Análise de um cavado móvel no sul da América do Sul através da
ACE (Aceleração Centrípeta Euleriana)
Alice dos Santos Macedo; Bianca Buss Maske; Roseli Gueths Gomes
Faculdade de Meteorologia/ Universidade Federal de Pelotas, Pelotas –RS,
[email protected], [email protected], [email protected]
ABSTRACT: It was evaluated the mobile trough at 500 hPa in the formation of a
cyclone that crossed the southeast coast of Rio Grande do Sul during the period 05 and
07 February 2009. To identify the mobile trough it was used the ECA (Eulerian
Centripetal Acceleration) which is a term of curvature of the vorticity and might
identify circulation, depending on their values. The result showed that the trough was
moving and that it was associated with cyclone formation on surface.
Palavras-chave: cavado móvel, aceleração centrípeta euleriana
1- INTRODUÇÃO
Na atmosfera, o campo meteorológico de altura geopotencial representa a
altitude, medida em metros geopotenciais, na qual se encontra um determinado nível de
pressão. Este campo comumente apresenta-se em forma de ondas no nível de 500 hPa,
demonstrando a tendência do geopotencial para a alta ou baixa pressão. Tais ondas de
geopotencial podem ter seu comprimento medido em graus de longitude. Desta forma,
Petterssen (1956) observou que ondas de geopotencial longas são quase estacionárias,
enquanto ondas curtas são móveis.
Piva (2007) com o objetivo de identificar cavados móveis, no nível de 500hPa,
utiliza-se da variável ACE (Aceleração Centrípeta Euleriana), originalmente proposta
por Lefevre e Nielsen-Gammon (1995), e identifica maior frequência de cavados
móveis entre as latitudes de 40°S e 60°S . A variável ACE é resultado de um termo de
curvatura da vorticidade, e, portanto, pode vir a identificar a circulação ciclônica melhor
que a vorticidade relativa. As regiões que apresentam valores míninos de ACE
representam regiões identificadas como cavados móveis. Estudos mostram que cavados
presentes na atmosfera podem formar ou intensificar a ciclogênese em superfície. Gan e
Rao (1996) mostrou que cavados em médios e altos níveis estavam presentes em todos
os casos de ciclogênese estudados sobre a América do Sul.
A ciclogênese no Hemisfério Sul tem sido bastante estudada. Simmonds e Keay
(2000) mostraram, através de uma climatologia de 40 anos (1958 a 1997), que o local
de maior atividade de ciclogênese no Hemisfério Sul ocorrre ao sul de 45°S. Também
Gan e Rao (1991) mostraram em seus resultados que as regiões sobre o Uruguay e sobre
Golfo de São Matias, na costa da Argentina, são de grande ocorrência de ciclogênese.
Neste trabalho será avaliada a ifluência de um cavado móvel, identificado através da
variável ACE (em 500 hPa), no desenvolvimento da ciclogênese em superfície na costa
leste do sul do Rio Grande do Sul e sul da Argentina.
2- DADOS E METODOLOGIA
Foram utilizadas imagens do satélite geoestacionário GOES-10, obtidas no site
http://www.cptec.inpe.br/, para a avaliação do sistema em estudo. A frequência
temporal destas imagens foi de 15 minutos, aproximadamente.
O método utilizado para a identificação de cavados em níveis médios
(500 hPa) foi baseado no cálculo da ACE (Lefevre e Nielsen-Gammon, 1995). Tal
variável representa a aceleração que uma parcela de ar sente seguindo linhas de corrente
geostrófica. Esta aceleração é gerada devido a uma variação na direção do vetor
velocidade, característico de movimentos curvilíneos e circulares. A ACE é sempre
perpendicular à velocidade e aponta para o centro da curvatura.
ACE=
onde
Rs é o raio de curvatura, dado por
é magnitude do vento geostrófico,
(1)
∗
(2)
∗
é a componente do vento normal a
linha de corrente e S é a direção ao longo do vetor vento. O gradiente
∗
=
∗
cos( ) +
∗
sen( )
∗
é dado por:
(3)
Em que, ∗ =
cos( ) + sen( )
(4)
onde
é a componente meridional do vento. O ângulo θ é expresso por:
θ=cos
(
)
(5)
onde
é a componente zonal do vento geostrófico.
