MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• Nowcasting é uma tarefa desafiadora quando sistemas de tempo que
produzem chuva estão presentes, devido a dificuldade de observá-los
adequadamente, uma vez que são compostos por sub-estruturas convectivas e
de mesoescala, e devido a dificuldade de prever a evolução destes padrões
complexos.
• Os satélites e radar fornecem uma boa descrição dos padrões de nuvens e
precipitação. Através dos satélites é possível inferir o escoamento do ar a partir
da forma e movimento das nuvens e dos padrões de precipitação, embora a
interpretação seja subjetiva.
• A interpretação subjetiva é muito importante na previsão de curto prazo.
Mesmo com o uso de modelos numéricos de mesoescala, a interpretação
subjetiva é ainda necessária para analisar a complexidade da mesoescala.
• Daí a importância dos modelos conceituais de sistemas de precipitação na
interpretação das imagens de satélite e radar.
• Analisar as características de mesoescala das nuvens e da precipitação nos
sistemas frontais.
• O conceito utilizado é baseado na idéia de esteiras transportadoras.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• O ar na esteira transportadora quente flui ao longo do comprimento da frente
fria, parte na forma de jato de baixos níveis. A componente principal do
movimento na esteira transportadora quente é paralelo a frente fria. No entanto,
existe uma pequena e importante componente ageostrófica perpendicular a
frente, que pode ter um movimento para trás ou para a frente em relação ao
deslocamento do sistema.
• Esteira transportadora quente com
levantamento
inclinado para trás:
movimento para trás em relação à frente
fria, com levantamento na vizinhança e
acima da frente fria.
• Esteira transportadora quente com
levantamento inclinado para frente:
movimento para frente em relação à frente
fria, com levantamento mais adiante.
Cinturão de nuvens
associados com uma
longa
esteira
transportadora quente.
Fonte: Browning, 1986.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• A esteira transportadora quente com levantamento para trás da frente fria
corresponde à situação ana frontal clássica: o ar quente se eleva acima da
cunha de ar frio que avança.
• O ar quente na camada limite adiante da frente fria em superfície é levantado
abruptamente (velocidades verticais de alguns m/s) até 2 a 3km de altura. Após
esta fase, passa por um levantamento adicional (alguns cm/s) acima da cunha de
ar frio.
• Dois distintos padrões de precipitação: uma banda estreita de muita chuva na
frente fria em superfície; e uma banda larga de chuva fraca a moderada que se
estende atrás da frente fria.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• A esteira transportadora quente com levantamento para frente da frente fria
corresponde à situação cata frontal: o principal levantamento ocorre adiante da
frente fria em superfície. Ar frio e seco (baixos valores de temperatura potencial de
bulbo úmido) descendente flui sobre a esteira quente na média troposfera. Esta
configuração leva a geração de instabilidade potencial, a qual é liberada como
convecção uma vez que o fluxo geral tem levantamento suficiente.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• Eventualmente, o fluxo da esteira transportadora quente com levantamento
para frente gira anticiclonicamente conforme ultrapassa e ascende sobre o ar
frio adiante da frente quente em superfície.
• A borda dianteira do ar frio e seco que se sobrepõe e avança adiante da frente
fria em superfície forma uma frente fria em altitude.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• Adiante da frente fria em altitude, a espessura do ar quente e úmido aumenta
abruptamente associada com uma banda de convecção organizada, com chuva
moderada a forte.
• Após a passagem da frente fria em altitude, vem uma camada úmida e rasa
com ocorrência alternada de chuva convectiva fraca e chuvisco.
• As frentes são melhores definidas no campo de umidade do que no de
temperatura.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• A esteira quente é a principal responsável pela formação de nuvens e chuva nos
sistemas de médias latitudes, mas um agente secundário é a esteira fria.
• A esteira transportadora fria se origina no fluxo anticiclônico de níveis baixos a
sudeste (nordeste no HN) do ciclone. Com referência ao avanço do ciclone, o ar
na esteira fria viaja para oeste adiante da frente quente e abaixo da esteira
quente. No início o ar frio tem movimento descendente e é muito seco, sendo
que a precipitação da esteira quente se evapora ao cair neste ar.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• Conforme o ar na esteira transportadora fria viaja para oeste em direção ao
centro do ciclone, ele ascende, atingindo a média troposfera. Se a esteira
transportadora fria emergir abaixo da borda oeste da esteira transportadora
quente, a ascensão será anticiclônica e fundi com a esteira transportadora
quente.
• Entretanto, a esteira transportadora fria pode descender ciclonicamente ao
redor do centro do ciclone.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• As áreas de chuva são alinhadas ao longo dos fluxos
transportadoras – em geral, paralelas as frentes em superfície).
(esteiras
• A precipitação é raramente uniforme ao longo da esteira transportadora. As
circulações convectivas e de mesoescala modulam a distribuição da
precipitação.
• Convecção: concentração da precipitação em pequenas células.
• Mesoescala: 1. células convectivas agrupadas formando clusters, abrangendo
uma área de dezenas de km; 2. banda de precipitação com chuva uniforme ao
longo do seu comprimento. Estas bandas de chuva estão alinhadas ao longo do
eixo da esteira transportadora. Existem duas categorias principais: bandas
estreitas e largas.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• As bandas estreitas mais significativas são aquelas que ocorrem no setor frio
na descontinuidade da frente fria em superfície, em situações de levantamento
para trás. Estas bandas estão alinhadas ao longo da frente fria em superfície,
com profundidade e espessura de ~3km, e produzem chuva forte e algumas
vezes pequenos granizos. Estas bandas são denominadas de convecção
alinhada e estão associadas com queda de temperatura e saltos de pressão. A
convecção alinhada pode se estender como uma linha contínua de 100km ou se
apresentar como uma série de elementos da ordem de 10km.
• Os cumulonimbus associados com a convecção alinhada estão embebidos na
massa principal de nuvens estratiformes. Não são evidentes nas imagens de
satélite, mas são claramente observados através de radar.
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
• Embora, as bandas largas na média e alta troposfera (tipo U) possam ocorrer
em diferentes posições dentro de um sistema frontal, as características
dinâmicas são muito similares.
• Bandas tipo U: estão associadas com a parte ascendente da esteira
transportadora quente, cujo topo alcança a média troposfera; contém células
convectivas na média e alta troposfera, em forma de clusters, geradas dentro de
uma camada rasa de instabilidade potencial onde o ar seco e frio flui sobre a
esteira transportadora quente; tem 50km de largura e algumas centenas de km
de comprimento (fator 2).
MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO