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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIA
EDWANS SILVA CORDEIRO
ANÁLISE SINÓTICA DOS EVENTOS COM TROVOADAS PARA O ESTADO DE
ALAGOAS DENTRE O PERÍODO DE 15 ANOS (1998-2012).
Maceió – Alagoas
Novembro, 2014
EDWANS SILVA CORDEIRO
ANÁLISE SINÓTICA DOS EVENTOS COM TROVOADAS PARA O ESTADO DE
ALAGOAS DENTRE O PERÍODO DE 15 ANOS (1998-2012).
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa
de
Pós-Graduação
em
Meteorologia da Universidade Federal de
Alagoas, como parte dos requisitos
necessários para obtenção do título de
Mestre em Meteorologia.
Orientadores:
Maceió – Alagoas
Novembro, 2014
Profª. Dra.
Natalia
Fedorova
Prof. Dr. Vladimir Levit
AGRADECIMENTOS
Deus, primeiramente.
À minha família pelos ensinamentos da vida, amor e dedicação.
Aos meus amigos de Mestrado que durante esta jornada estiveram sempre unidos não
só na sala de aula, mas também nos momentos de descontração, estudos, seminários.
A todos os meus amigos “irmãos” do Laboratório de Sinótica – UFAL, em especial à
minha amiga Thaise Gomes, por me ajudar nos momentos mais difíceis desta dissertação.
A equipe Aeroespacial, pela amizade, paciência, ajuda, palavras de conforto e
orientação que me proporcionaram neste período dividido entre trabalho e dissertação.
Em especial aos meus orientadores, Vladimir Levit e Natalia Fedorova principalmente
pela paciência, auxílio e apoio durante a realização de minha dissertação.
A todos os demais Professores do Instituto de Ciências Atmosféricas da UFAL que
contribuíram no meu aprendizado e desenvolvimento pessoal durante meu mestrado.
À banca examinadora, pelas contribuições.
À CAPES por me proporcionar auxílio financeiro em todo este período de curso.
“O mundo não está em seus livros e mapas. Ele está lá fora.”
(Gandalf, The White)
RESUMO
Alagoas é extremamente afetada por diversos tipos de fenômenos adversos e trovoada é um
deles. A previsão deste fenômeno tem bastante significância no ramo pessoal, econômico e
cultural. Com esse objetivo, o estudo dos sistemas sinóticos associados às trovoadas faz-se
necessário. Para isto, dados do Departamento do Controle do Espaço Aéreo (DECEA) e dados
do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) foram utilizados na busca sobre a
frequência das trovoadas. Também foram aplicados dados de reanálise do National Centers
for Environmental Prediction (NCEP) e do satélites GOES 8 do Centro de Previsão de Tempo
de Estudos Climáticos (CPTEC) e GOES 12 do National Climatic Data Center (NCDC) e
gerados diversos campos sinóticos utilizando o software Grid Analysis and Display System
(GrADS). O estudo sinótico das trovoadas foi feito para todos os 212 casos encontrados
dentre o período de 15 anos (1998 a 2012). A frequência das trovoadas revelou sua maior
ocorrência para o ano de 2008, apresentando 21 casos. Entretanto, também exibiu sua menor
ocorrência para o ano de 2012, apresentando apenas 04 casos. Além disto, foi observado que
os meses em que mais se verificou eventos com trovoadas, foram os meses de Janeiro,
Fevereiro e Março. Para identificação e análise dos sistemas sinóticos, foram geradas imagens
de Linhas de Corrente em todos os níveis da atmosfera juntamente com imagens de satélite.
Ao todo foram encontrados cerca de cinco sistemas sinóticos associados às trovoadas em
Alagoas, dos quais: Cavados em Altos Níveis, Zona Frontal, Zona de Convergência
Intertropical (ZCIT), Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) e Vórtice Ciclônico de
Médios Níveis (VCMN). De fato, os sistemas que mais apresentaram casos com trovoadas
foram VCAN e Cavados em Altos Níveis. O estudo sobre o posicionamento da trovoada em
cada sistema sinótico apresentou destaque no trabalho. Neles foram observados que a maior
parte encontrou-se à Retaguarda do Cavado. Para o VCAN as trovoadas posicionaram-se à
Noroeste, Norte e Nordeste. No entanto, foram apresentados exemplos de casos com
trovoadas referentes a cada sistema sinótico identificado. Por fim, a análise dos índices de
instabilidade também apontou grande importância, pois mostrou a intensidade do fenômeno
adverso para cada evento. Os índices CAPE+ e LI apresentaram as maiores médias em todos
os casos com Cavado em Altos Níveis (1374,4 J∙Kg⁻¹ e -4,6), VCAN (1319,6 J∙Kg⁻¹ e -4,5) e
ZCIT (1479,1 J∙Kg⁻¹ e -5,2). Entretanto as menores médias indicaram fraca trovoada em
eventos com Zona Frontal (1030,8 J∙Kg⁻¹ e -3,8) e VCMN (409,5 J∙Kg⁻¹ e -2,0). Todos os
dados obtidos juntamente com outras análises serão utilizados no aprimoramento de séries
climatológicas e sinóticas para a previsão de trovoadas em Alagoas.
Palavras - chave: Descargas elétricas. Sistemas Sinóticos. Índices de Instabilidade.
ABSTRACT
The Brazilian state of Alagoas is extremely affected by a sort of different kind of adverse
phenomenon, one of them is what we called thunderstorm. The prediction of this adverse
phenomenon carries a lot of interest from all the segments of the society. The study of the
adverse phenomenon synoptic systems was done is this paper. For this purpose, data from the
Airspace Control Department (DECEA) and also data from the Tropical Rainfall Measuring
Mission (TRMM) satellite was used to find out the number of incidence of the thunderstorm.
It also used reanalysis data from the National Centers for Environmental Prediction (NCEP);
GOES 8 satellite, owned by the Centro de Previsão de Tempo de Estudos Climáticos
(CPTEC) and GOES 12 by the National Climatic Data Center (NCDC). A large number of
synoptic maps were done using the Grid Analysis and Display System (GrADS) software.
The synoptic study was done for all the 212 cases found in the last 15 years, between 1998
and 2012. The amount of thunderstorm in the year of 2008 was the highest of all this period,
with 21 cases, on the other hand, the year of 2012 show the fewer number of cases, with only
04. In this study, was observed that January, February and March, were the months with more
incidence of this phenomenon. For the identification and eventual analysis of the synoptic
system, were used streamlines images, in all the atmosphere levels, with satellite images. In
this study, was identified at least five synoptic systems associated with thunderstorm in
Alagoas: Trough at Upper Levels, Intertropical Convergence Zone (ITCZ), Upper
Tropospheric Cyclone Vortex (UTCV) and Middle Tropospheric Cyclone Vortex (MTCV). In
fact, UTCV and Trough at Upper Levels, were the systems with more incidence of
thunderstorm. The focus of this paper was the location of the thunder in each synoptic system.
It was demonstrated that the Rearward of the Trough at the Upper Levels was the area with
more incidence. Analyzing the UTCV, was found the thunderstorm were more common in the
North, Northwest and Northeast. Nevertheless, were presented is this paper, examples of
thunderstorm in each one of the synoptic systems. The instability indices analysis also showed
to be a relevant topic, because it demonstrated the adverse phenomenon intensity in each
event. For the Trough at the Upper Levels, the CAPE+ and LI indices have the highest
medium values (1374,4 J∙Kg⁻¹ e -4,6), UTCV (1319,6 J∙Kg⁻¹ e -4,5) and ITCZ (1479,1
J∙Kg⁻¹ e -5,2). However, Front Zone events (1030,8 J∙Kg⁻¹ e -3,8) and MTCV (409,5 J∙Kg⁻¹ e
-2,0) presents the lowers averages of thunderstorm. All the data provide from this work will
be used to make an upgrade in the climatological and synoptic series for the thunderstorm
prediction in Alagoas.
Key-words:
Electrical
Discharge.
Synoptic
Systems.
Instability
Indices.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Número total de trovoadas registradas por ano. Fonte: Gin; Guedes, 2000. ........... 21
Figura 2 - Número total de trovoadas registradas por mês. Fonte: Gin; Guedes, 2000. .......... 21
Figura 3 - Eixo de confluência (área circundada) dos ventos alísios de sudeste com os de
nordeste (ZCIT). Fonte: Apostila do Curso de Meteorologia da FUNCEME, 1998.
............................................................................................................................... 24
Figura 4 - Diagrama esquemático da nebulosidade associada aos Vórtices Ciclônicos de Altos
Níveis (VCAN). Fonte: Autor. .............................................................................. 26
Figura 5 - Duração dos VCMN, por faixa, para todo o período de análise. Fonte: SANTOS,
2012. ...................................................................................................................... 27
Figura 6 - Tempo na superfície associada com uma frente fria (a) e (c); diagrama esquemático
indicando a posição mais ao norte das frentes frias que influenciam as chuvas no
NEB (b). Fonte: Autor. .......................................................................................... 28
Figura 7 - Mapa do Estado de Alagoas, região a ser estudada neste trabalho. Fonte: Autor. .. 30
Figura 8 - Regiões com informação (em azul) e sem informação (em branco), produzida pelo
sensor LIS para o dia 01 de abril de 2010 (a) e imagem ampliada para o mesmo
dia (b) e (c). Fonte: NASA, 2014. ......................................................................... 32
Figura 9 - Exemplos de sistemas sinóticos encontrados através do campo de Linhas de
Corrente: (a) Cavado, (b) Crista, (c) Circulação Ciclônica e (d) Anticiclone.
Fonte: NCEP, 2014. ............................................................................................... 36
Figura 10 - Exemplo de Linhas de Corrente associado a um VCAN intenso observado. Fonte:
Autor. ..................................................................................................................... 37
Figura 11 - Exemplo de Linhas de Corrente associado à ZCIT encontrada no nível de 1000
hPa. Fonte: NCEP, 2014. ....................................................................................... 37
Figura 12 - Exemplo de Linhas de Corrente associado ao VCMN observados em (a) 700 hPa,
(b) 600 hPa, (c) 500 hPa, (d) 400 hPa e (e) 300 hPa. Fonte: NCEP, 2014. ........... 38
Figura 13 - Fluxograma de previsão das trovoadas divididas em três partes: Climatologia,
Sinótica e Termodinâmica. Siglas: al-c (alísios com circulação ciclônica), T
(curva de temperatura), Td (curva de umidade), VCAN e CJNEB. Fonte: BRITO,
2008. ...................................................................................................................... 39
Figura 14 - Número de eventos com trovoadas ocorrentes em todos os meses, dentre o período
de 15 anos (1998-2012). Fonte: Autor. .................................................................. 45
Figura 15 - Sistemas sinóticos encontrados em todos os eventos com trovoadas. Fonte: Autor.
............................................................................................................................... 47
Figura 16 - Número de eventos com trovoadas encontrados para cada sistema sinótico. Fonte:
Autor. ..................................................................................................................... 47
Figura 17 - Número de eventos com trovoadas referentes ao posicionamento de seus sistemas
sinóticos com circulação aberta. Fonte: Autor. ..................................................... 48
Figura 18 - Exemplos de alguns casos com trovoadas e suas respectivas posições em relação
ao Cavado em Altos Níveis apresentando-se na (a) Vanguarda do Cavado e
Retaguarda da Crista, (b) Vanguarda do Cavado, (c) Retaguarda do Cavado e
Vanguarda da Crista, (d) Ret aguarda do Cavado, (e) Eixo do Cavado. FONTE:
Autor. ..................................................................................................................... 49
Figura 19 - Número de eventos com trovoadas referentes ao posicionamento de seus sistemas
sinóticos com circulação fechada. Fonte: Autor. ................................................... 50
Figura 20 - Posicionamento das trovoadas em relação aos seguintes sistemas sinóticos: (a)
VCAN e (b) Cavado em Altos Níveis. Fonte: Autor. ............................................ 50
Figura 21 - Imagem de Satélite no canal IR do dia 08 de Abril de 1998 (a) às 17:45 Z e (b)
imagem do satélite TRMM com localização exata da trovoada às 17:42 Z. Fonte:
NCDC/NOAA e TRMM, 2014. ............................................................................ 52
Figura 22 - Linhas de corrente às 18 Z para o dia 08 de Abril de 1998 em (a) 1000, (b) 500 e
(c) 300 hPa. Fonte: Autor. ..................................................................................... 53
Figura 23 - Perfil Vertical Simulado para Maceió, às 18 Z do dia 08 de Abril de 1998. Fonte:
Autor. ..................................................................................................................... 54
Figura 24 - Imagens de Satélite no canal (a) IR às 14:45Z, (b) WV e (c) IR Realçado às 16Z
para o dia 19 de Janeiro de 2010. Fonte: NCDC/NOAA e CPTEC/INPE, 2014. . 55
Figura 25 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa às 12Z, (b) 1000 hPa às 18Z, (c) 500 hPa às
12Z, (d) 500 hPa às 18Z, (e) 300 hPa às 12Z e, (f) 300 hPa às 18Z para o dia 19 de
Janeiro de 2010. Fonte: Autor. .............................................................................. 56
Figura 26 - Perfil Vertical Simulado para Maceió nos horários de 12Z e 18Z do dia 19 de
Janeiro de 2010. Fonte: Autor. .............................................................................. 58
Figura 27 - Imagens de Satélite no canal IR (a) às 21Z do dia 14 de Março de 2008, (b) 00Z
do dia 15 de Março de 2008 e (c) TRMM indicando a localização exata da
trovoada às 23:30Z para o dia 14 de Março de 2008. Fonte: NCDC/NOAA e
TRMM, 2014. ........................................................................................................ 59
Figura 28 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 500 hPa e, (c) 300 hPa para o dia 15 de
Março de 2008 às 00Z. Fonte: Autor. .................................................................... 60
Figura 29 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 00Z do dia 15 de Março de
2008. Fonte: Autor. ................................................................................................ 61
Figura 30 - Imagem de Satélite no canal IR realçada às 23Z para o dia 20 de Outubro de 2010.
Fonte: CPTEC/INPE, 2014.................................................................................... 62
Figura 31 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 500 hPa e, (c) 300 hPa às 00Z para o dia
21 de Outubro de 2010. Fonte: Autor. ................................................................... 63
Figura 32 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 00Z do dia 21 de Outubro de
2010. Fonte: Autor. ................................................................................................ 64
Figura 33 - Imagens do Satélite (a) TRMM e (b) imagem do satélite no canal IR Realçado
para o dia 21 de Abril de 2006, às 14:45Z. Fonte: TRMM e NCDC/NOAA, 2014.
