DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DO PARÂMETRO ... - Unesp · Graduação em Geografia – Bacharelado,...
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Campus Experimental de Ourinhos DOUGLAS CRISTINO LEAL DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DO PARÂMETRO DENSIDADE VIL PARA ALERTA DE TEMPESTADES OURINHOS (SP) / 2008 Trabalho de conclusão de curso apresentado à Comissão de Avaliação de TCC do Curso de Graduação em Geografia – Bacharelado, do Campus Experimental de Ourinhos – UNESP, como parte das exigências para o cumprimento da disciplina Estágio Supervisionado e Trabalho de Graduação no 1° semestre letivo de 2008. Orientador: Dr. Gerhard Held
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Campus Experimental de Ourinhos
DOUGLAS CRISTINO LEAL
DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DO PARÂMETRO
DENSIDADE VIL PARA ALERTA DE TEMPESTADES
OURINHOS (SP) / 2008
Trabalho de conclusão de curso apresentado à
Comissão de Avaliação de TCC do Curso de
Graduação em Geografia – Bacharelado, do
Campus Experimental de Ourinhos – UNESP, como
parte das exigências para o cumprimento da
disciplina Estágio Supervisionado e Trabalho de
Graduação no 1° semestre letivo de 2008.
Orientador: Dr. Gerhard Held
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Campus Experimental de Ourinhos
DOUGLAS CRISTINO LEAL
DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DO PARÂMETRO DENSIDADE VIL PARA ALERTA DE TEMPESTADES
OURINHOS (SP) / 2008
Trabalho de conclusão de curso apresentado à
Comissão de Avaliação de TCC do Curso de
Graduação em Geografia – Bacharelado, do
Campus Experimental de Ourinhos – UNESP, como
parte das exigências para o cumprimento da
disciplina Estágio Supervisionado e Trabalho de
Graduação no 1° semestre letivo de 2008, sob
orientação do prof. Dr. Gerhard Held e co-
orientação da profª. Drª. Ana Maria Gomes e prof.
Dr. Jonas Teixeira Nery.
Dedico este trabalho a todos que me apoiaram e que me deram base para o possível desenvolvimento, bem como a concretização do mesmo.
AGRADECIMENTOS
Ao professor Dr. Gerhard Held por ser meu orientador e ensinar como
trabalhar com as diversas ferramentas importantes para a previsão de tempo, além de
apoiar em diversos trabalhos e publicados.
Ao professor Dr. Jonas Nery, por apoiar as pesquisas realizadas na
Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Ourinhos.
À co-orientadora Drª. Ana Maria Gomes por ajudar em diversos trabalhos e
estatísticas ligadas à meteorologia, bem como na compreensão do funcionamento dos
radares Doppler.
Ao Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet), que cedeu material e
bases de dados para este trabalho.
À UNESP, campus de Ourinhos, por me conceder o título de Geógrafo, pela
ajuda e apoio nas produções acadêmicas.
Banca Examinadora
Dr. Gerhard Held (orientador)
_____________________________________________________
(assinatura do membro)
_____________________________________________________
(assinatura do membro)
_____________________________________________________
(assinatura do membro)
Ourinhos, 15 de agosto de 2008.
“O homem é mortal por seus temores e imortal por seus
desejos”.
Pitágoras
6
SUMÁRIO Página
I INTRODUÇÃO .................................................................................... 13
II OBJETIVO .......................................................................................... 14
III REVISÃO DE LITERATURA .............................................................. 15
IV MATERIAIS E MÉTODOS..... ............................................................. 19
V ETAPAS DO TRABALHO ……………………………........................... 22
VI RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................... 29
1 ANÁLISE DA DINÂMICA CLIMÁTICA DE OUTUBRO A MARÇO
(2000 A 2004) ..................................................................................... 29
1.1 Análise da Dinâmica Climática de outubro (2000 a 2004) ............. 29
1.2 Análise da Dinâmica Climática de novembro (2000 a 2004) ........ 29
1.3 Análise da Dinâmica Climática de dezembro (2000 a 2004) ......... 31
1.4 Análise da Dinâmica Climática de janeiro (2000 a 2004) .............. 32
1.5 Análise da Dinâmica Climática de fevereiro (2000 a 2004) .......... 33
1.6 Análise da Dinâmica Climática de março (2000 a 2004) ............... 34
2 CLIMATOLOGIA DAS DISTRIBUIÇÕES DE VIL, TOPO DOS ECOS E
DENSIDADE VIL ................................................................................ 35
2.1 Climatologia para o mês de outubro (2000 a 2004) ....................... 36
2.2 Climatologia para o mês de novembro (2000 a 2004) ................... 38
2.3 Climatologia para o mês de dezembro (2000 a 2004) .................... 40
2.4 Climatologia para o mês de janeiro (2000 a 2004) ......................... 42
2.5 Climatologia para o mês de fevereiro (2000 a 2004) ...................... 44
2.6 Climatologia para o mês de março (2000 a 2004) .......................... 46
3 RESUMO DA CLIMATOLOGIA PARA OS MESES DE OUTUBRO
A DEZEMBRO E DE JANEIRO A MARÇO (2000 A 2004) ............... 48
4 EVENTOS SEVEROS REGISTRADOS NO PERÍODO DE OUTUBRO
A MARÇO (2000 A 2004) ................................................................. 53
5 ANÁLISE DOS EVENTOS SEVEROS SELECIONADOS ................. 56
5.1 Evento dia 26 de março de 2000 ..................................................... 56
5.2 Evento de 04 de outubro de 2000 .................................................... 57
5.3 Evento de 08 de fevereiro de 2001 .................................................. 63
V CONCLUSÕES.................................................................................... 67
VIII REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................. 69
7
ÍNDICES DE FIGURAS Página
Figura 1. Rede de radares Doppler do IPMet (BRU = Bauru; PPR = Presidente Prudente), mostrando os anéis de 240 e 450Km, alcances quantitativos e modo vigilância, respectivamente............................................... 21 Figura 2: Esquema básico de introdução de dados do radar SIGMET de Bauru, no sistema TITAN, através da conversão dos dados brutos para dados no formato MDV.................................................................................................. 26 Figura 3: Arquivamento dos dados para cada radar (Bauru e Presidente Prudente) usando uma resolução de 0,75Km na horizontal e na vertical, sobre um domínio de 480Km x 480Km x 19,5Km, com 26 níveis na vertical................................................................................................................. 26 Figura 4: Esquema ilustrando a diferença entre a célula específica do TITAN. A ilustração acima é o volume encerrado pelo contorno de 45dBZ.................................................................................................................. 27 Figura 5: Esquema de refletividade composta. O máximo valor de cada altitude é projetado na superfície........................................................................ 28 Figura 6: Esquema demonstrativo da coluna de integração para o cálculo de VIL....................................................................................................................... 28 Figura 7: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de outubro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru........................ 36 Figura 8: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de outubro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 37 Figura 9: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de outubro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades, através de dados do radar de Bauru....................................... 37 Figura 10: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de novembro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru............... 38 Figura 11: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de novembro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 39 Figura 12: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de novembro, no período de 2000 a 2004, calculados para todas tempestades através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 39 Figura 13: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de dezembro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru................................................................................................................... 40 Figura 14: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de dezembro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 41
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Figura 15: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de dezembro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 41 Figura 16: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de janeiro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru................................................................................................................... 42 Figura 17: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de janeiro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 43 Figura 18: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de janeiro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 44 Figura 19: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de fevereiro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru................................................................................................................... 45 Figura 20: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de fevereiro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 45 Figura 21: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de fevereiro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 46 Figura 22: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de março de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru................................................................................................................... 47 Figura 23: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de março no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 47 Figura 24: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de março, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru................................................................................................................... 48 Figura 25: Distribuição da freqüência de ocorrência do topo dos ecos, para os meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.................................................. 49 Figura 26: Distribuição da freqüência de ocorrência do topo dos ecos, para os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.................................................. 50 Figura 27: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL, para os meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.................................................. 50
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Figura 28: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL, para os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru........................................................................ 51 Figura 29: Distribuição da freqüência de ocorrência de Densidade VIL, para os meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru............................................. 52 Figura 30: Distribuição da freqüência de ocorrência de Densidade VIL, para os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados doradar de Bauru................................................... 52 Figura 31: Campo de refletividade do radar de Bauru para o evento de 26 de março de 2000, às 21:37 UT (esquerda) e de velocidade radial (direita). A letra R indica a localização do radar de Bauru. As setas em vermelho indicam vento radial em direção ao radar e as setas em azul indicam vento radial em sentido para fora do radar, identificando a região de convergência................... 56 Figura 32: Campo de refletividade do radar de Bauru para o evento de 26 de março de 2000, que mostra a evolução temporal da célula convectiva que atingiu Bauru desde a sua formação às 21:07 UT até sua fase de decaimento às 22:07 UT......................................................................................................... 57 Figura 33: Imagem dos dados gerados pelo TITAN correspondente ao dia 04 de outubro de 2000, às 16:45 UT para o alcance dos 240Km do radar de Bauru................................................................................................................... 58 Figura 34: Imagem do radar de Bauru obtido com o TITAN para o dia 04 de outubro de 2000, às 16:37 UT, mostrando a previsão do deslocamento da célula contendo granizo. Os anéis são mostrados a cada 5Km a partir do radar................. 59 Figura 35: Imagem do radar de Bauru mostrando o campo de refletividade para o evento do dia 04 de outubro de 2000 às 16:45 UT e a linha de base (esquerda) usada para o corte vertical (direita). Anéis são mostrados a cada 5Km a partir do radar.......................................................................................... 60 Figura 36: Evolução temporal da estrutura vertical para a refletividade máxima observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:02 UT........................................... 61 Figura 37: Evolução temporal da estrutura vertical para VIL observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:37 UT............................................................................................... 62 Figura 38: Evolução temporal da estrutura vertical para topo dos ecos observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:37 UT............................................................ 62 Figura 39: Evolução temporal da estrutura vertical para Densidade VIL observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:37 UT............................................................. 63
10
Figura 40: Campo de refletividade do radar, raio de alcance de 240Km, para o evento do dia 08 de fevereiro de 2001, às 21:37 UT. A imagem mostra valores de topo para limiar de refletividade 40dBZ. Identificado pelo TITAN uma linha de precipitação intensa que causou grandes prejuízos na cidade de Bauru. A letra R indica o radar de Bauru. As refletividades ao longo do azimute 255° - 260°, observados nas figuras 40, 41 e 42, são causadas pelos raios do sol poente.............................................................................................. 64 Figura 41: Campo de refletividade do radar, raio de alcance de 240Km, para o evento de 08 de fevereiro de 2001, às 21:37 UT. A imagem mostra os valores de VIL sobrepostos ao campo de refletividade do radar em dBZ. Altos valores de VIL comprovam juntamente com altos valores de topo dos ecos a severidade da tempestade.................................................................................. 65 Figura 42: Evolução da tempestade no dia 8 de fevereiro de 2001, com os respectivos horários............................................................................................. 67
11
INDICES DE TABELAS Tabela 1: Eventos registrados referentes aos meses chuvosos no período de 2000 a 2004 em Bauru........................................................................................ 55
12
RESUMO Esse estudo tem por finalidade a avaliação da utilização do parâmetro Densidade VIL como um indicador para tempestades potencialmente severas na área central do Estado de São Paulo. Numa tentativa de melhorar os produtos utilizados para a emissão desses alertas automaticamente disponibilizados ao centro de operações do IPMet, determinou-se um segundo parâmetro, chamado Densidade VIL, para as tempestades ocorridas durante todos os meses do ano, no período de 2000 a 2004. A partir dos valores estatísticos descritivos determinados para o período enfocado será possível redefinir limiares para os meses de janeiro a dezembro e avaliar o impacto disso na redução do falso alarme a partir da implementação e automação da aquisição do parâmetro Densidade VIL e avaliá-lo em tempo real em um futuro próximo. Palavras-Chave: Densidade VIL, Tempestades, radar Doppler, Estado de São Paulo
ABSTRACT
The purpose of this paper is values the use of the parameter VIL Density, like indicator for storms potentially severe, in São Paulo State. In an attempt to improve the products used to issue such alerts automatically displayed at the center of operations of IPMet, it was determined a second parameter, called density VIL for storms during every month of the year for the period 2000 to 2004. From the statistical values it will possible to re-define thresholds for the January and December. It is important to evaluate the impact of that in reducing the false alarm from the implementation and automation of the acquisition of the density parameter VIL and evaluate it in time real in the near future. Key-words: VIL Density, Thunderstorms, Doppler radar, São Paulo State.
