ANÁLISE DA EVOLUÇÃO E DA ESTRUTURA DO SISTEMA CONVECTIVO DE
MESOESCALA ATRAVÉS DOS DADOS DE RADAR E DE SATÉLITE. PARTE II:
ANÁLISE DOS DADOS DE RADAR NO SISTEMA REFERENCIAL MÓVEL
Anatoli Starostin
Universidade Federal de Pelotas, Centro de Pesquisas Meteorológicas, Pelotas-RS, Brasil
Abstract
The evolution e structure of the Mesoscale Convective System (MCS) were analyzed in the moving
and rotating coordinate system. The integral image of MCS, which accumulated the convective cloud
radar echoes during 10 hours, was represented by three regions: a) two continuous bands with different
orientations which had the same width at 100 km and the different lengths (300 and 500 km) and b) a
region (90000 km2) with the net structure (a cell diameter at 30-50 km) was situated between two
bands. The principal evolution of MCS occurred with a mean velocity of 65 km/h in the upwind
direction.
Introdução
Neste parte do trabalho analisa-se a estrutura e a evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala
(SCM), que ocorreu no dia 13 de junho de 1997, através dos dados de radar meteorológico no sistema
referencial móvel que se move com uma velocidade de translação passiva do SMC.
Metodologia
O deslocamento do Sistema Convectivo de Mesoescala e dos seus fragmentos acontece por duas
causas: a) translação passiva com velocidade que coincide, mais ou menos, com a velocidade do vento
na troposfera média e b) deslocamento devido a evolução própria. Fazendo uma análise tradicional da
evolução do SCM é muito complicado separar estes dois tipos de movimento. Por isso, para analisar a
estrutura e a evolução do Sistema Convectivo de Mesoescala foi usada uma metodologia desenvolvida
por Starostin (1995). De acordo com esta metodologia a análise deve ser feita num Sistema Referencial
Móvel (SRM) que se move com a Velocidade de Translação Passiva (VTP) do SCM. Isso permite
eliminar a translação passiva do SCM e observar a evolução pura do SCM. Apesar disso, a acumulação
dos locais dos ecos de radar das nuvens convectivas neste SRM durante do tempo de vida do SCM
revela uma estrutura do SCM que não é possível de se observar nas imagens instantâneas. Para
determinar a VTP do SCM foi usado um procedimento desenvolvido por Abdoulaev et.al. (1997). Os
fragmentos da estrutura do SCM podem ser apresentados, esquematicamente, pelas linhas com
orientações diferentes. Estes fragmentos movem-se com a VTP. Para sobrepor as mesmas linhas dos
fragmentos da estrutura do SCM nas imagens sucessivas uma delas deve ser deslocada relativamente a
outra. Medindo este deslocamento podemos calcular VTP.
A aplicação direta desta metodologia revelou que, neste caso, a translação passiva do SCM foi mais
complexa. Apesar do seu deslocamento com uma velocidade de 80 km/h para 140 (para SE) o SCM
girou no sentido horário com uma velocidade angular de -310-5s-1. Isso mostra que na troposfera
média, sobre a região do Rio Grande do Sul, o campo do vento tinha uma vorticidade negativa. Por
isso, para analisar a evolução e a estrutura do SCM é preciso usar um sistema referencial que, apesar
de seu deslocamento, também gira, neste caso ciclonicamente. A vorticidade relativa do campo do
vento na troposfera média, estimada pela rotação do SRM, foi de -610-5s-1. Neste sistema referencial
uma trajetória do deslocamento da posição do radar não é uma linha reta mas uma linha curva. Apesar
disso, neste sistema referencial a direção para norte também muda com o tempo. Isso foi tomado em
consideração para construir a imagem integral do SCM durante o seu tempo de vida. A figura 1
mostra a trajetória do deslocamento da posição do radar e as direções ao norte para os momentos de
tempo diferentes no SRM. Para construir a imagem integral do SCM é preciso colocar cada imagem
de radar na posição do radar, no SRM, no momento em que esta imagem foi feita e, também fazer
coincidir a direção ao norte na imagem de radar com a direção ao norte no SRM neste momento.
Neste trabalho usa-se o tempo local.