............................................................................................................................... 65
Figura 34 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 500 hPa e, (c) 300 hPa para o dia 21 de
Abril de 2006, às 12Z. Fonte: Autor. ..................................................................... 66
Figura 35 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 12Z do dia 21 de Abril de
2006. Fonte: Autor. ................................................................................................ 67
Figura 36 - Imagem de Satélite no canal IR às 00Z do dia 19 de Novembro de 2006. Fonte:
NCDC/NOAA, 2014. ............................................................................................ 68
Figura 37 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 700 hPa, (c) 600 hPa, (d) 500 hPa, (e)
400 hPa e (f) 300 hPa para o dia 19 de Novembro de 2006 à 00Z. Fonte: Autor...
............................................................................................................................... 69
Figura 38 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 00Z do dia 19 de Novembro
de 2006. Fonte: Autor. ........................................................................................... 70
Figura 39 - Fluxograma climatológico dos eventos com trovoadas. Fonte: Autor. ................. 72
Figura 40 - Fluxograma sinótico dos eventos com trovoadas. Siglas entre parênteses: C
(Ciclônico); EQ (Entrada Quente); NW (Noroeste); N (Norte); NE (Nordeste); RT
(Retaguarda). Fonte: Autor. ................................................................................... 73
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Frequência de trovoadas pelos dados do satélite TRMM, que são os valores
mostrados sem parênteses, e pelos dados do Aeroporto Zumbi dos Palmares, valores
entre parênteses, em um período de 10 anos (1998-2007). Fonte: Brito, 2008c. ....... 33
Tabela 2 - Índice LI. (Fonte: National Weather Service Weather Forecast Officem 2014)..... 41
Tabela 3 - Índice CAPE. (Fonte: DUARTE et al., 2002). ........................................................ 43
Tabela 4 - Frequência e soma de trovoadas em um período de 15 anos (1998 à 2012),
utilizando dados do Aeroporto Zumbi dos Palmares e dados do Satélite TRMM. .... 45
Tabela 5 - Média e soma anual da frequência de trovoadas registrado pelo satélite TRMM
com os registrados pelo DECEA nos últimos 15 anos. .............................................. 46
Tabela 6 - Eventos com trovoada e horários de ocorrência do mesmo, escolhidos para análise
detalhada. .................................................................................................................... 51
Tabela 7 - Valores médios dos índices de instabilidade CAPE+ e LI, para cada sistema
sinótico estudado. ....................................................................................................... 71
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AL –
Alagoas
AN –
Altos Níveis
AZP –
Aeroporto Zumbi dos Palmares
CAPE –
Convective Available Potential Energy
CJ –
Corrente de Jato
CJNEB –
Corrente de Jato no Nordeste Brasileiro
CPTEC –
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos
CT –
Centro
DECEA –
Departamento de Controle do Espaço Aéreo
E–
Este
EQ –
Entrada Quente
EX –
Eixo
GOES –
Geostationary Operational Environmental Satellites
GrADS –
Grid Analysis and Display System
INPE –
Instituto de Pesquisas Espaciais
LI –
Lifted Index
LIS –
Lightning Imaging Sensor
N–
Norte
NCAR –
National Center for Atmospheric Research
NCDC –
National Climatic Data Center
NCE –
Nível de Convecção Espontânea
NCEP –
National Centers for Environmental Prediction
NE –
Nordeste
NEB –
Nordeste Brasileiro
NEq –
Nível de Equilíbrio
NOAA –
National Oceanic and Atmospheric Administration
NW –
Noroeste
O–
Oeste
RT –
Retaguarda
S–
Sul
SE –
Sudeste
SW –
Sudoeste
TRMM –
Tropical Rainfall Measuring Mission
VCAN –
Vórtice Ciclônico em Altos Níveis
VCMN –
Vórtice Ciclônico em Médios Níveis
VG –
Vanguarda
ZCIT –
Zona de Convergência Intertropical
ZF –
Zona Frontal
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 16
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................ 18
2.1 Trovoadas ..................................................................................................................... 18
2.1.1 Ciclo de vida de uma trovoada ............................................................................ 19
2.1.1.1 Formação ............................................................................................ 19
2.1.1.2 Desenvolvimento ............................................................................... 19
2.1.1.3 Dissipação .......................................................................................... 20
2.2 Climatologia das trovoadas........................................................................................... 20
2.3 Sistemas sinóticos associados às trovoadas do NEB .................................................... 21
2.3.1 Cavados báricos................................................................................................... 22
2.3.2 Zona de Convergência Intertropical – ZCIT ....................................................... 23
2.3.3 Vórtice Ciclônico em Altos Níveis – VCAN ...................................................... 24
2.3.4 Vórtice Ciclônico em Médios Níveis – VCMN .................................................. 26
2.3.5 Zona frontal ......................................................................................................... 27
3 METODOLOGIA ................................................................................................................ 30
3.1 Área em estudo ............................................................................................................. 30
3.2 Levantamento dos eventos com trovoadas ................................................................... 31
3.2.1 Dados do Aeroporto Zumbi dos Palmares .......................................................... 31
3.3 Estudo comparativo dos dados do DECEA e do satélite TRMM sobre a frequência das
trovoadas. ............................................................................................................................. 32
3.4 Dados de Reanálises do National Centers for Environmental Prediction do National
Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) .............................................................. 33
3.5 Utilização do Software GrADS .................................................................................... 34
3.6 Análise sinótica através de diferentes campos sinóticos .............................................. 35
3.6.1 Análise sinótica através do Campo de Linhas de Corrente ................................. 35
3.7 Sistemas sinóticos encontrados em estudos anteriores ................................................. 38
3.8 Análise sinótica através de imagem de satélite ............................................................. 40
3.9 Análise dos Perfis Verticais e Índices de Instabilidade ................................................ 40
3.9.1 Análise e descrição dos Índices de Instabilidade ................................................ 41
3.9.1.1 Índice de Levantamento (Lifted Index – LI) ...................................... 41
3.9.1.2 CAPE+ ............................................................................................... 42
4 RESULTADOS ................................................................................................................... 44
4.1 Estudo da frequência das trovoadas .............................................................................. 44
4.2 Sistemas sinóticos nos eventos com trovoadas ............................................................. 46
4.3 Posicionamento das trovoadas nos sistemas sinóticos.................................................. 48
4.4 Exemplos de casos com trovoadas para cada sistema sinótico..................................... 51
4.4.1 Cavado em Altos Níveis ...................................................................................... 51
4.4.2 Vórtice ciclônico em altos níveis ........................................................................ 54
4.4.3 Zona de Convergência Intertropical .................................................................... 58
4.4.4 Zona frontal ......................................................................................................... 61
4.4.4.1 Zona frontal com circulação ciclônica nos alísios ............................. 61
4.4.4.2 Zona frontal e ZCIT ........................................................................... 64
4.4.5 Vórtice ciclônico em médios níveis .................................................................... 67
4.5 Índices de instabilidade nos eventos com trovoadas .................................................... 70
4.6 Fluxograma do sistema de trovoadas ............................................................................ 71
5 CONCLUSÕES ................................................................................................................... 74
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 76
APÊNDICE A .......................................................................................................................... 82
ANEXO A ................................................................................................................................ 87
16
1 INTRODUÇÃO
A expressão “trovoada” é utilizada como um termo técnico, onde apresenta a presença
de nuvens Cumulonimbus descarregando fenômenos de grande intensidade, tais como
precipitação intensa, descargas elétricas, rajadas, formação de gelo em altos níveis, granizo e
turbulência.
As descargas elétricas, associadas à trovoada, são manifestações extremas da
instabilidade atmosférica e um dos fenômenos meteorológicos mais devastadores.
Condicionam o funcionamento de numerosas atividades socioeconômicas e podem até causar
a perda de vidas humanas. As trovoadas geralmente podem se formar e se desenvolver em
qualquer localização geográfica particular, talvez com mais frequência em áreas localizadas
em latitudes médias, quando o ar quente e úmido se choca com o ar mais frio.
Existem quatro tipos de tempestades: oriundas de uma única célula; em conjunto com
outras células; através de linhas de instabilidade e; por super células. Trovoadas de super
células são as mais fortes e as mais associadas à fenômenos meteorológicos severos.
Trovoadas desprovidas de precipitações podem causar incêndios florestais através do calor
gerado a partir do relâmpago nuvem-solo que os acompanha. Em geral, as tempestades
exigem três condições para a sua formação: 1) Umidade; 2) Massa de ar instável; 3) Força de
elevação (liberação de calor). (WIKIPEDIA, 2014)
Todas as tempestades, independente do tipo, passam por três fases: 1) Fase inicial; 2)
Fases de desenvolvimento e; 3) fase de dissipação. Na fase inicial observam-se as massas de
ar sendo elevadas para o ar superior. Nesta fase existem nuvens do tipo Cumulus e a partir daí
começa a haver convergência de ar através do processo de convecção, onde se cria uma área
de baixa pressão, dando início ao temporal. Na fase de desenvolvimento, o ar aquecido
continua a aumentar até atingir uma área de ar mais quente elevando-se ainda mais. Quando
atinge certo limite, o ar é forçado a se espalhar para fora, dando à nuvem uma característica
forma de “bigorna”. Desde então, forma-se Cumulonimbus e a partir daí, precipitações
intensas começam a cair, e outros fenômenos adversos também passam a atuar. Na fase de
Dissipação, o temporal é denominado por correntes descendentes. Nuvens Cirrus começam a
aparecer e então toda trovoada dissipa-se. (WIKIPEDIA, 2014)
Quanto à ocorrência das trovoadas para o Nordeste Brasileiro, há certa carência de
estudos voltados a este tema, em especial para o estado de Alagoas. As trovoadas atuam de
diversas maneiras em diferentes locais, por isto, deve-se fazer uma abordagem mais ampla e
detalhada para a entender o comportamento da atmosfera na região do NEB.
17
Alguns estudos anteriores voltados às precipitações intensas e trovoadas no NEB
foram elaborados, onde houve estudos sobre a frequência e análise de casos com trovoadas,
para o estado de Alagoas. Todavia, faz-se necessário uma contribuição detalhada destes
estudos. Portanto, estudar a frequência das trovoadas, analisando-as desde estudos anteriores
até o presente e verificar o comportamento das mesmas, bem como todos os eventos
encontrados dentro do Estado são os objetivos principais neste trabalho.
18
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O capítulo de revisão bibliográfica expõe alguns conceitos e teorias relevantes ao tema
do estudo. Ao decorrer do capítulo serão desenvolvidos de acordo com a literatura da área,
temas como: Trovoadas, Ciclo de Vida de uma Trovoada, Climatologia das Trovoadas e
Sistemas Sinóticos Associados às Trovoadas do NEB.
2.1 Trovoadas
Trovoada constitui uma situação meteorológica a qual é caracterizada pela presença de
descargas elétricas juntamente com efeitos de som acústicos na atmosfera, conhecidos por
trovão.
Para que a trovoada possa ocorrer, é necessário que exista elevação de ar úmido em
uma atmosfera instável. Uma atmosfera instável acontece quando o ar quente ascende de tal
forma que fique mais quente que o ar ambiente. Vale salientar que a elevação do ar quente é
um mecanismo que tenta restabelecer a estabilidade. Do mesmo modo, o ar mais frio tende a
descer enquanto mantiver mais frio que o ar ambiente. Se esta elevação do ar se torna muito
intensa, o ar esfria (adiabaticamente) até temperaturas abaixo do ponto do orvalho e condensa,
liberando calor latente que promove o aquecimento do ar e da superfície a elevação do ar,
intensificando assim a trovoada.
As trovoadas podem-se formar dentro das massas de ar a partir da elevação do ar por
convecção – muito comum no Verão, quando o aquecimento da superfície atinge seu máximo
e nas madrugadas de inverno, quando as águas estão relativamente quentes –, por efeito
orográfico – a barlavento das montanhas – ou, estar associadas às zonas frontais – sendo mais
intensas em frentes frias.
Uma vez que o som e a luz se deslocam através da atmosfera em velocidades distintas,
pode-se estimar a distância da trovoada através da diferença de tempo entre o relâmpago e o
trovão. A velocidade do som no ar é de aproximadamente 343 m/s. A velocidade da luz é tão
elevada (± 300.000 Km/s) que a transmissão da luz pode ser considerada instantânea. Portanto
multiplicando a velocidade do som pelo número de segundos de diferença entre o raio e o
trovão pode-se obter a distância da trovoada em metros.
19
2.1.1 Ciclo de vida de uma trovoada
Na vida de uma trovoada, formada a partir de convecção em uma massa de ar, estão
presentes 3 fases principais:
2.1.1.1 Formação
Quando as correntes de ar elevam-se e induzem à formação de Cumulonimbus. Então,
surgem as primeiras cargas de água, porém ainda não ocorrem os relâmpagos. No topo da
nuvem ocorre o processo de crescimento dos cristais de gelo e a partir daí, começam a
produzir grandes partículas de precipitação.
2.1.1.2 Desenvolvimento
Com o grande crescimento vertical da nuvem, os topos tornam-se achatados e com a
forma característica de uma “bigorna”. Isto se dá quando o ar ascendente encontra uma
inversão de temperatura estável (por exemplo, o ar mais quente da tropopausa). Os ventos
predominantes começam a difundir Cirrus a partir do topo das nuvens. Nesta fase os
relâmpagos começam a ocorrer em toda extensão das nuvens. No interior das nuvens a
turbulência é intensa e irregular, mantendo o equilíbrio entre correntes de ar ascendentes e
descendentes. Quando as partículas de precipitação começam a sobrecarregar, contrariando as
correntes de ar ascendentes, começam a cair, arrastando o ar em volta consigo.
À medida que as partículas de precipitação caem nas regiões mais quentes da nuvem,
há ar seco do ambiente o qual entra na nuvem e pode originar a evaporação dessas partículas.
A evaporação, por sua vez, esfria o ar, tornando-o mais denso. Este ar frio cai através das
nuvens com a precipitação que forma a corrente de ar descendente que, ao atingir a superfície,
pode-se espalhar, formando uma frente de rajada que desloca e substitui o ar mais quente da
superfície. Nesta fase a trovoada já produz ventos fortes, relâmpagos, precipitações intensas e
até tornados (dependendo do caso).
20
2.1.1.3 Dissipação
Nesta fase as nuvens começam a enfraquecer e a se dispersar para os lados, em
camadas. A partir daí as correntes de ar frias e descendentes tornam-se mais predominantes. O
ar frio, por sua vez, substitui o ar mais quente da superfície, enfraquecendo os movimentos
ascendentes dentro da trovoada. Nesta fase, ocorrem as correntes descendentes e fraca
precipitação. Sobram apenas nuvens da média e alta atmosfera como Altostratus e
Cirrostratus que podem até contribuir para diminuição do aquecimento da superfície.
