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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIA
GOMES ANTONIO MUANZA
PADRÕES DE CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICO ASSOCIADOS Á LIGAÇÃO DA
EXTREMIDADE FRONTAL COM A ZCIT.
MACEIÓ, AL
2018
GOMES ANTONIO MUANZA
PADRÕES DE CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICO ASSOCIADOS Á LIGAÇÃO DA
EXTREMIDADE FRONTAL COM A ZCIT.
Dissertação submetida ao colegiado do Curso de
Pós-Graduação em Meteorologia no Instituto de
Ciências Atmosféricas da Universidade Federal
de Alagoas - UFAL, como parte dos requisitos
necessários para obtenção do título de Mestre
em Meteorologia.
Orientadora: Profa. Dra. Natalia Fedorova
Coorientador: Prof. Dr. Vladimir Levit
MACEIÓ, AL
2018
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais:
Antonio Muanza e Isabel Nkumba
Moni. A toda minha família, em
especial aos meus irmãos. Também aos
meus professores e orientadores: Natalia
Fedorova e Vladimir Levit.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pela oportunidade que me concede a cada dia da minha
vida.
Agradeço aos meus pais, Antonio Muanza e Isabel Nkumba Moni, aos meus irmãos e a toda
família que com muito carinho e apoio não mediram esforços e depositaram confiança para
que eu chegasse ate a esta etapa da minha vida.
Ao Instituto Nacional de Meteorologia e Geofísica (INAMET), pela oportunidade e apoio
durante a formação.
A professora Natalia Fedorova e ao professor Vladimir Levit, pela paciência na orientação e
incentivo no geral, que tornaram possível o termino deste trabalho.
Ao colega João Maria de Sousa Afonso pela ajuda na aquisição de dados, pelo apoio técnico
e sugestões.
Aos colegas Isidro Metódio Tuleni e Randy Quindai João, pelo incentivo e sugestões.
À coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela
viabilização deste trabalho, na colaboração.
RESUMO
Esta pesquisa trata de aspectos meteorológicos produtores de precipitações intensas na região do
Nordeste do Brasil (NEB), mas especificamente sobre entradas de frentes frias para o norte do NEB
entre 2008 a 2017. O objetivo da pesquisa é 1) a identificação da estrutura de sistemas frontais que
possuem ligação com a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) no NEB, 2) elaboração de um
padrão de circulação atmosférica e 3) análise de fenômenos associados. O uso das imagens de
satélite em conjunto com os campos da advecção de temperatura potencial equivalente e a
vorticidade relativa contribuíram para a identificação de sistemas frontais no NEB. Foram
registradas 27 frentes frias na base de dados do climanálise e por bandas de nebulosidade ao longo
de 10 anos (2008-2017). 5 casos mostraram ligação com a ZCIT. A análise sinótica da estrutura da
troposfera mostrou diferenças entre casos de frente com ligação com a ZCIT e casos sem essa
ligação. Nos casos com ligação foi observada em altos níveis (200 hPa) uma circulação anticiclônica
na região do NEB e a posição da corrente de jato subtropical ao sul da América do Sul (entre 16°S a
25°S ). Nos casos sem ligação foi observada uma circulação ciclônica em altos níveis (200 hPa) na
região do NEB e influência da corrente de jato subtropical na região do NEB. A análise de
fenômenos adversos na região do NEB registrou a ocorrência de nevoa úmida e chuva forte em todos
os casos com ligação. O caso ocorrido entre os dias 20 a 28/05/2017 registrou deslizamentos de terra,
causando 4 mortos em Maceió. Bens materiais foram destruídos pelas inundações e deslizamentos de
terra, segundo a defesa civil do estado de Alagoas. Padrões de troposfera foram desenvolvidos para
determinar se a zona frontal está associada ou não à ITCZ. Este União ocorre quando; a) posição da
corrente de jato subtropical aproximadamente no sudoeste do Brasil, sem influência na região do
NEB; b) Circulação anticiclônica em altos níveis (200 hPa) no NEB, contribuindo no deslocamento
da Corrente de jato subtropical no sudoeste do Brasil, permitindo o deslocamento das frentes frias
para o norte do NEB. A ligação não acontece quando; a) Posição da corrente de jato subtropical no
NEB, com influência na região; b) Circulação ciclônica em altos níveis (200 hPa) na região do NEB,
contribuindo no deslocamento da corrente de jato para a região do NEB, bloqueando a entrada de
sistemas frontais para o norte do NEB.
Palavras chave: Frente fria, ZCIT, região do Nordeste, análise sinótica.
ABSTRACT
This research deals with meteorological aspects of the rainfall intense in the Northeast Brazil (NEB)
and specifically about cold fronts arrivals to the north of the NEB from 2008 to 2017. The purpose of
this study is 1) identification of the frontal systems structure connected with the Intertropical
Convergence Zone (ITCZ) in the NEB, 2) development of the Atmospheric circulation pattern and 3)
associated phenomena analyses. Satellite images together with the fields of the advection of the
equivalent potential temperature and relative vorticity were used for the frontal systems
identification in the NEB. Twenty-seven cold fronts were recorded by the clime-analyses database
and by the cloudiness band analyses during 10 years (2008-2017). 5 cases appear to be connected
with the ITCZs. Troposphere synoptic analysis showed the differences between the structure of the
fronts connected with ITCZ and fronts without such connection. In the cases with connection some
anticyclonic circulation was observed at the high levels (200 hPa) in the NEB and the position of the
subtropical jet stream was to the south of South America (between 16 ° to 25 ° S). In the cases
without connection cyclonic circulation at the high levels (200 hPa) and the influence of the
subtropical jet stream was observed in the NEB. Adverse phenomena analysis in the NEB region
recorded the occurrence of the wet fog and strong rain in all cases with connection. Case occurred
between 20 and 28/05/2017 provoked landslides, resulting in the death of 4 people in Maceio.
According to the civil defence of the Alagoas state landslides have led to large material losses.
Troposphere standards have been developed to determine whether the frontal zone is associated with
ITCZ or not. This association can be detected when: a) the position of the subtropical jet stream is
located approximately in the southwestern Brazil, without an influence on the NEB region; b)
anticyclonic circulation at the high levels (200 hPa) on the NEB, contributing in the displacement of
the subtropical jet stream on the southwestern Brazil, allowing displacement of the cold front toward
the northern NEB. The connection does not happen when: a) Position of the subtropical jet stream is
located in the NEB, with the influence in this region; b) Cyclonic circulation at the high levels (200
hPa) of the NEB region contributing in the displacement of jet stream to the NEB region, blocking
the entrance of the frontal systems to the northern NEB.