Regiões que apresentam valores mínimos da ACE indicam a existência de
cavados móveis. Ainda, de acordo com Lefevre e Nielsen-Gammon (1995), para ser
considerado um cavado, o campo de ACE deve obedecer aos seguintes critérios: a) ser
identificado por, no mínimo, 8 intervalos de tempo ininterruptos (2 dias), com valores ≤
-4x10-4ms-2 e b) deve permanecer por pelo menos de 24 horas ao sul de 30°S.
A inclinação horizontal do cavado é obtida a partir da isolinha do vento
meridional com valor zero que passa pelas linhas de geopotencial. O entendimento do
método é obtido da seguinte forma: No Hemisfério Sul, quando a componente
meridional do vento é de sul (positiva) e logo após muda para norte (negativa), tem-se a
passagem de um cavado. Ao contrário, quando o vento meridional muda de norte
(negativo) para sul (positivo) observa-se a passagem de uma crista. A indicação da
mudança de sinal é marcada pelas isolinhas de zero da velocidade meridional do vento,
que tornam possível visualiar a inclinação que o cavado tem.
Para a análise dos campos meteorológicos estudados foi utilizado o software
GrADS (Grid Analysis and Display Sistem) que gerou imagens a partir de dados
retirados do NCEP/NCAR (National Centers and for Environmental Prediction/National
Center for Atmspheric Research) gerando imagens a cada 12 horas para o período de
tempo observado.
3- RESULTADOS
A Fig.1 mostra recortes das imagens de satélite do ciclone em estudo. Nas
Fig.1A e 1B são observados os momentos de formação do ciclone, com a presença de
nuvens já se apresentando em formato espiralado com temperatura de topo mínima de 50°C, no vórtice do ciclone. A partir da Fig. 1C nota-se mais claramente o
desenvolvimento do centro de baixa pressão. Também está mais visível a presença do
sistema convectivo que se formou associado à extremidade da frente fria do ciclone.
As sequências de Fig.1D,1E, 1F e 1G mostram o deslocamento que o ciclone
sofreu para leste e a evolução que seu vórtice teve com o passar do tempo. Ressalta-se
que na Fig. 1D, o ciclone ainda encontra-se associado ao sistema convectivo e na Fig.1E
ambos já se desprenderam e seguem trajetórias independentes. Através da sequência de
Fig. 1F e 1G, que mostra imagens de satélite captadas no canal do vapor d’água, é
possível notar a umidade associada ao ciclone. Tal fato é apontado pela tonalidade
branca, nestas imagens, que aparece adjacente à região de circulação ciclônica. A Fig.
1H mostra o ciclone em fase de dissipação. Apresenta extensas áreas estratiformes e
poucos núcleos com temperatura de topo de -50°C.
Figura 1 - Recortes das imagens de satélite do ciclone extratropical ocorrido nos dias 5 a
7 de fevereiro de 2009.
Na Fig.2 são mostrados os campos de ACE. Observa-se, em todas as imagens,
que a ACE estabeleceu-se com valores de, pelo menos, −4X10 m , indicando
tratar-se de um cavado móvel (Lefevre e Nielsen-Gammon, 1995).
A Fig. 2A, dia 05 à 00:00 UTC, mostra o momento em que o campo de ACE
começou a ser avaliado. O cavado encontra-se na costa do Chile e o valor mínimo
apresentado é −16X10 ms . Tal valor de ACE se mantém como o mínimo, até às
12:00 UTC do dia 05. Na Fig. 2B, houve uma evolução em magnitude do valor de ACE
onde o mínimo passa a ser −20X10 ms , este valor se mantém como o mínimo por
24 horas, período de tempo no qual o campo avaliado cruzou a Argentina.
Ás 12:00 UTC do dia 06, Fig. 2C, a ACE apresentou magnitude de
−25X10 ms , menor valor em todo o período que a variável foi avaliada. A partir
deste horário, Fig.2C, observou-se que as magnitudes da ACE vão atenuando-se,
voltando a ter valores cada vez mais próximos de zero.