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I INTRODUÇÃO
O software SIGMET/IRIS (Interactive Radar Information System), que
gerencia a aquisição, geração e armazenamento dos dados coletados pelo radar Doppler de
Bauru permite a obtenção de uma grande variedade de produtos derivados da refletividade
e velocidades radiais. Um dos produtos rotineiramente utilizados pelo setor operacional é o
produto Alerta (Warning) que se resume numa ferramenta auxiliar para a identificação de
áreas de possível ocorrência de tempo severo. Por tempo severo entende-se uma variedade
de fenômenos meteorológicos que provocam danos em superfície resultantes de ventos
fortes, precipitação muito intensa, enchentes súbitas, granizo e raios associados à atividade
convectiva (WMO, 2004).
Este trabalho tem o objetivo de melhorar os alertas de tempestades,
contribuindo para uma mitigação dos riscos potenciais decorrentes desses eventos na área
central do Estado de São Paulo e regiões adjacentes, dentro do raio de alcance dos 240Km,
a partir do radar de Bauru, através da determinação e avaliação do parâmetro Densidade
VIL (razão entre VIL e o topo dos ecos), para os meses em que há maior ocorrência de
chuvas, ou seja, de outubro a março. A partir dos resultados obtidos, os mesmos servirão de
base para redefinir limiares para cada um desses meses e posteriormente avaliar o impacto
disso na redução de falso alarme, quando da emissão de alertas de tempo severo. Através
da implementação e automação da aquisição do parâmetro Densidade VIL, em um futuro
próximo, será então possível avaliá-lo em tempo real.
14
II OBJETIVO
• Estabelecer uma climatologia sobre a distribuição de VIL e topo dos ecos, relativos
às tempestades, utilizando dados coletados com o radar Doppler de Bauru;
• Determinar o parâmetro Densidade VIL;
• Definir limiares para este parâmetro que serão utilizados para a identificação de
tempo severo.
15
III REVISÃO DE LITERATURA
A precipitação tropical desempenha um papel importante na
circulação geral da atmosfera levando em conta a importância da distribuição de fonte de
calor de grande escala nas circulações globais. Isso demonstra a grande importância de
estudos que enfocam a precipitação nesta área que, na grande maioria são caracterizadas
por nuvens convectivas de grande desenvolvimento vertical.
Plank (1969) realizou um estudo considerando populações de nuvem
cumulus da Península da Flórida que foram fotografadas periodicamente e de forma
completa, durante dezenove dias, entre agosto e setembro de 1957. Do conjunto destas
fotografias, nomeado amostras de população, foram selecionados os exemplos
representativos das populações cumulus e sua ocorrência generalizada dos vários dias e
horas, para que fossem analisados visando determinar o tamanho e a distribuição
característica da nuvem cumuli e suas tendências temporais. As análises revelaram que o
número de Densidade da cumuli diminuiu quase exponencialmente com o aumento da
dimensão da nuvem. Observou-se também que ocorreram no grupo estruturas de
populações que começaram a se formar por volta do período matutino, sendo uma
importante característica do desenvolvimento de convecção de cumulus nessa região.
Características de tempestades, através do ordenamento das mesmas,
assim como volume da tempestade, área e altura, possuem freqüência de distribuição
lognormal. A refletividade tem também uma distribuição enviesada de freqüência com uma
prevalência de valores menores de refletividade dentro das tempestades. Tanto a máxima
refletividade da tempestade quanto a altura são mostradas e correlacionadas com o
logaritmo do volume de tempestade (POTTS et al., 2000).
Para López (1977), a distribuição lognormal descreve o tamanho horizontal
bem como as distribuições de freqüência, da altura e a duração da nuvem em relação ao
eco do radar através de relações de populações de diversas regiões e situações
convectivas. Duas hipóteses são sugeridas para explicar este fenômeno. A primeira postula
um crescimento do processo de nuvem em parcelas, cujo crescimento linear do ar ambiente
ocorre por um processo aleatório que obedece à lei de efeitos proporcionais. A segunda
postula uma formação de um processo de nuvens, em que as nuvens são formadas pela
fusão da camada-limite com os elementos convectivos.
Nesses elementos convectivos, o granizo ocorre de forma associada a
condições de forte instabilidade atmosférica e intensos movimentos ascendentes
responsáveis pela formação e manutenção de nuvens cumulunimbus, com grande
freqüência nas regiões tropicais (CONTI, 1981).
A determinação de um novo parâmetro, a razão VIL/Topo, utilizando valores
máximos de VIL e de topo dos ecos, denominado Densidade VIL (AMBURN e WOLF, 1996),
16
é uma importante contribuição para a identificação de tempo severo e do potencial de
granizo.
Dentro da área de cobertura do radar de Bauru, enchentes repentinas que
são responsáveis pelas ruas inundadas e casas invadidas pela água, ocorrem
freqüentemente no município de Bauru, proporcionais ao número de tempestades que
atingem o município, sendo que mais da metade dessas tempestades ocorrem no período
de dezembro a fevereiro (HELD e NACHIGALL, 2002).
Nas operações de emissão de alerta de tempo severo, freqüentemente os
previsores se baseiam no produto VIL para se estimar a severidade de uma tempestade e
em particular, se existe potencial para presença de granizo. Uma vez que os valores de VIL
têm grande variabilidade baseado nas características da massa de ar atuante, normalmente
utiliza-se um limiar de VIL para ser usado em cada tempestade.
Amburn e Wolf (1997) propuseram em seu estudo, uma normalização do
parâmetro VIL em relação ao topo do eco através dos experimentos caracterizados por
eventos causados por diferentes tipos de massas de ar. A partir daí calcularam um
parâmetro chamado de Densidade VIL. Desta forma foi possível selecionar as tempestades
que produziram maior granizo, independente das características das massas de ar, em um
período de nove meses baseado em produtos originados dos dados do radar KINX WSR-
88D de Inola, Oklahoma, correlacionando os resultados obtidos com as informações dos
relatórios que atestaram a ocorrência do granizo em superfície.
Calcularam, a partir da razão de VIL e o topo de eco, o tamanho do granizo
em relação à refletividade observada do radar e os resultados mostraram que um valor de
Densidade VIL de 3,5g/m3 foi verificado em 90% dos casos graves de queda de granizo.
Estes resultados são semelhantes aos obtidos por Baumgardt e King (2002) para a região
de LaCrosse, Wisconsin. Um valor para o parâmetro Densidade VIL igual a 3,5g/m3 foi
obtido em 90% de seus 70 casos estudados. (BAUMGARDT e KING, 2002). Troutman e
Rose (1997) observaram que o parâmetro Densidade VIL de 3,5g/m3 utilizado identificou em
81% dos casos a ocorrência de granizo na área de Nashville.
NOAA (2007) destaca em um estudo, utilizando 221 tempestades
observadas na região de Tulsa, Oklahoma, no período de 1994 e 1995, que grande maioria
das tempestades produziu granizo severo e que o parâmetro VIL é totalmente dependente
do tipo de massa de ar e convecção presente, uma vez que foi observado granizo severo,
mesmo com presença de baixos valores de VIL. Por isso o parâmetro VIL analisado
isoladamente não é suficiente para distinguir tempestades severas, e assim para eliminar
alguns problemas inerentes ao se levar em conta o uso de VIL somente, que há a
necessidade do uso de um parâmetro como o parâmetro Densidade VIL, que é normalizado
pelo topo do eco.
17
Na busca de parâmetros que pudessem melhor identificar eventos severos
Edwards e Thompson (1998) realizaram estudos relacionando este parâmetro aos
mecanismos das correntes descendentes (downdrafts) do topo das nuvens, Posteriormente
os resultados obtidos foram aplicados e confirmados para região central da Flórida,
adotando-se um limiar de 4,0g/m3 como um indicador de tempestade severa. Utilizando este
valor de limiar para o parâmetro Densidade VIL obteve-se um sucesso na identificação de
83% de todos os casos de tempestades severas estudadas por eles, incluindo casos de
ventos intensos, tornados e queda de granizo. Tempestades com altos valores de
Densidade VIL geralmente podem resultar em eventos produzindo queda de granizo com
danos severos observados em superfície.
Entretanto, deve-se considerar aqui que tais limiares podem ser específicos
de uma determinada região (PAXTON e SHEPERD, 1993), portanto requer uma verificação
para as condições locais de cada região, conforme proposto no presente estudo para o
Estado de São Paulo.
Em estudos preliminares, Gomes (2002) sugeriu limiares para emissão de
alerta a eventos severos utilizando o parâmetro Densidade VIL. A partir desses resultados
preliminares, Gomes e Held (2004) realizaram um estudo semelhante determinando o
parâmetro Densidade VIL, para um período de dez anos para o mês de fevereiro. Os
resultados obtidos foram utilizados para realizar uma classificação quanto ao nível de
severidade das tempestades durante fevereiro, indicando que o parâmetro Densidade VIL
<1,3g.m-3 está associado a tempestades que não produzem danos a superfície.
Seus resultados são comparáveis, em magnitude, ao valor sugerido por
Amburn e Wolf (1997), em sua classificação para tempestades não-severas, com esse
parâmetro variando de 1,3g.m-3 a 2,3g.m-3. Para valores de Densidade VIL, entre 2,3 e
3,3g.m-3, as tempestades já teriam potencial para produzir ventos intensos e granizo,
enquanto para limiares de Densidade VIL >3,3g.m-3 indicaria uma tempestade
extremamente severa, podendo produzir danos em superfície de grandes proporções.
Tais resultados mostram o potencial de aplicação para o setor operacional e
com isso a necessidade de uma análise cobrindo todo o período chuvoso.
No presente estudo os resultados obtidos por Gomes e Held (2004) são
ampliados para os demais meses da estação chuvosa no Estado de São Paulo, no entanto
utilizando o sistema de software TITAN (Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and
Nowcasting), que é um sistema especialmente desenvolvido para o tratamento e as
aplicações das informações de radares meteorológicos, permitindo a obtenção dos dois
parâmetros, VIL e topo dos ecos de radar associados às células excedendo a um
determinado limiar previamente selecionado (DIXON e WIENER, 1993).
A implementação deste software no IPMet foi de elevada importância, tanto
para as atividades de monitoramento e alerta de tempo severo, quanto para as aplicações
18
em pesquisa realizando os estudos necessários a obtenção de uma climatologia destes
eventos.
Um exemplo de aplicação da utilização dos diferentes produtos disponíveis
pelo TITAN é encontrado nas análises realizadas para o vendaval ocorrido em 29 de março
de 2006, que associado à instabilidade baroclínica presente neste dia, produziu fortes
chuvas acompanhadas por ventos intensos, que atingiram o Estado de São Paulo,
causando sérios danos às regiões de Piracicaba e Campinas (GOMES e HELD, 2006).
Outros exemplos recentes de eventos severos ocorridos dentro da área de
cobertura do radar de Bauru foram os tornados de Palmital e Lençóis Paulista, observados
em 25 de maio de 2004, que provocaram a morte de duas pessoas e causando ferimentos
em cinqüenta e uma que estavam no campo e buscaram abrigo num ônibus (HELD et al.,
2006).
O desenvolvimento de índices derivados das observações de radar e
associados a tempestades severas é muito importante, pois sua utilização num ambiente
operacional contribuirá para minimizar o impacto desses eventos além de contribuir para a
diminuição das taxas de falso alarme existentes em relação aos eventos severos.
19
IV MATERIAIS E MÉTODOS
Em face da implantação do sistema TITAN no modo Arquivo, dedicado às
análises pós-facto das informações dos radares Doppler do IPMet, optou-se por utilizá-lo
para a determinação dos parâmetros VIL e topo dos ecos, para o período selecionado no
presente estudo. O sistema TITAN contém um módulo dedicado à análise climatológica das
informações geradas por radares meteorológicos.
VIL (Vertically Integrated Liquid – conteúdo de água líquida integrado
verticalmente) é uma função não linear derivada dos valores de refletividade e integrados
numa coluna vertical e que converte essas refletividades, em estimativas do conteúdo de
água líquida equivalente baseado em estudos teóricos de distribuições do tamanho de gotas
e estudos empíricos de fator de refletividade e conteúdo de água líquida (LOUISVILLE,
2004).
Este fator é proporcional ao número total de gotas (alvos) dentro de um
volume medido e seus diâmetros elevados à sexta potência. Assim, VIL aumenta
exponencialmente de acordo com a refletividade, portanto grandes valores de VIL estão
geralmente associados à presença de granizo. Como um resultado, VIL é usado para
identificar temporais que provavelmente contêm granizo.
Como a equação de VIL é uma estimativa de água líquida derivada das
informações de radar, baseado em considerações sobre a refletividade ela pode ser escrita
na forma da equação (1).
hxZZ
xVIL ii ∆��
���
� += +−�74
16
21044.3 (1)
Onde VIL tem unidades de quilogramas por metro quadrado (Kg.m-2); Zi e
Zi+1 são valores de refletividades (mm6m-3) nas porções inferiores e superiores de uma
camada amostrada; ∆ h é a espessura da camada, em metros, que varia em função da
distância e elevação.
