A CONVECÇÃO DURANTE O DRYTOWET-AMC/LBA
João Ricardo Neves 1 e Carlos Augusto Morales Rodriguez1
RESUMO Este trabalho tem o objetivo de analisar as características da formação da convecção na
região sudoeste da Amazônia no período entre 15 de Setembro e 8 de Novembro, na transição entre
a estação seca e a estação chuvosa (Dry to Wet) de 2002, período do projeto RACCI/LBA. As
características espaciais e de ciclo de vida dos sistemas convectivos foram obtidos utilizando dados
de radar meteorológico da TECTELCOM e o sistema de detecção e acompanhamento de sistemas
convectivos FORTRACC (Forecast and Tracking of Active and Convective Cells). A partir do
acompanhamento das células convectivas foi possível analisar o horário de formação, a direção
média de propagação, e o efeito da topografia na formação e no ciclo de vida médio das células
convectivas. Os resultados mostram que à medida que a estação chuvosa se estabelece ocorre a
antecipação do horário de início da convecção diurna, o aumento do início de células maiores
durante o dia e a diminuição do papel da topografia como mecanismo de disparos das células
convectivas. O estabelecimento do regime de oeste é a principal característica que define o início da
estação chuvosa no sudoeste da Amazônia.
ABSTRACT The aim of this paper is to analyze the characteristics of convection in southwestern
region of Amazon during the dry to wet season of 2002, period of project RACCI/LBA, using an
objective tracking of convective systems during their life cycle (FORTRACC) from TECTELCOM
weather radar data. These results show that as the rainy season establishes, it occurs either
anticipation on the beginning time of diurnal convection and increase in the beginning of bigger
cells during the day. The reduction of the topography role as mechanism of triggering convective
cells is also observed. The establishment of the westerly flow is the main feature that defines the
beginning of the rainy season in the southwestern Amazon.
Palavras-chave: convecção, Amazônia, DRYTOWET.
INTRODUÇÃO
A transição entre a estação seca e a estação chuvosa e o início da estação chuvosa no sudoeste
da Amazônia ocorre nos meses de setembro e outubro e é caracterizado por ser o período de maior
intensidade da convecção na região, aonde são observados altos valores CAPE (Convective
Available Potencial Energy) e descargas atmosféricas (Machado et al, 2004).
Um dos objetivos do projeto DRYTOWET/LBA é analisar as características da convecção na
região amazônica na transição entre a estação seca e a estação chuvosa incluindo aspectos de
variação e características espaciais e de ciclo de vida assim como as características associadas com
a intensidade das chuvas, descargas elétricas e aspectos dinâmicos e termodinâmicos associados.
Este conhecimento é necessário, pois a convecção amazônica tem um grande impacto no clima
global, principalmente no que diz respeito à disponibilidade de recursos hídricos para grande parte
da América do Sul e para o balanço energético global.
O objetivo deste trabalho é determinar as variações no horário de início, na direção média de
propagação e do efeito da topografia na formação de células convectivas durante a estação seca, de
1
Universidade de São Paulo - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas. Rua do Matão,1226 – Cidade
Universitária – São Paulo/SP – Brasil – Tel. : 3091-4762 - [email protected], [email protected]
transição e o início da estação chuvosa na região sudoeste da Amazônia. Esta análise é feita através
do acompanhamento de células convectivas observadas pelo radar meteorológico da
TECTELCOM, instalado em 62,41W e 10,92S durante o experimento de campo RACCI/LBA,
realizado em Rondônia durante o período de 15 de Setembro e 8 de Novembro de 2002 (Silva Dias
et al, 2003).
METODOLOGIA E DADOS
A metodologia empregada para a análise da convecção baseia-se na utilização do
FORTRACC (Forecast and Tracking of Active Convective Cells) (Machado et al. 1998) que é
utilizado para a detecção e acompanhamento dos sistemas convectivos. O FORTRACC foi alterado
para acompanhar as células precipitantes (> 20 dBZ) observadas pelo radar meteorológico a partir
dos CAPPIs (Constant Altitude Plan Position Indicator) de 3 km de altura (10 minutos de intervalo
e 5x5 km2). A estação seca é definida como o período entre 14 de setembro a 3 de outubro, a
estação de transição de 4 de outubro a 24 de outubro e o início da estação chuvosa como 25 de
outubro a 6 de novembro. Durante o experimento de campo RACCI/LBA, foram detectados 611
células convectivas na região, sendo que 111 na estação seca, 260 na estação de transição e 227 no
início da estação chuvosa.
