TEMPESTADES SEVERAS SOBRE O RIO DE JANEIRO: TENDÊNCIAS DOS
ÚLTIMOS ANOS, CLIMATOLOGIA E ESTUDO DE CASO
Rodrigo Carvalho de Sousa, Fabricio Polifke da Silva,
Maria Gertrudes Alvarez Justi da Silva
Universidade Federal do Rio de Janeiro /IGEO/ Departamento de Meteorologia,
Rio de Janeiro – RJ
([email protected], [email protected], [email protected])
RESUMO: Este trabalho mostra uma análise das tendências climáticas dos índices de
instabilidade K e CK, da climatologia do índice K sobre a região Sudeste utilizando os dados
das reanálises do NCEP/NCAR no período de 1980-2009 e o estudo de um caso de Tempestade
Severa ocorrido sobre o Estado do Rio de Janeiro no dia 12/01/2011 em comparação com os
resultados obtidos a partir das tendências e da climatologia verificadas para estes índices.
ABSTRACT: This paper shows an analysis of climate trends of the indices of instability K and
CK of the index climatology K over the Southeast region using reanalysis data from NCEP /
NCAR for the period 1980-2009 and a case study of a severe storm occurred on the state of Rio
de Janeiro on 12/01/2011 in comparison with the results obtained from the observed
climatology and trends for these indices.
Palavras-chave: Tempestades severas, Tendências climatológicas, índices K e CK.
INTRODUÇÃO
Os sistemas convectivos associados a tempestades severas são responsáveis por
enchentes, deslizamentos de encostas, alagamentos e, muitas vezes, até perdas de vidas.
Especificamente para o Município do Rio de Janeiro, região circundada por encostas e com
significativas bacias hidrográficas passando por seu interior, as previsões de eventos
meteorológicos severos são indispensáveis para a segurança e a manutenção da vida da
população.
Embora a modelagem numérica tenha aumentado a capacidade de prever tais sistemas,
ainda é muito difícil a quantificação da precipitação que é uma das principais variáveis
causadoras de problemas. Os modelos numéricos conseguem prever com qualidade alguns
índices de instabilidade calculados a partir de variáveis básicas da atmosfera, que são
indicadores muito precisos da formação e do desenvolvimento de sistemas convectivos intensos.
Estudos mostram tendências significativas do aumento destes índices nos últimos anos, logo o
conhecimento de limiares climatológicos que os caracterizem se torna de grande importância. O
objetivo deste trabalho foi analisar a tendência dos índices K e CK, a climatologia do índice K
calculados ao longo dos últimos 30 anos,
anos o estabelecimento de limiares climatológicos e uma
comparação destes resultados para um caso de tempestade severa ocorrido no Estado do Rio de
Janeiro no dia 12 de janeiro de 2011.
2011
METODOLOGIA
O índice K é definido como (GEORGE, 1960):
K= (T850+Td850) – (T700-Td700) – T500
(°C)
Definido pela soma das temperaturas de bulbo seco e ponto de orvalho em 850 hPa,
subtraída da depressão do ponto de orvalho em 700 hPa e da temperatura de bulbo seco em 500
hPa, o índice K tende a melhor captar condições favoráveis à ocorrência de tempestades
tempesta
em
ambientes úmidos em toda a troposfera, como é típico de ambientes tropicais (NASCIMENTO,
2005).
O índice CK é definido como (LIMA, 2005):
 ∂u ∂v 
CK = K * 
+

 ∂x ∂y 
(°C/s)
Este índice é calculado a partir do índice K e o cisalhamento horizontal do vento, sendo
u e v, a componente zonal e meridional do vento, respectivamente. Quanto mais negativo for o
valor resultante deste índice, mais favorável a atmosfera se encontra para o gênese de sistemas
convectivos severos.
No trabalho de POLIFKE
POL
DA SILVA et al (2011) foi feita uma avaliação das
d
tendências dos indicadores de tempestades
tempestades severas para algumas capitais do Brasil no período
de 1980-2009 para
ra os meses de novembro a março. Verificou-se tendências significativas de
aumento nos últimos 30 anos do índice de instabilidade K e CK para o Estado do Rio de Janeiro
evidenciando que nos últimos anos atmosfera tem se tornado mais favorável ao
desenvolvimento de sistemas convectivos nesta região.. A série temporal destes
deste índices para o
Estado
do do Rio de Janeiro pode ser observada na Figura 1.
(a)
(b)
Figura 1 – Série temporal dos Índice K (a) e CK (b) para o Estado do Rio de Janeiro (Fonte:
Polifke et al. (2011)).
No trabalho de ESCOBAR & ANDRADE (2010) foi realizado um estudo climatológico, no
período de 1956-2006, dos índices K e TT de forma que limiares característicos
pudessem ser determinados para cada região e para cada época do ano. Nas figuras 2 (a)
e 2 (b) são mostradas a climatologia do índice K para verão e inverno.