O fator de refletividade (Z) é proporcional ao diâmetro (D) do alvo elevado à
sexta potência e o número (n) total de alvos (gotas), medidas num volume amostrado, e é
dado pela equação (2):
(2)
Baseado nas equações 1 e 2, grandes valores de VIL requerem altos
valores de refletividades, implicando na presença de alvos grandes, isto é, granizo suspenso
nas altas camadas de uma tempestade.
Deve ser notado que o fator de refletividade tem uma dependência da fase
do hidrometeoro, como também do tamanho do alvo. Para um mesmo hidrometeoro esférico
Z n Di i= � 6
20
do mesmo tamanho no espectro Rayleigh, o gelo terá um fator de refletividade menor que o
da água (RINEHART, 2004).
O produto topo dos ecos é uma imagem da altura da máxima ocorrência de
um limiar de dBZ selecionado e amostrado em quilômetros, é um excelente indicador de
tempo severo e granizo. Por exemplo, o topo de 50dBZ, localizado a 1Km acima do nível de
congelamento, estará certamente relacionado a uma tempestade convectiva severa.
A maioria dos algoritmos operacionais utilizados para a detecção de granizo
utilizando radares de polarização simples (horizontal) é baseada na análise dos perfis
verticais da refletividade do radar. Tanto no Instituto Meteorológico da Holanda (KNMI)
quanto no Instituto Meteorológico da Bélgica (RMI), a probabilidade de granizo é derivada da
altura do nível de congelamento e da altura do topo dos ecos do radar para um limiar de
45dBZ (DELLOBBE e HOLLEMAN, 2006). Os algoritmos usados pelo TITAN na
identificação de granizo utilizam metodologia semelhante.
Estudos enfocando o parâmetro Densidade VIL, demonstraram que este
parâmetro é um bom indicador de granizo severo (BAUMGARDT e KING, 1997). O
quociente (VIL/eco) é então multiplicado por 1000, para produzir g.m-3. Este parâmetro pode
ser escrito como:
Densidade VIL= VIL/ topo eco
(3)
Quando o VIL é “normalizado” usando o topo do eco, a Densidade VIL
resultante poderá ser usada para identificar tempestades com altos valores de refletividades
relativas à sua altura. Em outras palavras, à medida que a Densidade VIL aumenta, os
núcleos contendo granizo tendem a ser mais profundos e mais intensos, portanto o tamanho
do granizo observado tende a ser maior (PAXTON e SHEPHERD, 1993).
Desta forma tem-se uma vantagem na utilização do parâmetro Densidade
VIL sobre o VIL, uma vez que o mesmo é uma normalização de VIL pelo topo dos ecos.
Conseqüentemente, as variações da Densidade VIL, devido ao tipo de massa de ar, são
muito menores que as variações em VIL.
Temporais onde se observa altos valores de Densidade VIL, geralmente
podem produzir precipitação de granizo, tornados e ventos intensos provocando grandes
danos em superfície.
Para a análise foram utilizados dados de varreduras volumétricas obtidas
com o radar Doppler de Bauru, visto na Figura 1. Essas varreduras são compostas por onze
elevações, que variam de 0,3 a 34,9°, com uma resolução de 1° em azimute por 1Km em
distância, coletando informações de refletividade, velocidade radial e largura espectral, com
uma freqüência de 15 minutos ou menos, em um raio de 240Km, a partir do radar de Bauru.
21
Os dados volumétricos foram recuperados em seu formato proprietário
SIGMET e convertidos para o formato MDV e processados utilizando o sistema de software
TITAN, cujo módulo estatístico fornece os parâmetros médios relativos à série de dados em
análise.
Figura 1. Rede de radares Doppler do IPMet (BRU = Bauru; PPR = Presidente Prudente), mostrando os anéis de 240 e 450Km, alcances quantitativos e modo vigilância, respectivamente.
Para obtenção dos parâmetros relativos às células de tempestade, foram
definidos limiares de refletividade >40dBZ e volume >16Km3. Os parâmetros determinados
são: MAX_VIL (kg/m2) e altura do topo dos ecos associados (Km). A partir desses dois
parâmetros foi calculado o parâmetro Densidade VIL e determinadas as distribuições
estatísticas relativas aos três parâmetros para o período dos cinco anos selecionados.
As estatísticas descritivas e os histogramas foram obtidos utilizando o
aplicativo Excel, for Windows, da Microsoft para a realização dos cálculos dos parâmetros
médios representativos da série analisada. Os dados resultantes foram trabalhados e os
gráficos obtidos e comparados. O sistema que foi utilizado para análise é o software TITAN.
TITAN é um sistema desenvolvido para aplicação em previsão imediata do
deslocamento de tempestades, baseado na metodologia de centróides, desenvolvido
originalmente para aplicação em tempestades observadas, na África do Sul, tendo suas
aplicações expandidas no início da década de 90, por Dixon e Wiener (1993), do National
Center for Atmospheric Research (NCAR), em Boulder, Estados Unidos.
22
Este sistema define as tempestades como regiões tridimensionais de
refletividades excedendo um determinado limiar e combinando-as de modo lógico, entre
duas observações consecutivas de radar. O método usa como base as informações do
radar em coordenadas cartesianas.
A componente de rastreamento está baseada na solução otimizada do
problema de “matching” e não na hipótese sobre a velocidade inicial da tempestade. Fusões
e divisões – “merger” e “split” - são identificadas através de lógica geométrica, considerando
as posições e formas das tempestades. As previsões são baseadas no ajuste linear
considerando a história da tempestade em relação às suas posições e formas. O sistema foi
projetado para funcionar em tempo real, com dados de radar, provendo a análise e a
previsão em um tempo aproximado de 10 segundos, a partir do término de coleta da
varredura volumétrica (KOKITSU, 2005).
Entretanto, o TITAN se transformou em uma poderosa ferramenta de
análise, que não somente tem uma aplicação específica para a identificação e previsão de
tempestades, como suporta também a inserção de diversos tipos de dados meteorológicos,
realizando processamentos e geração de novos produtos, com apresentação gráfica de
todos os resultados.
Atualmente o TITAN é um sistema que permite realizar tarefas tais como
introdução de dados de vários radares meteorológicos, incluindo outros tipos de dados como
trajetória de aviões, descargas atmosféricas, satélite, modelos numéricos, estações
meteorológicas, permitindo o re-mapeamento de dados de radar em coordenadas
cartesianas, a composição de radares, identificação e remoção de ecos de terreno e
propagação anômala quando presente em dados de radares. Também realiza tarefas, em
tempo real, de rastreamento e previsão de tempestades, estimativa de precipitação,
processamento de índices indicadores de severidade em tempestades, etc.
Uma variedade de propriedades das tempestades pode ser estimada, a
partir das medidas de refletividade (Z), utilizando a teoria que se aplica a essas medidas
(BATTAN, 1973) e a habilidade do sistema TITAN para a identificação objetiva das várias
tempestades individuais que são observadas na área de alcance dos radares do IPMet.
V ETAPAS DO TRABALHO
Durante o período a que se refere o presente relatório foram realizadas
atividades discentes cujos resultados são resumidos pelo histórico escolar, aqui juntado,
bem como foi realizado um curso orientado sobre Aplicações e Análise das Informações
Geradas pelos Radares Doppler, sob a supervisão da Drª Ana Maria Gomes. Foram
definidas ainda as principais etapas para a realização do projeto proposto que se iniciaram
pela configuração e instalação dos vários módulos que compõem o sistema de software do
TITAN (Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting; DIXON e WIENER,
23
1993), necessário para a obtenção dos parâmetros derivados das refletividades do radar
Doppler de Bauru, disponibilizados num computador com plataforma LINUX.
Como sugerido na análise do projeto inicial, o período para o estudo foi
reduzido e selecionou-se uma base de dados do radar de Bauru, cobrindo o período de
2000 a 2004. Como o acesso a essa base de dados ainda não é direto, os mesmos foram
recuperados para só então serem convertidos para o formato de leitura do TITAN.
Durante o período também foi submetido e apresentado um trabalho no
Simpósio Brasileiro de Geografia Física e Aplicada, realizado em Natal (RN), de 09 à 13 de
julho de 2007, sob o título “Tempestades Severas de Inverno e Primavera de 2006 em
Ourinhos – SP”, além de um resumo submetido ao VI Congresso de Iniciação das
Faculdades Integradas de Ourinhos, sob o título “Determinação do Potencial de Severidade
em Tempestades Usando Informações de Radar Meteorológico”, realizado em Ourinhos, de
17 à 19 de outubro de 2007. Durante os três meses iniciais do projeto, toda a base de dados
de radar para os cinco anos, referente aos meses outubro de 2000 a março de 2004 foi
convertida para o formato MDV (Meteorological Data Volume) e a distribuição de freqüência
dos três parâmetros, altura do topo dos ecos, VIL (Vertically Integrated Liquid) e Densidade
VIL, necessários para a análise, foram determinados.
As atividades de revisão bibliográfica e leitura tiveram sua continuidade,
bem como as análises para a identificação e filtragem dos dados espúrios, na série
considerada, através do cotejo dos campos de refletividade e velocidade radial. A revisão de
literatura especializada certamente contribuiu para as fundamentações das análises, bem como
para uma comparação com os resultados obtidos.
A climatologia para o período selecionado (outubro de 2000 a março de
2004) foi realizada definindo-se os parâmetros médios para as distribuições de topo dos
ecos, VIL e conseqüente Densidade VIL que serão utilizados na definição de limiares
associados a tempo severo.
Para complementar a análise climatológica um levantamento das ocorrências
de eventos severos foi feito levando em conta o período de outubro a março, dos anos de
2000 a 2004, cujas observações mostraram que os mesmos produziram danos em
superfície. A utilização da base de dados que reúne o número de chamadas atendidas por
órgãos como a Defesa Civil, por exemplo, é pertinente para demonstrar a gravidade e a
peculiaridade que cada evento severo e o conseqüente impacto na população em geral.
Foi estimada ainda uma relação do número de tempestades severas
considerando, dentro da série analisada, todos os dias que constaram dos registros de
ocorrências feitos pela Defesa Civil e jornais de forma a caracterizar o impacto dos mesmos
em superfície e a determinar a distribuição de freqüência de ocorrência destes eventos.
A partir da relação do número de dias de eventos severos, foram
selecionados três eventos para uma análise mais detalhada e também simular a aplicação
24
do parâmetro Densidade VIL em um ambiente operacional. Os eventos selecionados
ocorreram em 26 de março de 2000, 04 de outubro de 2000 e 08 de fevereiro de 2001.
Como os radares Doppler, do Instituto de Pesquisas Meteorológicas
(IPMet), localizados em Bauru, área central, e Presidente Prudente, Oeste do Estado de São
Paulo, disponibilizam rotineiramente e de forma automática os produtos gerados, torna-se
factível utilizá-los para análise e caracterização, não só da ocorrência desses eventos, mas
também para se determinar a magnitude com que os mesmos são observados.
Um estudo detalhado sobre a morfologia dessas tempestades é de grande
importância, principalmente aquelas que produzem granizos e ventos intensos, por
possuírem um elevado potencial para causar efeitos devastadores em superfície.
O granizo, que é uma ocorrência meteorológica associada a condições de
forte instabilidade atmosférica e intensos movimentos ascendentes (updrafts) responsáveis
pela formação e manutenção de nuvens cumulunimbus, possui grande freqüência nas
regiões tropicais (CONTI, 1981). Para o Estado de São Paulo, os resultados de pesquisas
enfocando a distribuição de granizo, mostraram que a freqüência de dias com granizo chega
a 66% nos meses de primavera/verão e a 34%, nos meses de outono/inverno. Outros
estudos ainda demonstram a existência de uma correlação significativa entre urbanização e
aumento da queda de granizo (CHANGNON e SEMONI, 1975).
Visando obter melhores resultados na emissão de alertas de tempo severo,
em operação no IPMet e buscando nas informações utilizadas através de VIL e topo dos
ecos, foi proposto a obtenção do parâmetro Densidade VIL, levando em conta os valores
máximos de VIL e topo dos ecos observados, ou seja, a razão VIL/topo (AMBURN e WOLF,
1996). Os resultados documentados na literatura especializada mostram que o parâmetro
Densidade VIL é um bom indicador de tempo severo.
As pesquisas que estão sendo realizadas no IPMet, utilizando informações
de radar, têm permitido responder e satisfazer as necessidades regionais e locais com a
implementação dos resultados e de sua transferência para o setor produtivo, contribuindo
para a melhoria dos principais aspectos sócio-econômicos no Estado de São Paulo.