Resultados e discussões.
A Figura 2a mostra a imagem integral da evolução do SCM que acumulou os ecos de radar das nuvens
convectivas com refletividade maior do que 35 dBZ observadas durante do intervalo de tempo das
10:25 à 20:33, ou seja, durante aproximadamente 10 horas. A estrutura desta imagem integral do SCM
é apresentada pelas duas bandas contínuas (marcadas com números 1 e 2) com as orientações
diferentes (Fig.2a). Elas têm a mesma largura (100 km) mas os comprimentos diferentes (300 km e
500 km, correspondentemente). Nas Figuras 2a e 2b as posições do radar e as direções ao norte no
SRM, às 11 e 21 horas, são indicadas pelas cruzes e setas com letra N, correspondentemente. Numa
região entre estas bandas a evolução do eco de radar de nuvens convectivas aconteceu numa forma
diferente. As várias linhas finas do eco de radar com as orientações diferentes formam uma região de
uma forma de triângulo (área de aproximadamente 90000 km2) com uma estrutura que lembra uma
rede (marcada com número 3) (Fig. 2a). Todo SCM tem o comprimento de 700 km e largura máxima
de 350 km.
Para mostrar a evolução do SCM, a acumulação dos ecos de radar das nuvens convectivas foi feita
para cinco intervalos de tempo sucessivos (de 10:25 a 12:34; de 13:09 a 14:46; 15:55 a 16:46; de
17:02 a 18:33 e de 18:41 a 20:33). A evolução de todo o SMC, a partir de 14:00, ocorreu na direção
principal a NW com uma velocidade média de aproximadamente 65 km/h no sentido contra a
translação passiva com uma pequena componente para norte. O esquema de evolução do SCM pode
ser visto na Figura 3a. Depois da apresentação das características gerais da estrutura e da evolução do
SCM, as analisaremos com detalhas.
Até aproximadamente 14:00 existe só a banda 1 que evolui para norte. Aproximadamente às 14 h,
atrás desta banda (relativamente à direção de translação passiva), com uma distância de 150 km,
começa formar-se uma outra linha de convecção que, às 14:46, já pode ser vista na forma de uma arca
quebrada. A banda 2 está associada com a evolução desta linha de convecção. Depois das 15 horas, a
evolução, quase contínua, da linha de convecção tinha duas tendências: uma (marcada por 2a) no
sentido à região 3 e a outra (marcada por 2b) paralelamente à região 3 (Fig. 3a). A última tendência de
evolução conservou-se durante todo o tempo de vida da linha de convecção (até 21 h) e ocorreu com
uma velocidade média de evolução de 70 km/h. A velocidade de evolução da linha de convecção, em
direção à região 3, foi menor e igual a 15 km/h. Apesar disso existe mais uma diferença. À medida
que uma parte da linha de convecção aproximava-se da região 3 os ecos de radar das nuvens
convectivas desta parte da linha de convecção começavam se dissipar.
A evolução da linha de convecção que ocorreu paralelamente à região 3 (tendência 2a) pode ser
apresentada por dois componentes. Isso é mostrado, esquematicamente, na Figura 3b. O primeiro
componente é a evolução no sentido perpendicular a sua orientação que ocorreu com uma velocidade
de 55 km/h. De acordo com a classificação das linhas de convecção desenvolvida por Abdoulaev
(1996) esta linha de convecção foi rápida e por isso deveria ser acompanhada por uma ampla região
de precipitações contínuas. Na imagem de radar do SCM às 19:53 (Fig. 4i do Parte I (Starostin et. All.,
1998)) podemos ver muito claramente a existência de uma ampla região de precipitações contínuas
com a presença, dentro desta região, de uma banda do eco de radar com a refletividade aumentada.
Esta banda está orientada paralelamente à parte norte da linha de convecção 2. O componente
perpendicular da velocidade da evolução da linha de convecção 2 ao longo da região 3 (55 km/h) foi
muito maior do que a velocidade da evolução em direção à região 3 (15 km/h). Provavelmente isso é a
causa que explica a orientação da banda de refletividade aumentada dentro da região de precipitações
contínuas. A extensão da região de precipitações contínuas atinge 250-300 km. As características da
linha de convecção mostram que ela pode ser considerada como uma linha de convecção (“squall
line”) clássica. O segundo componente é a evolução desta linha de convecção ao longo da sua
orientação. A velocidade desta evolução foi igual a 45 km/h. A Figura 3b mostra o esquema da
evolução da linha de convecção 2.