Key words: Cold front, ITCZ, northeastern region, synoptic analysis.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Representação esquemática dos sistemas atmosféricos na baixa e alta troposfera
atuantes na América do Sul....................................................................................17
Figura 2 - Interação da ITCZ com a TSM na estação chuvosa (a) e seca (b) no NNE.........18
Figura 3 - Representação esquemática da onda frontal.........................................................20
Figura 4 - Seções estação versus tempo dos sistemas frontais que penetraram no Brasil em
MAIO/2014. O acompanhamento das frentes é feito nos horários das 00:00 TMG
(linha contínua) e 12:00 TMG (linha pontilhada). Os pontos mostram que a frente
esteve posicionada na estação no dia e hora indicados..........................................25
Figura 5 - Sequência esquemática da formação de vórtices ciclônicos em 200 hPa no
Atlântico Sul a) mostra o padrão de circulação no verão em 200 hPa, b) adiciona
em (a) os efeitos de uma frente fria em superfície, c) mostra a formação do vórtice
ciclônico de altos níveis.........................................................................................26
Figura 6 - Ilustração esquemática da estrutura vertical de um VCAN do tipo Palmer. Fonte:
Kousky e Gan, 1981...............................................................................................27
Figura 7 - Representação esquemática do eixo da corrente de jato......................................28
Figura 8 - Caracterização da região de estudo...................................................................... 30
Figura 9 - Ilustração da ligação da extremidade frontal com a ZCIT pelo recorte da imagem
de satélite no canal IR, seta vermelha indica região de ligação.............................32
Figura 10 - Identificação da ZCIT e FF no campo da vorticidade relativa e posição dos
centros de baixa pressão no campo de PNM..........................................................33
Figura 11 - a) Campo de advecção de temperatura potencial equivalente (K/6h) e b) linhas
de corrente no nível 1000 hPa respectivamente, circulo-região de interesse.........33
Figura 12 - Imagem do satélite do GOES 12 no canal infravermelho (a, c, e, g, i, k,) e PNM
(hPa) (b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 29 de Abril a 03 de Maio, e 18Z do dia
04 de Maio de 2015................................................................................................38
Figura 13 - Campos de linhas de corrente em baixos níveis (1000 hPa) (a, c, e, g, i, k,) e
altos níveis (200 hPa) (b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 29 de Abril a 03 de
Maio, e 18Z do dia 04 de Maio de 2015. A estrela preta na figura 13 l mostra a
posição do VCAN..................................................................................................40
Figura 14 - Campos de Advecção de temperatura potencial equivalente (K/6h) do reanálise
ERA-Interim de 00Z de 29/04 (a), 00Z de 30/04 (b), 00Z de 01/05 (c), 00Z de
02/05 (d), 00Z de 03/05 (e) e 18Z de 04/05 (f) do ano de 2015, circulo região de
interesse..................................................................................................................43
Figura 15 - Campos de da vorticidade relativa (S-1) do reanálise ERA-Interim de 00Z de
29/04 (a), 00Z de 30/04 (b), 00Z de 01/05 (c), 00Z de 02/05 (d), 00Z de 03/05 (e)
e 18Z de 04/05 (f) do ano de 2015, círculo branco região da formação do ciclone
preto região de interesse.........................................................................................44
Figura 16 - Imagem do satélite do GOES 12 no canal infravermelho (a, c, e, g, i, k,) e PNM
(hPa) (b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 12, 13, 14, 16, 17 18Z do dia 15 de
Maio de 2015.........................................................................................................46
Figura 17 – Análise de linhas de corrente em baixos níveis (1000 hPa) (a, c, e, g, i, k,) e
altos níveis (200 hPa) (b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 12, 13 14, 16 e 17 de
Maio e 8Z do dia 15 de Maio de 2015...................................................................48
Figura 18 - Análise da Advecção de temperatura potencial equivalente (K/6h) do reanálise
ERA-Interim de 00Z de 12/05 (a), 00Z de 13/05 (b), 00Z de 14/05 (c), 18Z de
15/05 (d), 00Z de 16/05 (e) e 00Z de 17/05 (f) do ano de 2015, seta vermelha
mostra extremidade frontal onde extraído o valor da advecção fria......................50
Figura 19 - Análise da vorticidade relativa (S-1) do reanálise ERA-Interim de 00Z de 12/05
(a), 00Z de 13/05 (b), 00Z de 14/05 (c), 18Z de 15/05 (d), 00Z de 16/05 (e) e 00Z
de 17/05 (f) do ano de 2015...................................................................................52
Figura 20 – Modelo conceitual da estrutura da Atmosfera em vários níveis dos casos com
ligação da extremidade da FF com ZCIT. Linhas: azul escuro – circulação em
altos níveis; azul claro – corrente de jato em altos níveis; preta descontínua
pontilhada – posição da zona de convergência intertropical; estrela centro do
ciclone....................................................................................................................53
Figura 21 – Modelo conceitual da estrutura atmosférica dos casos que ocorreram nos dias 04
(com ligação) (a) e 15 (sem ligação) (b) de Maio de 2015. Linhas: azul escuro –
circulação em altos níveis; azul claro – corrente de jato em altos níveis; preta
descontínua pontilhada – posição da zona de convergência intertropical; estrela
centro do ciclone....................................................................................................54
Figura 22 - Precipitação acumulada nos dias 9 e 10 de abril de 2010...................................57
Figura 23 - Precipitação acumulada nos dias 6 e 7 de junho de 2011...................................58
Figura 24 - Precipitação acumulada nos dias 11 e 12 de Maio de 2014...............................59
Figura 25 - Precipitação acumulada nos dias 3 e 4 de Maio de 2015...................................60
Figura 26 - Precipitação acumulada nos dias 15 e 16 de Maio de 2015...............................61
Figura 27 - Precipitação acumula (mm) a cada 3 dias entre os dias 15 a 28 de Maio de 2017. ...............62
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Zonas frontais que atingiram a região do NEB durante 10 anos (20082017), duração das frentes frias e ligação com ZCIT. N- não, S – sim................. 35
Tabela 2 - Número de casos ocorridos em cada estação do ano durante o período de
2008 a 2017. Número em vermelho (com ligação), número em preto
(sem ligação)..........................................................................................................36
Tabela 3 - As características dos casos de FF com ligação com ZCIT.................................. 55
Tabela 4 - Fenômenos adversos associados aos eventos com ligação da frente fria
com ZCIT: +RA - chuva forte; BR - Névoa Úmida.............................................. 56
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
A
Alta Pressão
ANE
Ventos Alísios de Nordeste
ASAS
Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul
ASE
Ventos Alísios de Sudeste
ASPS
Anticiclone Subtropical do Pacífico Sul
B
Baixa Pressão
BC
Baixa do Chaco - Região de Baixas Térmicas
BNE
Região de Baixas Térmicas no Noroeste Argentino
CCM
Complexo Convectivo de Mesoescala
CJS
Corrente de Jato Subtropical
ECMWF European Center of Medium Range Weather Forecast
FF
Frente Fria
FQ
Frente Quente
JBN
Jato de Baixos Níveis a Leste dos Andes
NCEP
National Centers for Environmental Prediction
NEB
Nordeste do Brasil
RC
Regiões Ciclogenéticas
VCAN
Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis Tropicais.
ZCAS
Zona de Convergência do Atlântico Sul
ZCIT
Zona de Convergência Intertropical
ZFs
Zonas Frontais
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 14
2.
OBJETIVOS ................................................................................................................... 16
2.1 Geral ............................................................................................................................... 16
2.2 Específicos ...................................................................................................................... 16
3.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 17
3.1 Principais sistemas atmosféricos atuantes sobre a região Nordeste do Brasil. .............. 17
3.2 Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) .................................................................. 18
3.3 Sistemas Frontais ............................................................................................................ 19
3.3.1 Climatologia das frentes na AS ................................................................................... 19
3.3.2 Formação e dissipação de frentes frias na América do Sul (AS) .............................. 21
3.3.3 Identificação de zonas frontais na América do Sul .................................................... 23
3.3.4 Importância de estudo de frentes atmosféricos .......................................................... 24
3.4 Vórtices Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) ................................................................. 25
3.4.1 Características Físicas ................................................................................................. 25
3.4.2 Estrutura vertical do VCAN do tipo Palmer .............................................................. 27
3.5 Correntes de Jato ............................................................................................................ 27
3.5.1 Definição de Corrente de Jato ..................................................................................... 27
3.5.2 Corrente de Jato Subtropical (CJS) ............................................................................ 29
3.5.3 Influência da CJS sobre a América do Sul ................................................................. 29
4.
MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................................... 30
4.1 Região de estudo ............................................................................................................ 30
4.2 Dados usados para identificação de frentes frias e ZCIT ............................................... 30
4.3 Métodos usados para identificação das frentes frias ...................................................... 31
4.3.1 Identificação frontal por análise operacional ............................................................. 31
4.3.2 Identificação frontal usando temperatura potencial equivalente ................................ 31
4.4 Ligações da extremidade frontal com a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) ... 32
4.5 Análise dos fenômenos adversos associados .................................................................. 34
4.5.1 Análise de nevoeiro, névoa úmida e trovoada ............................................................ 34
4.5.2 Análise de precipitação .............................................................................................. 34
5.
RESULTADOS E DISCUSSÕES.................................................................................. 35
5.1 Análise da frente fria com ligação com ZCIT ocorrido nos dias de 29/04 a
04/05/2015.... .................................................................................................................. 37
5.1.1 Análise do processo de desenvolvimento da frente fria com ligação com ZCIT ....... 37
5.1.2 Análise da estrutura da frente fria com ligação com ZCIT ........................................ 40
5.2 Análise da frente fria sem ligação com ZCIT ocorrido nos dias 12 a 17/05/2015 ......... 45
5.2.1 Análise do processo de desenvolvimento da frente fria com ligação com ZCIT ....... 45
5.2.2 Análise da estrutura da frente fria com ligação com ZCIT ........................................ 47
5.3 Comparação dos eventos com ligação da zona frontal com ZCIT e sem esta ligação. .. 53
5.3.1 Semelhanças entre os casos com ligação da extremidade frontal com ZCIT. ........... 53
5.3.2 Diferenças entre os casos com ligação da FF com ZCIT e sem ligação .................... 54
5.4 Análise dos eventos com ligação da zona frontal com ZCIT ......................................... 54
5.5 Condições da união ou não da zona frontal com Zona de Convergência Intertropical –
ZCIT. .............................................................................................................................. 55
5.6 Análise dos fenômenos adversos associados nos casos com ligação da frente fria com
ZCIT. .............................................................................................................................. 56
5.6.1
Análise de nevoeiro, névoa úmida e trovoada. ................................................................ 56
5.6.2
Análise espacial-temporalmente da precipitação pluviométrica associada a frente
fria e a ZCIT..............................................................................................................................57
6. CONCLUSÕES .............................................................................................................. 63
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 65
ANEXO ................................................................................................................................. 71
14
1. INTRODUÇÃO
Nordeste do Brasil tem como base econômica a agricultura e pecuária, a Indústria e o
Turismo. Boa parte destes é intensamente afetada pelas condições de tempo e clima,
dependendo delas para a tomada de decisões. Assim, o estudo da frequência e da intensidade
das precipitações é de elevada importância, em especial o estudo das precipitações intensas,
pois tanto no meio urbano, como nas áreas rurais, acarretam transtornos. Estes transtornos
são responsáveis por destruições de bens materiais e de perdas humanas (MARQUES,
2010), principalmente em função de inundações e deslizamentos de terra. Uma maneira
prática de se amenizar o efeito desse problema é ter ciência dos sistemas produtores de
precipitações intensas e, a partir daí, desenvolver métodos que possam prognosticar a
formação dos processos que dão origem àqueles sistemas. O que não é tarefa fácil, pois a
região nordeste do Brasil, que inclui Alagoas, situa-se numa área em que os processos
tropicais interagem com os processos das latitudes médias, dificultando a identificação dos
sistemas, os quais combinados podem gerar precipitações intensas.
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 (MOLION & BERNARDO, 2002) e mecanismos de meso e
micro escala, que completam os totais observados. Dentre os mecanismos de grande escala,
destacam-se as Zonas frontais (ZFs) (KOUSKY, 1979; FEDOROVA et al., 2016), Zona de
Convergência Intertropical (ZCIT), Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCAN)
(KOUSKY e GAN, 1981; GAN e KOUSKY, 1986). Perturbações ondulatórias no campo
dos ventos Alísios, complexos convectivos e brisas marítima e terrestre, fazem parte da
mesoescala, enquanto circulações orográficas e pequenas células convectivas constituem-se
fenômenos da microescala (PONTES DA SILVA et al., 2011).
Zonas frontais (ZFs) são sistemas de escala sinótica muito importante na América do
Sul. Frentes frias, quentes, oclusas e estacionárias foram observadas com maior frequência
ao sul de 30°S (SATYAMURTY e MATTOS 1989; CAVALCANTI e KOUSKY 2009;
FEDOROVA et al, 2016). Segundo Fedorova et al, (2016) as frentes frias são pouco
estudadas sobre a região do Nordeste do Brasil (NEB), mas os estudos anteriores mostram
que estas frentes cuja suas extremidades atingem o NEB influenciam o tempo da região.
15
Fedorova et al, (2016) nos seus estudos concluíram que o uso de uma distribuição
horizontal da temperatura potencial equivalente e a sua adveção é o novo aspecto em
identificação de zonas frontais e vai apoiar a previsão na prática operacional diária. No
mesmo estudo os autores identificaram seis (6) frentes na região do NEB em mais de 3 anos
analisados usando método da prática operacional e vinte (20) frentes foram registradas por
bandas de nuvens em conjunto com a temperatura potencial equivalente e seus mapas de
advecção. Entre as frentes identificadas, uma frente fria separada do centro do ciclone afetou
o tempo na região do NEB.
Uma engrenagem importante de produção de chuva para o sul do Nordeste (SNE) e
para Este do Nordeste (ENE) é a penetração de sistemas frontais, ou seus restos, entre as
latitudes 5°S e 18°S (MOLION & BERNARDO, 2002). A penetração até latitudes
equatoriais ocorre mais frequentemente no inverno do Hemisfério Sul (HS), pois o
posicionamento médio da ZCIT, o equador meteorológico, é em torno de 10°N a 14°N nessa
época (MOLION & BERNARDO, 2002).
A Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) é uma faixa que corresponde à
convergência dos ventos tropicais (alísios) dos hemisférios norte e sul, os quais sopram em
média das direções nordeste e sudoeste, respectivamente. Trata se de uma zona de alta
instabilidade, pois os ventos que convergem na região ascendem às camadas superiores da
atmosfera, dando origem a um cinturão de nuvens identificáveis através das imagens de
satélite. A posição da ZCIT ao longo dos doze meses do ano flutua de um lado e do outro da
linha do equador. No Atlântico, ela incursiona bem mais ao norte do equador (entre junho e
dezembro) do que ao sul dessa linha (entre janeiro e maio) (XAVIER et al., 2000).
O período principal de chuvas da costa leste do Nordeste concentra-se entre os meses de
maio e agosto, sendo as extremidades de sistemas frontais um dos principais sistemas
meteorológicos atuante durante nesta época do ano (PONTES DA SILVA et al., 2011).
Algumas vezes, a ZCIT tende a se deslocar um pouco mais ao sul ou mais ao norte de sua
posição climatológica, como observado em anos de El Niño (La Niña), onde a banda
convectiva, associada, tende a se deslocar um pouco mais para norte (sul) (COELHO et al.,
2004). Moura e Shukla (1981) sugeriram que Temperaturas da Superfície do Mar (TSM)
positivas (negativas) no Oceano Atlântica Sul (OAS) e TSM negativas (positivas) no
Atlântico Norte favorecem o deslocamento da ZCIT para sul (norte), contribuindo para anos
chuvosos (secos) no NEB, o chamado dipolo do Atlântico.
16
2.
OBJETIVOS
2.1
Geral
IDENTIFICAR sistemas frontais que possuem ligação com Zona de Convergência
Intertropical (ZCIT) na região Nordeste do Brasil e analisar fenômenos associados.
2.2
Específicos
1.
ESTUDAR sistemas frontais que possuem ligação com ZCIT na região do Nordeste
brasileiro no período de 2008-2017;
2.
DETERMINAR estrutura da troposfera nos eventos de ligação da frente fria com
ZCIT;
3.
ELABORAR um padrão de circulação atmosférica em vários níveis nos casos que
possuem ligação da frente fria com ZCIT.
4.
ANALISAR fenômenos associados nos casos que possuem ligação da frente fria
com ZCIT.
17
3.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1
Principais sistemas atmosféricos atuantes sobre a região Nordeste do Brasil.
Em geral, segundo Uvo e Berndtsson (1996), cinco mecanismos governam o regime
de chuva da região do NEB: 1) Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) sobre o oceano
Atlântico, 2) Frentes Frias, e 3) Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCAN), 4) Eventos El
Niño-Oscilação Sul (ENOS); 5) Temperatura da superfície do mar (TSM) na bacia do
oceano Atlântico, Ventos Alísios, Pressão ao Nível do Mar (PNM). Além desses
mecanismos podemos destacar também a atuação das linhas de Instabilidade (LI), dos
Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) e do efeito das brisas marítima e terrestre na
precipitação (RAMOS et al, 1994) citado por Ferreira et al (2004). Esses mecanismos são
descritos a seguir.
Figura 1 - Representação esquemática dos sistemas atmosféricos na baixa e alta troposfera atuantes na
América do Sul.
ASE- ventos alísios de sudeste,
RC - regiões ciclogenéticas,
ASAS - anticiclone subtropical do Atlântico Sul,
ZCAS - zona de convergência do Atlântico Sul e
ZCIT - zona de convergência intertropical.
B - Ciclone,
AB - alta da Bolívia,
BC - baixa do Chaco – região de baixas térmicas,
CCM - complexo convectivo de mesoescala,
CNE - cavado do nordeste do Brasil,
LI - linha de instabilidade tropical,
Fonte: Ramos et al, 1994.
LIP - linha de instabilidade pré-frontal,
FF- frente fria,
FQ - frente quente,
BL - região de bloqueios atmosféricos,
JS - jato subtropical,
JP - jato polar,
VCAN - vórtices ciclônicos de altos níveis tropicais.
18
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 semiárida do Nordeste. Trabalhos anteriores mostraram o efeito das
condições oceânicas e atmosféricas que modulam a variabilidade sazonal da ZCIT e sua
relação com a pluviometria sobre o norte do Nordeste do Brasil (HASTENRATH e
HELLER, 1977; HASTENRATH, 1984; e XAVIER et al., 2000). A principal característica
deste sistema é se posicionar sobre as áreas oceânicas com anomalias de Temperatura da
Superfície do Mar (TSM) positivas e anomalias de Pressão ao Nível do Mar (PNM)
negativas (HASTENRATH, 1991).
A interação terra-mar é de grande importância para se entender o posicionamento da
ZCIT ao norte e ao sul do equador. Diversas variáveis físicas são utilizadas para localizar as
flutuações no posicionamento médio da ZCIT. As figuras 2(a) e 2(b) mostram o
posicionamento médio da ZCIT para os meses de janeiro (verão – HS) e julho (inverno –
HS), retiradas do Atlas Geográfico Mundial. Numa primeira análise as Figuras 2(a) e 2(b)
apresentam uma certa extrapolação no posicionamento médio da ZCIT (MOURA E
SHUKLA, 1981).
Figura 2 - Interação da ITCZ com a TSM na estação chuvosa (a) e seca (b) no NNE.
Fonte: Nobre e Molion (1986).
De maneira geral, em anos secos no norte do Nordeste do Brasil, as águas estão mais
aquecidas e a alta subtropical menos intensa no Atlântico Subtropical Norte,
19
simultaneamente com águas mais fria, e alta subtropical mais intensa no Atlântico
Subtropical Sul. Situação inversa pode ser observada em anos chuvosos. Certamente que
outros padrões de escala global podem acentuar condições de seca ou de chuva acima da
média sobre o Nordeste do Brasil, Nobre e Molion (1986).
Sobre o Oceano Atlântico, considerando a importância que a posição da ZCIT tem na
determinação de anos secos ou chuvosos, tanto na Região Norte e Nordeste do Brasil como
em áreas no norte da África, vários estudos têm abordado o aspecto climatológico da ZCIT.
O principal parâmetro utilizado tem sido estimativas de sistemas convectivos a partir de
imagens de satélite (UVO, 1989). Outros estudos de estimativa da posição da ZCIT foram
elaborados utilizando a informação da refletância das nuvens (WALISER e GAUTIER,
1993) e outras variáveis como: a estimativa de precipitação por microondas e a temperatura
da superfície do mar (PHILANDER, 1996) e a componente meridional do vento à superfície
(XAVIER et al., 1998).
Dentro de um trabalho elaborado por Nobre e Uvo (1989), eles relatam a importância
de identificar o quanto tempo a ZCIT ficará posicionada mais ao sul de sua posição normal.
Segundo os autores, o principal sistema gerador de precipitação na região norte do Nordeste
(NNE) é a proximidade da ZCIT. Tal fato é observado quando se considera que o pico de
precipitação sobre o NNE (março e abril) ocorre exatamente na época em que a ZCIT atinge
suas posições mais ao sul.
3.3
Sistemas Frontais
3.3.1 Climatologia das frentes na AS
Um dos primeiros estudos que avaliaram globalmente as regiões frontogenéticas
foi o de Satyamurty e Mattos (1989). Considerando a AS, esses autores verificaram que
a área mais frontogenética ocorre no sul da Argentina durante o verão e que essa área
se desloca para o norte, no inverno, ocupando o nordeste da Argentina e vizinhança.
Resultados similares foram obtidos por Simmonds et al. (2012), que determinaram uma
climatologia de FFs no Hemisfério Sul entre 1989 e 2009 usando um método objetivo
para a identificação de tais sistemas. Os autores observaram que nos meses de verão
(dezembro a fevereiro) as maiores frequências de FFs estão entre as latitudes de 40ºS e
60ºS. Dentro dessa faixa há uma maior ocorrência nas regiões oceânicas a leste da
Patagônia, sudeste da África do Sul e sudoeste da Austrália. No inverno (junho a agosto),
esse cinturão de maiores frequências de sistemas frontais frios sofre um sutil
20
deslocamento para norte e apresenta uma série de assimetrias zonais nas regiões
oceânicas citadas. Os autores também relataram que as frentes mais intensas são as que
ocorrem a oeste do oceano Índico e essa intensidade tende a ser maior no inverno do
que no verão. Já Catto et al. (2012) avaliaram, no período entre 1997 a 2008, a relação
da precipitação com a ocorrência média anual de FFs em termos globais. Foi verificado
que nas latitudes médias do Hemisfério Sul, mais de 50% da precipitação anual está
associada com a ocorrência de FFs.
Vianello et al, (1991), destacam a extrema importância da transição de sistemas
frontais sobre a região sul e sudeste do brasil pelo fato de ser um dos sistemas
meteorológicos mais frequentes nessa região, sendo responsável por grandes alterações nos
elementos que modulam o clima. Os sistemas frontais, ou conjunto de frentes, são definidos
como uma zona de transição entre duas massas de ar com propriedades termodinâmicas
distintas assim como, diferentes densidades, temperaturas, pressões e umidades, que tendem
a se manter individualizadas, conservando suas particularidades (VIANELLO et al, 1991).
Segundo Kousky (1979), as frentes frias afetam a climatologia da América do Sul durante o
ano todo.
Figura 3 – Representação esquemática da onda frontal.
Fonte: Celemín, 2009.
Entretanto, vários autores têm mostrado interesse no estudo dos sistemas frontais no
Brasil, dentre eles (RODRIGUES; FRANCO; SUGAHARA, 2004), que elaboraram uma
climatologia de frentes frias no litoral de Santa Catarina. Com respeito aos estudos de
Lemos e Calbete (1996), mostraram que os sistemas frontais atuam durante todo o ano no
21
Brasil, com frequências maiores nas latitudes mais altas durante o período de inverno. Já o
estudo de Andrade e Cavalcanti (2003) mostra que a menor frequência ocorre no verão.
Segundo Ferreira et al., (2009) as frentes frias ocorrem em maior número assim como
durante todo o ano entre 25ºS e 30ºS e são mais frequentes durante os meses de maio e
outubro, esporadicamente em 20ºS durante os meses de dezembro a fevereiro. Segundo o
mesmo autor, frentes frias na região Sudeste que induzem a convecção tropical e subtropical
que alimentam a ZCAS, estas nem sempre satisfazem os critérios para a identificação que
leva em conta a queda de temperatura, aumento da pressão e mudança na direção do vento.
Segundo Andrade (2005), entre as latitudes de 35ºS e 40ºS alguns sistemas frontais ganham
trajetória mais meridional e atingem as baixas latitudes, enquanto outras seguem
zonalmente.