Exemplos disto são os boletins de alerta de tempo severo enviado para as Defesas Civis.
Vários municípios, dentro da área de vigilância dos radares, que de certo modo
complementam os boletins de "Estado de Alerta" e "Estado de Emergência", emitidos por
centros de previsão numérica e que certamente contribuem para a salvaguarda de vidas
humanas e de propriedades buscando minimizar o impacto de possíveis tempestades
catastróficas. Tais informações têm aplicação direta na agricultura, na medida em que são
repassadas ao setor sucro-alcooleiro, por exemplo, permitindo um melhor planejamento das
atividades de manejo do cultivo da cana, desde o preparo do solo até a colheita, aumentado
a produtividade e reduzindo as perdas. Pode-se mencionar ainda que os boletins divulgados
25
permitem um melhor planejamento das atividades turísticas, particularmente as que
envolvem certo grau de risco, propiciando uma maior segurança para seus usuários.
Os direitos de propriedade intelectual do TITAN pertencem a University
Corporation for Atmospheric Research (UCAR). A página web para aquisição do software
está localizada em www.rap.ucar.edu/projects/titan. O software TITAN é comumente mais
executado no sistema operacional LINUX.
Para execução do projeto foi necessário implementar o sistema operacional
LINUX em um computador, no campus da UNESP de Ourinhos, para posteriormente efetivar
a instalação do software TITAN pelos especialistas do IPMet. A partir daí os dados do radar
de Bauru foram convertidos para o formato MDV, para que pudessem ser processados pelo
TITAN e os resultados avaliados.
Os tipos de dados internos suportados pelo TITAN são MDV para dados no
formato de grade. Este formato foi desenvolvido no NCAR, no início dos anos 90. O MDV é
um formato capaz de armazenar dados em grade de até três dimensões. Ele é altamente
estruturado e possui habilidade para gerenciar múltiplos campos de dados em um único
arquivo. O MDV requer o espaçamento constante de dados nos planos x-y para cada
campo, ou seja, um único delta-x e delta-y para todos os dados de um determinado campo.
Entretanto, o delta-x e o delta-y podem variar de campo para campo. Na terceira dimensão,
o espaçamento poder ser variável, aceitando no máximo 122 níveis verticais.
A introdução de dados no sistema TITAN requer a execução de programas
conversores de formato. O processo de conversão de dados brutos de radar armazenados
por feixes (beam-by-beam) para o formato MDV do TITAN é realizado através de duas
etapas.
Na primeira etapa é executado o programa para converter o dado original
para o formato FMQ (File Message Queue). Na segunda etapa um outro programa é
executado para ler o formato FMQ e gerar o dado no formato MDV. Um esquema básico de
introdução de dados do radar SIGMET de Bauru, no sistema TITAN pode ser observado, na
Figura 2.
26
Figura 2: Esquema básico de introdução de dados do radar SIGMET de Bauru, no sistema TITAN, através da conversão dos dados brutos para dados no formato MDV. Fonte: KOKITSU, 2005.
Os dados do TITAN são arquivados, para cada radar, e utiliza uma
resolução de 0,75Km na horizontal e na vertical, sobre um domínio de 480Km x 480Km x
19,5Km, conforme ilustrado pela Figura 3.
Figura 3: Arquivamento dos dados para cada radar (Bauru e Presidente Prudente) usando uma resolução de 0,75Km na horizontal e na vertical, sobre um domínio de 480Km x 480Km x 19,5Km, com 26 níveis na vertical. Fonte: DIXON (2001), modificado por LEAL.
O software TITAN emprega algoritmos sofisticados para identificar e
rastrear tempestades individuais (DIXON e WIENER, 1993). Estas tempestades são
definidas pelo volume de uma região contígua acima de algum limiar.
No presente estudo foi utilizado, para volume de uma tempestade, o volume
definido pelo limiar da Célula do TITAN ou simplesmente célula, ilustrado pela Figura 4. O
27
limiar estabelecido para selecionar as tempestades severas ocorridas no período
estabelecido foi de 40dBZ, uma vez que o objetivo do estudo é a caracterização de
parâmetros relativos às tempestades com potencial para produzir danos em superfície.
Uma tempestade completa constitui, portanto um grande volume composto
de regiões incluindo refletividades menores que o valor de limiar.
Figura 4: Esquema ilustrando a diferença entre a célula específica do TITAN. A ilustração acima é o volume encerrado pelo contorno de 45dBZ. Fonte: DIXON (2001), modificado por LEAL.
O TITAN utiliza os dados de refletividade sobre o volume total de dados. Os
dados de cada altitude podem ser vistos separadamente. Entretanto é conveniente
visualizar um sumário da configuração de refletividade sem ter que olhar para cada altitude
separadamente.
Foi para tal propósito que o campo de refletividade composto foi criado.
Considera-se a máxima refletividade em cada coluna vertical sobre o domínio do TITAN
que, então, amostra esses valores à superfície, ilustrados na Figura 5. O campo de
refletividade composta é determinado para todo o domínio e não somente para as células
(GOMES e HELD, 2006).
O fator de refletividade pode ser usado para se estimar o conteúdo de água
líquida, M (g/m3), em uma tempestade usando uma relação Z-M específica, sendo que
existem várias dessas relações na literatura. O sistema de análise do TITAN usa uma
relação Z = a Mb, onde a = 20 300, e b = 1,67.
O valor de M é uma estimativa da massa de água por unidade de volume
em uma tempestade, mas refere-se estritamente a partículas de precipitação. A massa das
gotículas de nuvem não está incluída no cálculo, considerando que o radar banda S não
difere gotículas de nuvem.
28
Figura 5: Esquema de refletividade composta. O máximo valor de cada altitude é projetado na superfície. Fonte: Adaptado de DIXON, 2001.
O conteúdo de água (M) pode ser somado na vertical para produzir uma
estimativa do conteúdo de água numa coluna de área unitária (coluna de integração vertical
para o cálculo de VIL), acima do solo, conforme ilustrado na Figura 6.
Figura 6: Esquema demonstrativo da coluna de integração para o cálculo de VIL. Fonte: Adaptado de DIXON, 2001.
29
VI RESULTADOS E DISCUSSÃO
1 ANÁLISE DA DINÂMICA CLIMÁTICA DE OUTUBRO A MARÇO (2000 A 2004)
A presente análise está baseada nos boletins do Centro de Previsão de
Tempo e Clima (CPTEC, 2008), tendo como base os boletins divulgados, on-line, por este
Centro de Pesquisa. Foram analisados os períodos de 2000 a 2004, com base nos meses
de outubro a março. Esse é o período de maior ocorrência de convecção, na área de
estudo. Neste período, observam-se diversas dinâmicas atuantes nessa área (Bauru e
adjacências), tais como: sistemas frontais forçando o ar úmido e quente da região a
ascender, forçantes térmicas devido a aquecimentos diferenciados, linhas de instabilidades
ou Complexos Convectivos de Mesoescala.
1.1 Análise da Dinâmica Climática de outubro (2000 a 2004)
Em outubro de 2000, a passagem de sistemas frontais não contribuiu para
o aumento das chuvas na região Sudeste, onde predominaram anomalias negativas de
precipitação. Os desvios foram de -100mm, ocorrendo principalmente no Centro-Sul de
Minas Gerais e no Espírito Santo.
Já em 2001, nos setores Oeste e Leste de Minas Gerais, Norte do Rio de
Janeiro e litoral Norte do Estado de São Paulo, as chuvas ficaram abaixo da média histórica.
Em 2002, choveu pouco no centro-norte da região, durante a primeira
quinzena do mês. Em grande parte de São Paulo, as chuvas apresentaram valores entre
50mm e 100mm. Predominaram desvios negativos em toda a região.
As chuvas ocorreram abaixo da climatologia em praticamente toda a região
em 2003. As exceções ocorreram no Vale do Paraíba, em São Paulo e no Rio de Janeiro,
onde os totais mensais, entre 150mm e 200mm, excederam a climatologia em até 25mm.
Já em outubro de 2004, a atuação de frentes frias ocorreu com maior
intensidade no sul da região, em particular no Sudoeste de São Paulo, onde os totais
acumulados superaram a média histórica em até 100mm. No norte da região, choveu
apenas no final do mês, com destaque para a ocorrência de chuvas intensas no Espírito
Santo.
No Centro e Sul do Brasil, a convecção foi mais freqüente a partir da
segunda semana do mês e esteve associada à passagem de sistemas frontais e ao
desenvolvimento de Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM). Ao norte da região
Sudeste e no sul e sudoeste da região Nordeste, a atividade convectiva foi mais fraca e
ocorreu apenas na primeira e na última semana, devido à passagem das frentes frias.
1.2 Análise da Dinâmica Climática de novembro (2000 a 2004)
Para o mês de novembro de 2000, tem-se na região Sudeste o registro de
totais acumulados de precipitação acima de 300mm, na região central de Minas Gerais e no
30
litoral central de São Paulo. Com este comportamento, foram registradas anomalias
positivas, superiores a 100mm, nestas mesmas regiões. Em praticamente todo o Estado de
São Paulo, predominaram desvios positivos de precipitação. O campo de temperatura média
do ar à superfície, no Estado de São Paulo apresentou temperatura entre 22 e 24ºC.
Já em 2001 (novembro) as chuvas excederam os 300mm no Leste de
Minas Gerais e no Espírito Santo, associadas ao episódio de ZCAS. No Espírito Santo
houve perda de vidas humanas e materiais e seis municípios decretaram estado de
emergência. No Estado de São Paulo houve chuvas acima da média, no setor oeste e
chuvas, abaixo da média, no setor leste.
Neste mês de novembro, foram observados os primeiros episódios de
ZCAS, do ano, entre os dias 01 e 06 e entre os dias 16 a 21. A região preferencial de
atuação da banda de nebulosidade foi semelhante nos dois casos, isto é, sul da região
Norte, centro-norte das regiões Centro-Oeste e Sudeste, como observado no campo médio
de radiação de onda longa emergente.
Em altos níveis é verificada a presença da Alta da Bolívia e do cavado
próximo ao nordeste, bem como a região de vorticidade anti-ciclônica sobre a banda de
nebulosidade, fatores estes concordantes com o modelo conceitual de ZCAS. Salienta-se
que, no segundo episódio, foi verificado um prolongamento da circulação da Alta da Bolívia
ao longo de todo o Brasil Central, estendendo-se para o oceano e afetando o
posicionamento do cavado próximo ao Nordeste.
No mês de novembro de 2002, ocorreram chuvas entre 150mm e 250mm
em grande parte do Estado de São Paulo, com anomalias positivas maiores que 50mm,
chegando a 100mm em algumas áreas. Estas chuvas estiveram associadas à passagem de
frentes frias, que se organizaram sobre a região entre os dias 10 e 18. Ocorreram eventos
extremos, com vários pontos de alagamento e sérios prejuízos em alguns centros urbanos
de São Paulo e Rio de Janeiro. Durante este mês, notou-se a persistência de maior
atividade convectiva sobre o Brasil Central. Destacaram-se as passagens de sistemas
frontais, que determinaram um excesso de chuvas no Estado de São Paulo.
Em 2003, os totais de chuvas ocorreram entre 100mm e 150mm em grande
parte da região, com predominância de desvios negativos de até 100mm, em Minas Gerais
e no Espírito Santo. Valores acima da média histórica foram observados apenas no Centro e
Sul de São Paulo, no Sudeste e Noroeste do Rio de Janeiro e em áreas isoladas no Sul de
Minas Gerais.
A atividade convectiva, no mês de novembro esteve associada ao avanço
dos sistemas frontais. Neste mês observou-se uma faixa orientada no sentido noroeste-
sudeste e posicionada preferencialmente sobre o Brasil Central. Nas duas primeiras
semanas um sistema frontal deslocou-se rápidamente pelas regiões Sul e Sudeste,
aumentando a atividade convectiva no semi-árido nordestino. No final deste mês, notou-se
31
redução da atividade convectiva na região Nordeste e aumento no Sul do Brasil, Uruguai,
Nordeste da Argentina e Paraguai, onde o desenvolvimento de complexos convectivos
proporcionou a ocorrência de chuvas intensas e ventos fortes em várias localidades.
Já em novembro de 2004 os sistemas frontais foram os principais
responsáveis pela ocorrência de chuva, porém os totais acumulados não excederam os
200mm. Choveu acima da média principalmente nos Estados de São Paulo e Rio de
Janeiro, os quais, além das frentes frias, apresentaram episódios localizados de chuvas e
ventos fortes.
Neste mesmo mês, verificou-se o primeiro episódio da ZCAS dentro do
período chuvoso 2004/2005. A configuração deste episódio ocorreu entre os dias 20 e 25,
quando um sistema frontal permaneceu estacionário, favorecendo o aumento da atividade
convectiva principalmente sobre o Centro-Sul da Bahia. Destaca-se que a maior atividade
deste episódio de ZCAS foi notada sobre o Oceano Atlântico, como mostram os campos
médios de escoamento em 850hPa e 500hPa. A configuração do vórtice ciclônico em altos
níveis, que ocorre muitas vezes simultaneamente aos episódios de ZCAS, foi observado
sobre o Atlântico, com posicionamento médio em torno de 20ºW.
Nas regiões Sudeste, Centro-Oeste e no sul da região Nordeste, a
convecção esteve associada à passagem dos sistemas frontais. No Sul e Sudoeste do
Brasil, a atuação dos Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) e a formação de
ciclogênese foram os principais fatores responsáveis pela ocorrência de chuvas.
1.3 Análise da Dinâmica Climática de dezembro (2000 a 2004)
Em dezembro de 2000, verificaram-se valores de chuva superiores a
300mm, no extremo Norte e Centro de Minas Gerais, Norte do Espírito Santo e no litoral
Norte de São Paulo. Valores inferiores a 200mm foram registrados no Sul de Minas Gerais,
no Sul de São Paulo e em praticamente todo o Rio de Janeiro.
A atuação de dois episódios de ZCAS contribuiu para os desvios positivos
de precipitação, superiores a 50mm, observados principalmente no norte da região Sudeste.
Sobre todo o Estado de São Paulo foi observado aumento da temperatura média do ar.
Já em 2001, os desvios foram positivos no Centro-Sul de Minas Gerais e
em grande parte do Estado de São Paulo. As chuvas também foram decorrentes da
formação da ZCAS sobre a região e estiveram até 100mm acima da média histórica.
Em 2002, as chuvas continuaram intensas, em relação a novembro, com
sérios prejuízos em cidades localizadas nos Estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas
Gerais. Os maiores totais variaram entre 250mm e 400mm nos Estados de Minas Gerais,
Rio de Janeiro e Espírito Santo. As frentes frias que atuaram durante a segunda quinzena
do mês proporcionaram a formação da ZCAS, com chuvas acima da média em até 200mm
32
no Norte de Minas Gerais. Os totais mensais, contudo ficaram abaixo da média em grande
parte da região.
Neste mês de dezembro de 2002, foram observados dois episódios de
ZCAS: o primeiro no período de 10 a 16, e o segundo de 27 a 07 de janeiro de 2003. A
região preferencial de atuação da banda de nebulosidade associada à ZCAS foi semelhante
nos dois casos e atingiram o sul da região Norte, grande parte da região Centro-Oeste e o
Sudeste, estendendo-se para o oceano na altura do litoral dos Estados do Rio de Janeiro e
Espírito Santo. Salienta-se a intensa convecção observada durante o primeiro episódio, no
centro da região Sudeste.
A formação da banda de nebulosidade, no início do segundo episódio, foi
verificada a partir de incursões de cavados em baixos níveis, após a penetração de um
sistema frontal. Em altos níveis, destacou-se a presença da Alta da Bolívia e do cavado
próximo ao nordeste, bem como a região de divergência na área da banda de nebulosidade,
fatores estes concordantes com o modelo conceitual de ZCAS.
No mês de dezembro de 2003, predominaram chuvas abaixo da média
histórica em Minas Gerais, no Rio de Janeiro e em São Paulo. A atividade convectiva esteve
associada ao avanço dos sistemas frontais. Ocorreu uma faixa de nebulosidade orientada
no sentido noroeste-sudeste, ao longo de todo este mês.
Em 2004, a atuação da Zona de Convergência do Atlântico Sul, em dois
episódios ao longo do mês, proporcionou aumento das chuvas em Minas Gerais, Espírito
Santo, Rio de Janeiro e em áreas no litoral do Estado de São Paulo. Nestas áreas, as
chuvas ficaram acima da média histórica. Neste mês, a ZCAS configurou-se em dois
episódios: o primeiro entre os dias 09 e 14 e o segundo entre os dias 21 e 25. Em ambos os
episódios, a banda de nebulosidade associada esteve centrada preferencialmente sobre as
regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil.
1.4 Análise da Dinâmica Climática de janeiro (2000 a 2004)
No mês de janeiro de 2000, os cinco primeiros dias deste mês, foram
marcados por fortes chuvas, que atingiram a região do Vale do Paraíba (SP e Sul do RJ), o
Sul de MG e o Norte de SP. Esta precipitação, que atingiu valores em torno de 436mm, em
Campos do Jordão, representou 150mm acima da média, ou seja, 50% acima da
climatologia. Esta mesma anomalia positiva ocorreu em todo o Sul de MG e no Norte de SP.
Assim, em praticamente cinco dias, estas áreas receberam mais chuvas do que durante
todo o mês. Anomalias negativas de precipitação, menores que 50mm em relação à média,
foram registradas no Sudoeste e Oeste de SP, no RJ, no ES e no Noroeste de MG. No
Sudoeste e Oeste de SP, choveu menos que 100mm.
Durante o mês de janeiro foram observados dois casos de ZCAS, cujo
período foi de 01 a 08 e de 21 a 24 de janeiro. No primeiro caso, a banda de nebulosidade
33
atuou, principalmente, nos Estados do Mato Grosso, Goiás e Minas Gerais, prolongando-se
para o Oceano Atlântico pelo litoral do Rio Janeiro e São Paulo. Durante este caso foi
registrada intensa precipitação nas regiões entre os Estados de Minas Gerais, São Paulo e
Rio Janeiro. Em Campos do Jordão (SP) foram registrados 439mm, em Itajubá (MG),
374mm e em Resende (RJ), 287mm.
Em janeiro de 2001, a Alta Subtropical do Atlântico Sul atuou sobre o
continente e inibiu a ocorrência das chuvas em toda a região, principalmente sobre o Estado
de Minas Gerais, onde a redução pluviométrica foi superior a 100mm. No início do mês, a
atuação de um caso de Zona de Convergência do Atlântico Sul de fraca intensidade foi
insuficiente para normalizar as chuvas na região.
Em médios níveis, observa-se um cavado sobre o Estado de São Paulo que
coopera para a intensificação das ZCAS. Em altos níveis, observa-se que a Alta da Bolívia,
com núcleo ao Norte do Paraguai e o Vórtice do Nordeste, com núcleo entre os Estados de
Pernambuco e Paraíba, induziram uma faixa de vorticidade anticiclônica que indica forte
atividade convectiva, típico de casos de ZCAS.
Este episódio foi muito importante na distribuição de chuvas nas regiões
Centro-Oeste e Sudeste do Brasil, uma vez que, após sua ocorrência, foi observado um
longo período de estiagem.
Em 2003, chuvas intensas foram observadas associadas aos episódios de
ZCAS que se configuraram ao longo do mês, sobre os Estados de São Paulo, Minas Gerais
e Rio de Janeiro, onde em particular ocorreram totais de chuva entre 250mm e 500mm.
No mês de janeiro de 2004, a atuação dos sistemas frontais, a configuração
de três episódios de ZCAS e o desenvolvimento de áreas de instabilidade, favoreceu as
chuvas em praticamente toda a região Sudeste. As chuvas intensas no Espírito Santo, no
Centro e Norte de Minas Gerais e em São Paulo superaram a média do mês. Trovoadas
intensas afetaram a capital, onde foram registrados vários alagamentos na região
metropolitana, com totais de precipitação que excederam a média em até 200mm, além de
várias cidades do Estado de São Paulo.
1.5 Análise da Dinâmica Climática de fevereiro (2000 a 2004)
No mês de fevereiro de 2000, no campo de precipitação acumulada,
verifica-se que os maiores valores estiveram localizados no Oeste de Minas Gerais e
extremo Norte de São Paulo. Associados a este padrão foram registrados desvios positivos
de até 100mm. No campo de temperatura média e de anomalia, observam-se temperaturas
acima da média histórica em quase todo o Estado de São Paulo.
Já em 2001, com exceção do setor Sudoeste de São Paulo e área isolada
no Leste de Minas Gerais, ocorreram chuvas abaixo da média climatológica, em mais que
34
100mm, em quase toda a região. As frentes frias apresentaram um deslocamento pelo litoral
e organizaram pouca nebulosidade e convecção no interior da região.
Em fevereiro de 2002, a ZCAS também favoreceu a ocorrência de chuvas
no Norte de São Paulo e Centro-Sul de Minas Gerais, onde os totais excederam os 350mm.
Apenas o Centro-Sul de São Paulo e o Rio de Janeiro apresentaram déficit pluviométrico
superior a 100mm em algumas áreas. Configuraram-se dois episódios de ZCAS, o primeiro
entre os dias 4 e 7 e o segundo entre 16 e 24.
Em 2003, os maiores totais de precipitação, superiores a 150mm,
ocorreram em São Paulo. Nas demais áreas da região, a atuação de vórtices ciclônicos em
altos níveis, associada ao aumento da pressão à superfície, impediu o avanço das frentes
frias, o que foi desfavorável à ocorrência de chuvas. Considerando os desvios em relação à
média histórica, com exceção de áreas isoladas, desvios negativos predominaram em toda
a região Sudeste.
Em 2004, o avanço das frentes frias e a configuração dos dois episódios de
ZCAS colaboraram para a ocorrência de chuvas neste mês. No Norte de São Paulo e em
grande parte de Minas Gerais, os totais acumulados superaram os 300mm. Com exceção
de pequena área no triângulo mineiro e no Sudoeste de São Paulo, os valores acumulados
estiveram acima da média histórica em quase toda a região. Houve intensa precipitação de
granizo na cidade de São Paulo, no dia 12, e em Juiz de Fora - MG, no dia 29, deixando
extensas áreas cobertas por pedras de gelo. Apesar da ocorrência de chuvas nos últimos
dois meses ter melhorado a situação dos reservatórios de água da região, persistiu certa
preocupação com o abastecimento de água na grande São Paulo.
1.6 Análise da Dinâmica Climática de março (2000 a 2004)
No mês de março de 2000, foram observadas anomalias positivas de
precipitação no extremo Oeste e Norte de São Paulo. Desvios negativos foram observados
na faixa Leste de São Paulo. Em relação a temperatura ocorreu variação de normal a acima
da média climatológica em todo o Estado de São Paulo, Rio de Janeiro e Centro Sul do
Estado de Minas Gerais.
Em 2001, a atuação das frentes frias, em associação com os Vórtices
Ciclônicos em altos níveis, favoreceu o moderado aumento das chuvas principalmente em
algumas áreas de Minas Gerais, onde os desvios de precipitação ficaram positivos em mais
que 50mm. À Leste dos Estados de São Paulo e Rio de Janeiro, as anomalias continuaram
negativas em mais que 50mm.
Em 2002, as chuvas ficaram, em geral, abaixo da média climatológica,
devido à fraca atuação das frentes frias. Apenas no Sul e Sudoeste do Estado de São
Paulo, as chuvas ficaram acima da média climatológica.
35
Já em março de 2003, a atuação de vórtices ciclônicos em altos níveis
sobre a região Sudeste e o aumento da pressão atmosférica à superfície impediram o
avanço das frentes frias, o que foi desfavorável à ocorrência de chuvas no Norte de Minas
Gerais, no Espírito Santo e no Rio de Janeiro. Os maiores totais de precipitação, entre
100mm e 200mm, ocorreram em São Paulo e no Centro-Sul de Minas Gerais, com desvios
positivos em áreas isoladas.
Em 2004, as frentes frias que avançaram até o norte da região Sudeste
favoreceram a ocorrência de chuvas acima da média histórica no Espírito Santo, no Norte
de Minas Gerais e no Norte do Rio de Janeiro. Núcleos com anomalias positivas de chuva
foram observados no Sul de Minas Gerais e no sudoeste e litoral do Estado de São Paulo.
Nas demais áreas, a predominância de totais de chuva inferiores a 150mm resultou em
desvios negativos de até 100mm no triângulo mineiro na divisa com São Paulo, na região do
Vale do Paraíba-SP e no Sul do Rio de Janeiro.
Em síntese, a análise de macroescala, realizada pelo CPTEC, não
configurou as dinâmicas mais regionais, principalmente no Estado de São Paulo, onde as
convecções produzidas por aquecimentos diferenciados provocaram linhas de instabilidades
e tempestades isoladas, que produziram chuvas significativas na região de atuação do radar
de Bauru, como por exemplo, no dia 04/10/2000, às 16:22 UT onde ocorreram chuvas
fortes, com vendavais e queda de granizo, o que não se configurou nas análises da
dinâmica, realizada pelo CPTEC.