Também, depois de 15 horas, a região 3 começa preencher-se com os ecos de radar das nuvens
convectivas na forma discreta formando uma estrutura de rede com o diâmetro de células de
mesoescala de 30-50 km (Fig. 2b). Este preenchimento (na Figura 3a sua direção está marcada por
número 3) ocorreu do lado traseiro da banda 1 para norte e em direção à linha de convecção 2 com
uma velocidade média de aproximadamente 60 km/h. Isso explica uma diminuição da velocidade do
deslocamento da banda 1 depois de 15 horas (veja a parte I, Starostin et. all., 1998).
Na área de encontro das duas tendências de evolução do SCM (marcadas por 2b e 3 na Fig. 3a)
aconteceu, relativamente rápido, a dissipação das nuvens convectivas. Esta área tornou-se uma região
de precipitações contínuas que, por sua vez, continuava dissipar-se.
A Figura 4 apresenta o SCM às 14:46 como pode ser visto na tela do radar e no esquema da sua
evolução depois deste momento (a cruz indica a posição do radar meteorológico e a seta mostra a
direção para norte no SRM às 14:46). Através das linhas azuis estão marcadas as posições da linha de
convecção nos momentos futuros (2 – 16:17; 3 – 17:08; 4 – 18:49; 5 – 19:53; 6 – 21:11) e com as
linhas vermelhas está marcado o esquema de preenchimento, na forma da rede, da região 3 depois das
15 horas pelas nuvens convectivas no sistema referencial móvel que se move com a velocidade da
translação passiva. Nós podemos ver muito claramente que a evolução do SMC, depois das 15 horas,
ocorreu do lado do SCM (parte norte) onde estavam concentradas as nuvens convectivas na área que,
as 15 horas, estava sem ecos de radar.
Conclusão
A evolução e a estrutura do SCM foram analisadas no SRM que, apesar do seu deslocamento, também
girou ciclonicamente. A estrutura da imagem integral do SCM que acumulou os ecos de radar das
nuvens convectivas durante 10 horas apresentou três regiões: as duas bandas contínuas com as
orientações diferentes, a mesma largura de 100 km e os comprimentos diferentes de 300 km e de 500
km; entre estas bandas está uma região (com uma área de 90000 km2) com a estrutura que lembra uma
rede (diâmetros de células de 30-50 km). A evolução principal de todo o SMC ocorreu, com a
velocidade média de 65 km/h no sentido contra da translação passiva com uma pequena componente
para norte, do lado norte do SCM, onde estavam concentradas as nuvens convectivas, para a área que
estava sem ecos de radar. Na área de encontro das duas tendências de evolução do SCM aconteceu,
relativamente rápido, a dissipação das nuvens convectivas. Esta área tornou-se uma região de
precipitações contínuas que, por sua vez, continuava dissipar.
Referências bibliográficos
Abdoulaev, S., O. Lenskaia, 1996: Linhas de convecção severa. Parte I: Classificação. IX Congresso
Brasileiro de Meteorologia, Campos do Jordão, 6 a 13 de novembro de 1996, v. 2, 1271-1275.
Abdoulaev, S., A. Starostin, O. Linskaia, R.G. Gomes, 1997: Sistemas de mesoescala de precipitações
no Rio Grande do Sul. Parte I: Classificação dos sistemas de mesoescala de precipitações. Revista
Brasileira de Meteorologia, v. 13, n. 1, 31-48.
Starostin, A., 1995: Estrutura de mesoescala e evolução do campo da nebulosidade Cb. Revista
Brasileira de Meteorologia, vol. 10, n. 1, 10-18.
Starostin, A., N. Fedorova, J. Marques, 1998: Análise da evolução e da estrutura do sistema convectivo
de mesoescala através dos dados de radar e de satélite. Parte I: Descrição geral. X Congresso
Brasileiro de Meteorologia / VIII Congresso da FLISMET, anais.