De acordo com Kousky (1979) há uma maior frequência de sistemas frontais no Sul
da Bahia entre os meses de dezembro e março para o período de 1961 a 1970. O menor
número de sistemas frontais que atingem a região tropical durante os meses de verão pode
ser devido à ocorrência da ZCAS que, persistente sobre as Regiões Sudeste e Centro-Oeste,
fazendo com que as frentes frias se desloquem apenas até essas áreas (ANDRADE et al,.
2005). No entanto esses autores observaram alguns padrões e características das 25 variáveis
atmosféricas relevantes no deslocamento dos sistemas frontais, assim como a intensidade no
campo de pressão, intensidade e posição do cavado de níveis de 500 hPa associado ao
sistema, pressão ao nível médio do mar (PNM), e advecção de vorticidade na média
troposfera.
Na região do litoral do Sudeste do Brasil, Oliveira (1986) e Justi da Silva e Silva
Dias (2000) identificaram um número relativamente maior de episódios de sistemas frontais
no inverno se comparado ao verão próximo de 45ºS (litoral da Argentina) para 35ºS
(próximo ao Uruguai). Essas regiões possuem baroclinia onde são altamente ciclogenética
(GAN e RAO, 1991; REBOITA ET AL., 2005). De acordo com Satyamurty e Mattos,
(1989) a climatologia da frontogênese para o mês de julho nos níveis baixos da atmosfera
(850 hPa), mostra que o Centro-Leste da América do Sul é uma região favorável no
processo de formação e intensificação de frente.
3.3.2 Formação e dissipação de frentes frias na América do Sul (AS)
Bergeron em 1928, citada por Scheuer, (2017) propôs uma teoria relacionada à
formação e dissipação de frentes que explica o aspecto cinematicamente através de massas
22
de ar de grande escala, onde teve a conclusão que as frentes se formam devido à dinâmica
do movimento confluente entre massas de ar com propriedades distintas. Entretanto Pettesen
et al., (1956), foram os pesquisadores que introduziram os termo de frontogênese para o
processo de formação e intensificação de uma frente e frontólise para o processo de
dissipação de uma frente. Segundo Orlanski et al., (1985) concluíram que o campo de
deformação horizontal é a principal fonte frontogenético em baixos níveis (850hPa). Frentes
frias em altitude são consideradas como zonas de fortes gradientes de vorticidade potencial
isentrópica de Ertel (P) (BLUESTEIN et al.,1993) e frontogênese é a reação da escala lateral
de gradiente de (P) próximo da tropopausa (DAVIES E ROSSA, 1998).
Kousky (1979) mostrou a grande importância da frontogênese na região Sudeste, ao
manter a frente ativa em seu lento deslocamento para norte e nordeste. Segundo Mattos et
al., (2003), uma frontogênese ocorre na dianteira e frontólise na retaguarda de uma frente
em deslocamento. Frontogênese devido aos efeitos de deformação horizontal e processos
relacionados à convergência na baixa troposfera são um fenômeno físico que produz ou
intensifica a conduta das isotermas ao longo do eixo de dilatação entre dois anticiclones
subtropicais e anticiclone extratropical migratório (MATTOS, 2003). Segundo este mesmo
autor, durante os meses de inverno, quando o comportamento das isotermas resulta de um
transporte de ar frio, a queda acentuada na temperatura produzida por essa incursão de ar
frio é chamada de friagem.
Normalmente os sistemas frontais que transitam a Região Sudeste do Brasil,
possuem uma trajetória de sudoeste para nordeste onde em superfície há uma variação da
velocidade e direção do vento dos quadrantes sul e norte, antes e após a transição do
sistema, assim como variações na temperatura, umidade e pressão atmosférica. Dependendo
da intensidade do sistema, em alguns casos uma frente fria, pode se propagar até latitudes
baixas, atingindo as proximidades da Amazônia, provocando o fenômeno conhecido como
friagem descrita em (MARENGO et al.,1997) descrito anteriormente também por Mattos
(2003).
Segundo Fortune e Kousky (1983) mostraram que alguns sistemas frontais
considerados mais intensos (em torno de 25º) podem afetar até a Região Norte do país com
queda de temperatura e atividade convectiva Comumente, os sistemas frontais se propagam
até 20ºS, onde se inicia o processo de dissipação, denominado frontólise (OLIVEIRA; 1986;
CAVALCANTI E KOUSKY; 1996).
23
De acordo com Mattos (2003), uma característica importante em uma frente fria
sobre as Regiões Sul e Sudeste do Brasil, que é muito observada durante os meses de outono
e inverno, é um cavado com uma orientação zonal na retaguarda da frente fria principal,
atingindo o litoral da Região Sul e as Serras Gaúchas e Catarinenses. Segundo Andrade
(2005), as ondas baroclínicas ao atravessar a cordilheira dos Andes se modificam e
interagem com a circulação atmosférica da América do Sul. Com isso os sistemas frontais
que se deslocam de oeste para leste sobre o oceano Pacífico, ganham uma nova componente
na direção das baixas latitudes, tendo um deslocamento de sudoeste para nordeste ao longo
do continente Sul Americano, chegando atingir os trópicos.
3.3.3 Identificação de zonas frontais na América do Sul
As frentes frias podem ser identificadas através de imagens de satélite junto com
modelos atmosféricos operacionais, levando em conta o giro do vento para direção sul,
persistência do vento de sul por pelo menos um dia, e uma queda de temperatura do ar
simultânea ao giro do vento ou até dois dias depois (RODRIGUES et al., 2004). Durante a
passagem de uma frente fria, a um aumento de pressão, uma brusca queda na temperatura,
aumento na força do vento, variação na sua direção. Além da frente fria, um ciclone
baroclínico possui a frente quente e a frente oclusa nos estágios jovem e de desenvolvimento
máximo. Define-se uma frente quente, quando o ar quente está avançando e substituindo o
ar frio. Já a frente oclusa é quando uma frente fria ultrapassa a frente quente, e com o
aumento da região de oclusão o sistema frontal atinge seu estado terminal. Um dos sistemas
sinóticos mais importantes sobre a América do Sul é a frente fria (ANDRADE et al., 2005).
A necessidade da identificação de zona frontal está associada com a ocorrência de
precipitação a esta zona frontal. Processos de formação de precipitação no NEB foram
resumidos por Molion e Bernardo (2002), onde os autores apresentam evidência de
ocorrência de precipitação intensa nas zonas frontais. Uma associação dos sistemas sinóticas
e em mesoescala com precipitação intensiva foi estudada por Pontes da Silva et al. (2011).
Zonas frontais foram detectadas entre os sistemas mais importantes, o que produziu
precipitação. Dito isto, a identificação da zona frontal na região tropical é difícil na prática
operacional. Uma estrutura frontal nesta região é diferente do que na região extratropical e,
por conseguinte, um tradicional método de identificação frontal não é preciso. Fedorova et
al, 2016 avaliaram novos métodos práticos de identificação frontal no NEB através de
campos de temperatura potencial equivalente e sua advecção.
24
3.3.4 Importância de estudo de frentes atmosféricos
Frentes atmosféricas são extremamente importantes para o tempo do dia-a-dia nas
latitudes médias, muitas vezes trazendo fortes ventos e chuva pesada que podem ter grandes
impactos socioeconômicos. Por exemplo, a inundação severa durante o verão britânico de
2007, que causou perdas seguradas de cerca de 3 mil milhões de libras (Pitt, 2008) foi
associada com a passagem de uma frente. Dez dos maiores eventos de inundação no inverno
no Reino Unido foram recentemente mostrado pode ter sido associada com “rios
atmosféricos”, os fluxos de ar húmido a partir de regiões subtropicais em sistemas de
latitudes médias frontais (LAVERS et al., 2011). Recentemente, tem havido um esforço
considerável para produzir climatologias de grande escala de frentes objetivamente
identificadas a partir de dados de reanálise (BERRY et al., 2011a; SIMMONDS et al.,
2011).