2.2 Climatologia das trovoadas
Segundo Felicio (2005), a ocorrência de trovoadas, em geral, é maior próximo ao
Equador, reduzindo sua atuação conforme aumenta a latitude em todo o globo. Na faixa
tropical do planeta, a troposfera é mais convectiva. Por necessitarem de grandes gradientes
térmicos locais para fomentar a convecção, as trovoadas ocorrem com maior frequência,
climatologicamente, sobre os continentes do que sobre os oceanos. Na América do Sul (AS), a
região centro-sul (Sul-Sudeste do Brasil, Paraguai e Argentina) e a região ao sul da Amazônia
apresentam maior densidade de relâmpagos que ao longo de sua linha equatorial (BRITO et
al, 2008).
Existem cerca de 87 estações de superfície distribuídas ao longo de todo o território
nacional, sendo que a maior parte delas, produzem informações desde 1950. Desta forma,
analisando estes índices pode-se identificar o comportamento das trovoadas no Brasil.
Gin R; Guedes (2000) afirmaram que cerca de 39.000 trovoadas foram observadas no
território brasileiro.
Segundo os referidos autores, o período de maior atividade de
relâmpagos sobre todo território brasileiro ocorre entre os meses de Janeiro e Março com mais
de 400 relâmpagos por ano (Figura 1) em função de um forte aumento da atividade convectiva
sobre o continente. Neste período a instabilidade atmosférica é intensificada devido à
presença de bandas de nebulosidade convectivas que se organizam tanto nos interiores
continentais quanto em algumas regiões costeiras principalmente na costa norte - nordeste
brasileiro.
21
Figura 1 - Número total de trovoadas registradas por ano.
Fonte: Gin; Guedes, 2000.
O horário de maior ocorrência de relâmpagos é entre 19:00 e 21:00 horas local
apresentando uma média de mais de 30 relâmpagos por hora para cada mês (Figura 2). Este
horário é compatível com os horários de maior atividade convectiva que também foram
observados por Guedes e Machado (1997).
Figura 2 - Número total de trovoadas registradas por mês.
Fonte: Gin; Guedes, 2000.
2.3 Sistemas sinóticos associados às trovoadas do NEB
O termo Sistemas Sinóticos é empregado para designar um aglomerado de nuvens que
interagem entre si, em escala sinótica (1000 a 10.000 km), podendo estar associado a altos
índices de precipitação (SILVA, 2009). Uma melhor visualização dos sistemas sinóticos se dá
principalmente nas imagens de satélite meteorológico, onde se observa certo número de
nuvens que estão ligadas às características particulares de tempo. Essas características
resultam da ação de diferentes causas, tais como a circulação da atmosfera, o relevo ou até
22
mesmo a atuação e evolução das massas de ar. Os sistemas sinóticos formam-se em
decorrência do comportamento da circulação atmosférica e atuação de massas de ar, sendo
resultantes de movimentos ascendentes do ar úmido, que se expande com a diminuição da
pressão com a altitude e o resfriamento. Então, parte do vapor d’água se condensa até formar
nuvens (SILVA, 2009).
Segundo Molion; Bernardo (2000), os mecanismos dinâmicos que produzem chuvas
no NEB podem ser classificados em mecanismos de grande escala, responsáveis por cerca de
30% a 80% da precipitação observada dependendo do local, e mecanismos de meso e micro
escalas, que completam os totais observados. Dentre os mecanismos de grande escala,
destacam-se os Sistemas Frontais, Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e Vórtices
Ciclônicos em Altos Níveis (VCAN). Perturbações ondulatórias no campo dos ventos Alísios,
Complexos Convectivos e Brisas marítima e terrestre fazem parte da mesoescala, enquanto
que circulações orográficas e pequenas células convectivas constituem-se fenômenos de
micro escala.
Dentre os sistemas sinóticos citados anteriormente, destacam-se ainda Vórtices
Ciclônicos em Altos Níveis (KOUSKY; GAN, 1981; RAMIREZ, 1996), Vórtices Ciclônicos
em Médios Níveis (ANJOS, 1995; RODRIGUES et al., 2006), Alta da Bolívia , Zona de
Convergência do Atlântico Sul (QUADRO, 1994; SATYAMURTY et al., 1998), Linhas de
Instabilidade (COHEN, 1989), Cavados Báricos (RODRIGUES, et al., 2008) e Altas
Subtropicais (RAMIREZ; FERREIRA, , 2008).
A seguir serão apresentadas as definições de alguns sistemas sinóticos referidos neste
trabalho e suas atuações no NEB.
2.3.1 Cavados báricos
O Centro Regional de Meteorologia Tropical da OMM, em Miami, aponta que uma
onda tropical é um cavado ou uma máxima curvatura ciclônica nos ventos alísios de leste
(SIMPSON, 1968). Essa onda poderia alcançar um máximo de amplitude na baixa ou média
troposfera, ela pode ser o reflexo de uma baixa fria em altos níveis (VCAN) ou a extensão de
um cavado de latitudes médias voltado para o equador.
Segundo Rodrigues et al, 2008, os cavados báricos atuam no NEB durante qualquer
época do ano, e sem nenhum período preferencial (Verão ou Inverno astronômico, por
exemplo). No mesmo estudo, observou-se que os cavados ocorrem com maior frequência, às
12 Z, acompanhando quase 50% dos casos observados neste horário. Segundo o referido
23
autor, isso leva a crer que os mesmos têm alguma relação com o efeito térmico (instabilidade
barotrópica).
A maior parte dos cavados atuantes sobre o Estado de Alagoas é observada apenas em
baixos níveis (850 mb). Outras vezes, em 15% dos casos, os cavados são observados em
médios e altos níveis, onde então se encontram os Vórtices. Geralmente, isso se dá devido à
intensidade dos cavados, os quais dão origem aos vórtices, ou também, podem fazer parte dos
mesmos.
Rodrigues et al (2008) notaram que 87% dos cavados atuantes sobre o Estado se
originam nas correntes de ar da Alta Subtropical do Atlântico Sul. O mesmo também aponta
que em 63% dos fenômenos adversos, não foram registrados cavados atuantes em Alagoas.
Porém, dar-se destaque aos diferentes tipos de fenômenos adversos os quais foram associados
aos cavados. Neles, foram registrados tanto fenômenos de atmosfera instável, a exemplo das
trovoadas, como aqueles típicos de atmosfera estável, a exemplo de nevoeiros.
2.3.2 Zona de Convergência Intertropical – ZCIT
A posição e a intensidade da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), no Oceano
Atlântico Equatorial, é de extrema importância na determinação da qualidade do período
chuvoso da região do Nordeste. É um dos mais importantes sistemas meteorológicos atuando
nos trópicos.
A Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) pode ser definida como uma banda de
nuvens que circunda a faixa equatorial do globo terrestre (Figura 3), formada principalmente
pela confluência dos ventos alísios do Hemisfério Norte com os ventos alísios do Hemisfério
Sul, em baixos níveis. A confluência entre essas duas circulações faz com que o ar quente e
úmido ascenda e provoque a formação das nuvens, baixas pressões, altas temperaturas da
superfície do mar, intensa atividade convectiva e precipitação.
24
Figura 3 - Eixo de confluência (área circundada) dos ventos alísios de sudeste com os de nordeste (ZCIT).
Fonte: Apostila do Curso de Meteorologia da FUNCEME, 1998.
A ZCIT é o fator mais importante na determinação de quão abundante ou deficiente
serão as chuvas no setor norte do Nordeste do Brasil. Normalmente ela migra sazonalmente
de sua posição mais ao norte, aproximadamente 14°N entre Agosto e Outubro para posições
mais ao sul, aproximadamente 2 a 4°S entre Fevereiro a Abril. Esse deslocamento da ZCIT
está relacionado aos padrões da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) sobre essa bacia do
oceano Atlântico Tropical, conforme já demonstrado em vários estudos (UVO, 1989).
A ZCIT é mais significativa sobre os oceanos, e por isso, a Temperatura da Superfície
do Mar (TSM) é um dos fatores determinantes na sua posição e intensidade.
2.3.3 Vórtice Ciclônico em Altos Níveis – VCAN
Os Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCAN) possuem um papel importante no
regime de precipitação de regiões dos trópicos e extratrópicos, além de contribuírem nas
trocas de energia entre ambas as regiões (RAMIREZ, 1997). Os vórtices são também
importantes mecanismos de intercâmbio estratosfera-troposfera, sendo essenciais para
explicar valores anômalos de ozônio troposférico em latitudes médias e subtropicais
(HOLTON et al., 1995; KENTARCHOS, 2000).
No Brasil, as regiões mais afetadas pelos VCAN são: Sul, Sudeste e Nordeste
(LOURENÇO, 1996). Nesta última região, os sistemas se desenvolvem nas latitudes tropicais
do Oceano Atlântico Sul (KOUSKY; GAN, 1981; MISHRA et al., 2001) e de acordo com
experiências sinóticas podem ocasionar secas em algumas regiões ou inundações em outras,
dependendo da posição sobre a área afetada (SILVA, 2005) e das condições atmosféricas.
25
O período entre o final dos anos 50 e início dos anos 70 foi marcado pelo
desenvolvimento de diversos estudos sobre as características dos VCAN nos subtrópicos do
Hemisfério Norte (HN). As primeiras discussões a respeito da origem e formação desses
sistemas foram feitas por Palmén (1949), Palmer (1951), Simpson (1951).
Palmén (1949) observou VCAN que se originaram quando extensos cavados de ar
superior associados a bolsões de ar frios se desprendiam de sua região fonte, permanecendo
confinados no lado equatorial da corrente média dos ventos de oeste. Estes ciclones
subtropicais estiveram sempre precedidos de ar frio nos altos níveis através da atuação de
cavados com grande amplitude no escoamento polar de oeste, representando uma importante
ligação para a troca de energia entre regiões tropicais e polares.
Características similares foram encontradas por Palmer (1951) na região tropical,
quando analisava campos de linhas de corrente em duas situações de tempo (Junho de 1946 e
março de 1949). Perturbações na forma de onda se estenderam ao sul de 10°N formando
circulações ciclônicas fechadas na troposfera superior dos trópicos, que em algumas vezes,
permaneceram estacionárias por até duas semanas. Estes sistemas foram denominados de
“VCAN de origem tropical” (PALMER, 1951). Palmer sugeriu que a circulação destes
sistemas, em algumas vezes, foi semelhante ao dos vórtices desprendidos de latitudes
subtropicais, entretanto os vórtices tropicais se formaram por outro processo, já que não
envolveram ar polar em nenhum dos seus estágios de vida (PALMÉN et al. (1958) citado por
PÁLMEN; NEWTON, 1969).
Tomando como base os resultados obtidos por Palmén (1949) e Palmer (1951), Frank
(1970) denominou os VCAN conforme a região de formação: os VCAN que se formam nos
subtrópicos são tipo Palmén e aqueles cuja origem se dá na região tropical são do tipo
Palmer.
Os Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCAN) que penetram no NEB formam-se no
oceano Atlântico, principalmente entre os meses de Novembro à Março, e sua trajetória
normalmente é de leste para oeste, com maior frequência entre os meses de Janeiro e
Fevereiro, conforme demonstrado por Gan; Kousky (1982). O tempo de vida desses sistemas
varia em média, entre 7 a 10 dias (FEDOROVA, 2001).
Os VCAN são um conjunto de nuvens que, observado pelas imagens de satélite, têm a
forma aproximada de um círculo girando no sentido horário. Na sua periferia há formação de
nuvens causadoras de chuva e no centro há movimentos de ar de cima para baixo
(subsidência), aumentando a pressão e inibindo a formação de nuvens (Figura 4).
26
Figura 4 - Diagrama esquemático da nebulosidade associada aos Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis
(VCAN).
Os VCAN, que estão confinados na alta troposfera acima de 500 mb possuem pouca
nebulosidade, enquanto os que atingem níveis mais baixos possuem nebulosidade muita
intensa (GAN, 1983), que varia consideravelmente, dependendo da sua intensidade e extensão
vertical.
2.3.4 Vórtice Ciclônico em Médios Níveis – VCMN
Vórtice Ciclônico em Médios Níveis ou simplesmente chamado como VCMN,
consiste em um sistema com vórtices o qual apresenta circulação ciclônica fechada somente
em médios níveis, ou seja, exclusivamente entre 700 – 400 mb. Carvalho (2004) & Rodrigues
et al.(2006), analisaram a influência de zonas frontais observadas próximo ao NEB entre os
dias 15 a 20 de maio de 2003. Tal sistema estava associado ao VCMN.
Silva et al. (2011) analisaram a situação sinótica diariamente durante 4 (quatro) anos
associada a intensas precipitações em Alagoas. Já Santos (2012) se aprofundou mais no
estudo do VCMN e estudou a frequência, duração, distribuição espacial e sazonal do sistema
durante 3 anos (2008-2010). Analisando os três anos em conjunto, observou-se que o mês
com menor frequência observada foi setembro, com 5,7% dos casos, e as maiores frequências
foram registradas em Janeiro, Abril e Agosto com valores superiores a 10,0%. Quanto à
sazonalidade, nota-se que as menores frequências de VCMN são observadas na primavera e
no inverno (21,3% e 25,9% respectivamente). A estação com maior frequência é o verão
26,6%.
27
Além disso, concluiu que o VCMN esteve associado a sistemas de grande escala, tais
como: Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), Zona de Convergência do Atlântico Sul
(ZCAS) e Corrente de Jato Subtropical (CJS).
O referido autor também analisou e contabilizou cada campo de linha de corrente e
com isso foi possível definir os níveis preferenciais de surgimento do VCMN. Notou-se que
41% dos VCMN foram observados no nível de 700 mb, 27% no nível de 600 mb, 22% no
nível de 500 mb, 7% no nível de 400 mb e apenas 3% deles no decorrer do seu
desenvolvimento se estenderam até o nível de 800hPa.
Quanto à duração dos VCMN (Figura 5), Santos (2012) apontou um total de 492 casos
com duração entre 6-12 horas, 120 casos com tempo de vida entre 18-24 horas, entre 30-36
horas foram registrados 44 casos e 40 casos com duração igual ou superior a 42 horas de
duração.
Figura 5 - Duração dos VCMN, por faixa, para todo o período de análise.
Fonte: SANTOS, 2012.
2.3.5 Zona frontal
Outro importante mecanismo causador de chuvas no NEB está ligado à penetração de
frentes frias até às latitudes tropicais (5°S e 18°S). Uma definição básica sobre frentes é que
se tratam de bandas de nuvens organizadas que se formam na região de confluência entre uma
massa de ar frio (mais densa) com uma massa de ar quente (menos densa). A massa de ar frio
penetra por baixo da quente, como uma cunha, e faz com que o ar quente e úmido suba, forme
as nuvens e, consequentemente, as chuvas (Figura 6).