2 CLIMATOLOGIA DAS DISTRIBUIÇÕES DE VIL, TOPO DOS ECOS E DENSIDADE VIL
A caracterização das tempestades sob o aspecto climatológico para a área
central do Estado de São Paulo, utilizando os dados do radar Doppler de Bauru foi realizada
através da obtenção das estatísticas para o topo dos ecos e VIL, cujos parâmetros foram
determinados com o software TITAN, desenvolvido no NCAR e implementado nos
computadores do IPMet.
Essas estatísticas foram determinadas considerando o período de 2000 a
2004, durante os meses de outubro a março. Estes meses foram selecionados por serem
associados ao período chuvoso no Estado de São Paulo e que contribui com cerca de 80%
do total da chuva anual.
A partir da distribuição dos máximos de topo dos ecos e VIL, foi calculado o
parâmetro Densidade VIL (g/m3) para todo o período considerado em que o limiar de
refletividade excedeu a 40dBZ (seleção das tempestades potencialmente severas), dentro
da área de 240Km de alcance do radar Doppler de Bauru, cujos resultados são
apresentados e discutidos nos próximos tópicos.
As figuras mostradas apresentam os resultados mais significativos,
excluídos os valores considerados extremos nas séries analisadas. Dessas figuras, observa-
36
se que as referidas distribuições de freqüência seguem o modelo da distribuição lognormal,
observados para os parâmetros como altura e duração da tempestade, por exemplo, em
relação ao eco do radar, que são observadas nas várias situações convectivas, como
evidenciado em Potts et al. (2000) e López (1977).
2.1 Climatologia para o mês de outubro (2000 a 2004)
Para a distribuição de freqüência dos topos dos ecos observados no mês de
outubro, dentro do período dos cinco anos considerados, verificou-se que 87,9% das
tempestades atingiram topo entre 6 e 10Km enquanto 10,3% ultrapassam os 10Km
atingindo máximos de 14Km de altura, conforme mostrado na Figura 7. Em relação à
distribuição de freqüência dos valores de VIL observa-se que 87,8% das tempestades
possuem valores de VIL entre 4 e 26kg/m2 e que em 11% dessas tempestades o limiar de
26kg/m2 é excedido, o que pode ser visto através da Figura 8.
A razão entre esses dois parâmetros fornece o valor do parâmetro Densidade
VIL proposto para ser utilizado na identificação de tempestades severas. A distribuição de
freqüência desse parâmetro mostra que 74% dos valores observados são menores que
2g/m3, sendo que em 26% dos casos os valores excedem a 2g/m3, Figura 9. Os valores
médios calculados para o período foram 7,8Km, 14,6kg/m2 e 1,7g/m3, respectivamente, para
os parâmetros VIL, topo dos ecos e Densidade VIL.
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ (Outubro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Intervalos de Altura (km)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 7: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de outubro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru.
37
Distribuição de VIL em tempestades (Outubro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2 8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92 98 104
110
116
Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 8: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de outubro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru.
Distribuição de Densidade VIL em tempestades (Outubro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 9: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de outubro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades, através de dados do radar de Bauru.
38
2.2 Climatologia para o mês de novembro (2000 a 2004)
Foi observado nos meses de novembro que as tempestades atingiram topo
entre 6 e 10Km, cujos valores correspondem a uma freqüência de 91,2%, sendo que as
tempestades que ultrapassaram 10Km tiveram uma freqüência de 6,8%, Figura 10. A
distribuição de freqüência para os valores de VIL demonstra que 92% das tempestades
ocorrem com valores de VIL entre 4 e 26kg/m2 e que 6,4% ultrapassam esse valor, Figura
11. Valores calculados para o parâmetro Densidade VIL demonstram que valores entre 1 e
2g/m3 constituem 82,8% das ocorrências e que 17,1% constituem os valores excedentes
(Figura 12). Assim o mês de novembro apresentou freqüência menor de ocorrência de
tempestades com valores de Densidade VIL excedendo a 2g/m3, se comparadas com o mês
de outubro. A média para topo dos ecos, VIL e Densidade VIL foi respectivamente 7,6Km,
11,8kg/m2 e 1,5g/m3.
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ (Novembro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Intervalos de Altura (km)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 10: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de novembro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru.
39
Distribuição de VIL em tempestades (Novembro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2 8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92 98 104
110
116
Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
üênc
ia r
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iva
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corr
ênci
a (%
)
Figura 11: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de novembro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru.
Distribuição de Densidade VIL em tempestades (Novembro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 12: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de novembro, no período de 2000 a 2004, calculados para todas tempestades através de dados do radar de Bauru.
40
2.3 Climatologia para o mês de dezembro (2000 a 2004)
Resultados do mês de dezembro apresentaram topo dos ecos entre 06 e
10Km tiveram uma freqüência de ocorrência de 92,5%. Os topos dos ecos que excederam a
10Km tiveram freqüência de 7,2%, conforme pode se observar na Figura 13. A freqüência
de ocorrência de VIL considerando os valores entre 4 e 26kg/m2, foi de 94,6%. A que
excedeu 26kg/m2, foi de 5,2%, conforme visto na Figura 14. Em relação ao parâmetro
Densidade VIL observou-se que em 85% das tempestades a magnitude ficou no intervalo de
1 a 2g/m3. As tempestades que excederam a 2g/m3 apresentaram uma freqüência de 14,1%,
que pode ser constatada através da Figura 15. Para este mês a média do topo dos ecos foi
7,7Km, de VIL 11,4kg/m2 e Densidade VIL 1,4g/m3.
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ (Dezembro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Intervalos de Altura (km)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 13: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de dezembro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru.
41
Distribuição de VIL em tempestades (Dezembro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2 8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92 98 104
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Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
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ia r
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a (%
)
Figura 14: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de dezembro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru.
Distribuição de Densidade VIL em tempestades (Dezembro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
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ênci
a (%
)
Figura 15: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de dezembro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru.
Este mês apresentou, no entanto, topo dos ecos relativamente maiores do
que os observados no mês de outubro e novembro, enquanto que tempestades com valores
42
de topo acima de 10Km, VIL excedendo a 26kg/m2 e conseqüente Densidade VIL
ultrapassando o valor de 2g/m3, tiveram maior freqüência observada indicando que
tempestades potencialmente severas tiveram maior freqüência neste mês do que nos meses
de outubro e novembro.
2.4 Climatologia para o mês de janeiro (2000 a 2004)
A Figura 16 mostra a distribuição de freqüência para o topo dos ecos,
observados durante os cinco anos, nos meses de janeiro.
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ (Janeiro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Intervalos de Altura (km)
Freq
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ia r
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ênci
a (%
)
Figura 16: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de janeiro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru.
43
Distribuição de VIL em tempestades (Janeiro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2 8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92 98 104
110
116
Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
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ia r
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iva
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ênci
a (%
)
Figura 17: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de janeiro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru.
Observa-se que a atividade convectiva deste mês é intensa, sendo que
91,9% das tempestades atingem topo entre 06 e 10Km e mais de 7,5% ultrapassam os
10Km. A média obtida é, respectivamente, 7,7Km, 11,3kg/m2 e 1,4g/m3, para o topo dos
ecos, VIL e Densidade VIL.
Na distribuição de freqüência para os valores de VIL, Figura 17, se observa
que 94,3% das tempestades tem valores de VIL entre 04 e 26kg/m2 e 5,5% dessas
tempestades ocorrem com valores que excedem o limiar de 26kg/m2.
No gráfico da Figura 18 observa-se que 84,8% das tempestades
apresentam valores de Densidade VIL entre 1 e 2g/m3. Valores superiores a 2g/m3 têm a
ocorrência de 14,4%.
44
Distribuição de Densidade VIL em tempestades (Janeiro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
üênc
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a (%
)
Figura 18: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de janeiro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru.
2.5 Climatologia para o mês de fevereiro (2000 a 2004)
O mês de fevereiro apresentou maior freqüência de tempestades intensas.
A ocorrência de topo de nuvens entre 6 e 10Km foi de 91,0%, sendo que 8,2% excederam
os 10Km, conforme Figura 19. Em relação ao VIL, a freqüência de ocorrência para os
valores observados entre 4 e 26kg/m2 foi de 93,7%, conforme visto na Figura 20. Em relação
à Densidade VIL, 83,7% das tempestades ocorreram com valores observados entre 1 e
2g/m3, sendo que em 15,3% dos casos esses valores excederam a 2g/m3, conforme
ilustrado na Figura 21.
A média do mês de fevereiro para o topo dos ecos ficou em 7,7Km, VIL em
11,7kg/m2 e Densidade VIL em 1,42g/m3. Foi selecionado, para uma análise mais detalhada,
o mês de fevereiro de 2001 uma vez que durante este mês tempestades, relativamente
isoladas e quase-estacionárias, se desenvolveram em células extremamente intensas,
acumulando vastas quantidades de precipitação e granizo, conforme informações da Defesa
Civil para estes dias.
45
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ (Fevereiro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Intervalos de Altura (km)
Freq
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ênci
a (%
)
Figura 19: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de fevereiro de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru.
Distribuição de VIL em tempestades (Fevereiro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2 8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92 98 104
110
116
Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
üênc
ia r
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de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 20: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de fevereiro no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru.
46
Distribuição de Densidade VIL em tempestades (Fevereiro 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 21: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de fevereiro, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru.
2.6 Climatologia para o mês de março (2000 a 2004)
A distribuição de freqüência para o topo dos ecos durante o mês de março
apresentou 93,3% das tempestades com topo observado entre 6 a 10Km sendo que 6,4%
desses excederam os 10Km, como mostrado na Figura 22. Para os valores de VIL entre 4 e
26kg/m2 obteve-se freqüência de 95,3% e o que ultrapassou 26kg/m2, a freqüência obtida foi
de 4,5%, Figura 23.
Em relação aos valores de Densidade VIL o resultado obtido para a
distribuição de freqüência mostrou que 86,3% das tempestades possuem valores entre 1 e
2g/m3 e que 12,8% possuem valores que ultrapassam 2g/m3, como ilustrado pela Figura 24.
A média das freqüências das tempestades para os parâmetros topo dos ecos, VIL e
Densidade VIL foi, respectivamente, 7,6Km, 10,9kg/m2 e 1,4g/m3. Para o mês de março foi
constatada maior freqüência de tempestades, no período, porém com topo de nuvens entre
6 e 10Km, valores de VIL com maior ocorrência de 4 e 26kg/m2 e Densidade VIL de até
2g/m3.
47
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ (Março 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Intervalos de Altura (km)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 22: Distribuição da freqüência do topo dos ecos (40dBZ) para o mês de março de 2000 a 2004, gerados por dados do radar de Bauru.
Distribuição de VIL em tempestades (Março 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2 8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 80 86 92 98 104
110
116
Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 23: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL para o mês de março no período de 2000 a 2004, através de dados do radar de Bauru.
48
Distribuição de Densidade VIL em tempestades (Março 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
de o
corr
ênci
a (%
)
Figura 24: Distribuição da freqüência de ocorrência do parâmetro Densidade VIL, para o mês de março, no período de 2000 a 2004, calculado para todas as tempestades através de dados do radar de Bauru. 3 RESUMO DA CLIMATOLOGIA PARA OS MESES DE OUTUBRO A DEZEMBRO E DE
JANEIRO A MARÇO (2000 A 2004)
Para uma melhor comparação entre os meses analisados, os resultados
para as distribuições de freqüência serão agrupados em dois trimestres, a saber, de outubro
a dezembro e o outro de janeiro a março, para os parâmetros: topo dos ecos, VIL e
Densidade VIL, mostrados nas Figuras 25, 26 e 27, respectivamente. Ao analisar as figuras
resultantes, é possível observar que a “cauda” do gráfico representa a ocorrência de
tormentas severas que podem causar danos à vida e a propriedade.
Na distribuição do topo dos ecos, relativa aos meses de outubro a
dezembro, observa-se que em 87,9%, 91,2% e 82,1%, respectivamente, o topo dos ecos é
observado entre 6 e 10Km, conforme Figura 25. Uma distribuição similar é observada para o
outro trimestre reunindo os meses de janeiro a março, como pode se observar na Figura 26,
cujas freqüências relativas são 91,9%, 91% e 93,3%, respectivamente, para topos no
intervalo de 6 a 10Km.
Os valores médios obtidos para o topo dos ecos variaram para os dois
trimestres entre 7,6 e 7,8Km de altura, com valores médios para VIL entre 11 e 14kg/m2. O
parâmetro Densidade VIL médio calculado para os dois trimestres ficou entre 1,4 e 1,7g/m3.