As análises dos horários de início das células convectivas são feitas a partir de distribuições
de freqüência em intervalos de 1 hora (Figura 1). Para as direções médias de propagação, as
distribuições de freqüência utilizam intervalos de classe de 30º (Figura 2). Em ambos histogramas,
analisamos a diferença em função do raio máximo que a célula atingiu no seu ciclo de vida (0 a 10
km, 10 a 20 km, e maiores que 20 km).
Finalmente para a análise do efeito da topografia, os dados do U.S.Geological Survey EROS
Data Center (1x1km2) foram degradados para 5x5 km2 e o ciclo de vida das células foram
normalizados pelo tempo de duração. Posteriormente a evolução temporal do raio médio e a
respectiva topografia associada naquele intervalo de tempo. Sendo que as células foram separadas
em função da duração: menor do que 2 horas e maior do que duas horas (Figura 3).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Início da precipitação
A figura 1 apresenta o ciclo diurno de início de células convectivas durante estação seca, de
transição e no início da estação chuvosa. Na estação seca, figura 1a, nota-se que a precipitação tem
início às 10:00 LST, atingindo um máximo entre 15:00-16:00 LST. No período entre 16:00-2:00
LST, há uma grande ocorrência de início de células convectivas, sendo que neste período a maioria
das células atingiu raio máximo entre 10 e 20km. Para as células que atingiram raio máximo maior
que 20 km não existe uma predominância horária.
Na estação de transição, figuras 1b, observam-se dois períodos significativos de início de
células convectivas: um entre 10:00-16:00LST e outro entre 16:00-22:00LST. O primeiro período
apresenta o máximo de ocorrência às 15:00LST. O ciclo diurno ainda mostra que a estação de
transição é dominada por células que atingiram raio máximo entre 10 e 20km e que células cujo raio
foram maiores que 20 km começaram uma hora depois do início da precipitação diurna.
No início da estação chuvosa, figura 1c, a precipitação teve inicio às 08:00 LST e apresentou
um máximo às 12:00 LST. Ocorreu um máximo secundário no período noturno, por volta das 20:00
LST. Há uma pequena freqüência de início de células convectivas entre as 00:00 LST e 03:30 LST,
dentre as quais há uma freqüência igual entre as com raio máximo menor que 10 km e entre 10 e 20
km. Assim como na estação de transição, a maioria das células iniciadas atingiu raio máximo entre
10 e 20 km. As células convectivas cujo raio máximo atingiu mais de 20 km começaram a ocorrer
com mais freqüência e logo após o início da precipitação diurna.
Figura 1: Freqüência relativa do horário de início de células convectivas durante o DRYTOWETAMC/LBA nas estações seca (a), de transição (b) e início da estação chuvosa (c).
Em relação às diferenças entre as estações, observa-se que o horário de inicio da precipitação
durante as estações seca e de transição é o mesmo (10:00 LST), enquanto que na estação chuvosa
este horário se antecipa, ficando em torno de 08:00 LST. O raio máximo das células convectivas
iniciadas nestes horários também muda significativamente. Na estação seca, a maior freqüência de
células convectivas iniciadas nestes horários tem raio menor que 10km, enquanto que a maior
freqüência das células convectivas iniciadas na transição e no início da estação chuvosa apresenta
raios máximos entre 10 e 20km, com um aumento da freqüência de células convectivas com raio
maior que 20km. O horário de maior freqüência de início de células convectivas com raio maior que
10 km se antecipa, ocorrendo por volta das 22:00 LST na estação seca e na estação de transição e às
15:00 LST na estação chuvosa.
Machado et al. (2004) mostrou que os eventos de precipitação durante a estação de transição e
no início da estação chuvosa são mais intensos do que quando a estação chuvosa já está
estabelecida. Neste período ocorre um decréscimo da temperatura de inversão de subsidência e
valores máximos de CAPE, provavelmente por causa do aumento da temperatura e da umidade na
superfície, o que explica o aumento do número de células convectivas maiores.