28
Figura 6 - Tempo na superfície associada com uma frente fria (a) e (c); diagrama esquemático indicando a
posição mais ao norte das frentes frias que influenciam as chuvas no NEB (b).
(a)
(b)
(c)
Para haver forte interação entre os sistemas frontais e a convecção, é necessário que os
sistemas frontais apresentem ampla penetração continental, sendo a região entre 15° S e 25°S
uma das regiões preferenciais para essas ocorrências. Durante a primavera-verão do HS, os
sistemas frontais se posicionam preferencialmente sobre a parte central do continente sulamericano, com seu eixo no sentido NW-SE, de inclinação variável, criando uma zona de
convergência de umidade que o qual é denominada Zona de Convergência do Atlântico Sul
(ZCAS) (MOLION, 2000).
Segundo Molion; Bernardo (2000) a penetração até latitudes equatoriais ocorre mais
frequentemente no inverno do Hemisfério Sul, quando o posicionamento médio da ZCIT
ocorre em torno de 10°N a 14°N nessa época. Oliveira (1986) verificou que os sistemas
29
frontais frequentemente se associam e interagem com convecção tropical, apesar de que nem
todos
os
sistemas
frontais
acontecem
com
a
mesma
intensidade.
30
3 METODOLOGIA
No capítulo referente à Metodologia, serão explicados alguns métodos os quais foram
elaborados para o estudo das trovoadas. Portanto, o estudo da área, levantamento da
frequência das trovoadas, descrição dos dados e softwares utilizados para confecção de
campos sinóticos, bem como a utilização dos mesmos e estudos termodinâmicos se fazem
presentes nesta seção.
3.1 Área em estudo
A área a ser abordada neste trabalho trata-se do Estado de Alagoas (Figura 7), o qual
situa-se na região do Nordeste do Brasil, com coordenadas 8° 12’ S e 10° 12’ S de Latitude e,
35° 09’ W e 38° 13’ W de Longitude. Possui uma área total de 27.767,661 Km², equivalente a
0,32% do território Nacional e 1,8% da região do NEB. O Estado faz fronteira com os Estados
de Pernambuco (Norte e Noroeste), Sergipe (Sul), Bahia (Sudoeste), além do Oceano
Atlântico (Leste). O Estado possui 102 municípios e é dividido em três mesorregiões: Agreste
Alagoano, Leste Alagoano e Sertão Alagoano (Anuário Estatístico de Alagoas, 2011).
O Clima no Estado varia conforme suas mesorregiões, onde a maior predominância é
de clima Tropical chuvoso com verão seco e estação chuvosa no outono/inverno. Em outras
localidades também predomina o clima quente, semi-árido, tipo estepe com estação chuvosa
no outono/inverno.
Figura 7 - Mapa do Estado de Alagoas, região a ser estudada neste trabalho.
Fonte: Autor, 2014.
31
3.2 Levantamento dos eventos com trovoadas
3.2.1 Dados do Aeroporto Zumbi dos Palmares
O levantamento do número de casos com trovoadas e suas respectivas datas com
ocorrência das mesmas, foi realizado através do banco de dados dos fenômenos adversos no
Aeroporto Internacional Zumbi dos Palmares, localizado na cidade de Maceió, Alagoas. Esses
dados foram obtidos do Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA).
DECEA possui uma série de informações meteorológicas que é voltada à aviação civil
e militar. Tais produtos são: Cartas Auxiliares; Cartas de Vento; Cartas SIGWX, Imagens de
Satélite; Meteograma; Plotagem de METAR; Radares Meteorológicos, dentre outros. Os
dados de trovoadas foram registrados por Plotagem de METAR, sendo analisados através de
códigos SYNOP e METAR. Tais dados possuem alcance máximo de 20Km de raio do
Aeroporto, que está localizado em 09°31’S de latitude e 34°55’W de longitude.
3.2.2. Dados do satélite TRMM.
O sistema TRMM — Tropical Rainfall Measuring Mission — é um satélite da NASA
que fornece mais informações tanto para testar quanto para melhorar os modelos. TRMM é
particularmente dedicado à identificação de chuvas em regiões tropicais e subtropicais da
Terra. Estas regiões compõem cerca de dois terços do total de precipitação na Terra e são
responsáveis por conduzir o nosso tempo e sistema climático. Durante mais de doze anos, o
satélite TRMM voou entre as latitudes de aproximadamente 30° mais ou menos, de ambos os
lados do equador, fazendo 16 órbitas por dia. Os instrumentos de bordo monitoram nuvens,
precipitações, fluxo de calor, raios e outros aspectos do ciclo da água.
O satélite TRMM tem 5 sensores a bordo, os quais são: 1) Precipitation Radar (PR), 2)
TRMM Microwave Imager (TMI), 3) Visible Infrared Scanner (VIRS), 4) Clouds and the
Earth's Radiant Energy System (CERES), 5) Lightning Imaging Sensor (LIS).
O sensor LIS a bordo do satélite TRMM é um instrumento usado para detectar
relâmpagos nas regiões tropicais do globo. O satélite TRMM descreve uma órbita tropical,
inclinação com relação ao equador a 350 km de altitude. Com isso, o LIS pode observar a
atividade de relâmpagos entre as latitudes de 35° S a 35º N.
A Figura 8 mostra como o fenômeno adverso foi registrado para o estudo. As áreas das
faixas ascendentes e descendentes em cor branca não são monitoradas pelo sensor LIS. Já as
áreas em cor azul, são faixas que são monitoradas pelo mesmo sensor (figura 8a). Essa figura
mostra um exemplo com dados obtidos pelo satélite TRMM para o dia 01 de Abril de 2010,
onde foi apontada trovoada sobre Maceió. As Figuras 8b e 8c mostram imagens ampliadas do
32
satélite TRMM para o mesmo dia. As áreas em cinza na Figura 8.c são monitoradas pelo
sensor LIS e as áreas em branco não são.
Figura 8 - Regiões com informação (em azul) e sem informação (em branco), produzida pelo sensor LIS
para o dia 01 de abril de 2010 (a) e imagem ampliada para o mesmo dia (b) e (c).
(a)
(b)
(c)
Fonte: NASA, 2014.
3.3 Estudo comparativo dos dados do DECEA e do satélite TRMM sobre a frequência
das trovoadas.
O levantamento do número de casos com trovoadas foi elaborado através dos dados do
Aeroporto Zumbi dos Palmares e pelas imagens do satélite TRMM, definidos nos sub-tópicos
acima. Tal frequência dos casos teve início através dos resultados apontados por Brito
(2008c), os quais são mostrados na Tabela 2. A frequência do fenômeno adverso foi estudada
entre os anos de 1998 à 2007, onde os valores apresentados sem parênteses foram registrados
pelos dados do satélite TRMM, e os valores entre parênteses foram registrados pelo
Aeroporto Zumbi dos Palmares.
33
Tabela 1 - Frequência de trovoadas pelos dados do satélite TRMM, que são os valores mostrados sem
parênteses, e pelos dados do Aeroporto Zumbi dos Palmares, valores entre parênteses, em um período de
10 anos (1998-2007).
Ano/Mês 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
JAN
3(0) 1(0) 5(1) 0(0) 4(0) 4(1) 4(1) 4(0) 0(0) 1(0)
FEV
0(0) 1(0) 3(0) 0(0) 4(1) 5(0) 1(1) 2(0) 1(1) 8(1)
MAR
2(0) 4(0) 0(0) 2(2) 2(1) 2(2) 2(0) 5(1) 5(1) 3(0)
ABR
1(0) 0(0) 0(2) 0(0) 2(0) 2(0) 0(0) 1(0) 5(0) 3(2)
MAI
0(0) 2(0) 2(0) 0(0) 0(0) 0(0) 1(0) 1(0) 2(0) 1(0)
JUN
0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 1(0) 0(0) 0(0)
JUL
0(0) 0(0) 0(0) 1(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)
AGO
0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 2(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)
SET
0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)
OUT
0(0) 0(0) 0(0) 2(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)
NOV
0(0) 1(0) 1(0) 0(0) 2(0) 0(0) 1(0) 0(0) 0(0) 0(0)
DEZ
0(0) 4(1) 0(0) 7(0) 2(0) 1(0) 1(0) 3(2) 2(0) 1(0)
Fonte: Brito, 2008c.
De acordo com as análises abordadas por Brito (2008 a, b e c), foi observado que em
todos os anos as trovoadas permaneceram mais frequentes entre os meses de Dezembro a
Abril e se mantendo ausentes, em todos os anos, no mês de Setembro. Estudos anteriores
indicaram um número inferior de eventos sinóticos analisados pelo referido autor, sendo
estudados apenas 04 (quatro) eventos em todo o período entre 1998 à 2007.
Dentre esses dados meteorológicos observacionais e em conjunto com os resultados
apontados por Brito (2008 a, b e c) foram registrados e analisados novos casos referentes às
trovoadas para o Estado de Alagoas, agora acrescentando os anos de 2008 à 2012. Além
destes, novos eventos foram vistos dentre os anos estudados por Brito (2008 a, b e c). Estes
novos casos foram acrescentados, onde serão discutidos no decorrer deste trabalho.
3.4 Dados de Reanálises do National Centers for Environmental Prediction do National
Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR)
O Projeto Reanálise NCEP/NCAR é um projeto conjunto entre o National Centers for
Environmental Prediction (NCEP, ex-"NMC") e do National Center for Atmospheric
Research (NCAR). O NCEP/NCAR utiliza um sistema de análise/previsão e realiza a
assimilação de dados usando dados desde 1948 até o presente. O grande subconjunto destes
dados está disponível a partir do Physical Sciences Division (PSD) em seu formato original
diário. Os dados são exportados diariamente em horários disponíveis em 0000Z, 0006Z,
0012Z e 0018Z .
34
Os dados de Reanálise do National Centers for Environmental Prediction do National
Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) foram utilizados para construção de
diversos campos sinóticos e termodinâmicos como linhas de corrente e magnitude do vento,
além de Omega nos três níveis principais da atmosfera, sendo eles: 1000 (baixos), 500
(médios) e 300 hPa (altos) para uma área que compreende (20°N a 50°S) de latitude e (80°W
a 20°W) de longitude, todos a cada 6 horas. O Aeroporto Zumbi dos Palmares (AZP) está
localizado dentro dessa área.
3.5 Utilização do Software GrADS
Grid Analysis and Display System (GrADS) é uma ferramenta de trabalho interativa
que é usada para facilitar o acesso, manipulação e visualização de dados das ciências exatas.
O GrADS suporta muitos formatos de arquivos de dados e foi implementado em todo o
mundo em uma variedade de sistemas operacionais comumente utilizados onde é distribuído
livremente na Internet.
GrADS usa um ambiente de dados 5-Dimensional: as quatro dimensões convencionais
(longitude, latitude, nível vertical, e tempo), mais uma dimensão 5 (opcional) para grades que
geralmente é implementado, mas concebidos para serem utilizados em conjuntos. Os
conjuntos de dados são colocados dentro do espaço de 5-D pela utilização de um descritor de
dados de arquivo. Diferentes conjuntos de dados podem ser graficamente sobrepostos, com a
correta inscrição espacial e temporal. As operações são executadas de forma interativa,
inserindo expressões como Fortran na linha de comando. Um rico conjunto de funções
internas é fornecido, mas os usuários também podem adicionar suas próprias funções como
rotinas externas escritas em qualquer linguagem de programação.
Os dados podem ser exibidos usando uma variedade de técnicas gráficas: gráficos de
linhas e barras, gráficos de dispersão, contornos suavizados, contornos sombreados, vetores
de vento, caixas de grade, caixas de grade sombreadas, etc. O GrADS possui uma interface
programável (linguagem de script) que permite a análise e visualização de aplicações
sofisticadas.
Através do software GRaDS foram plotados inúmeras imagens dos campos sinóticos e
termodinâmicos, como Linhas de Corrente, Omega, Pressão, Perfis Verticais, a fim de se
elaborar a análise de tais sistemas dentre os casos com trovoadas estudados neste trabalho. Os
mesmos foram executados em níveis de pressão e horários diferentes, antes escolhidos através
dos dados de entrada do NCEP/NCAR.
35
3.6 Análise sinótica através de diferentes campos sinóticos
Como parte principal deste trabalho, fez-se necessária a análise dos diferentes campos
sinóticos para identificação de sistemas que compõem a atmosfera no momento da trovoada.
É importante frisar que nem todos os campos sinóticos foram mostrados neste trabalho,
porém, para análise e identificação dos sistemas, foi imprescindível o estudo dos mesmos.
Os principais campos sinóticos analisados foram Linhas de Corrente (importante na
identificação dos sistemas sinóticos) e Ômega (válidos no estudo sobre o comportamento
vertical da atmosfera).
3.6.1 Análise sinótica através do Campo de Linhas de Corrente
Linha de Corrente é aquela na qual o vetor velocidade do vento torna-se tangente em
cada ponto. As linhas de corrente caracterizam o deslocamento das diversas parcelas de ar em
um mesmo período.
Para o vento geostrófico, as linhas de corrente coincidem com as isoípsas nos mapas
de geopotencial. As Linhas de corrente levam em consideração não somente a direção do
vento, como também a sua velocidade – para velocidade do vento mais forte, as linhas de
corrente situam-se mais próximas umas das outras (FEDOROVA, 1999).
O campo de Linhas de Corrente foi escolhido como campo “padrão” para identificação
e análise dos sistemas sinóticos. Os horários para verificação do sistema são àqueles adotados
pelo NCEP (ver item 3.4). Os mapas foram plotados levando em consideração os três níveis
principais da atmosfera: Baixos, Médios e Altos Níveis. Em baixos níveis, foram construídos
mapas em 1000 hPa. Em médios níveis foram construídos mapas de 700 hPa à 400 hPa. E em
altos níveis, foram considerados apenas 300 hPa.
Segundo Silva et al. (2011), a construção desses mapas, em cada nível, facilita a
identificação dos sistemas sinóticos e de mesoescala associados aos casos de trovoadas em
Alagoas, uma vez que através da circulação exposta neles, pode-se notar a atuação de cavados
(cristas), ciclones (anticiclones) e a confluência (difluência) dos ventos em cada nível.
Sistemas como Cavados, Cristas, Circulações ciclônicas e Anticiclones foram de fácil
identificação, pois puderam ser notados em quaisquer níveis atmosféricos (Figura 9).
Entretanto, para sistemas como ZCIT, VCAN e VCMN, houve um limite de observação, pois
36
se tratam de sistemas sinóticos que ocorrem somente em uma determinada camada da
atmosfera.
Figura 9 - Exemplos de sistemas sinóticos encontrados através do campo de Linhas de Corrente: (a)
Cavado, (b) Crista, (c) Circulação Ciclônica e (d) Anticiclone.