Para os valores de VIL (kg/m2) essas freqüências são respectivamente de,
87,8%, 82,1% e 94,6%, observadas no intervalo de 4 a 26kg/m2, sendo que em torno de 5 a
11% desses valores são excedidos, durante o trimestre que inclui os meses de outubro a
49
dezembro, conforme Figura 27. Pode ser destacado o valor da freqüência relativa para
intervalos de VIL >50kg/m2. O mês de outubro apresenta, desta forma, um valor de
freqüência de ocorrência maior quando comparado com outros meses, devido
essencialmente a tempestades mais intensas que ocorreram neste período. No estudo de
casos apresentado, onde se propõe estabelecer uma comparação entre os limiares obtidos
a partir da climatologia e os valores observados durante os eventos severos documentados,
foi selecionado um evento ocorrido em 04 de outubro de 2000, que associado a uma
tempestade severa produziu de granizo em superfície.
Os valores de VIL relativos às tempestades severas deste mês de outubro
resultaram no valor de freqüência relativa maior que os dos outros dois meses observados
no extremo do gráfico. Para o mês de outubro, a freqüência relativa para os valores de VIL
maiores que 50kg/m2 foi de 2,9%, sendo que para o mês de novembro obteve-se 1,2% e
para o mês de novembro 0,9%. Os valores médios obtidos para o parâmetro VIL ficaram
entre 11 e 14kg/m2.
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ(Outubro a Dezembro de 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4--5
5--6
6--7
7--8
8--9
9--1
0
10--
11
11--
12
12--
13
13--
14
14--
15
> 15
Intervalos de Altura (Km)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
(%)
Outubro Novembro Dezembro
Figura 25: Distribuição da freqüência de ocorrência do topo dos ecos, para os meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.
50
Distribuição dos Topos dos Ecos - 40 dBZ(Janeiro a Março de 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
4--5
5--6
6--7
7--8
8--9
9--1
0
10--
11
11--
12
12--
13
13--
14
14--
15
> 15
Intervalos de Altura (Km)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
(%)
Janeiro Fevereiro Março
Figura 26: Distribuição da freqüência de ocorrência do topo dos ecos, para os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.
Distribuição de VIL - 40 dBZ(Outubro a Dezembro de 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2--4
4--6
6--8
8--1
010
--12
12--
1414
--16
16--
1818
--20
20--
2222
--24
24--
2626
--28
28--
3030
--32
32--
3434
--36
36--
3838
--40
40--
4242
--44
44--
4646
--48
48--
50>
50
Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
(%)
Outubro Novembro Dezembro
Figura 27: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL, para os meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.
51
Distribuição de VIL - 40 dBZ(Janeiro a Março de 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
2--4
4 -- 6
6--8
8--1
010
- -12
12--
1414
--16
16- -
1818
- -20
20--
2222
- -24
24--
2626
--28
28--
3030
- -32
32--
3434
- -36
36--
3838
- -40
40--
4242
- -44
44--
4646
- -48
48- -
50>
5 0
Intervalos de VIL (kg/m2)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
(%)
Janeiro fevereiro Março
Figura 28: Distribuição da freqüência de ocorrência de VIL, para os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.
A Figura 28 mostra a distribuição de freqüência para os valores de VIL
durante os meses de janeiro a março do período estudado. É possível perceber que a
freqüência de ocorrência dos valores de VIL >50kg/m2 para os meses acima mencionados
não sofrem variações acentuadas e são inferiores quando comparadas com as referentes ao
mês de outubro. Isso significa que as tempestades de janeiro, fevereiro e março, cujos
valores de VIL que superaram 50kg/m2 resultaram em 1,1%, 1,3% e 0,8%, respectivamente,
não foram tão intensas quanto às tempestades ocorridas durante o mês de outubro, que
apresenta um valor de freqüência relativamente maior.
Em relação ao parâmetro Densidade VIL, os valores são corroborados com
valores de topo dos ecos e de VIL, uma vez que este parâmetro “normaliza” o VIL usando o
topo do eco. O parâmetro Densidade VIL médio calculado para os dois trimestres ficou entre
1,4 e 1,7g/m3.
Considerando os valores representativos da cauda desta distribuição de
freqüência, tem-se a freqüência relativa para o parâmetro Densidade VIL >6,5g/m3, dos
meses de outubro, novembro e dezembro, respectivamente 1,1%, 0,5% e 0,4%, conforme
Figura 29. Isso significa que grande parte das tempestades mais intensas possui
relativamente maior incidência no mês de outubro, período de transição de estação. Na
Figura 30 nota-se uma menor freqüência de tempestades com valor de Densidade VIL
>6,5g/m3, para os meses de janeiro a março.
52
Distribuição de Densidade VIL - 40 dBZ(Outubro a Dezembro de 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1
1,5 2
2,5 3
3,5 4
4,5 5
5,5 6
> 6,
5
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
(%)
Outubro Novembro Dezembro
Figura 29: Distribuição da freqüência de ocorrência de Densidade VIL, para os meses de outubro a dezembro no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.
Distribuição de Densidade VIL - 40 dBZ(Janeiro a Março de 2000 - 2004)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0,5 1
1,5 2
2,5 3
3,5 4
4,5 5
5,5 6
> 6,
5
Intervalos de Densidade VIL (g/m3)
Freq
üênc
ia r
elat
iva
(%)
Janeiro Fevereiro Março
Figura 30: Distribuição da freqüência de ocorrência de Densidade VIL, para os meses de janeiro a março no período de 2000 a 2004, calculados para as tempestades usando dados do radar de Bauru.
53
A freqüência dos valores de Densidade VIL >6,5g/m3 é, respectivamente,
para os meses de janeiro, fevereiro e março de 0,4%, 0,5%, 0,4%. Ainda pela análise da
Figura 30 nota-se uma menor freqüência de tempestades com valor de Densidade VIL
superior a 6,5g/m3, isso porque estes meses representam o ápice do verão onde o gradiente
de temperatura provavelmente possui menor variabilidade, e os eventos considerados
severos podem produzir basicamente chuvas torrenciais sem ocorrência de granizo,
produzindo enchentes repentinas.
Os resultados obtidos para a climatologia caracterizam as magnitudes
médias associadas às tempestades potencialmente severas, definindo os valores de
ocorrência mais freqüentes relativos às alturas do topo dessas tempestades bem como o
valor de VIL associado. É proposta ainda a caracterização climatológica dos eventos
severos registrados através de levantamento dos danos em superfície. Tais eventos foram
selecionados através de uma base de informações compiladas no IPMet a partir das
informações sobre a ocorrência de eventos severos mantidas pela Defesa Civil e de outras
fontes que incluem os relatos de jornais da região central do Estado de São Paulo.
4 EVENTOS SEVEROS REGISTRADOS NO PERÍODO DE OUTUBRO A MARÇO (2000 A
2004)
O levantamento realizado das tempestades ocorridas no período de estudo,
bem como sua análise e o levantamento de número de chamadas atendidas por órgãos
como a Defesa Civil, Corpo de Bombeiros, por exemplo, é um dado importante para se
demonstrar o impacto que tais eventos têm para a sociedade.
A partir desses dados compilados para os eventos severos ocorridos
durante o período selecionado para a análise realizou-se uma seleção dos casos mais
significativos relativos ao período de outubro a março, concentrando-se na região de Bauru.
Na Tabela 1, apresenta-se a lista dos eventos compilados utilizando as
informações fornecidas pela Defesa Civil e Jornal da Cidade (JCNet), levando em conta o
período referente aos meses chuvosos dos anos de 2000 a 2004. Pela tabela tem-se a
informação do ano, mês e dia das ocorrências dos eventos, incluindo o tipo de fenômeno
associado a cada evento e os tipos de danos produzidos em superfície, identificados por
códigos numéricos alocados a cada tipo e associados na tabela. Foram observados durante
o período de 2000 a 2004, quinze dias onde houve registros, pela Defesa Civil, de
ocorrência de eventos severos. Esses eventos produziram em sua maioria, ventos intensos
acompanhados de descargas elétricas. Durante o período somente um evento produziu
granizo e constatou-se que este evento provou sérios danos na região de Bauru.
54
Considerando que a precipitação média anual em Bauru é de 1149mm, dos quais 80%
ocorrem de outubro a março, sabe-se que mais da metade (49%) dessa precipitação ocorre
no período de dezembro a fevereiro (HELD e NACHTIGALL, 2002). Em relação ao número
mensal médio de chamadas atendidas pelo Corpo de Bombeiros, devido às chuvas de
verão, sabe-se que o mesmo está diretamente relacionado à intensidade com que essas
tempestades atingem o município de Bauru. Assim sendo, a maioria dos pedidos por
socorro acontece dentro do período de janeiro a março (59% de todos os chamados),
indicando que os sistemas que produzem as enchentes repentinas são mais freqüentes
durante o esses meses do ano, que correspondem ao período de outubro a dezembro,
significando 20% de todos os chamados (GOMES e HELD, 2004).
55
Tabela 1: Eventos registrados referentes aos meses chuvosos no período de 2000 a 2004 em Bauru.
ANO MÊS DIA FENÔMENO OCORRÊNCIAS / DANOS FONTE
janeiro - - - - fevereiro - - - -
março 26 3, 4 23(2) Defesa Civil e JCnet
outubro 4 1, 2, 3 20, 25(9), 36, 40, 44 JCnet novembro - - - -
2000
dezembro 12 2, 3 25, 35 JCNet
6 3 25, 28, 30, 35, 36, 37, 46 JCNet janeiro 28 3, 4 20, 21, 26, 28, 33, 34, 39, 46, 48 JCNet
fevereiro 8 3 23(6), 25, 26, 27, 28, 30, 33, 34, 35, 37, 39, 40
Defesa Civil e JCNet
março - - - - outubro - - - -
novembro - - - -
2001
dezembro 11 2, 3 25, 28, 30, 34, 35 JCNet
janeiro - - - - fevereiro - - - - março - - - -
outubro - - - - novembro - - - -
2002
dezembro 16 3, 7 30, 35, 39, 48 JCNet
janeiro 24 3, 7 20,21,26,28,32,35,39,45 JCNet fevereiro 17 2, 3, 4, 7 21, 22(1), 26, 28, 30, 33, 35, 39, 45, 46 JCNet março - - - -
outubro 9 2, 3, 4, 7 20, 25, 33, 36, 37, 51 JCNet novembro - - - -
2003
dezembro - - - -
janeiro 25 3 28, 30 JCNet
fevereiro 6 3 26, 28, 30, 32, 33 Defesa Civil
março - - - -
10 2, 3, 4 22(2), 25, 37, 40, 51 Defesa Civil outubro
17 2, 3 25, 37 JCNet novembro - - - -
2004
dezembro - - - -
Fonte: IPMet – Base de dados relativos a eventos severos (2007).
56
Análises detalhadas de três eventos severos ocorridos durante o período
selecionado considerando os meses de janeiro a março, atingindo a região de Bauru estão
apresentadas e discutidas no próximo item. É demonstrada também a aplicação do
parâmetro Densidade VIL determinado a partir da climatologia obtida para o período
estudado.
5 ANÁLISE DOS EVENTOS SEVEROS SELECIONADOS
Todos os horários das imagens do radar seguem o horário Universal Time
(UT) que no Horário Local (HL) equivale a UT – 3 horas.
5.1 Evento dia 26 de março de 2000
O evento de 26 de março de 2000 produziu chuvas intensas sobre a região
de Bauru, de acordo com dados obtidos pela Defesa Civil (Tabela 1). O evento foi
acompanhado por descargas elétricas e teve um tempo de duração de aproximadamente
uma hora, resultando em duas vítimas fatais.
A Figura 31 mostra os campos de refletividade e velocidades radiais
associados a este evento no horário das 21:37 UT. Da análise da imagem do radar é
importante destacar a extensa área de precipitação estratiforme precedendo as regiões
contendo as células convectivas à frente dessa linha de precipitação.
Figura 31: Campo de refletividade do radar de Bauru para o evento de 26 de março de 2000, às 21:37 UT (esquerda) e de velocidade radial (direita). A letra R indica a localização do radar de Bauru. As setas em vermelho indicam vento radial em direção ao radar e as setas em azul indicam vento radial em sentido para fora do radar, identificando a região de convergência.
O campo de velocidades radiais, relativo ao campo de refletividades, mostra
uma grande área de convergência, visto através de regiões onde as velocidades radiais
mostram movimentos que se opõem, indicadas pelas setas azuis e vermelhas. Este evento
caracterizou-se por chuvas fortes e ventos intensos. A evolução temporal da célula que
57
produziu essas chuvas sobre a região de Bauru neste dia é mostrada através de uma
seqüência para os campos de refletividade, ilustrado pela Figura 32. Os primeiros ecos
relativos a esta célula foram observados às 21:07 UT sendo que às 21:37 UT a tempestade
já exibia refletividades excedendo a 60dBZ, resultando em valores calculados de VIL de
20,4kg/m2, decaindo nos próximos 30 minutos, conforme pode ser visto na Figura 32,
considerando o horário das 22:07 UT.