Dada importância das frentes de tempo local em muitas regiões, é possível que
algumas das tendências observadas nos parâmetros meteorológicos em todo o mundo, em
particular chuvas, pode ser associado com a frequência de ocorrência de frentes. Por
exemplo, uma redução no número de frentes tem sido sugerida como uma possível razão
para a diminuição da precipitação sobre a South West Austrália Ocidental, no entanto Berry
et al. ( 2011b) mostram que sobre esta região, a frequência da frente tem realmente vindo a
aumentar ao longo dos últimos 50 anos. Isto sugere que talvez tenha havido mudanças na
quantidade de precipitação que cada frente produz. De modo a investigar mais
aprofundadamente esta sugestão, a quantidade de precipitação associada com frentes deve
em primeiro lugar ser quantificada.
Zonas frontais no Brasil são analisadas regularmente no trabalho operacional no
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (Centro de Previsão de Tempo e Estudos
Climáticos-CPTEC)
e
estes
resultados
foram
publicados
pela
Revista
Climanalise (Tradução: Jornal Climanalise)
http://climanalise.cptec.inpe.br/*rclimanl/boletim (Acessado em maio 2017). Esta página
tem informações de cada mês sobre todos os processos sinóticos no Brasil por descrição
verbal. A secção sobre as zonas frontais apresenta uma descrição dos dias e locais
geográficos das zonas frontais usando nomes de cidades. Além disso, esta secção tem
figuras com a localização das zonas frontais: '' número de dias '' (eixo X) e os nomes das
cidades (eixo Y). O número de dias '' apresenta uma zona frontal, que passou através da
25
estação de entre 09:00 hora local do dia anterior e 09:00 hora local do dia mostrado, como
ilustrado na Figura 4.
Figura 4 - Secção estação versus tempo dos sistemas frontais que penetraram no Brasil
em MAIO/2014. O acompanhamento das frentes é feito nos horários das 00:00
TMG (linha contínua) e 12:00 TMG (linha pontilhada). Os pontos mostram
que a frente esteve posicionada na estação no dia e hora indicados.
Maio
FONTE: Análises diárias do CPTEC 2017.
3.4
Vórtices Ciclônico de Altos Níveis (VCAN)
3.4.1 Características Físicas
Os Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCANs) são definidos como sistemas
fechados de baixa pressão, de escala sinótica, que se formam na alta troposfera (GAN e
KOUSKY, 1986). São comumente chamados na literatura de baixas frias, pois apresentam
centro mais frio que a periferia. Os vórtices ciclônicos possuem uma vida média que varia
consideravelmente, uns duram apenas algumas horas, outros mais de duas semanas.
Ocasionalmente, os vórtices ciclônicos intensificam-se para baixo na vertical e podem
refletir no campo de pressão em superfície (GAN, 1982).
Os VCAN podem ser classificados de duas maneiras: vórtices do tipo Palmén, que se
originam nas latitudes subtropicais e os vórtices do tipo Palmer, também chamados de
26
vórtices de origem tropical por originarem-se nesta região. Os vórtices ciclônicos de origem
tropical formam-se nos meses de primavera, verão e outono e, passam a maior parte de suas
atividades nos trópicos (PALMER, 1951). Segundo este autor, os vórtices ciclônicos de
origem tropical apresentam as seguintes características: originam-se acima de 9000 m nas
latitudes mais baixas, são persistentes, desenvolvem e intensificam-se durante sua passagem
para as latitudes mais altas e, no Hemisfério Norte, deslocam-se para Nordeste ou Lestenordeste no cinturão de 20° - 30° de latitude.
Os VCANs na vizinhança do Nordeste do Brasil formam-se devido à intensificação
simultânea da crista associada à Alta da Bolívia e o cavado corrente abaixo sobre o Oceano
Atlântico (KOUSKY E GAN 1981). Isto ocorre quando um sistema frontal proveniente do
sul do Brasil, ao penetrar nos subtrópicos, provoca forte advecção de ar quente no seu lado
leste, amplificando a crista de nível superior e, por conservação de vorticidade absoluta, o
cavado que está a jusante também é intensificado, formando-se o ciclone na alta troposfera.
Os VCANs possuem forte influência nas alterações do tempo em várias regiões do Brasil.
Utilizando dados convencionais e imagens de satélites, Kousky e Gan (1981) e Gan (1982),
determinaram o comportamento dos vórtices ciclônicos sobre o Nordeste do Brasil e as
possíveis causas de sua formação (Figura 5).
Figura 5 - Esquemática da formação de vórtices ciclônicos em 200 hPa no Atlântico Sul a)
mostra o padrão de circulação no verão em 200 hPa, b) adiciona em (a) os efeitos
de uma frente fria em superfície, c) mostra a formação do vórtice ciclônico de altos
níveis.
27
Fonte: Kousky e Gan 1981.
3.4.2 Estrutura vertical do VCAN do tipo Palmer
Quanto à estrutura vertical apresentada na Figura 6, observam-se na periferia
movimentos ascendentes e formação de nuvens e no centro movimentos descendentes
proporcionando o transporte de ar frio e seco de altos para médios níveis. Sendo
caracterizado do ponto de vista termodinâmico por uma circulação direta, onde o ar quente
sobe e o ar frio desce (KOUSKY e GAN, 1981).
Figura 6 - Ilustração da estrutura vertical de um VCAN do tipo Palmer.
Fonte: Kousky e Gan, 1981.
3.5
Correntes de Jato
3.5.1 Definição de Corrente de Jato
Vários trabalhos foram realizados sobre corrente de fortes ventos zonais em altos
níveis. Dentre eles, um histórico sobre corrente de jato pode ser encontrado em Riehl et
al.(1952), onde mostraram um modelo de circulação transversal nas vizinhanças da corrente
de jato na alta troposfera. Beebe e Bates (1955) modificaram o modelo de Riehl et al.,
(1952), introduzindo efeitos de curvatura. Uma revisão sobre essa circulação vertical da
28
corrente de jato foi feita por Reiter (1969), onde ele restabelece o interesse em sistemas de
tempo que se desenvolvem nas vizinhanças do jato na alta troposfera.
Dois tipos de corrente de jato, ambos localizados na descontinuidade da tropopausa,
onde há mistura do ar troposférico e estratosférico, têm sido largamente investigados. A
corrente de jato polar (CJP) ou simplesmente jato frontal, que encontrado em latitudes
médias acima de 13 km de altura, e a corrente de jato subtropical (CJS), que está geralmente
confinada em latitudes de até 30° a aproximadamente 13 km de altura (200 hPa).
Normalmente, as correntes de jato fluem por uma extensão de aproximadamente 1000 km,
com 100 km de largura e apenas 1 km de espessura. O cisalhamento vertical do vento é da
ordem de 5-10 m/s/Km e o cisalhamento lateral, de 5 m/s/100 Km. A velocidade do vento
no jato não é uniforme em toda a sua extensão horizontal (BLUESTEIN 1993).
Segundo (CARLSON 1991, BLUESTEIN 1993) nos seus estudos concluíram que
existem máximos e mínimos locais nas isotacas, ao longo do eixo do jato. Esses núcleos de
ventos máximos (nvm) embebidos na corrente de jato são referidos como “jet
streaks”(Figura 7), nos quais a velocidade do vento pode atingir ou superar 125 nós.
Frequentemente, esses máximos deslocam-se ao longo do eixo, no mesmo sentido do vento
(MEDINA, 1976), mas a velocidade do vento no nvm de uma corrente de jato é maior do
que a velocidade com que este núcleo se move. Esses nvm encontram-se presentes nos
regimes de escoamento extratropical e, devido a sua importância como precursores de
ciclogênese e tempos severos, têm recebido maior atenção da comunidade sinótica.
Figura 7 – Representação esquemática do eixo da corrente de jato.
Fonte: Medina, 1976.
29
3.5.2 Corrente de Jato Subtropical (CJS)
A CJS que está associada à circulação de Hadley, normalmente encontrando-se
acima da porção descendente dessa célula, entre as latitudes de 20°S e 35°S. Esse jato é
mais desenvolvido na estação de inverno onde a circulação média meridional é mais intensa
(HASTENRATH, 1990). Segundo Palmén e Newton (1969), a circulação de Hadley é um
dos principais mecanismos para a manutenção da CJS.
