Tempo Severo
Lecture 16
Tipos de Tempo Severo
• Vento forte (cisalhamento do vento, “downdrafts”,
“downbursts”, derechos)
• granizo
• Tornados
• Linhas de Instabilidade
Tempo severo é mais frequente durante a primavera e o
verão, mas pode ocorrer a qualquer momento durante
o ano, se as condições são favoráveis​​.
Condições Favoráveis
• Atmosfera instável condicionalmente, com umidade suficiente na
camada limite e condições secas na média troposfera.
• A presença de um “lifting mechanism”, como por exemplo, uma
frente fria ou uma "dry line ". Ondas de gravidade inerciais podem
organizar convecção em linhas de instabilidade que são capaz de
produzir tempo severo.
• Cisalhamento vertical forte do vento (as vezes associado com uma
zona frontal de alto nível) está presente geralmente durante tempo
severo de larga escala.
Cisalhamento do Vento
Cisalhamento do vento é uma
rápida mudança na velocidade
do vento e / ou direção do
vento ao longo de um curto
período de tempo ou
distância. Cisalhamento do
vento pode descrever as
mudanças tanto na horizontal
(ao longo da superfície da
Terra) ou vertical.
Avião decola em vento de proa
forte, que fornece sustenção.
Aeronave encontra “downdraft” e
vento de cauda, ​o que leva a
uma perda de sustenção.
“Downdrafts”
• A “downburst” é um “downdraft” forte com ventos fortes
sobre ou próximo ao solo.
• O termo "microburst" descreve o tamanho do “downburst”
• Uma comparação de um “microburst” e um “macroburst”
mostra que tanto um quanto o outro podem causar ventos
extremos.
• Microburst - ventos fortes que se estendem 2 1/2 milhas ou
menos, dura de 5 a 15 minutos, e velocidade pode alcançar
168 MPH!
• Macroburst - ventos fortes que se estendem mais de 2 1/2
milhas; duração de 5 a 30 minutos; ventos fortes causando
danos similar a um tornado, e velocidade pode alcançar 134
mph!
Downburst (Forte Downdraft)
•
O ar frio começa a descer a partir dos níveis médio e superior de uma tempestade
(caindo a uma velocidade menos de 30 quilômetros por hora).
•
Chuva evaporando em ar descente ajuda a manter/aumentar a flutuação negativa,
fazendo assim com que o ar acelere para baixo.
•
A medida que o ar se aproxima da superfície da Terra, o esoamento de ar ventila
para fora na horizontal criando ventos fortes de superfície.
Downburst (cont.)
A diferença principal está representada pela convergência ou
divergência do vento.
• O vento converge no centro do tornado.
• O vento diverge do centro do “downburst”.
Downburst (cont.)
• Esta série de fotografias mostra
um “microburst” pegando poeira
e sujeira – fazendo o "rolo“ fácil
de identificar
• Infelizmente, você não pode
olhar para uma tempestade e
"ver" se vai ser grave.
•
Radar Doppler é capaz de
"olhar" no interior das
tempestades e "ver" o
movimento do ar - dando aos
meteorologistas indicações de
“microbursts”, o que facilita a
emissão de alertas.
A mudança rápida na velocidade do vento e /ou direção é uma
ameaça real para aviões durante a decolagem e o pouso.
Durante o pouso:
1. O avião começa a descida
2. Passando por um vento forte de proa (levantamento forte)
3. Encontra um “downdraft”
4. E finalmente, encontra um vento de cauda forte
Durante decolagem:
1. O aviao encontra um vento de proa e sustenção forte
2. Seguido por uma diminuição de vento de proa por um
curto período
3. Um “downdraft” – subsidência forte, e
4. Finalmente um vento de cauda forte e perda da sustenção.
• Em agosto de 1983, o mais forte “microburst” registrado em
um aeroporto foi observado na Base da Força Aérea Andrews,
em Washington DC. Os ventos podem ter ultrapassado 150
MPH neste microburst.
• Uma rajada muito forte foi registrado as 14hs e 11 minutos - 7
minutos depois do Air Force One, com o presidente a bordo,
aterrou na mesma pista que o microburst foi observado!
Granizo
Neve
Neve derrete
para formar
chuva
Chuva é deslocada para acima
onde se congela para formar
granizo
Cumulonimbus
Granizo (cont.)
Os mecanismos que produzem granizo são ilustrados acima.
Granizo (cont.)
• Pedras de gelo (granizo) grandes podem danificar
casas, veículos, plantações, e causar ferimentos
Safety measures: Stay indoors and away from windows. If
caught outside, protect your head.