É importante ressaltar que este evento, não foi tão severo em relação aos
próximos que serão analisados, entretanto o mesmo resultou em duas mortes (JCNet;
Tabela 1) que não estiveram diretamente relacionados à tempestade, mas sim a atividade
elétrica produzida pela mesma.
Figura 32: Campo de refletividade do radar de Bauru para o evento de 26 de março de 2000, que mostra a evolução temporal da célula convectiva que atingiu Bauru desde a sua formação às 21:07 UT até sua fase de decaimento às 22:07 UT.
5.2 Evento de 04 de outubro de 2000
O evento de 04 de outubro de 2000 foi mais intenso em relação ao anterior,
pois resultou em muitos estragos e transtornos para a região de Bauru. As células
convectivas deste dia causaram maiores prejuízos principalmente por virem acompanhadas
de fortes ventos e pela queda de granizo, provocando queda de árvores, desabrigados,
destelhamentos, queda de postes e acidente com veículo (Tabela 1).
A imagem do radar de Bauru para este dia, apresentada na Figura 33,
mostra o inicio da atividade convectiva na região centro-oeste do Estado de São Paulo onde
58
se nota a presença de células isoladas pela área, observadas no horário das 16:45 UT.
Tempestades similares foram observadas através de toda a região central do Estado de São
Paulo para esse dia.
Figura 33: Imagem dos dados gerados pelo TITAN correspondente ao dia 04 de outubro de 2000, às 16:45 UT para o alcance dos 240Km do radar de Bauru.
O primeiro eco associado à tempestade que provocou granizo e os ventos
fortes que assolaram a região de Bauru foi detectado pelo radar de Bauru às 16:22 UT,
localizado a 30Km Noroeste do radar. A Figura 34 mostra o deslocamento desta tempestade
(polígonos em verde) sobre a região, obtido com o software TITAN, a partir das 16:37 UT,
quando a célula com refletividade maior que 40dBZ foi identificada pela primeira vez.
59
Figura 34: Imagem do radar de Bauru obtido com o TITAN para o dia 04 de outubro de 2000, às 16:37 UT, mostrando a previsão do deslocamento da célula contendo granizo. Os anéis são mostrados a cada 5Km a partir do radar.
Os valores máximos de refletividade (aproximadamente 71dBZ) foram
observados entre os horários de 17:07 e 17:15 UT (entre 14:07 e 14:15 HL). O máximo VIL
foi de 148,4kg/m2 ocorrido às 17:07 UT com o topo dos ecos de 40dBZ em 9,9Km,
resultando num valor de 15,0g/m3 para o parâmetro Densidade VIL, que caracteriza um
evento de extrema severidade. A Figura 35 mostra a tempestade apresentando dois núcleos
de máxima refletividade às 16:45 UT (esquerda) cuja fusão é observada já na próxima
varredura do radar.
Sua estrutura vertical mostra a acumulação das gotas presentes na célula
ainda em estágio de crescimento (direita), representada pelas altas refletividades presente
nos altos níveis entre 06 e 08Km. Os valores de VIL calculados foram de 60,2 e 88,1kg/m2,
respectivamente, resultando em valores de 6,6 e 8,3g/m3 para o parâmetro Densidade VIL,
para o horário das 16:45 UT (às 13:45 HL).
60
Figura 35: Imagem do radar de Bauru mostrando o campo de refletividade para o evento do dia 04 de outubro de 2000 às 16:45 UT e a linha de base (esquerda) usada para o corte vertical (direita). Anéis são mostrados a cada 5Km a partir do radar.
A evolução temporal da máxima refletividade observada para a célula que
ocasionou granizo e ventos intensos é mostrada na Figura 36, onde se destaca o colapso do
núcleo registrado às 16:45 UT, representado pela queda repentina da área definida pelo
limar de 66dBZ, que é observado próximo à superfície, entre o horário das 16:53 e 17:02
UT. As observações de temperatura registradas na estação meteorológica do IPMet
mostraram uma brusca queda na temperatura, em torno de 10ºC, próximo ao horário das
14:30 HL, confirmando as observações do radar de fortes chuvas acompanhadas de granizo
para este evento.
61
Figura 36: Evolução temporal da estrutura vertical para a refletividade máxima observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:02 UT.
Análise semelhante é feita considerando a evolução temporal dos valores
de VIL e topo dos ecos, vistos na Figura 37. As magnitudes dos valores de VIL variam entre
60,2kg/m2, observada às 16:45 UT, atingindo valores de 148,4kg/m2, próximo ao horário que
antecedeu o granizo. A partir daí observa-se uma diminuição brusca nos valores de VIL,
seguido pela diminuição nos valores observados para o topo, conforme pode ser visto na
Figura 38. Os valores obtidos para o parâmetro Densidade VIL, Figura 39, entre 8,3 e
15,5g/m3, caracterizam um evento de natureza extremamente severa, confirmado pelos
danos observados em superfície.
62
Evolução temporal da estrutura vertical para o topo dos ecos (Evento do dia 4 de outubro de 2000 - 16:45 às 17:37 UT)
0
2
4
6
8
10
12
16:37 16:45 16:52 17:00 17:07 17:07 17:15 17:22
Horário (UT)
Km
Figura 37: Evolução temporal da estrutura vertical para VIL observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:37 UT.
Evolução temporal da estrutura vertical para VIL(Evento do dia 4 de outubro de 2000 - 16:45 às 17:37 UT)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
16:37 16:45 16:52 17:00 17:07 17:07 17:15 17:22
Horário (UT)
kg/m
2
Figura 38: Evolução temporal da estrutura vertical para topo dos ecos observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:37 UT.
63
Evolução Temporal do Parâmetro Densidade VIL(Evento do dia 4 de outubro de 2000 - 16:45 às 17:37 UT)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
16:37 16:45 16:52 17:00 17:07 17:07 17:15 17:22
Horário (UT)
g/m
3
Figura 39: Evolução temporal da estrutura vertical para Densidade VIL observada pelo radar de Bauru durante o evento do dia 04 de outubro de 2000 no período das 16:45 às 17:37 UT.
5.3 Evento de 08 de fevereiro de 2001
Este dia foi caracterizado como um evento severo dentro da série analisada
neste relatório e já foi estudado em detalhes por Held e Nachtigall (2002). No presente
relatório o mesmo evento será re-analisado em face da disponibilidade de novas
ferramentas pelo TITAN.
O dia 08 de fevereiro foi caracterizado por tempestades que atingiram a
região central do Estado de São Paulo e mantiveram-se semi-estacionárias sobre a área.
Considerando que o município de Bauru tem a maior parte da sua área pavimentada
observa-se que o sistema de drenagem urbana não é suficiente para conter as chuvas
intensas no período de verão.
Além disso, durante a segunda metade da estação chuvosa, as bacias
hidrográficas já estão geralmente saturadas podendo facilmente levar a enchentes e
inundações repentinas nos pequenos rios que atravessam a cidade, podendo ter como
agente uma pequena tempestade isolada produzindo uma chuva intensa causando
inundação, que por sua vez traz grandes prejuízos para o município (HELD e NACHTIGALL,
2002; Tabela 1).
As estatísticas referentes a este evento seguem o mesmo padrão obtido
para as séries dos meses de fevereiro, sendo que o máximo observado para o topo dos
ecos foi de 16Km, o VIL de 120kg/m2 e a Densidade VIL de 8g/m3, conforme ilustrado pelas
Figuras 40 e 41, que mostram as distribuições espaciais dos parâmetros topo e VIL,
64
superpostos ao campo de refletividade, às 21:37 UT, representativo do período em que a
tempestade atingiu seus valores máximos observados pelas células convectivas intensas
sobre a região de Bauru.
Figura 40: Campo de refletividade do radar, raio de alcance de 240Km, para o evento do dia 08 de fevereiro de 2001, às 21:37 UT. A imagem mostra valores de topo para limiar de refletividade 40dBZ. Identificado pelo TITAN uma linha de precipitação intensa que causou grandes prejuízos na cidade de Bauru. A letra R indica o radar de Bauru. As refletividades ao longo do azimute 255° - 260°, observados nas figuras 40, 41 e 42, são causadas pelos raios do sol poente.
Sobre a região de Bauru, especificamente, uma grande quantidade de
precipitação continuou a ser acumulada acima da base da nuvem até por volta das 22:01
UT. O colapso do núcleo que resultou na chuva extremamente intensa começou a cair em
torno das 22:16 UT, à montante da área de captação da bacia, com taxas de precipitação de
até 200mm.h-1 durante pelo menos 15 minutos, provocando inundações nos rios tributários,
bem como nos principais rios, o que resultou na perda de cinco vidas por afogamento e três
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vidas devido a deslizamentos e colapso das estruturas, com danos materiais estimados em
cerca de 1,5 milhões de dólares.
Figura 41: Campo de refletividade do radar, raio de alcance de 240Km, para o evento de 08 de fevereiro de 2001, às 21:37 UT. A imagem mostra os valores de VIL sobrepostos ao campo de refletividade do radar em dBZ. Altos valores de VIL comprovam juntamente com altos valores de topo dos ecos a severidade da tempestade.
A chuva cessou nas áreas já inundadas entre 23:16 UT e 23:31 UT. No
entanto, outras áreas do município de Bauru ainda receberam chuva moderada até bem
depois das 24:00 UT, Figura 42, enquanto a tempestade complexa se deslocava lentamente
para sudeste (HELD e NACHTIGALL, 2003).
66
21:07 UT 21:22 UT
21:37 UT
21:52 UT
67
22:07 UT 22:22 UT
22:37 UT
22:52 UT
Figura 42: Evolução da tempestade no dia 8 de fevereiro de 2001, com os respectivos horários. VII CONCLUSÕES
A recuperação dos volumes de dados do radar Doppler de Bauru no
formato original, ou seja, no formato SIGMET e a conversão dos mesmos, para o formato
MDV do TITAN, formaram a base de informações para o presente estudo que considera um
período de cinco anos para a análise.
Os valores obtidos para o parâmetro Densidade VIL, para os meses de
outubro a março no período de 2000 a 2004, mostraram ser um indicador potencial de
severidade numa tempestade, independente de massas de ar atuantes, como é o caso na
utilização somente do parâmetro VIL.
Utilizando um limiar de refletividade maior que 40dBZ para selecionar
tempestades com potencial para severidade, foram obtidas as distribuições de freqüência
das alturas do topo dos ecos e VIL e do parâmetro Densidade VIL, além dos valores médios
das magnitudes com que esses eventos aconteceram.
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A identificação dos eventos severos dentro do período analisado, propiciou
uma comparação entre os valores estatísticos obtidos e os observados durante o período
comparando-os com os de tempestades que comprovadamente causaram danos em
superfície.
As tempestades que ocorrem durante o período de outubro a março são
responsáveis pela produção dos eventos de enchente repentina, seguidos por eventos de
ventos intensos e com menor incidência os eventos que produzem granizo. Considerando o
período de dezembro a fevereiro, verifica-se para a região de Bauru que nesse período mais
da metade do número mensal médio de chamadas atendidas pelo corpo de bombeiros é
devido a inundações.
A utilização desses limiares, a serem testados posteriormente com
amostras independentes, contribuem para o desenvolvimento de técnicas de “nowcasting”
auxiliando na emissão de alerta para eventos potencialmente severos, que possam vir a
ocorrer na área de vigilância dos radares operados pelo IPMet.
Ao se obter as estimativas médias associadas a eventos severos que
ocorrem na área de alcance do radar de Bauru, o presente estudo vem complementar os
anteriores ao estender sua análise para todos os meses chuvosos da região central do
Estado de São Paulo, que é de outubro a março. Como uma classificação para o nível de
severidade de uma tempestade, é proposto que o parâmetro Densidade VIL <2,0g/m3 seja
associado a tempestades não-severas. Para valores de Densidade VIL, entre 2,0 a 4,0g/m3,
o mesmo seja associado a tempestades severas com potencial para produzir ventos
intensos e / ou granizo, enquanto que para um valor de Densidade VIL >4,0g/m3 a
tempestades extremamente severas, podendo provocar danos a vida e a propriedade em
grandes proporções.
Para trabalhos futuros, tem como sugestão utilizar os limiares definidos
pelos resultados obtidos aqui para vários verões, considerando períodos independentes,
para proceder à validação; dar continuidade ao trabalho, obtendo estatística semelhante
para o período de inverno; implementar os índices, uma vez validados, para utilização em
ambiente operacional e, por fim, proceder a análise para se determinar a destreza desses
índices no alerta de tempo severo.
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VIII REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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