostra a intensidade das células de

precipitação e seu núcleo intenso. A “bigorna” (Anvil) da tempestade possui aproximadamente

120 km.


(a)

(b)

Figura 12: Imagens para a tempestade severa que ocorreu no dia 1º de outubro de 2008. A imagem 12-a mostra a linha de corte da seção e a imagem 12-b mostra a estrutura vertical das células de precipitação ao longo da linha de base (A – B). A letra R indica a localização do radar de Bauru.

Os dados de superfície do CPTEC, da estação automática localizada em Ourinhos,

revelam que houve 40 mm de chuva ao longo do dia, ou seja, bem mais do que no primeiro caso

analisado, por se tratar de uma tempestade com maior duração de tempo e mais intensa. O valor

máximo de chuva que atingiu Ourinhos em superfície foi às 19:50 HL com 2,03 mm.

Figura 13: Célula de precipitação, das 18:44 HL (21:44 UT), com valor de máxima refletividade de 64 dBZ, em Ourinhos. A letra R representa o radar de Bauru e as grades radiais possuem eqüidistância de 20 km.


Utilizando o software TITAN, o radar apresentou refletividade máxima na área

durante o Vol scan das 18:38 às 18:44 HL com refletividade de 64 dBZ (Figura 13), topo dos ecos de

13,6 km, VIL de 118,6 kg/m2 , resultando numa densidade VIL de 8,7 g/m3, ou seja, uma tempestade

extremamente severa.

Quanto à evolução temporal da célula, que ocasionou grande parte da tempestade em

Ourinhos, observa-se que o valor da máxima refletividade foi de 65 dBZ às 18:35 HL e, quando passa

a atingir Ourinhos, diminui para 64 dBZ às 18:44 HL. Seu colapso ocorre próximo das 19:00 HL com

refletividade de 62 dBZ, corroborando os fortes ventos observados em superfície (Figura 14).

Figura 14: Valores de máxima refletividade (esquerda) e a evolução temporal da célula (“hail metrics”; direita) referente ao dia 1º de outubro de 2008, gerado pelo software TITAN das 18:30 HL (21:30 UT) às 19:00 HL (22:00 UT).

.

Figura 15: Chuva acumulada em mm/h, a partir das 18:00 HL às 00:48 HL, referente a estação pluviométrica de Ourinhos, relação Marshall e Palmer CAPPI 1.5 e 3.5 e relação Calheiros 1.5 e 3.5.


Resultados similares ao dia 23 de setembro de 2006 foram obtidos considerando a

evolução da precipitação observada na estação de superfície e a estimada utilizando as informações do

radar no ponto representativo de Ourinhos, ou seja, subestimativa usando Marshall-Palmer e

superestimativa usando a relação Z-R proposta por Calheiros para o radar de Bauru

4. CONCLUSÕES

A comparação entre os dados de precipitação observados em superfície e os dados de

precipitação obtidos com radar, usando a relação Z-R de Marshall-Palmer e Calheiros, mostrou o

comportamento de cada um em suas escalas temporais. As análises para os dois eventos foram

importantes para a verificação dos resultados obtidos usando o pluviômetro e o radar, uma vez que são

equipamentos distintos o qual resultam diferenças em suas amostragens.

Em ambos os casos o radar registrou chuvas antes do pluviômetro, pois a medida do

radar é realizada ainda na fase aérea da precipitação mostrado no CAPPI 1.5 e CAPPI 3.5, quando a

precipitação ainda não havia tocado o solo em seu início. Esse registro de precipitação ocorre

normalmente no início do evento, quando o pluviômetro ainda não registra precipitação e o radar já

mostra ecos de chuva no mesmo momento.

No evento severo do dia 23 de setembro de 2006 observou-se que os estragos

ocorridos em superfície foram decorrentes da intensidade de precipitação em pouco tempo,

aproximadamente 20 minutos. Os valores de refletividade do radar, que atingiram valores de 60 dBZ,

confirmam a severidade do evento e suas conseqüências observados em superfície.

Em relação ao evento severo do dia 1º de outubro de 2008 foi possível observar que

houve maior precipitação do que no evento anterior, acumulando um valor de 40 mm no dia, enquanto

que o outro evento foi de 27 mm. A refletividade do radar também foi maior e com núcleos intensos de

precipitação.

Em ambos os casos os valores obtidos usando a relação Z-R Marshall-Palmer, tanto

para CAPPI 1.5 quanto para CAPPI 3.5, foram menores em relação à estação pluviométrica de

superfície e também quando comparado com a relação Z-R de Calheiros para CAPPI 1.5 e CAPPI 3.5.

O uso da relação Z-R de Calheiros resultou em valores superiores de precipitação nos dois casos

estudados.