A CJS é semipermanente e a sua posição média desloca-se em direção ao equador no
período de inverno e em direção aos polos no verão, assim como toda a circulação
atmosférica, devido a posição do sol (Palmén e Newton,1969). No hemisfério sul, há menor
variação sazonal da intensidade do jato, quando comparada com hemisfério norte
(PALMÉN e NEWTON, 1969).
3.5.3 Influência da CJS sobre a América do Sul
A influência da CJS sobre a América do Sul foi estudado em 1983 (ano de El Niño)
por Kousky e Cavalcanti (1984) utilizando cartas de superfície e de escoamento do vento em
altos níveis, juntamente com imagens de satélite, para 1982-1983. Os resultados obtidos
pelos autores indicam uma CJST bem pronunciado sobre a América do Sul e o Pacífico
Leste. Como sugerido por Bjerknes (1966), e comprovado por Arkin (1982), essa corrente
atmosférica em altos níveis é intensificada na região do Pacífico Leste durante os anos de El
Niño. Além disso, Kousky e Cavalcanti (1984), observaram várias situações de bloqueios
nas vizinhanças destas regiões. Esses eventos favoreceram a manutenção de sistemas
frontais ativos no sul do Brasil, contribuindo para a excessiva precipitação que ocorreu na
região.
A associação do CJST com sistemas frontais, também foi estudada por Palmén
(1969), segundo o autor a divergência e a convergência em altos níveis associada com ondas
atmosféricas deveriam em geral ser mais pronunciada em regiões de ventos fortes. Desta
forma, os distúrbios de escala sinótica (ciclones e anticiclones) são caracterizados por
apresentar divergência-convergência e movimento vertical. Assim é natural esperar que
esses sistemas mostrem alguma relação com a CJST.
30
4.
MATERIAIS E MÉTODOS
4.1
Região de estudo
O Nordeste brasileiro é a região de interesse para o estudo, localizada entre as
seguintes coordenadas geográficas: Latitude entre 17.5°S e 2°S; Longitude entre 48°W e
35°W, dado na Figura 1.
Figura 8 - Caracterização da região Nordeste do Brasil.
Fonte: Autor
4.2
Dados usados para identificação de frentes frias e ZCIT
Foi usado o banco de dados do climanálise para a identificação dos sistemas frontais
que
atingiram
até
a
região
sul
da
Bahia
(os
dados
do
climanálise
estão
disponíveis ate 2014), hospedado no site: http://climanalise.cptec.inpe.br/~rclimanl/boletim/
, (acessado em maio de 2017).
A análise de nebulosidade associada à zona frontal e a posição da ZCIT, também, foi
feita pelas imagens do satélite geoestacionário GOES e METEOSAT, no canal
Infravermelho (IR); estas informações foram consultadas no banco de dados imagens no
portal da Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais (DSA) no período de 2008 à 2017
disponibilizados pelo CPTEC/INPE, disponíveis no endereço: (http://satelite.cptec.inpe.br).
Foram utilizados conjunto de dados das reanálises do European Center of Medium
Range Weather Forecast (ECMWF) com resolução espacial 0.125°x0.125° e temporal de
31
06h, obtidos através do site http://www.ecmwf.int/, para a obtenção dos campos
meteorológicos, num domínio de 50°S - 15°N e 70°W - 30°E, para os eventos encontrados
no período de estudo (2008 - 2017).
As variáveis consideradas foram Pressão ao Nível Médio do Mar (PNM), as
componentes u, v (vento zonal e meridional), temperatura do ar e umidade relativa do ar,
nos níveis de 1000 hPa, 500 hPa e 200 hPa. Foram gerados campos derivados, tais como
PNM, vorticidade relativa, linhas de corrente e isotacas, advecção de temperatura potencial
equivalente, os quais foram visualizados através do software Grid Analysis and Display
System (GrADS).
4.3
Métodos usados para identificação das frentes frias
4.3.1 Identificação frontal por análise operacional
A localização da zona frontal foi identificada pelo método utilizado nas práticas
operacionais sinóticas. Esta zona é determinada da seguinte forma: (1) uma zona '' alongada
'' num cavado de um ciclone baroclínico (por mapas de pressão ao nível da superfície) e
vorticidade ciclônica (ao nível de 1000 hPa); (2) uma zona de confluência de linhas de
corrente nos níveis baixos (925 e 850 hPa), (3) localizada entre regiões com advecção de ar
quente e frio (níveis de 925 e 850 hPa (PETTERSSEN 1956, BLUESTEIN 1993,
FEDOROVA 1999, FEDOROVA e CARVALHO 2000). (4) Por '' forte '' gradiente de
temperatura é geralmente significativa em ordem de grandeza ou maior do que a força da
escala sinótica típica de 10 K por 1000 km-1 (ou 10g kg-1 de taxa de mistura de vapor de
água por 1000 km) '' (BLUESTEIN 1993). Na zona frontal "a temperatura muda
drasticamente na direção horizontal por uma média de 3°C nas regiões subtropicais e 4-5°C
nas latitudes médias e nas regiões polares" pela definição de TALJAARD (1972).
4.3.2 Identificação frontal usando temperatura potencial equivalente
O estudo da estrutura de uma frente que passa pela América do Sul para o nordeste
do Brasil (GEMIACKI, 2005; Fedorova et al., 2016) mostra que uma variação de
temperatura na ZF não foi observada no NEB. Ao mesmo tempo, uma variação na
temperatura potencial equivalente (θe) foi satisfatória nesta região. Portanto, Uma
distribuição horizontal da advecção de (θe) foi usada para identificação frontal. Estes
32
parâmetros foram calculados pelas seguintes equações (BOLTON 1980) citada por
Fedorova et al, (2016):
−3
1000 0.2854(1−0.28∗10 𝑟
𝜃𝑒 = 𝑇𝑘 (
𝑝
)
exp
3.267
− 0.00254𝑟(1+0.81∗10−3 𝑟)]
𝑇𝑙𝑐𝑙
[
(1)
onde TK é a temperatura absoluta (°K), p pressão atmosférica (hPa), r razão de mistura no
nível inicial (g kg-1), Tlcl a temperatura absoluta no nível de condensação por levantamento
(°K), calculada pela equação:
𝑇𝑙𝑐𝑙 =
1
ln(Tk −Td )
1
+
Td −56
800
+ 56,
Adv𝜃𝑒 ≡ −𝑉𝐻 . 𝛻𝐻 𝜃𝑒 = − (𝑢
𝜕𝜃𝑒
𝜕𝑥
(2)
+𝑣
𝜕𝜃𝑒
𝜕𝑦
),
(3)
onde x e y são os componentes do vento (m / s).
Uma onda de calor nos mapas de θe (°K) à frente da ZF e uma onda de frio de θ (K)
e
com um gradiente alto atrás dela têm sido usados como critérios para a identificação de ZF.
Além disso, as ZFs foram observadas entre os valores positivos de Advθe na frente da ZF e
os valores negativos de Advθe por trás dele (FEDOROVA, 2016).
4.4
Ligações da extremidade frontal com a Zona de Convergência Intertropical
(ZCIT)
Para a identificação da ligação da zona frontal com a ZCIT foram analisadas as
seguintes características: 1 - Na imagem de satélite foi observada a ligação da banda de
nebulosidade associada com a extremidade frontal e a ZCIT na região do NEB, como
ilustrado na Figura 9;
Figura 9 – Ilustração da ligação da extremidade frontal com ZCIT pelo recorte da
imagem de satélite no canal IR. Seta vermelha indica região de ligação.
ZCIT
N
Fonte: CPTEC/INPE, 2018.
33
2
- No campo de vorticidade foram observados valores negativos da vorticidade
relativa no ciclone, cavado do ciclone e na ZCIT, no horário em que foi observada a ligação,
como mostrado na Figura 10;
Figura 10 - Identificação da ZCIT e FF no campo da vorticidade relativa e posição dos
centros de baixa pressão no campo de PNM.