CRISTA
CAVADO
(a)
(b)
CIRCULAÇÃO
CICLÔNICA
ANTICICLONE
(c)
(d)
Fonte: Autor, 2014.
Para análise do VCAN, foram considerados campos de linhas de corrente desde 500
hPa até 300 hPa. A princípio o VCAN é observado somente em altos níveis (até pouco mais
de 200 hPa), mas quando há casos mais intensos o mesmo pode se estender até 500 hPa. A
Figura 10 demonstra um exemplo de VCAN intenso onde foi verificado desde médios níveis
até altos níveis.
37
Figura 10 - Exemplo de Linhas de Corrente associado a um VCAN intenso observado.
VCAN
Fonte: Autor, 2014.
A Zona de Convergência Intertropical também foi observada nas Linhas de Corrente e
magnitude do vento. Como já se sabe a mesma só pode ser vista em níveis baixos da
atmosfera, logo, as análises associadas a este sistema foram elaboradas somente em 1000 hPa,
como mostra o exemplo da Figura 11.
Figura 11 - Exemplo de Linhas de Corrente associado à ZCIT encontrada no nível de 1000 hPa.
ZCIT
Fonte: Autor, 2014.
Por fim, também foi analisado um sistema considerado pouco estudado na literatura,
mas que influência nas precipitações e trovoadas do Estado. Trata-se do VCMN identificado
nas imagens de Linhas de Corrente. O que diferencia este sistema do VCAN é o fato do
38
mesmo estar presente somente em médios níveis, ou seja, desde 700 hPa até cerca de 400 hPa.
É importante saber que o VCMN não é observado, em hipótese alguma, em baixos e altos
níveis. A Figura 12 mostra bem um exemplo de VCMN onde o mesmo obteve aparição
somente em 500 hPa.
Figura 12 - Exemplo de Linhas de Corrente associado ao VCMN observado em 500 hPa.
VCMN
(a)
Fonte: Autor, 2014.
3.7 Sistemas sinóticos encontrados em estudos anteriores
Brito (2008 a, b e c) estudou a ocorrência dos sistemas sinóticos dentre os casos com
trovoadas, em um período de 10 anos (1998-2007). Analisando os sistemas sinóticos em
baixos níveis predominantes, verificou a existência dos Alísios com curvatura ciclônica em
mais de 50% dos dias estudados. Em médios níveis não foi bem definido o sistema sinótico
predominante, sendo observada uma crista em 34%, um cavado em 32%, um anticiclone em
19% e um ciclone em 15% dos dias em estudo. Em altos níveis (200 mb) constatou-se que o
VCAN e CJNEB predominaram (67 e 64% dos casos, respectivamente), sobre a região NEB,
nos dias com trovoadas. Nesse nível, além do VCAN e da CJNEB também foram encontrados
anticiclone e crista (21% dos casos).
Logo abaixo, foi elaborado por Brito (2011) um fluxograma sobre o método de
previsão de trovoadas em função dos resultados das análises realizadas neste trabalho (Figura
13). Com os resultados obtidos, o meteorologista deve realizar três etapas para elaborar a
previsão, seguindo os determinados passos: 1) avaliação climatológica; 2) previsão sinótica e
por fim 3) previsão termodinâmica.
39
Primeiramente, deve-se ser obtida uma climatologia das trovoadas para um longo
período de dados e, com isso, avaliar o seu comportamento na região. Para Alagoas, como já
foram assinaladas anteriormente nas análises anteriores às trovoadas foram mais frequentes no
Verão e no mês de Março. Ressalta-se que as trovoadas têm uma atividade maior nos 5 meses
do ano, isto é, de Dezembro a Abril.
No segundo passo, deve-se analisar os sistemas sinóticos produtores de descargas
elétricas atuantes na região de estudo, observando nos níveis de 200 e 1000hPa, a existência
dos seguintes sistemas: 1) nos altos níveis VCAN e 2) Alísios com curvatura ciclônica nos
baixos níveis.
Por fim, conjuntamente com previsão climatológica e sinótica, é necessário analisar os
perfis termodinâmicos da atmosfera.
Figura 13 - Fluxograma de previsão das trovoadas divididas em três partes: Climatologia, Sinótica e
Termodinâmica. Siglas: al-c (alísios com circulação ciclônica), T (curva de temperatura), Td (curva de
umidade), VCAN e CJNEB.
Fonte: BRITO, 2008.
Com base neste estudo realizado por Brito (2011), foram feitas novas análises
referentes às observações climatológicas e sinóticas das trovoadas. Os estudos foram feitos
contendo mais anos de dados, portanto, algumas mudanças foram observadas tanto nas
40
análises climatológicas como na sinótica, identificando também mais sistemas sinóticos
presentes em novos eventos.
3.8 Análise sinótica através de imagem de satélite
Imagens do satélite GOES 8 (Geostationary Operational Environmental Satellites) nos
canais principais foram analisados e interpretados em todos os eventos com trovoadas: Canal
Infravermelho e Vapor D’água, nos horários próximos à ocorrência do fenômeno adverso.
GOES trata-se de um satélite geoestacionário, ou seja, sua órbita lhe permite ficar
sempre sobre o mesmo ponto do equador (neste caso, na longitude de 75°W). Em regime
normal transmite uma imagem do globo terrestre a cada 3 horas e de um fragmento do
continente americano a cada meia hora. O GOES é um dispositivo de 5 canais espectrais
sendo um Visível (0,55-0,75 µm), três canais Infravermelhos (3,8-4,0 µm, 10,2-11,2 µm,
11,5-12,5 µm) e o canal de Vapor d'Água (6,5-7,0 µm). No canal Visível, a resolução é 1 km.
Nos canais Infravermelhos, a resolução é de 4 km. No canal Vapor d'água, a resolução é de 8
km.
As imagens do satélite GOES foram obtidas a partir do Centro de Previsão de Tempo
e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE). Os dados de satélites, em diferentes canais foram
usados para identificar os sistemas sinóticos e a nebulosidade nos casos de trovoadas, como,
por exemplo, para estudar o deslocamento e evolução da mesma nas proximidades do Estado
de Alagoas.
Todavia, imagens do satélite GOES 12 também foram extraídas do National Climatic
Data Center (NCDC/NOAA), devido à ausência das imagens do satélite GOES 8 através do
CPTEC. Dados do satélite do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
ajudaram a melhorar a observação à variabilidade do tempo nos dias com fenômeno adverso.
3.9 Análise dos Perfis Verticais e Índices de Instabilidade
A análise termodinâmica da atmosfera, associada à formação das trovoadas, foi
realizada através de Perfis Verticais Simulados para a cidade de Maceió. Os perfis verticais
simulados foram construídos em um ponto de grade que foi escolhido dentro do Estado de
Alagoas em 9,6°S de latitude e 36°W de longitude, através dos dados do NCEP/NCAR, onde
a partir daí, são plotados pelo software GRaDS. Tais perfis foram gerados em 10 níveis
41
diferentes (1000, 950, 900, 850, 800, 700, 600, 500, 400 e 300 hPa). Vale salientar que essa
simulação foi feita por falta de dados de radiossondagem no Estado de Alagoas. Tais perfis
contribuíram principalmente na identificação da instabilidade e umidade da atmosfera, além
de apontar valores numéricos dos índices de instabilidade, descritos nos sub-tópicos a seguir.
3.9.1 Análise e descrição dos Índices de Instabilidade
Para avaliar a capacidade potencial da atmosfera no desenvolvimento de tempestades,
foram avaliados a partir de Perfis Verticais os seguintes Índices de Instabilidade, considerados
por Cordeiro (2013), os mais confiáveis na análise e previsão das trovoadas.
3.9.1.1 Índice de Levantamento (Lifted Index – LI)
O índice de instabilidade por levantamento é definido por GALWAY, 1956 pela
Equação 1:
LI = T500 – T500’
Para a qual:
T500 é a temperatura do ar ambiente em 500 hPa e;
T500’ é a temperatura de uma parcela de ar em 500 hPa (ambas em graus Celsius),
após ascender via curva adiabática seca e úmida. Após a saturação, a partir da superfície, com
a temperatura para o horário em que o perfil é obtido.
Valores negativos de LI indicam condições instáveis, por exemplo, a parcela de ar
ascendente é flutuante em níveis médios. O índice LI é uma informação importante para
analisar o grau de instabilidade atmosférica, especialmente quando combinada com o CAPE
(NASCIMENTO, 2005).
A Tabela 3 apresenta os valores críticos do Índice LI.
Tabela 2 - Índice LI.
Índice LI
LI > 2
0 < LI < 2
-2 < LI < 0
-4 < LI < -2
LI < -4
Potencial de ocorrência de atividade
convectiva
Sem atividade convectiva significante
Possibilidade de ocorrência de
convecção rasa
Possibilidade de ocorrência de
convecção profunda
Possibilidade de chuvas e trovoadas
(porém, pouco severas)
Possibilidade de chuvas torrenciais com
trovoadas severas
Fonte: National Weather Service Weather Forecast Officem, 2014.
42
3.9.1.2 CAPE+
O valor de CAPE, também conhecido como energia de flutuabilidade, corresponde à
área entre a curva de temperatura do ambiente (dada pela sondagem) e a curva da adiabática
saturada, do Nível de Convecção Espontânea (NCE) até o Nível de Equilíbrio (NE). O NCE é
o nível em que a temperatura da parcela torna-se maior do que a do ambiente, o que induz
movimentos ascendentes espontâneos da parcela. O NE é o nível, perto do topo da troposfera,
em que a parcela tem a mesma temperatura do que a do ambiente e, portanto, não continua em
seu movimento ascendente (representa o nível do topo das nuvens).
Quanto maior o CAPE, maior é a diferença entre a taxa de variação vertical de
temperatura do ambiente e da parcela, o que implica em um movimento de ascensão da
parcela devido à sua flutuabilidade. O valor do CAPE é utilizado na verificação das condições
de instabilidade da atmosfera provocada por processos convectivos.
O valor do CAPE pode ser calculado a partir da Equação 2:
CAPE
z NE
z NCE
g
e
es
dZ
Para a qual:
NE é nível de equilíbrio (térmico) [m];
NCE é nível de convecção espontânea [m];
g é aceleração da gravidade [m/s2];
∆Өe é diferença entre a temperatura potencial equivalente da parcela em superfície e a
temperatura potencial equivalente saturada do ambiente, em cada nível [ºC], dado pela
equação:
e ep es
Өep
é a temperatura potencial equivalente da parcela em superfície [ºC];
Өes
é a temperatura potencial equivalente saturada do ambiente, dada pela
sondagem [ºC].
A Tabela 4 apresenta os valores limites de CAPE, indicando o potencial para o
desenvolvimento de tempestades.
43
Tabela 3 - Índice CAPE.
CAPE
<300
300-1000
1000-2500
2500-3000
Potencial de Convecção
Baixa ou nenhuma
Fraca
Moderada
Forte
Fonte: DUARTE et al., 2002.
Embora esses índices de instabilidade tenham sido originalmente concebidos para as
latitudes médias do Hemisfério Norte, eles podem ser úteis para a previsão de sistemas
convectivos no Brasil, em particular para a região sul do país. Para as regiões tropicais do país
existe
a
necessidade
de
utilizá-los
como
base
conceitual.
44
4 RESULTADOS
Os resultados apresentam algumas análises referentes ao objetivo principal deste
trabalho. Nele, será mostrada a frequência das trovoadas dentre o período de 15 anos e seus
sistemas sinóticos encontrados. Além disto, será discutido o posicionamento da trovoada para
cada sistema sinótico e então exibir estudos de casos referentes aos mesmos. Para finalizar,
será apresentada uma análise termodinâmica utilizando os índices de instabilidade CAPE+ e
LI.
4.1 Estudo da frequência das trovoadas
A análise da frequência dos dias com trovoadas foi feita utilizando os dados do
Aeroporto Zumbi dos Palmares e dados do satélite TRM. Através desses dados foram
estudados os casos com a presença do fenômeno adverso durante os 15 anos atualizados
(1998 à 2012).
Ao todo, foram encontrados 212 eventos com ocorrência do fenômeno adverso, em um
período de 15 anos. A Tabela 4 e a Figura 14 mostram que a trovoada esteve com maior
presença dentre os meses onde predominam as temperaturas mais altas em Maceió, ou seja,
em Janeiro, Fevereiro e Março apresentando 44, 40 e 43 casos. Entretanto, meses em que
predominam o inverno e a primavera (de Junho à Novembro), a frequência foi menor,
especialmente em Setembro em que não se obteve registros de trovoadas.
45
Tabela 4 - Frequência e soma de trovoadas em um período de 15 anos (1998 à 2012), utilizando dados do
Aeroporto Zumbi dos Palmares e dados do Satélite TRMM.
Ano/
Jan
Mês
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Soma/Mês
3
1
5
4
4
5
4
1
2
7
5
3
44
Fev
1
3
4
5
2
2
4
8
5
1
1
3
1
40
Mar
Abr
2
4
1
2
2
2
2
5
5
3
8
1
4
3
43
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
2
2
1
1
1
2
2
1
6
6
1
2
3
4
28
Dez
4
2
7
1
1
1
3
3
2
1
1
2
1
3
3
1
1
2
1
2
2
2
3
1
16
2
1
2
0
5
8
24
Soma/
Ano
6
13
11
12
16
16
12
17
19
20
21
9
20
16
4
212 casos
Fonte: TRMM e DECEA, 2014.
Figura 14 - Número de eventos com trovoadas ocorrentes em todos os meses, dentre o período de 15 anos
(1998-2012).
N° de casos mensais em 15 anos
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
44
40
43
28
24
16
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
1
1
2
Jun
Jul
Ago
5
8
0
Set
Out
Nov
Dez
Fonte: Autor, 2014.
A Tabela 5 indica os valores da soma e da média anual dos dias com trovoadas
registrados pelo satélite TRMM com os registrados pelo DECEA para os 15 anos estudados.
46
De acordo com os estudos anteriores, os dias com ocorrência de trovoadas sobre o
Estado de Alagoas teve um aumento regular durante todo o período. Na Tabela 2 nota-se que
o ano de 2008 apresentou o maior número de casos dentre os anos estudados, com uma soma
de 21 casos e uma média de 1,7 casos por ano. Porém, não foi possível observar o mesmo
para o ano de 2012, pois o mesmo obteve um decréscimo acentuado no número de eventos
registrados, identificando apenas 04 (quatro) casos, valor este considerado um dos menores
desde 1998 em que apresentou 06 (seis) casos. Portanto, a média para o ano de 2012
consequentemente decresceu ficando somente com 0,3.
Tabela 5 - Média e soma anual da frequência de trovoadas registrado pelo satélite TRMM com os
registrados pelo DECEA nos últimos 15 anos.