Há de se considerar que neste estudo foi utilizada apenas uma estação pluviométrica

de superfície. Desta forma, os resultados devem ser apreciados com cautela, pois são comparações de

dois instrumentos com funcionamento e características distintas.

Portanto, como sugestão de futuros trabalhos, para análises comparativas de dados de

radar e de pluviômetros será necessário realizar estudos com um número maior de estações no

município de Ourinhos para a quantificação de precipitação por radar sobre esta região.


5. AGRADECIMENTOS

Aos técnicos G. J. Pellegrina e J. M. Bassan pela assistência na recuperação dos dados,

geração de produtos do radar e pelo levantamento dos eventos severos observados. A analista J. M.

Kokistu pela instalação dos programas que compõem o sistema TITAN nos computadores do

Departamento de Geografia, da UNESP em Ourinhos.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BAUMGARDT, D. A. e KING, K. W. Verification of the WSR-88D build 9.0 hail algorithms over the upper Midwest. NOAA/National Weather Service Office La Crosse, Wisconsin, 1997. CALHEIROS, R. V. e TEPEDINO, P. R. P. Daily Interval And Range Stratification In Rainfall Measurements With The Bauru Radar. Proceedings of ERAD, 2006. CALHEIROS, R. V.; GOMES A. M. e D’OLIVEIRA, A. B. Flow Forecasting in the Corumbataí River Basin: Radar Rainfall and Hydrology. Proceedings, International Symposium on Weather Radar and Hydrology, Grenoble,France, 10-12 March 2008, 4pp. CAVALCANTI, I. F. A; FERREIRA, N. J e KOUSKY, V. E. Análise de um caso de atividade convectiva associada a linhas de instabilidade na Região Sul e Sudeste do Brasil. INPE-2574-PRE/222, 1982. CHAGNON, S. A. e SEMONI, R. G. Acidentalmente o homem muda o clima da Terra. Folha de São Paulo. Seção Atualidade Científica. 19/01/1975.

CONTI, J. B. A ocorrência de granizo no Estado de São Paulo. Interfacies escritos e documentos, Nº 51, São José do Rio Preto, UNESP, 1981, 26pp.

CPTEC. Climanálise: Boletim de monitoramento e análise climática. V. 21, n. 09, setembro de 2006.

CPTEC. Climanálise: Boletim de monitoramento e análise climática, outubro de 2008. Disponível em: <http://www.cptec.inpe.br>. Acesso em: 18 de abril de 2009. DELOBBE, Laurent and HOLLEMAN, Iwan. Uncertainties in radar echo top heights used for hail detection. Meteorol. Appl. 13, 2006. p. 361–374. FERNANDES, K. A; SATYAMURTY, P. Cavados invertidos na região central da América do Sul. Congresso Brasileiro de Meteorologia, 8:93-94. Belo Horizonte-MG, Anais II, 1994. JORNAL DA DIVISA. Disponível em <http://www.expressaonet.com>. Acesso em: 20 de março de 2009. LEAL, D. C; HELD, G; GOMES, A. M e NERY, J. T. Parâmetro Densidade VIL: Climatologia e aplicação para alerta de tempestades no estado de São Paulo. XI Congresso de Meteorologia – CBMET. A Meteorologia das Cidades, 2008. LOUISVILLE, K.Y. VIL Density as a hail indicator. Science and Technology. NOAA's National Weather Service Weather Forecast Office, Friday, August 3, 2004.


MARSHALL, J. e W. PALMER. The distribution of raindrops with size. Journal of Meteorology 5, 1948. p. 165-166. NIMER, E. Climatologia do Brasil. SUPREN/IBGE. Volume 4, 1979. PAXTON, C. H. e SHEPHERD, J. M. Radar diagnostic parameters as indicators of severe weather in central Florida. NOAA Tech. Memo. NWS SR – 149, 1993, 12 p. QUADRO, M. F. L; ABREU, M. L. Estudos de episódios de Zonas de Convergência do Atlâantico Sul sobre a América do Sul. Congresso Brasileiro de Meteorologia, 8:620-623. Belo Horizonte-MG. Anais II, 1994. QUADRO, M. F. L; MACHADO, L. H. R; CALBET, S; BATISTA, N. N. M; OLIVEIRA, G. S. Climatologia de Precipitação e Temperatura. Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos, Climanálise, Ed. Especial, 1996. ROSS, J. L. S. A geografia: da natureza à sociedade. in ROSS, J. L. S.(Org.) Geografia do Brasil. São Paulo: Edusp, 2005. p. 15-17.

calibraÇÃo de eventos extremos classificados … · 3 e-mail: [email protected] 4 e-mail:...

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