(a)
(b)
Figura 2 – Climatologia do índice K para a estação de verão (a) e inverno (b). (Fonte: Escobar e
Andrade (2010))
Segundo ESCOBAR e ANDRADE (2010) a análise climatológica deste índice ao longo do
ano permite observar uma clara variação sazonal devido à forte dependência que tem
este índice com a temperatura e umidade do ar, pois este índice leva informação da
temperatura em 850, 700 e 500 hPa e da temperatura de ponto de orvalho em 850 e 700
hPa.
Observa-se pela figura 2(a) que, para o estado do Rio de Janeiro, a estação de verão, K toma
um valor em torno de 28°C, mostrando maiores valores quando comparado com a estação de
inverno, em torno de 16°C. Acredita-se que isso se deva ao fato do maior aquecimento pela
radiação solar que ocorre na estação de verão e a forte dependência da temperatura no balanço
de energia. O que evidencia que uma análise mais crítica do índice K para a estação de verão se
torna de grande utilidade como medida de projeções futuras.
RESULTADOS
Com o objetivo de caracterizar limiares deste índice que possam servir de auxílio para uma
análise de sistemas de caráter extremo sobre o Estado do Rio de Janeiro, cálculos de parâmetros
estatísticos foram realizados e os resultados podem ser verificados na tabela 1.
Tabela 1 – Limiares para tempestades severas para o Estado do Rio de Janeiro
K
Máximo
Mínimo
Mediana
Média
Primeiro Quartil
Terceiro Quartil
CK
40,55
5,05
27,05
26,31
21,68
31,35
322,92
-657,03
-75,84
0,00
-160,46
3,72
Pode-se observar na Tabela 1 que a média correspondente ao índice K mostrou valores
correspondentes ao encontrados pela climatologia para este índice feita por ESCOBAR e
ANDRADE (2010). Altos valores positivos de K e altos valores negativos de CK são favoráveis
a tempestades severas, logo se verifica através da Tabela 1 que a probabilidade da
ocorrência de tempestades severas no Rio de Janeiro é maior quando valores de K
estiverem acima do terceiro quartil (acima de 40, 55°C) e quando os valores de CK
estiverem abaixo do primeiro quartil (abaixo de -160 °C/s).
Sendo assim, uma análise dos índices K e CK para um caso de tempestade severa
ocorrido no Estado do Rio de Janeiro no dia 12/01/2011 foi feito em comparação com
os resultados dos limiares obtidos no período de 1980-2009 mostrados na Tabela 1.
(a)
(b)
Figuras 3 – Índice K (a) e índice CK (b) para o caso de tempestade severa ocorrida em 12 de
janeiro de 2011 no Estado do Rio de Janeiro.
CONCLUSÕES
Acredita-se que o aumento dos índices K e CK encontrados por POLIFKE DA SILVA et al.
(2011) ocorram devido ao aumento rápido da temperatura global nos baixos níveis que tem sido
observado ao longo dos últimos anos. Logo, estudos que caracterizem limiares para tempestades
severas a partir de dados nos últimos anos como os que foram encontrados na Tabela 1 são de
suma importância. Nesta tabela puderam ser encontrados limiares estatísticos para os índices K
e CK que caracterizam valores considerados próprios destes índices para tempestades severas.
Para uma análise desta tabela, foi feito um estudo de caso de tempestade severa ocorrida no
Estado do Rio de Janeiro e verificou-se que para índice K apresentou valores na faixa
estabelecida pelo limiar para eventos extremos, em torno de 40°C; (Figura 3 (a)) e para o índice
CK apresentou também valores característicos, em torno de -500°C/s (Figura 3(b)), sendo então
bem representativos para um caso de tempestade severa como a ocorrida no dia 12/01/2011.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ESCOBAR, G.; ANDRADE, K., : Climatologia dos índices K e Total Totals (TT) para
o Sul e Sudeste do Brasil. In Anais do XVI Congresso Brasileiro de Meteorologia,
Bélem – Pará.
GEORGE, J. J. Weather Forecasting for Aeronautics. Academic Press, 673 pp.,1960.
LIMA, D. R. O., 2005: “Diagnóstico de chuvas e previsão meteorológica para a bacia
hidrográfica do rio Manso”. Tese – Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE,
RJ, Brasil.
NASCIMENTO, E. L., 2005: “Previsão de tempestades severas utilizando-se
parâmetros convectivos e modelos de mesoescala: uma estratégia operacional adotável
no Brasil?”. Revista Brasileira de Meteorologia, vol. 20 (1), p. 121-140.
POLIFKE DA SILVA, F.; JUSTI DA SILVA, M. G. A., e PANISSET, J. S.:
Tempestades sobre as regiões Sul e Sudeste do Brasil: Avaliação das Tendeências dos últimos
anos in IV Conferência Regional sobre Mudanças Globais, São Paulo – São Paulo
(2011).