Ano
98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Soma
6 13 11 12 16 16 12 17 19 20 21 9 20 16 4
Média 0,5 1,1 0,9 1,0 1,3 1,3 1,0 1,4 1,6 1,7 1,8 0,8 1,7 1,3 0,3
Fonte: TRMM e DECEA, 2014.
4.2 Sistemas sinóticos nos eventos com trovoadas
Foi feita análise dos sistemas sinóticos que atuaram de forma direta ou indireta no
desenvolvimento do fenômeno adverso. Alguns sistemas típicos da atmosfera foram
encontrados dentre os dias analisados e, além disso, também foi observado o posicionamento
da trovoada em relação ao sistema sinótico.
Para identificar o sistema atuante e seu posicionamento, foi feito um levantamento dos
horários em que ocorreu a trovoada. Importante frisar que nem todos os eventos apresentaram
horários definidos, devido aos erros constantes durante o carregamento dos dados. Portanto,
pode-se dizer que em um total de 212 casos, 161 possuem horário da trovoada e 51 não
possuem. Deste modo, todos os 161 eventos foram detalhadamente analisados na busca por
sistemas sinóticos causadores de trovoadas em toda Alagoas.
A Figura 15 mostra os sistemas encontrados em todos os 161 dias com trovoada. Os
sistemas mais identificados foram Cavados atuando em Altos Níveis (Sem nenhuma presença
de Vórtices ciclônicos); VCAN e ZCIT. Além destes, outros sistemas também foram vistos no
momento da trovoada que até então, são pouco estudados na causa do mesmo. São eles: Zona
Frontal e VCMN. Mais adiante serão discutidos exemplos de casos com trovoada referente ao
seu respectivo sistema sinótico.
47
Figura 15 - Sistemas sinóticos encontrados em todos os eventos com trovoadas.
Fonte: Autor, 2014.
Posteriormente foi observado o número de eventos encontrados para cada sistema
sinótico. Vale salientar que estes sistemas foram identificados somente no nível indicado, ou
seja, não apontando presença do mesmo em outros níveis da atmosfera. A Figura 16 abaixo
apresentou maior número de casos com trovoadas na presença de Cavado em Altos Níveis
com 40 casos e VCAN com 94 casos; sistemas estes que ocorrem com frequência em casos
com trovoadas.
Outros sistemas também foram visualizados durante a presença do fenômeno adverso,
porém apresentando poucos casos. São eles, ZCIT com 15 casos; VCMN com apenas 02
casos; Zona Frontal apontando 10 casos.
Figura 16 - Número de eventos com trovoadas encontrados para cada sistema sinótico.
N° de casos por Sistema
Sinótico
100
80
60
40
20
0
94
40
Cavado em
A.N.
Fonte: Autor, 2014.
VCAN
10
15
ZONA
FRONTAL
ZCIT
2
VCMN
48
4.3 Posicionamento das trovoadas nos sistemas sinóticos
O posicionamento da trovoada foi verificado em relação ao sistema sinótico atuante.
Para isto, foram considerados dois momentos: (1) para sistema de circulação aberta
especialmente para Cavado em Altos Níveis e; (2) para sistemas de circulação fechada como
os Vórtices Ciclônicos.
A Figura 17 mostrou que, para Cavado em Altos Níveis, a trovoada localizou-se com
maior predominância entre a Retaguarda do Cavado e Vanguarda da Crista, apresentando 17
casos ao total. Para eventos onde apenas mostra a trovoada à Retaguarda do Cavado,
considerado sistema intenso, obteve-se 6 casos. Por outro lado, a menor predominância de
trovoadas ocorreu na Vanguarda do referido sistema, apontando apenas 02 casos. Trovoadas
localizadas entre a Vanguarda do Cavado e Retaguarda da Crista foram encontradas em
apenas 04 casos. Por fim, 11 eventos indicaram trovoadas posicionadas em seu Eixo.
Figura 17 - Número de eventos com trovoadas referentes ao posicionamento de seus sistemas sinóticos com
circulação aberta.
Cavado em Altos Níveis
17
11
6
4
2
(Vang) do
Cavado e (Ret)
da Crista
(Vang) do
Cavado
Eixo
(Ret) do Cavado (Ret) do Cavado
e (Vang) da
Crista
Fonte: Autor, 2014.
A seguir, a Figura 18 apresenta exemplos de como o fenômeno adverso atuou com a
presença do Cavado em Altos níveis, levando em consideração todas as posições
anteriormente citadas.
49
Figura 18 - Exemplos de alguns casos com trovoadas e suas respectivas posições em relação ao Cavado em
Altos Níveis apresentando-se na (a) Vanguarda do Cavado e Retaguarda da Crista, (b) Vanguarda do
Cavado, (c) Retaguarda do Cavado e Vanguarda da Crista, (d) Ret aguarda do Cavado, (e) Eixo do
Cavado.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Fonte: Autor, 2014.
50
Os sistemas sinóticos de circulação fechada, apresentados na Figura 19, apontaram a
grande distribuição das trovoadas em todas as regiões do VCAN, sendo sua maior
predominância observada à Noroeste com 15 casos, Norte e Nordeste com 14 casos. Em
seguida, foram identificados casos a Oeste e Sudoeste do VCAN, ambos apresentando 13
casos. Ainda no mesmo sistema, a trovoada foi vista à Leste, Centro, Sudeste e Sul apontando
09, 08, 04 e 04 casos, respectivamente.
Para o VCMN foi identificado apenas 02 casos no geral, sendo observada a trovoada
somente à Norte e Oeste, ambos apresentando 01 caso.
Figura 19 - Número de eventos com trovoadas referentes ao posicionamento de seus sistemas sinóticos com
circulação fechada.
Sistemas de circulação
fechada
14 14
13 13
9
15
8
4 4
1 0 0 0 0 0 1 0 0
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
CT
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
CT
20
15
10
5
0
VCAN
VCMN
Fonte: Autor, 2014.
Para melhor visualização foi elaborado esquemas sobre o posicionamento da trovoada
em relação aos dois sistemas sinóticos mais presentes em dias com trovoadas (Figura 20). O
caráter de classificação de cores, quanto a sua posição, foi indicado pela cor Vermelha (acima
de 20 casos encontrados), Azul (entre 10 e 19 casos) e Preto (abaixo de 09 casos). Aqueles
que não apresentam numeração indicam ausência dos eventos encontrados.
Figura 20 - Posicionamento das trovoadas em relação aos seguintes sistemas sinóticos: (a) VCAN e (b)
Cavado em Altos Níveis.
(a)
Fonte: Autor, 2014.
(b)
51
4.4 Exemplos de casos com trovoadas para cada sistema sinótico
Como parte da análise, alguns eventos foram escolhidos como exemplo para cada
sistema sinótico, sendo assim analisados e discutidos no decorrer deste trabalho. A Tabela 7
indica os sistemas e suas respectivas datas escolhidas juntamente com o horário de ocorrência
do fenômeno adverso para estudo de caso.
Tabela 6 - Eventos com trovoada e horários de ocorrência do mesmo, escolhidos para análise detalhada.
Sistemas Sinóticos
Eventos com trovoadas
Hora da Trovoada
Cavado em A.N.
08 de Abril de 1998
Entre 17:30 e 19:30 Z
VCAN
19 de Janeiro de 2010
Entre 13 e 15 Z
ZCIT
14 de Março de 2008
Entre 22:00 e 23:40 Z
ZONA FRONTAL
20 de Outubro de 2010
23:00 Z
ZONA FRONTAL + ZCIT
21 de Abril de 2006
14:30 Z
VCMN
19 de Novembro de 2006
00:00 Z
Fonte: Autor, 2014.
4.4.1 Cavado em Altos Níveis
Primeiramente discutir-se-á um sistema sinótico de caráter comum na ocorrência das
trovoadas. Dentre todas as classificações apontadas na Figura 18, foi escolhido um evento
onde apresentou maior ocorrência de casos, sendo ele na Retaguarda do Cavado e
Vanguarda da Crista.
O caso escolhido para análise ocorreu no dia 08 de Abril de 1998, entre 17:30 e
19:30Z, aproximadamente. A imagem de satélite no canal IR, às 17:45 Z (Figura 21a), mostra
uma nebulosidade local concentrada sobre uma pequena área do litoral nordestino, atingindo
principalmente o litoral alagoano. Pela imagem do satélite TRMM (Figura 21b) vê-se a
localização da trovoada onde se predomina a nebulosidade local. Apesar da nebulosidade
fraca, a mesma obteve duração de aproximadamente 2 horas, logo, não foi descartada.
52
Figura 21 - Imagem de Satélite no canal IR do dia 08 de Abril de 1998 (a) às 17:45 Z e (b) imagem do
satélite TRMM com localização exata da trovoada às 17:42 Z.
(a)
(b)
Fonte: NCDC/NOAA e TRMM, 2014.
As imagens de Linhas de Corrente, às 18Z, mostraram que em 1000 hPa (Figura 22a)
ocorre apenas a presença de Alísios retos. Em 500 hPa (Figura 22b), observa-se uma crista
intensa predominante da Alta da Bolívia, a qual atinge todo o NEB. Sobre o oceano, sistemas
não bem definidos passam a atuar. Em 300 hPa (Figura 22c), percebe-se um cavado intenso
sobre o Oceano, onde no ponto vermelho (indicado na mesma figura) mostra a trovoada
situada na retaguarda do Cavado e vanguarda da Crista.
Este evento apontou a presença do Cavado em Altos Níveis, sem formação alguma de
VCAN (tanto antes, quanto depois de sua aparição), e também, sistemas não bem definidos
em níveis mais baixos da atmosfera. Portanto, a nebulosidade fraca aconteceu entre a
retaguarda do Cavado e vanguarda da Crista (da AB) em altos níveis. A presença dos alísios
em baixos níveis também auxiliou na formação de nuvens para este evento.
53
Figura 22 - Linhas de corrente às 18 Z para o dia 08 de Abril de 1998 em (a) 1000, (b) 500 e (c) 300 hPa.
(a)
(b)
(c)
Fonte: Autor, 2014.
O perfil vertical simulado para Maceió, às 18Z, mostrou que a atmosfera esteve mais
úmida em baixos níveis, até 925 hPa. Através do perfil percebe-se que a nebulosidade foi de
caráter convectivo local, sobre parte da capital alagoana. O índice CAPE+ para esta situação,
indicou valor de 1908 J∙Kg⁻¹, apontando a presença de convecção favorável para a formação
de trovoadas. Em seguida o índice LI também apresentou valor significativo na ocorrência do
mesmo, indicando -6,0.
54
Figura 23 - Perfil Vertical Simulado para Maceió, às 18 Z do dia 08 de Abril de 1998.
Fonte: Autor, 2014.
4.4.2 Vórtice ciclônico em altos níveis
Existem muitos casos com trovoadas relacionados ao referido sistema sinótico, sendo
comum, em determinada época do ano, especialmente no Verão. Contudo, foi escolhido
apenas um caso como exemplo, para a seguinte análise.
No dia 19 de Janeiro de 2010, entre as 1300Z e 1500Z, grande parte da população de
Alagoas enfrentou prejuízos por conta da forte trovoada ocorrida (Anexo A). As imagens de
satélite, das 1445Z e 1600Z, mostram o momento em que há nebulosidade local sobre o litoral
do NEB, a qual acarretou em precipitação intensa e consequentemente, trovoada. A Figura 24
apresenta as imagens de satélite em diferentes canais, na qual a Figura 24c a temperatura no
topo da nuvem alcançou -70°C, indicando forte desenvolvimento vertical. A Figura 24A e
Figura 24b apenas confirmam a presença de tal nebulosidade, acrescentando também o fator
umidade, a qual atingiu grande parte da atmosfera. Para este evento, não houve registros de
trovoadas através do satélite TRMM, mas sim através dos dados do DECEA.
55
Figura 24 - Imagens de Satélite no canal (a) IR às 14:45Z, (b) WV e (c) IR Realçado às 16Z para o dia 19
de Janeiro de 2010.
(a)
(b)
(c)
Fonte: NCDC/NOAA e CPTEC/INPE, 2014.
As imagens de Linhas de Corrente observadas em dois horários distintos, às 12Z e
18Z, registraram a presença do fenômeno adverso ocasionado por um VCAN do tipo Palmer,
intenso, com seu centro bem definido sobre o NEB. Em 1000 hPa pode-se notar somente a
presença dos ventos alísios com curvatura ciclônica ao final da trajetória, às 12Z (Figura 25a)
e, em seguida, alísios com curvatura anticiclônica leve às 18Z (Figura 25b).
O aparecimento do VCAN se deu a partir do nível de 500 hPa, onde destacou seu
centro predominante sobre o litoral do NEB. Ainda no mesmo nível, o VCAN esteve no
56
mesmo local, entre os horários das 12Z (Figura 25c) e 18Z (Figura 25d). Um fato interessante
que se destaca neste evento, é o posicionamento da trovoada em relação ao VCAN, pois o
fenômeno adverso encontrou-se exatamente no centro do VCAN.
Em 300 hPa o VCAN permanece intenso, com seu centro ainda atuando sobre o litoral
nordestino, especificamente sobre Alagoas. Visto que a nebulosidade apresentada nas
imagens de satélite encontra-se exatamente onde há o Centro do VCAN. Para os horários de
12Z (Figura 25e) e 18Z (Figura 25f), o VCAN permaneceu fixo na área estudada.
Este evento, assim como outros semelhantes, despertou certa curiosidade, pelo simples
fato de haver movimentos verticais ascendentes e nuvens de desenvolvimento vertical, no
centro do VCAN, como vimos nas imagens de satélite.
Figura 25 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa às 12Z, (b) 1000 hPa às 18Z, (c) 500 hPa às 12Z, (d) 500
hPa às 18Z, (e) 300 hPa às 12Z e, (f) 300 hPa às 18Z para o dia 19 de Janeiro de 2010.
(a)
(b)
(c)
(d)
57
(e)
(f)
Fonte: Autor, 2014.
Apesar de o VCAN ser bastante comum em casos com trovoadas, atuando
principalmente em sua periferia, observa-se que o mesmo pode apresentar confluência em seu
centro. Sua forma, porém, não é tão bem definida (como foi visto nas imagens de satélite),
mas as linhas de corrente ajudam na identificação e posicionamento da trovoada em relação
ao referido sistema. Assim como este exemplo, outros eventos foram identificados da mesma
forma, perfazendo novos estudos à literatura sinótica.