Granizo (cont.)
Fotos tiradas no dia 14 de maio de 2010 na minha casa em Waldorf, Maryland.
Granizo (cont.)
Tornados
Áreas onde os tornados são observados mais frequentemente
• Um tornado muitas vezes começa em uma forte tempestade
chamada supercélula. A supercélula pode durar mais do que
uma tempestade comum. As mesmas condições que mantém
a tempestade também produz a maioria dos tornados.
• As tempestades severas que produzem tornados
normalmente formam onde o ar seco e frio polar encontra
com o ar quente e úmido tropical. Isso é mais comum em uma
seção dos Estados Unidos chamada “Tornado Alley”. Além
disso, a atmosfera tem que está muito instável.
• Tornados podem se formar a qualquer momento durante o
ano, mas a Primavera tem o maior número.
• A maioria dos tornados giram ciclonicamente, mas alguns
giram anticyclonicamente. Como há registros de tornados
anticiclônicos, os cientistas não acham que o Efeito Coriolis
causa a rotação.
Supercelula
Supercelula (cont.)
Supercelula
• Apresenta um meso-ciclone (baixa pressão)
• Geralmente gira cyclonicamente
• Tem uma assinatura bem definida pelo radar (na
forma de um gancho “hook echo”)
• Granizo, ventos fortes e tornados as vezes ocorrem
Rotação da Supercell
• O termo de inclinação na equação de vorticidade
torna-se grande, e pode ser importante na rotação
da supercélula.
• A proximidade de correntes de ar ascendente forte e
descendente forte pode “inclinar” o vetor de
vorticidade de modo que tenha uma componente
significativa na vertical.
Inclinação do vetor de vorticidade
• O vetor de vorticidate ( x V) é 3-dimensional
• A componente horizontal de vorticidade (devido ao
cisalhamento vertical) é geralmente uma ou duas
ordens de magnitude maior do que a componente
vertical (devido ao cisalhamento horizontal)
• Aumentando a componente vertical da vorticidade
devido a inclinação do vetor de vorticidade pode
favorecer o desenvolvimento de tornados
• Considere a situação idealizada em que velocidade do vento
aumenta com a altura e os ventos em todos os níveis são de
oeste.
• Inicialmente, a componente vertical da vorticidade relativa
no ponto P é zero (velocidade e direcção do vento são
uniformes em relação à horizontal), mas a componente
meridional é grande devido ao cisalhamento vertical.
Z
Z2
N
P
Z1
E
• Agora, suponha que há movimentos verticais no nível médio, de tal
forma que o ar está subindo em y2 e descendo em y1 (setas vermelhas).
• O movimento ascendente em y2 traz baixas velocidades do vento para o
nível médio e movimento descendente, em y1 traz alta velocidades do
vento para o nível médio, levando à geração de vorticidade ciclônica (ζ> 0)
no ponto P.
Z
N
Z2
Nivel
médio
P
y2
Z1
y1
E
No caso de uma tempestade forte, correntes ascendentes e descendentes
fortes fornecem o mecanismo para inclinação do vector de vorticidade e
aumento de ζ .
U.S Tornados
U.S. Tornados (cont.)
Primeira Foto de um Tornado
Condições Sinóticas
Condições favoráveis ​para a
formação de tornado
• Escoamento em baixo nível
de ar instável úmido;
• Jato de nível superior
• Frente fria se aproximando
Região onde as condições são
favoráveis ​para o desenvolvimento de
tempestades severas.
Satellite Loop (Enhanced IR)
Satellite Loop (Visible)
Appendix
Tromba d’agua
Tornado Damage – F0
Tornado Damage – F1
Tornado Damage – F2
Tornado Damage – F3
Tornado Damage – F4
Tornado Damage – F5
Sistemas Convectivos de
Meso-escala sobre América
do Sul
Sistemas Convectivos de Meso-escala
(SCM)
• Incluem:
– Complexo Convectivo de Meso-escala (CCM):
tipicamente redondo
– Linhas de Instabilidade
– Ciclones tropicais
CCMs
• Frequentemente observados no norte da Argentina,
Paraguay, e sul do Brasil.
• Muitas vezes os CCMs se desenvolvem no final da tarde ou
começo da noite.
• São mais intensos durante a noite.
• As vezas, eles são acompanhados por ciclogenese na
superficie.
Veja os exemplos nos slides seguintes.
IR
23-24 de novembro de 2005:
Um cavado forte no ar
superior, e uma frente fria
forte na superficie