ESTUDO DA SIMULAÇÃO FÍSICA DE DOWNBURSTS E A ANÁLISE DA

OCORRÊNCIA DO FENÔMENO NO BRASIL LIMA, E.G.1, LOREDO-SOUZA, A. M.2

1 Elias Galvan de Lima, Engenharia Civil, UFRGS.

2 Acir Mércio Loredo-Souza, Engenharia Civil, UFRGS.

REFERÊNCIAS

INTRODUÇÃO Fenômenos meteorológicos severos são capazes de gerar grandes danos à sociedade, constituindo um importante problema a ser compreendido nos dias atuais. O presente trabalho, é um resultado preliminar do projeto de dissertação do autor que está inserido no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Os objetivos são contribuir com o conhecimento da simulação física de downbursts (FUJITA, 1985) e estudar a ocorrência do fenômeno no Brasil. Downbursts são provenientes tempestades convectivas severas, trata-se de um fenômeno capaz de gerar grandes danos à muitos setores da sociedade (aviação, construção, logística entre outros), através de um escoamento descendente axial, simétrico, muito intenso e proveniente de grandes complexos convectivos, como é observado na Figura 1. Ponte e Riera (2010) ressaltam que cada vento proveniente de um tipo de fenômeno meteorológico exerce cargas de distintas sobre edificações, mas na literatura ainda prevalece a caracterização dos ventos por séries homogêneas que não diferenciam as séries provenientes de Extend pressure system (EPS) ou Thunderstorms (TS), evidencia-se assim a necessidade de que não somente as velocidades máximas de vento sejam conhecidas e consideradas para a realização de projetos construtivos, mas também a distribuição vertical da velocidade de vento e turbulência.

Romatschke e Houze (2010) demonstraram que a porção sul da América do Sul possui grande potencial em desenvolver tempestades convectivas, mas esses estudos não citam a ocorrência específica de downbursts. Garstang et al. (1998) observaram a ocorrência de downbursts na região noroeste da Amazônia e concluíram a correlação positiva existente entre precipitações máximas e downbursts . Um ambiente com os seguintes fatores caracteriza a possível ocorrência de downbursts: • Valores de índice CAPE > 1000m2.s-2 (Caracena, 1989; Mota, 2004); • Valores de índice CINE 50 a 100 m2.s-2; • Uma camada de ar seco entranhando-se na tempestade na média

troposfera (700hpa e 500hpa) (Caracena, 1989; Foster 1958); • Diferença entre o valor superficial de θe (θe) e o valor mínimo

encontrado a cima (na região de entranhamento de ar seco) maior ou igual a 20K (Garstang et al., 1998) ;

• Decréscimo da temperatura potencial equivalente (θe) no nível de medição que varia entre 4.00K a 18.74K;

• Aumento da pressão em superfície médio de 0.57hPa a 1.99hPa; • Aumento da velocidade do vento em mais de 10 m/s;

No primeiro caso há a entrada de ar seco em altos níveis, um CAPE de 901.7 m2s-2, θe de 18.7k (alto) e um médio CINE. No segundo caso não se observa a entrada de ar seco em altos níveis, o CAPE é 454 m2s-2 (baixo), o CINE alto e o θe 2k (baixo). Observa-se que no momento da passagem da frente fria houve o registro de rajadas de vento por volta de 10m/s em todas as estações do RS. Mas através da sondagem de Santa Maria, observam-se condições propícias à ocorrência de downbursts, diferentemente do caso de Porto Alegre.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os dados meteorológicos utilizados para a identificação de ambientes convectivos úmidos propícios à ocorrência de downburst são provenientes de sondagens atmosféricas realizadas em diversos locais do Brasil e disponibilizadas no site http://weather.uwyo.edu /upperair/sounding.html, para complementar as análises foram utilizados também, dados meteorológicos obtidos a partir das estações automáticas próximas ou nas regiões das sondagens, obtidos no site de do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET. Analisou-se um caso em que houve a passagem de uma frente fria sobre o Rio Grande do Sul, no dia 7 de julho de 2013, às 00h UTC. Procurou-se comparar dois casos com condições atmosféricas distintas, um com condições atmosféricas próximas ao que caracteriza a ocorrência de um downburst e outro caso não, o primeiro caso é referente a uma sondagem realizada em Santa Maria e o outro, refere-se a uma sondagem realizada em Porto Alegre.

METODOLOGIA

−40 −30 −20 −10 0 10 20 30 40

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000 0.4 1 2 4 7 10 16 24 32 40g/kg114 m

794 m

1519 m

3146 m

5830 m

7510 m

9560 m

10790 m

12220 m

13980 m

16400 m

SLAT −29.72

SLON −53.70

SELV 85.00

SHOW −3.10

LIFT −2.66

LFTV −3.22

SWET 305.2

KINX 38.60

CTOT 25.00

VTOT 25.10

TOTL 50.10

CAPE 901.7

CAPV 1010.

CINS −36.1

CINV −33.2

EQLV 214.6

EQTV 214.3

LFCT 778.1

LFCV 802.6

BRCH 17.56

BRCV 19.67

LCLT 290.9

LCLP 920.3

MLTH 297.9

MLMR 14.15

THCK 5716.

PWAT 44.81

00Z 07 Jul 2013 University of Wyoming

83937 SBSM Santa Maria

Figura 2. Sondagens atmosféricas das cidade de (a) Porto Alegre e (b) Santa Maria. a) b)

• Fujita, T.T. The downburst, microburst, and macroburst. SMRP Res. Paper No. 210 [NTIS No. PB85-148880], Univ. of Chicago, 122 pp., 1985

• GARSTANG, M. et al. Convective Cloud Downdrafts as the Cause of Large Blowdowns in the Amazon Rainforest. Meteorology and Atmospheric Physics, v. 212, p. 199–212, 1998.

• PRYOR, K. Microburst nowcasting applications of GOES. arXiv preprint arXiv:1106.2143, n. 2004, 2011.

• Caracena, F. et al. Microbursts: a handbook for visual identification. Disponível em: <http://trid.trb.org/view.aspx?id=326028>. Acesso em: 17 abr. 2013.

• NASCIMENTO, E. DE L. Previsão de tempestades serveras Utilizando-se parâmetros convectivos e modelos de mesoescala: Uma estratégia operacional adotável no Brasil? Revista Brasileira de Meteorologia, v. 60, n. 1, p. 121–140, 2005.

• ROMATSCHKE, U.; HOUZE, R. A. Extreme Summer Convection in South America. Journal of Climate, v. 23, n. 14, p. 3761–3791, jul. 2010.

Figura 1. Análise de Fujita do escoamento do ar proveniente de um downburst, num primeiro momento a) ocorrem as velocidades máximas verticais e posteriormente, após o impacto com o solo, b), a velocidade máxima torna-se horizontal a) b)

Fujita (1985)