ENCONTRO ENTRE CICLONE TÉRMICO E UM SISTEMA FRONTAL
PARTE I: ANÁLISE SINÓTICA E ANÁLISE DA TEMPERATURA
Elizabeth Signorini1
e-mail: [email protected]
Natália Fedorova
e-mail: [email protected]
Rogério de Souza e Silva
e-mail: [email protected]
Centro de pesquisas Meteorológicas - Faculdade de Meteorologia
Universidade Federal de Pelotas
Abstract
The junction of thermal cyclone and the cyclone frontal zones is investigated using satellite and
conventional data. It is observed one warm air kernel in the low levels of atmosphere, large vertical
temperature gradients and highest tropopause in the junction region.
1 Introdução
Ciclone térmico ou baixa quente é definido por Garbel (1947), quando o aquecimento desigual sobre
uma região, provoca uma deformação das superfícies isobáricas originalmente horizontais (superfície
de igual pressão). Sobre a América do Sul encontramos alguns trabalhos, como por exemplo Ferreira
(1995) e Gan (1993), que descrevem um processo semelhante, com importância especial no verão, ou
seja, a Alta da Bolívia. Próximo ao centro quente, em baixos níveis, a pressão atmosférica é menor
que arredores e maior em altos níveis provocando com isto, a ocorrência de intensa atividade
convectiva com precipitação. As frentes frias são descritas em muitos trabalhos, como faz Cavalcanti
(1995), mas ainda não se tem informação sobre a mudança de suas estruturas, quando encontram com
outros processos sinóticos. Assim, o objetivo deste trabalho é analisar a estrutura espacial da
temperatura, quando a frente fria encontra com o ciclone térmico.
2 Dados e Métodos
Utilizamos neste trabalho dados sinóticos do horário 00:00 TMG, obtidos dos campos de temperatura
para os níveis de superfície, 1000, 925, 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200 e 150 hPa, pressão reduzida
(NMM) e altura geopotencial para os níveis de 1000, 925, 850, 700, 500, 400 e 300 hPa, dados estes
oriundos do NCEP, e imagem infravermelha do satélite GOES.
Estas informações em geral, foram utilizadas para identificar a ocorrência do processo sinótico
causado pelo encontro da frente fria com o ciclone térmico. Através do campo de pressão e altura
geopotencial (veja figura 1a, b) pode-se confirmar a posição do ocorrência do mesmo. Com a imagem
de satélite pode-se visualizar o processo e localizar 5 linhas (veja figura 2), da seguinte forma: linha 1
(sul do ciclone e nebulosidade intensa de oeste), linha 2 (sudeste do ciclone e vanguarda da
nebulosidade intensa central), linha 3 (frente fria e parte leste da nebulosidade intensa), linha 4
(vanguarda da frente oclusa tipo frente fria, em superfície) e linha 5 (prolongamento da linha da frente
quente). Cada uma possui 5 pontos distribuídos em ordem crescente no sentido sul-norte, com exceção
das linhas 4 e 5, cuja numeração cresce conforme nos afastamos do continente. Usando-se os campos
de temperatura, pode-se fazer uma análise de sua estrutura espacial, construindo secções verticais
1
Aluna de Pós-graduação em Meteorologia
sobre a região do encontro. Com isto, foi possível a observação do comportamento da temperatura
(veja figura 3), tais como núcleos de calor e níveis significativos de gradientes verticais de
temperatura, além do cálculo dos gradientes horizontais sobre a região do encontro, para os níveis
citados.
3 Resultados
3.1 Posição do sistema frontal e ciclone térmico
Através da análise dos campos de Pressão e Altura geopotencial (fig.1a,b), encontramos o centro do
ciclone em superfície ao norte do Paraguai (isóbaras fechadas), a frente fria à sudeste do RS e costa
(em torno do cavado) e a frente quente na periferia oeste do anticiclone (em torno do cavado). Pode-se
observar, em outros níveis do campo de Altura geopotencial, que as isolinhas fechadas permanecem
até 925 hPa, e acima até 700 hPa temos então o cavado sobre esta região. Ao sul da Argentina temos o
cavado até 700 hPa, sendo que acima disto, encontramos a zona frontal ao sul do Uruguai e centro da
Argentina. Com a imagem de satélite, podemos fazer uma associação entre a nebulosidade e os
processos ocorridos, constatando que a mais intensa cobertura de nuvens encontra-se sobre a região de
encontro entre frente fria e ciclone, de forma que a parte mais significativa desta é encontrada ao sul e
sudeste do ciclone em superfície .
Figura 1: Pressão atmosférica (nível médio do mar) (a.), altura geopotencial 100 hPa (b.)
Figura 2: Imagem de satélite GOES, IR , no dia 28 de outubro 1997, 02:45 h., com as cinco linhas de
análise da distribuição vertical de temperatura.