Os Perfis Verticais para dois horários distintos, 12Z (Figura 26a) e 18Z (Figura 26b),
se mostraram semelhantes, pois, apresentaram alta umidade relativa do ar próximo à
superfície e secos desde então, até altos níveis da atmosfera. Devido à instabilidade
condicional presente sobre a região em estudo, nuvens de desenvolvimento vertical estiveram
presentes apontando forte intensidade. Os índices de instabilidade confirmaram a presença da
trovoada, apresentando valores de CAPE+ e LI, respectivamente, de 1590 J∙Kg⁻¹ e -7, às 12Z
e, sendo mais intensa às 18Z com valores de 2385 J∙Kg⁻¹ e -8.
58
Figura 26 - Perfil Vertical Simulado para Maceió nos horários de 12Z e 18Z do dia 19 de Janeiro de 2010.
(a)
(b)
Fonte: Autor, 2014.
4.4.3 Zona de Convergência Intertropical
Um fator comum na ocorrência de trovoadas é a presença da ZCIT, onde em uma
determinada época do ano (± entre Fevereiro à Abril), a mesma encontra-se mais ao sul do
Equador, podendo atingir parte do NEB. Vale salientar que todos os eventos referidos a este
sistema, aconteceram dentre os meses de Janeiro à Abril.
Dentre todos os casos identificados, foi escolhida a trovoada do dia 14 de Março de
2008, entre as 22 e 23:40Z, ocorrida na região do sertão alagoano. As imagens de satélite, às
21Z (Figura 27a) e à 00Z do dia 15 de Março (figura 27b) mostram a situação da atmosfera no
momento em que a trovoada aconteceu. Como pode ser visto, a ZCIT encontrava-se
posicionada no Hemisfério Sul (entre 5° e 10°S) e, portanto, a grande atividade convectiva
atuou sobre parte do NEB, atingindo não só cidades pertencentes aos estados vizinhos, como
também cidades do interior de Alagoas. Percebe-se também que, para o referido dia, o país
inteiro estava tomado por grandes áreas de nebulosidade, oriundas de outros sistemas. A
Figura 27c exibe o posicionamento da trovoada na parte oeste do Estado.
59
Figura 27 - Imagens de Satélite no canal IR (a) às 21Z do dia 14 de Março de 2008, (b) 00Z do dia 15 de
Março de 2008 e (c) TRMM indicando a localização exata da trovoada às 23:30Z para o dia 14 de Março
de 2008.
(a)
(b)
(c)
Fonte: NCDC/NOAA e TRMM, 2014.
As Linhas de Corrente, para o dia 15 de Março de 2008 às 00Z, mostraram com
perfeição em 1000 hPa (Figura 28a) a posição da ZCIT adentrando no NEB. Sua região de
forte confluência atingiu até o estado da Bahia. Em 500 hPa (Figura 28b) observou-se apenas
a presença de anticiclone sobre o oceano, que permanece intenso até 300 hPa (Figura 28c),
onde deixa uma forte crista no litoral nordestino. Contudo, notou-se que a trovoada esteve
unicamente associada à ZCIT e sua forte confluência dos alísios, deixando a atmosfera
instável, e posteriormente contribuindo na formação de atividade convectiva sobre o NEB.
60
Figura 28 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 500 hPa e, (c) 300 hPa para o dia 15 de Março de
2008 às 00Z.
(a)
(b)
(c)
Fonte: Autor, 2014
O Perfil Vertical analisado para à 00Z do dia 15 de Março (Figura 29), mostrou uma
atmosfera muito úmida na superfície, tornando-se seca a partir de 900 hPa. O mesmo também
indicou instabilidade condicional em todos os níveis, onde também apontou a presença de
nuvens de desenvolvimento vertical sobre a região. Os índices de instabilidade confirmaram
essa instabilidade obtendo valores de 1475 J∙Kg⁻¹ para CAPE+ e -5 para LI.
61
Figura 29 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 00Z do dia 15 de Março de 2008.
Fonte: Autor, 2014
4.4.4 Zona frontal
A seguir observam-se dois exemplos referentes ao mesmo sistema encontrado dentre
os casos analisados. Trata-se de trovoadas associadas à Zona Frontal encontradas em sua
extremidade. A diferença encontra-se quando ocorre a presença de ZF com circulação
ciclônica nos alísios, em sua periferia, enquanto o outro caso trata-se de ZF associada também
com ZCIT. Os itens a seguir mostrarão detalhadamente estes casos.
4.4.4.1 Zona frontal com circulação ciclônica nos alísios
Para o referido sistema sinótico, houve apenas um evento presente no dia 20 de
Outubro de 2010 às 23Z. Este evento não foi identificado pelo Satélite TRMM e por isso não
há imagens mostrando a exata localização da trovoada. Todavia é de se saber que o mesmo
somente foi identificado pelo DECEA, onde se pode afirmar que a trovoada ocorreu no estado
de Alagoas. A Figura 30 aponta a localização de nuvem de desenvolvimento vertical sobre o
Agreste Alagoano. Segundo a imagem de satélite as nuvens chegaram a alcançar uma
temperatura no topo de -70°C.
62
Figura 30 - Imagem de Satélite no canal IR realçada às 23Z para o dia 20 de Outubro de 2010.
Fonte: CPTEC/INPE, 2014.
As linhas de corrente em baixos, médios e altos níveis ajudaram a descobrir o que
causou tamanha nebulosidade local e consequentemente, a trovoada. Foi possível notar
sistema sinótico com circulação sobre o NEB, com influência da zona frontal, ligada ao
ciclone baroclínico decorrente do Sul do País (Figura 31a). A mesma circulação se fez
presente em sua extremidade frontal. Em médios níveis (Figura 31b), observou-se apenas uma
circulação anticiclônica com centro sobre o oceano, deixando sua crista avançar até o NEB.
Em altos níveis (Figura 31c), ocorre a presença do mesmo anticiclone, com dois núcleos
presentes no oceano. Contudo, afirma-se que a trovoada se deu basicamente devido a
circulação ciclônica somente em baixos níveis localizada na extremidade frontal da frente fria.
63
Figura 31 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 500 hPa e, (c) 300 hPa às 00Z para o dia 21 de
Outubro de 2010.
(a)
(b)
(c)
Fonte: Autor, 2014
O Perfil Vertical na capital alagoana, às 00Z do dia 21 de Outubro de 2010 (Figura
32), mostrou uma atmosfera seca em todos os níveis da atmosfera, admitindo que a
nebulosidade encontrou-se somente na região agreste do Estado. Os índices de instabilidade
CAPE+ e LI apontaram a presença de pouca instabilidade sobre Maceió, mostrando valores
de 779 J∙Kg⁻¹ e -3.
64
Figura 32 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 00Z do dia 21 de Outubro de 2010.
Fonte: Autor, 2014.
4.4.4.2 Zona frontal e ZCIT
Assim como nos itens 3.4.3 e 3.4.4, vê-se a presença do fenômeno adverso ligado à
ZCIT e Zona Frontal separadamente. Neste tópico observa-se a presença dos dois sistemas
interligados entre si, porém com pouca intensidade, mas com influência direta nas trovoadas
para o Estado.
O próximo exemplo retrata um evento ocorrido em 21 Abril de 2006, às 14:30Z, no
litoral de Alagoas. Este caso semelha-se com o caso do tópico anterior (3.4.3), pois sofreu
influência de zona frontal, sendo observado juntamente com a ZCIT, que mesmo não
atingindo o NEB trouxe pulsos de nebulosidade para certas partes da região.
Primeiramente, mostra-se a localização da trovoada no momento em que ocorre
através das imagens do satélite TRMM (Figura 33a). Contudo, observa-se que a trovoada
localiza-se ao sul de Alagoas, com curta duração. A imagem de satélite no canal IR (Figura
33b) indica nebulosidade sobre parte do litoral do NEB, associada a zona frontal localizada
sobre o oceano Atlântico. Todavia, onde foi registrado o fenômeno adverso, também se
observa nuvem convectiva intensa.
65
Figura 33 - Imagens do Satélite (a) TRMM e (b) imagem do satélite no canal IR Realçado para o dia 21 de
Abril de 2006, às 14:45Z.
(a)
(b)
Fonte: TRMM e NCDC/NOAA, 2014.
As linhas de corrente, próximas ao horário da trovoada, ou seja, às 12Z, do referido
dia, mostrou em baixos níveis (Figura 34a), a presença dos Alísios com curvatura ciclônica
atuando sobre o NEB. A ZCIT presente neste nível atuou no H.S., por isso teve influência na
trovoada em Alagoas, causando poucas nuvens sobre o NEB. Ainda no mesmo nível, havia a
presença de uma Frente Fria, com sua extremidade alcançando também o NEB. Portanto tanto
a nebulosidade oriunda da ZCIT como da Zona Frontal ajudaram na formação da trovoada.
Em médios níveis (Figura 34b) foi observada uma curvatura anticiclônica com centro sobre o
oceano, próximo ao NEB. O mesmo anticiclone permanece até altos níveis (Figura 34c),
ainda com centro sobre o oceano, juntamente com uma crista oriunda da Alta da Bolívia.
66
Figura 34 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 500 hPa e, (c) 300 hPa para o dia 21 de Abril de 2006,
às 12Z.
(a)
(b)
(c)
Fonte: Autor, 2014.
O Perfil Vertical às 12Z (Figura 35) mostrou-se condicionalmente instável. O
anticiclone presente nos níveis altos da atmosfera deixou a atmosfera seca, porem com a
presença de instabilidade considerável, o mesmo pode formar nuvens de desenvolvimento
vertical com pouca intensidade sobre a capital alagoana. O perfil apontou valores de índices
fracos e fraca ocorrência do fenômeno adverso, onde o CAPE+ indicou 983 J∙Kg⁻¹ e LI de -3.
Por fim, observa-se que a trovoada torna-se mais intensa quando há a presença de
nebulosidade oriunda da ZCIT, do que quando ocorre somente na periferia da zona frontal.
67
Figura 35 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 12Z do dia 21 de Abril de 2006.
Fonte: Autor, 2014.
4.4.5 Vórtice ciclônico em médios níveis
Dentre todos os exemplos mostrados até o momento, grande parte foi considerada
comum na ocorrência da trovoada. Agora, apresenta-se um caso no qual é pouco estudado na
literatura e não possui climatologia suficiente que envolva trovoadas e VCMN.
O evento ocorrido no dia 19 de Novembro de 2006, exatamente à 00Z, foi detectado
através das informações do DECEA e não visualizado pelo satélite TRMM, portanto não se
soube o posicionamento exato da trovoada, tão pouco sua duração. A imagem de satélite no
canal IR mostra a situação da atmosfera na hora da trovoada (Figura 36). No entanto,
observou-se pouca nebulosidade acerca do litoral nordestino, predominando apenas nuvens
baixas. De acordo com a mesma imagem, percebeu-se que a trovoada foi de caráter fraco,
todavia não foi descartada.
68
Figura 36 - Imagem de Satélite no canal IR às 00Z do dia 19 de Novembro de 2006.
Fonte: NCDC/NOAA, 2014.
As linhas de corrente foram analisadas na hora da trovoada, ou seja, às 00Z do mesmo
dia, além do enfoque nos níveis médios admitindo a presença do VCMN e sua influência no
fenômeno adverso. No entanto, foram observados da mesma maneira, imagens no nível de
1000, 500 e 300 hPa, e acrescentadas análises para os níveis de 700, 600 e 400 hPa.
De acordo com as figuras, em 1000 hPa (Figura 37a), notou-se apenas a presença dos
alísios de SE com leve curvatura anticiclônica. A partir de 700 hPa (Figura 37b), se obtém a
presença de cavado bem formado com eixo sobre o litoral de AL, SE e parte da BA. Em 600
hPa (Figura 37c), o cavado permanece, porém passa a se formar uma circulação ciclônica com
pouca intensidade sobre o oceano. Esta circulação, por sua vez, intensifica-se no nível de 500
hPa (Figura 37d), tomando parte do litoral nordestino. A área com nebulosidade apresentada
na imagem de satélite encontra-se na periferia NW do VCMN. Em 400 hPa (Figura 37e)
pode-se observar que o sistema se dissipou deixando apenas uma corrente de ar zonal
atravessar parte do NEB, onde persiste até 300 hPa (Figura 37f). De fato, o VCMN teve
duração curta, predominando somente no horário apresentado abaixo.
69
Figura 37 - Linhas de Corrente em (a) 1000 hPa, (b) 700 hPa, (c) 600 hPa, (d) 500 hPa, (e) 400 hPa e (f)
300 hPa para o dia 19 de Novembro de 2006 à 00Z.
Fonte: Autor, 2014.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
70
O perfil vertical para Maceió (Figura 38), mostrou uma atmosfera úmida somente
entre 1000 e 900 hPa, e muito seca a partir deste. Apesar de a atmosfera apresentar-se seca na
maior parte da atmosfera, a mesma encontrou-se condicionalmente instável ajudando na
formação de nebulosidade no local. Percebe-se ainda que o nível onde ocorreu o VCMN
apresentou nuvens cumuliformes fracas, estendendo-se até altos níveis. O CAPE+ obteve um
valor de 595,0 J∙Kg⁻¹, resultado considerado abaixo da média apresentada pela literatura.
Entretanto, o índice LI obteve valor de –3,0 apontando a presença de trovoada, porém pouco
severa sobre o município. Por fim, pode-se notar que a trovoada para este dia, caracterizou-se
como fraca, porém por influência do VCMN presente na atmosfera média.
Figura 38 - Perfil Vertical Simulado para Maceió no horário das 00Z do dia 19 de Novembro de 2006.
Fonte: Autor, 2014
4.5 Índices de instabilidade nos eventos com trovoadas
Foi feito um estudo dos índices de instabilidade no intuito de discutir a intensidade das
trovoadas para cada sistema sinótico. Para isto, foram observados os seguintes índices de
instabilidade CAPE+ e LI, para discussão do mesmo, considerados por Cordeiro (2013)
índices satisfatórios no estudo para trovoadas. A Tabela 8 mostra médias de todos os eventos
separados por seu sistema sinótico. Para valores individuais dos índices consultar Apêndice
A.
De acordo com a tabela as trovoadas apresentaram-se mais intensas quando houve
presença de Cavado em Altos Níveis, VCAN e ZCIT, onde apresentaram médias acima de
71
1300 J∙Kg⁻¹, considerados fortes no que diz respeito a instabilidade da atmosfera. Seguindo
estes mesmos sistemas, viu-se que o índice LI também apresentou valores que mostram a
presença do fenômeno adverso com forte intensidade, ou seja menores que -4,5.
Trovoadas ocasionadas por Zona Frontal mostraram-se moderadas apresentando valor
médio de 1030,8 J∙Kg⁻¹. O índice LI, por sua vez, também apresentou média que indica
trovoada moderada com -3,8.
Entretanto, como VCMN apresentou apenas 02 casos, os mesmos obtiveram valores
de índices abaixo do normal, possuindo média de 409,5 J∙Kg⁻¹ para CAPE+ e -2,0 para o LI.