Dia 07 à 00:00 UTC, Fig.2D, a ACE mostra seu mínimo de −20X10 ms ,
fora do continente, no oceano. Este é o último horário em que a variável apresenta
−20X10 ms como valor mínimo. A partir desse momento a ACE passa ter valor
mínimo de −12X10 ms (Fig. 2E) e 12 horas depois, na Fig. 2F é o momento em
que o ACE apresenta seu valor menos intensificado, -4x10-4ms-2 no interior de toda a
área contornada em vermelho.
Os resultados obtidos com análise dos campos da ACE mostram que em todos os
tempos analisados a variável apresentou o valor ≤ -4x10-4ms-2 e obedeceu ao critério
necessário para ser considerado um cavado móvel. O cavado se manteve sempre a leste
do ciclone. Da Fig.2A até a Fig.2E a ACE apresentou valores < -7x10-4ms-2, indicando
que estava associada a uma onda de maior escala. No dia 06 às 12 UTC, Fig. 2G, a ACE
já se deslocou completamente até o oceano e apresenta valor máximo de -4x10-4ms-2
caracterizando tratar-se de um cavado móvel. Também, observou-se que o cavado se
deslocou para leste e se manteve ao sul de 30°S por mais de 24 horas, obedecendo o
critério chamado de latitude máxima.
O ciclone foi caracterizado ser do tipo-B (Peterssen e Smebye, 1971), por
apresentar cavados em médios níveis pré-existentes a ciclogênese em superfície.
Figura 2- ACE- Aceleração Centrípeta Euleriana, para as datas e horários indicados.
A Fig.3 mostra a inclinação horizontal que o cavado teve às 12:00 UTC do dia
06, horário em que a ACE apresentou seu valor mais negativo −25X10 ms . Nesta
figura o cavado encontra-se sobre a América do Sul e sua inclinação horizontal foi
determinada a partir da inclinação da isolinha da componente meridional do vento igual
a zero (linha tracejada em vermelho) que interceptava as linhas de geopotencial (linha
contínua azul) no nível de 500 hPa. O resultado mostrou que a parte sul do cavado
deslocou-se para leste, ao mesmo tempo em que apresentou uma suave inclinação
horizontal no sentido Noroeste-Sudeste (NO-SE).
Figura 3 - Inclinação horizontal do cavado, no dia 6 de fevereiro de 2009.
4- CONCLUSÕES
Neste trabalho foi feita a análise do cavado em 500hPa, utilizando a variável
ACE, entre os dias 5 a 7 de fevereiro de 2009. Neste período foi observada a formação
de um ciclone extratropical em superfície, no sul da América do Sul. A partir dos
critérios que a variável ACE deve obedecer para caraterizar um cavado móvel, os
resultados obtidos mostraram que houve um cavado móvel em médios níveis
relacionado com o ciclone extratropical ocorrido em superfície. Assim sendo, como nos
resultados obtidos por e Gan e Rao (1991), a pré existência de cavados em médios
níveis influencia na formação do ciclone em superfície. A inclinação horizontal deste
cavado foi de noroeste-sudeste.
5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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LEFREVE, R. J.; NIELSEN-GAMON, J. W. An objective climatology of mobile
troughs in the northern hemisphere.Tellus,47 A, n.5, p.638-635, 1995.
PETTERSSEN, S.; SMEBYE, S. J. On the development of extratropical cyclones.
Quarterly Journal of the Royal Meteorogical Society, v. 97, n. 414, p. 457-482, 1971.
PIVA, E. DAL.; GAN, M. A.; RAO, V. B. An Objective Study of 500-hPa Moving
Troughs in the Southern Hemisphere. Monthly Weather Review, v.136, p.2186-2200,
2007.
PETTERSSEN, S. Weather analysis and forecasting. v.1 Motion and motion systems,
McGraw-Hill , p.428, 1956.
SIMMONDS, I.; KEAY, K. Mean Southern Hemisphere Extratropical Cyclone
Behavior in the 40-Year NCEP-NCAR Reanalysis. Journal of Climate, v.13, p. 873885, 1 mar. 2000.