3.2 Análise tridimensional da temperatura
Encontramos na periferia sul do ciclone, até o nível de 925 hPa, um núcleo de calor com 28 °C, não
em superfície, mas acima no nível de 1000 hPa (fig.3a). Núcleos de ar quente similares foram
percebidos por Chang et al (1995), os quais mostraram um modelo de frente quente para o hemisfério
norte, cujo núcleo à sua retaguarda localiza-se em níveis acima da superfície (centro em 925 hPa). No
nosso estudo, o núcleo se extende para leste, sobre a vanguarda da nebulosidade intensa e central,
onde verificamos a temperatura de 24,2 °C em 1000 hPa (fig.3b). Sobre a frente fria e parte leste da
nebulosidade intensa, não temos mais o núcleo quente e sim temperaturas decrescendo com a altitude
(fig.3c). Também sobre esta região, através da análise dos campos de temperatura, observamos a
invasão de uma língua de ar quente, sobre regiões mais frias (fig.4a). Próximo à nebulosidade da
vanguarda da frente oclusa, observa-se uma temperatura de 14°C à superfície, declinando na direção
sudeste (fig.3d). No prolongamento da frente quente, temos a maior temperatura de superfície
(17,9° C), no ponto mais distante do continente (fig.3e).
A análise vertical dos campos de temperatura mostra gradientes verticais de temperatura, intensos em
duas camadas (700-500 e 400-300 hPa). Na região sul do ciclone térmico e nebulosidade intensa de
oeste, observa-se entre os níveis de 700-500 hPa um gradiente vertical de temperatura de 0,4°C/100m
e outro entre 400-300 hPa de 0,78°C/100m (fig. 3a), valores estes, também encontrados sobre a região
do encontro entre frente fria e ciclone (nebulosidade intensa e central) (fig.3b). Sobre a frente fria e
parte leste de nebulosidade intensa, os valores respectivos encontrados, foram de 0,36°C/100m e
0,68°C/100m (fig.3c). Na vanguarda da frente oclusa estes gradientes também declinam nestes níveis,
para 0,32 e 0,59°C/100m, respectivamente (fig.3d). Sobre a frente quente, os valores dos gradientes
verticais assemelham-se aos da região anterior (fig.3e).
Uma análise vertical dos campos horizontais mostra também, em alguns níveis da atmosfera, valores
significativos de gradientes horizontais de temperatura, à retaguarda do núcleo quente (nebulosidade
intensa de oeste); em superfície temos 11,3 °C/500 Km (fig.4a), em 700 hPa encontramos 11,6 °C
(fig.4b), e ao nível de 500 hPa, 10.8 °C/500 Km (fig.4c). Sobre a região de encontro entre frente fria e
ciclone, observamos um declínio no valor do gradiente horizontal em superfície para 9°C/500 Km e
também para os demais níveis (fig.4a,b,c). Podemos ver que conforme nos dirigimos para leste, estes
valores diminuem rapidamente.
A tropopausa sobre a região sul do ciclone em superfície, e sobre a vanguarda da nebulosidade intensa
e central, encontra-se acima de 150 hPa (figs.3a e 3b, respectivamente). Sobre a frente fria (parte leste
da nebulosidade intensa) é identificada a partir de 200 hPa, se inclinando e se elevando na direção
nordeste (fig.3c). Na vanguarda da oclusão é observada a partir de 300 hPa e como na região anterior,
também se inclina e aumenta de altitude para nordeste (fig.3d). No prolongamento da frente quente
nós a encontramos a partir de 250 hPa (fig.3e).
a.
b.
d.
c.
e.
Figura 3: Secções verticais de temperatura para cinco linhas: a.( linha 1), b.(linha 2), c.(linha 3), d. (linha 4),
e.(linha 5)
4 Conclusões
A análise tridimensional dos campos de temperatura, no processo de encontro entre frente fria e
ciclone térmico, mostra que o núcleo de ar quente é observado acima da superfície (até 925 hPa), na
periferia sul do ciclone e se extende para leste (vanguarda da região do encontro). Sobre a região do
ciclone encontramos seu valor máximo, de 28°C em 1000 hPa. A tropopausa mais alta (acima de 150
hPa), está localizada sobre a região sul do ciclone e vanguarda da região do encontro, e a mais baixa
sobre a a vanguarda da frente oclusa. Tanto os gradientes horizontais de temperatura mais
significativos (na superfície encontramos 11.3°C/500 Km, em 700 hPa temos 11.6°C/500 Km e no
nível de 500 hPa, 10,8°C/500 Km) assim como, os gradientes verticais de temperatura de maiores
valores (na camada que vai de 700 a 500 hPa temos 0,4°C/100m e na camada entre 400-300 hPa,
0,78°C/100m), também são observados na região do encontro.
a.
b.
c.
Figura 4: Campos de temperatura à superfície (a.), em níveis de 700 (b.) e 500 hPa (c.)
5 Revisão Bibliográfica
Cavalcanti, I.A.F., 1995: Sistemas frontais e ciclones extratopicais. IV Curso de interpretação de
imagens e análise meteorológica, CPTEC/INPE, São José dos Campos, SP, pp 14.
Chang, S.W., Holt, T.R. e Sashegyi, K.D., 1995: A Numerical Study of the ERICA IOP 4
Cyclone. Monthly Weather Review, V.124, 27-46.
Marine
Ferreira, N.J., 1995: Alta da Bolívia. IV Curso de interpretação de imagens e análise meteorológica,
São José dos Campos, SP, pp 18.
Gan, M.A., 1993: Alta da Bolívia. III Curso de interpretação de imagens e análise meteorológica.
Universidade do Vale do Paraíba. Capítulo B5, 1-12.
Garbell, M.A., 1947: General Circulation. Tropical and Equatorial Meteorology, Pitman publishing
corporation, New York, Chicago, 7-27 .