Direção de propagação
Durante a estação seca, Figura 2a, as células convectivas iniciadas apresentam direção de
propagação mais freqüente entre 210°-330° (sudoeste a noroeste), sendo que a maior parte das
células convectivas que se propagavam nesta faixa de direção tinham raio máximo maior que 10km.
Dentre as células convectivas cujo raio máximo atingiu valores menores que 10 km, a direção
média de propagação apresentou máximos entre 90º-120º e 180º-240º. Para as células cujo raio
máximo ficou entre 10 e 20km, as maiores ocorrências de direção de propagação estiveram entre
210º-300º. Para as células convectivas com raio máximo maior que 20km não houve direção
preferencial de propagação.
Figura 2: Freqüência relativa de direção média de propagação das células convectivas durante o
DRYTOWET-AMC/LBA nas estações seca (a), de transição (b) e início da estação chuvosa (c).
Na estação de transição, Figura 2b, as células convectivas apresentavam a maior ocorrência de
direção de propagação entre 270°-30° (Oeste-Nordeste). As células convectivas com raio máximo
maior que 20 km foram mais freqüentes entre 240º-330º, e entre as células com raio máximo menor
que 10km não houve direção de propagação bem definida.
A maior freqüência de células convectivas iniciadas durante a estação chuvosa, Figura 2c, foi
entre 0°-120°(norte a sudeste), sendo que a maioria tinha raio maior que 20km, e um segundo
máximo significativo nas direções 270º-330º (Oeste-Noroeste).
As diferenças encontradas evidenciam que à medida que a estação chuvosa se estabelece,
existem duas direções de propagação predominantes, ou seja, leste e oeste, o que foi amplamente
observado durante a estação chuvosa do ano de 1999 (Rickenbach et al, 2002).
Os resultados mostram que, em todos os períodos, as células convectivas que se propagavam
de leste tiveram raio máximo maiores do que as que se propagavam de oeste. Nas estações seca e de
transição a maioria das células convectivas iniciadas se propagavam de leste, enquanto que na
estação chuvosa observam-se os dois regimes. Carvalho et al (2002) mostraram que o regime de
ventos de leste tem sistemas convectivos mais profundos, porém de tamanho menor do que no caso
dos regimes de oeste. Os resultados aqui apresentados sugerem que este regime de ventos de oeste é
a principal característica que marca a maior ocorrência de início de células convectivas na estação
de transição e no início da estação chuvosa, com grande ocorrência de células cujo raio máximo
atingiu menos que 10 km neste regime.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 3. Ciclo de vida médio das tempestades em cada estação e altura máxima, média e mínima
para as estações seca (a) e (b), de transição(c) e (d) e início da estação chuvosa.(e) e (f).
Efeito da topografia
Durante a estação seca e de transição, o ciclo de vida médio das células convectivas
apresentou uma grande correlação com a topografia, principalmente com os mecanismos de disparo
das células convectivas (Figura 3 a,b,c, d). A variação da topografia nos tempos anteriores à
formação das células convectivas evidenciam que, em média, as células iniciaram-se após um
aumento relativo da topografia na região de formação da célula. Após o início, o aumento e
diminuição das células convectivas acompanham a variação da topografia. O fim do ciclo de vida
das células se dá a jusante de uma variação topográfica positiva, indicando que as células se
dissipam ao passar por uma topografia mais acentuada. Para células com duração maior do que duas
horas (Figura 3 b,d, f) observa-se que a variação topográfica é mais importante ainda, o que mostra
que a topografia é um fator importante na determinação do tempo de duração e, conseqüentemente,
da precipitação que a célula produzirá. Laurent et al. (2002) mostraram que os sistemas convectivos
de mesoescala que cruzaram a região de Rondônia durante o WETAMC/LBA em 1999 foram em
sua maioria desencadeados pela topografia. Os resultados apresentados aqui mostram que no início
da estação chuvosa, o efeito da topografia se mostra menos importante na formação e no ciclo de
vida das células convectivas, ou seja, uma variação menor da altura topográfica pode fornecer o
levantamento necessário para o início das tempestades ou a formação da célula independe da
topografia, devido aos maiores valores de CAPE e umidade encontrados na região neste período.
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