Contudo, nota-se que os sistemas que apresentam grande instabilidade e forte trovoada
são àqueles adeptos à formação de grande nebulosidade e consequentemente forte
desenvolvimento vertical, como no caso do VCAN, ZCIT e Cavados Báricos em A.N,
apresentando-se tanto na periferia como em seu eixo/centro.
Tabela 7 - Valores médios dos índices de instabilidade CAPE+ e LI, para cada sistema sinótico estudado.
MÉDIAS
SISTEMAS SINÓTICOS CAPE+ LI
VCAN
1319,6 -4,5
CAVADO EM A.N.
1374,4 -4,6
ZONA FRONTAL
1030,8 -3,8
ZCIT
1479,1 -5,2
VCMN
409,5 -2,0
Fonte: Autor, 2014.
4.6 Fluxograma do sistema de trovoadas
Ao identificar a frequência e todos os sistemas sinóticos nos anos estudados, foram
feitos dois fluxogramas, até então atualizados, mostrando novos resultados a respeito dos
eventos com trovoadas.
Primeiramente mostra-se o fluxograma apontando a Climatologia das trovoadas, ou
seja, levando em consideração o período de casos observados, identificação dos casos e
frequência dos mesmos. Como pode ser visto na Figura 39, todos os eventos ocorreram com
maior frequência nos meses apresentados em cor vermelha (Janeiro, Fevereiro e Março).
Além destes, os meses de Dezembro, Abril e Maio, também apresentaram um número de
casos bem distribuídos ao longo das estações.
Este fato pode ser considerado normal, pois os sistemas principais mais conhecidos na
literatura – como VCAN, ZCIT, Cavados báricos – ocorrem com frequência nesta época do
ano (Verão do HS), onde as temperaturas são mais altas, favorecendo a formação de nuvens
de precipitação e trovoadas na região.
72
Figura 39 - Fluxograma climatológico dos eventos com trovoadas. Fonte: Autor.
Fonte: Autor, 2014.
Em seguida, observaram-se os sistemas sinóticos encontrados dentre os eventos com
trovoadas analisados. O fluxograma apresentado na Figura 40 mostra todos os sistemas já
antes encontrados, em estudos passados, juntamente com aqueles apresentados neste trabalho.
Contudo, observa-se que em baixos níveis, os sistemas mais comumente encontrados eram os
Alísios com curvatura ciclônica com mais de 50% dos casos, sobre o NEB (BRITO, 2008).
Todavia, com o aumento do número de casos, outros sistemas também foram identificados
como Zona Frontal e ZCIT. Estes últimos citados possuem aparição inicial em baixos níveis,
mas também podem ser localizados em outros níveis um pouco acima da atmosfera.
Em médios níveis, de acordo com os estudos passados, ainda não havia registros de
sistemas sinóticos atuantes em dias com trovoadas, uma vez que estes sempre apareciam de
forma comum e não tão bem definidos nos casos. Hoje, em um estudo mais detalhando, viu-se
a presença de um sistema que contribuiu, para que o fenômeno adverso ocorresse, sendo ele o
VCMN.
Por fim, em altos níveis, os resultados aumentaram suas análises, onde, anteriormente,
Brito(2008), observou apenas a presença de CJNEB e VCAN nos eventos com trovoadas.
Para o referido autor as trovoadas encontraram-se à NW e SW do VCAN e para o CJNEB, o
mesmo encontrou casos onde a trovoada esteve posicionada mais na entrada lado quente e
saída do lado frio. Neste estudo, viu-se que os casos com a presença de VCAN, aumentaram
significativamente, porém mudando seu número de casos, quanto ao seu posicionamento,
sendo agora mais apresentado à Noroeste, Norte e Nordeste do mesmo. Além destes, Cavados
deram ênfase neste estudo, apontando sua presença relativa nos eventos com trovoadas.
73
Figura 40 - Fluxograma sinótico dos eventos com trovoadas. Siglas entre parênteses: C (Ciclônico); EQ
(Entrada Quente); NW (Noroeste); N (Norte); NE (Nordeste); RT (Retaguarda).
Fonte: Autor, 2014.
74
5 CONCLUSÕES
Para o estudo sobre a frequência das trovoadas em Alagoas foram encontrados 212
casos no período de 1998 à 2012. As trovoadas estiveram mais presentes nos meses onde
predominam as temperaturas mais quentes, (Janeiro, Fevereiro e Março) e, ausentes no mês
de Setembro.
Em um estudo de casos feitos por ano, verificou-se que o ano de 2008 obteve o maior
número de eventos com trovoadas e o que obteve menos ocorrência do fenômeno adverso foi
o ano de 2012.
Os sistemas sinóticos mais predominantes em dias com trovoadas foram Cavado em
Altos Níveis, VCAN, VCMN, ZCIT e Zona Frontal. O sistema que mais atuou foi VCAN
com 94 casos, em seguida Cavado em Altos Níveis com 40 casos. Por outro lado, VCMN
obteve sua menor ocorrência onde apresentou somente 02 casos com a presença do mesmo.
Em uma análise detalhada foi analisado o posicionamento da trovoada em relação ao
VCAN, Cavado em A.N e VCMN. Foi observado que para o Cavado em Altos Níveis, as
trovoadas ocorreram com maior frequência na região da retaguarda com 23 casos. No VCAN,
as trovoadas estiveram bem distribuídas, incidindo mais à NW, N e NE do mesmo. Para o
VCMN (com apenas 02 casos), foi verificado somente à W e N. Em seguida, exemplos
referentes a cada sistema mostraram o comportamento, intensidade e posicionamento da
trovoada nas diversas situações.
Os índices de Instabilidade foram analisados em cada sistema sinótico e foram
encontrados maiores valores de instabilidade para o Cavado em AN (CAPE de 1374,4 J∙Kg⁻¹
e LI -4,6), VCAN (CAPE 1319,6 J∙Kg⁻¹ e LI -4,5) e ZCIT (CAPE 1479,1 J∙Kg⁻¹ e LI -5,2), o
qual apresentam grande nebulosidade e consequentemente muita instabilidade, acarretando
em fortes trovoadas. Todavia, para Zona Frontal (CAPE 1030,8 J∙Kg⁻¹ e LI -3,8) e VCMN
(CAPE 409,5 J∙Kg⁻¹ e LI -2,0) para VCMN, as médias indicaram fracas trovoadas.
Visando futuros estudos para aprimoramento dos resultados alcançados, recomendase:
A permanência do estudo voltado à análise do fenômeno adverso no NEB,
especificamente para o estado de Alagoas, pelo fato de não haver estudos
significativos acerca deste assunto.
75
Desenvolver novas metodologias de reanálises com melhores resoluções, produtos de
satélite e detecção de trovoadas na tentativa de aprimorar pesquisas futuras.
Elaborar estudos detalhados voltados aos sistemas sinóticos, principalmente àqueles
com maior ocorrência sobre as trovoadas, como por exemplo, o VCAN. Portanto,
deve-se estudar o sistema como um todo, em um período de tempo semelhante ao
abordado no trabalho, na tentativa de descobrir sua influência não só nas trovoadas,
mas também em outros fenômenos adversos.
Divulgar estes trabalhos para que a população possa entender a causa do fenômeno
adverso e também, explorar seus conhecimentos nesta área.
76
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82
APÊNDICE A
Valores de índices de instabilidade CAPE+ e LI para os 161 eventos com trovoadas
referentes aos sistemas sinóticos: VCAN, Cavado em Altos Níveis, ZCIT, Zona Frontal e
VCMN.
VCAN
EVENTOS
17/01/1998
21/01/1998
31/01/1998
10/03/1998
19/02/1999
11/03/1999
13/03/1999
18/03/1999
17/12/1999
19/12/1999
13/01/2000
20/01/2000
21/01/2000
22/01/2000
23/01/2000
14/04/2000
29/03/2001
29/10/2001
09/12/2001
12/12/2001
13/12/2001
23/12/2001
28/12/2001
04/02/2002
06/02/2002
13/02/2002
14/02/2002
26/12/2002
24/01/2003
29/01/2003
01/02/2003
19/02/2003
26/02/2003
15/03/2003
16/03/2003
14/12/2003
CAPE+
695,0
1562,0
1333,0
1140,0
1537,0
1611,0
1323,0
1465,0
647,0
707,0
1745,0
758,0
1686,0
1458,0
1136,0
1528,0
1347,0
1589,0
1341,0
1092,0
564,0
678,0
1613,0
1283,0
482,0
1080,0
1797,0
1336,0
1196,0
1349,0
1442,0
1947,0
1314,0
1224,0
1681,0
1360,0
LI
-3,0
-5,0
-4,0
-4,0
-5,0
-6,0
-3,0
-5,0
-2,0
-4,0
-6,0
-2,0
-6,0
-6,0
-3,0
-4,0
-3,0
-5,0
-3,0
-3,0
-3,0
-2,0
-6,0
-5,0
-1,0
-4,0
-6,0
-4,0
-4,0
-4,0
-5,0
-7,0
-5,0
-4,0
-6,0
-5,0
83
VCAN
EVENTOS
18/01/2004
27/01/2004
06/02/2004
29/02/2004
22/11/2004
29/12/2004
19/01/2005
20/01/2005
15/02/2005
24/03/2005
27/03/2005
27/05/2005
19/12/2005
11/02/2006
12/02/2006
18/03/2006
23/03/2006
01/04/2006
18/04/2006
12/02/2007
19/02/2007
20/02/2007
21/02/2007
23/02/2007
28/02/2007
11/03/2007
27/04/2007
28/04/2007
30/04/2007
30/01/2008
28/02/2008
29/02/2008
18/03/2008
19/03/2008
11/12/2008
12/12/2008
03/02/2009
12/01/2010
13/01/2010
17/01/2010
19/01/2010
20/01/2010
31/01/2010
07/02/2010
CAPE+
1474,0
1520,0
1626,0
1054,0
1218,0
700,0
1008,0
1377,0
336,0
1663,0
1547,0
819,0
1824,0
902,0
1205,0
1507,0
2034,0
1308,0
759,0
709,0
1403,0
1718,0
1231,0
1396,0
1075,0
1536,0
673,0
1284,0
988,0
1600,0
1687,0
1972,0
1140,0
1484,0
1071,0
1319,0
1276,0
1937,0
1125,0
2001,0
1590,0
1477,0
1606,0
2028,0
LI
-4,0
-5,0
-6,0
-4,0
-5,0
-2,0
-4,0
-5,0
-1,0
-5,0
-5,0
-3,0
-4,0
-3,0
-4,0
-5,0
-8,0
-5,0
-2,0
-3,0
-6,0
-7,0
-5,0
-5,0
-5,0
-6,0
-3,0
-4,0
-3,0
-4,0
-4,0
-6,0
-3,0
-4,0
-4,0
-4,0
-4,0
-6,0
-4,0
-6,0
-7,0
-6,0
-5,0
-8,0
84
VCAN
EVENTOS
23/03/2010
25/03/2010
28/03/2010
13/12/2010
12/01/2011
26/01/2011
30/01/2011
24/02/2011
25/02/2011
26/02/2011
09/04/2011
20/01/2012
21/01/2012
09/02/2012
CAPE+
1740,0
1529,0
1628,0
621,0
1172,0
1447,0
1481,0
1469,0
1728,0
1892,0
1116,0
1091,0
936,0
940,0
LI
-6,0
-6,0
-5,0
-3,0
-4,0
-4,0
-5,0
-5,0
-6,0
-6,0
-4,0
-5,0
-3,0
-4,0
CAPE+
1439,0
1908,0
1349,0
1590,0
1502,0
941,0
1899,0
1082,0
1134,0
1699,0
1327,0
1475,0
1226,0
1309,0
1783,0
1343,0
323,0
398,0
1201,0
311,0
1002,0
1462,0
1156,0
1470,0
782,0
LI
-5,0
-6,0
-4,0
-5,0
-5,0
-3,0
-5,0
-4,0
-4,0
-5,0
-5,0
-4,0
-3,0
-4,0
-7,0
-5,0
-1,0
-1,0
-3,0
-1,0
-3,0
-5,0
-4,0
-4,0
-3,0
CAVADO EM A.N.
EVENTOS
12/03/1998
08/04/1998
27/01/1999
04/05/1999
31/12/2001
12/01/2002
19/03/2002
23/03/2002
10/04/2002
23/11/2002
12/01/2004
11/03/2004
12/03/2004
11/02/2005
28/03/2005
01/04/2005
05/12/2005
06/12/2005
26/03/2006
11/11/2006
02/01/2007
15/02/2007
13/04/2007
24/04/2007
25/02/2008
85
CAVADO EM A.N.
EVENTOS
26/02/2008
27/02/2008
09/03/2008
26/05/2009
27/05/2009
25/12/2009
26/12/2009
01/04/2010
07/04/2010
09/04/2010
04/01/2011
11/01/2011
05/03/2011
11/03/2011
25/03/2011
CAPE+
1700,0
1848,0
1068,0
1334,0
1294,0
2347,0
2360,0
1994,0
1409,0
1596,0
2092,0
1065,0
1000,0
1420,0
1336,0
LI
-7,0
-5,0
-4,0
-4,0
-4,0
-9,0
-8,0
-7,0
-5,0
-6,0
-7,0
-4,0
-4,0
-5,0
-4,0
CAPE+
1475,0
1539,0
2176,0
1048,0
1504,0
1625,0
2149,0
1463,0
2017,0
1151,0
1214,0
1141,0
1095,0
1238,0
1351,0
LI
-5,0
-6,0
-7,0
-5,0
-6,0
-4,0
-7,0
-5,0
-7,0
-4,0
-5,0
-3,0
-4,0
-5,0
-5,0
ZCIT
EVENTOS
14/03/2008
23/03/2008
26/03/2008
27/03/2008
06/05/2008
09/05/2008
14/03/2009
01/04/2009
09/04/2009
09/05/2009
05/03/2010
19/04/2011
29/04/2011
30/04/2011
02/05/2011
EVENTOS
20/03/1999
27/11/1999
09/11/2000
04/01/2002
10/04/2006
21/04/2006
ZONA FRONTAL
CAPE+
1325,0
434,0
1201,0
1111,0
1695,0
983,0
LI
-4,0
-2,0
-5,0
-5,0
-6,0
-3,0
86
25/05/2008
20/10/2010
21/10/2010
22/10/2010
ZONA FRONTAL
1812,0
779,0
792,0
176,0
-6,0
-3,0
-3,0
-1,0
VCMN
EVENTOS
19/11/2006
09/12/2010
CAPE+
595,0
224,0
LI
-3,0
-1,0
87
ANEXO A
Screenshot da reportagem retratando prejuízos causados por trovoadas e precipitações
intensas em Maceió, para o dia 19 de Janeiro de 2010.