N
(a)
(b)
Fonte: Autor, 2018
3
- NO campo da advecção de temperatura potencial equivalente foram observados
entre os valores positivos de Advθe na frente da ZF e os valores negativos de Adv θe por
trás do cavado do ciclone e na ZCIT, nas regiões indicadas na Figura 11.
Figura 11 - (a) Campo de advecção de temperatura potencial equivalente (K/6h) e (b) linhas de
corrente no nível 1000 hPa. circulo-região de interesse. Seta azul – posição da frente
fria, seta preta região da ligação da EF com ZCIT.
N
(a)
Fonte: Autor, 2018.
(b)
34
4.5
Análise dos fenômenos adversos associados
4.5.1 Análise de nevoeiro, névoa úmida e trovoada
A análise de nevoeiro, névoa úmida e trovoada foi feita usando dados do METAR
das estações meteorológicas localizadas nos estados da costa leste do NEB, disponiveis em
: https://www.redemet.aer.mil.br/.
4.5.2 Análise de precipitação
Para a análise da precipitação foram utilizados dados de estimativa de precipitação
por satélite de alta resolução espaço-temporal (8 km x 8 km a cada 30 min) do CMORPH do
Climate Prediction Center (CPC) do National Centers for Environmental Prediction
(NCEP) do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), disponiveis em:
ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov; no domínio de 30°S a 10°N e 70°W a 20°W.
35
5.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Durante o período de estudo (2008-2017), foram registrados 27 sistemas frontais que
chegaram até a região do NEB. Estes sistemas foram analisados desde a sua formação,
durante todo período de deslocamento até atingirem a região de interesse e ligação ou não
com ZCIT. A Tabela 1 mostra tempo de vida dos sistemas frontais até a região de estudo.
Entre 27 casos identificados na região do NEB 5 (cinco) tiveram ligação com ZCIT.
Tabela 1. Zonas frontais que atingiram a região do NEB durante 10 anos (2008-2017), duração
das frentes frias e ligação com ZCIT. N- não, S – sim.
Nº
INÍCIO
FIM
DURAÇÃO
Ligação com
ZCIT
1
01/06/2008
02/06/2008
2 dias
N
2
11/09/2008
20/09/2008
10 dias
N
3
06/10/20008
10/10/2008
5 dias
N
4
01/12/2008
06/12/2008
6 dias
N
5
20/08/2009
23/08/2009
4 dias
N
6
07/04/2010
10/04/2010
4 dias
S
7
01/06/2010
05/06/2010
2 dias
N
8
12/08/2010
18/08/2010
6 dias
N
9
02/06/2011
05/06/2011
4 dias
S
10
01/09/2011
02/09/2011
2 dia
N
11
17/10/2011
20/10/2011
4 dias
N
12
24/09/2012
27/09/2012
4 dias
N
13
12/08/2013
16/08/2013
5 dias
N
14
05/10/2013
08/10/2013
6 dias
N
15
09/05/2014
12/05/2014
4 dias
S
16
03/09/2014
07/09/2014
4 dias
N
17
20/09/2014
23/09/2014
4 dias
N
18
02/10/2014
06/10/2014
5 dias
N
19
14/11/2014
20/11/2014
7 dias
N
20
29/04/2015
04/05/2015
5 dias
S
21
12/05/2015
17/05/2015
5 dias
N
22
01/01/2016
05/01/2016
5 dias
N
23
28/03/2017
03/04/2017
7 dias
N
24
16/05/2017
22/05/2017
7 dias
S
25
01/09/2017
04/09/2017
6 dias
N
26
31/10/2017
04/11/2017
5 dias
N
27
10/11/2017
16/11/2017
6 dias
N
Fonte: Autor 2018.
36
No total foram observadas 27 casos e somente 5 casos com ligação. Entre os casos
sem ligação, 3 tiveram duração de 2 dias (a menor duração registrada em todos os casos
analisados), 5 com duração de 4 dias, 6 com duração de 5 dias, 5 com duração de 6 dias, 2
com duração de 7 dias e 1 com duração de 10 dias (a maior duração registrada entre os casos
analisados). Entre os 5 (cinco) casos com ligação, 3 tiveram a duração de 4 dias, os outros
dois tiveram a duração de 5 e 7 dias respetivamente.
Foram escolhidos para o estudo os casos que ocorreram no mês de maio de 2015
(04/05 e 16/05, às 18 UTC e 12 UTC respetivamente). A escolha desses casos foi baseada
pelo seguinte critério: os dois casos ocorreram no mês de maio de 2015; o caso que ocorreu
no dia 04/05 teve ligação com a ZCIT e o caso do dia 16/05 não teve ligação. Foram feitas
análises para encontrar diferenças entre os dois casos.
Tabela 2. Número de casos ocorridos em cada estação do ano durante o período de 2008 a 2017.
Número em vermelho (com ligação), número em preto (sem ligação).
PERÍODO
NÚMERO DE OCORRÊNCIAS FFs NO NEB
DEZ
2008
JAN
FEV
MAR
ABR
MAI
1
JUN
JUL
AGO
1
2009
2010
1
1
2011
TOTAL
SET
OUT
1
1
NOV
4
1
1
1
3
1
1
2012
1
3
1
2013
1
2014
1
2015
1
2016
1
ANUAL
1
1
2
1
2
1
1
5
2
1
1
2017
1
1
1
1
2
6
Soma todas
frentes
1
1
0
0
2
4
3
1
3
6
4
3
27
Soma
frentes com
ligação com
ZCIT
0
0
0
0
1
3
1
0
0
0
0
0
5
Estações do
ano
VERÃO
Fonte: Autor 2018.
OUTONO
INVERNO
PRIMAVERA
37
A Tabela 2 mostra o período de estudo e as estações do ano. Pode ser observado que
a maioria dos episódios de frentes ocorreram entre os meses de Agosto, Setembro e
Outubro, registrando 13 casos. A estação de Verão registrou o menor número de casos (2).
Os casos observados com ligação com ZCIT ocorreram nos meses de Abril e Maio, com
exceção de um caso que ocorreu em junho. Durante a atuação dos dois sistemas no NEB,
foram registradas chuvas fortes na costa leste do NEB, colocando em risco a vida humana
por conta de inundações e deslizamentos de terra provocada pelas enxurradas.
5.1
Análise da frente fria com ligação com ZCIT ocorrido nos dias de 29/04 a
04/05/2015
5.1.1
Análise do processo de desenvolvimento da frente fria com ligação com ZCIT
A Figura 12 mostra as imagens de satélite e o campo de pressão ao nível médio do
mar (PNM) referente ao período da formação da frente fria, deslocamento até alcançar a
região do NEB. A formação do sistema se deu no dia 29 de abril de 2015 na região sudeste
do Brasil (Figura 12 a e b), conhecida como região ciclogenética (FEDOROVA et al, 2016).
A intensificação do sistema de alta pressão localizada ao sul da costa do Uruguai nas
coordenadas 50°S e 50°W, o bloqueio da alta subtropical próximo da costa da África
localizada nas coordenadas 32,5°S e 3°W, fez deslocar a frente fria para a região do NEB,
na Figura 8. Também foi observada uma frente secundária que posteriormente formou
oclusão instantânea com a frente principal (Figura 12 g), realimentando o sistema.
A extremidade frontal deste sistema alcançou o estado de Alagoas no dia 04 de Maio
às 18Z, neste horário foi observada a junção da banda de nebulosidade da extremidade
frontal com a banda de nebulosidade da ZCIT (Figura 12 k) influenciando no tempo na
região do NEB.
No campo da PNM na Figura 12 b foi observado um cavado da ZCIT mais intenso
na costa leste do NEB, sua intensidade foi diminuindo na medida em que o sistema frontal
foi se deslocando em direção ao nordeste.
38
Figura 12 - Imagem do satélite do GOES 12 no canal infravermelho (a, c, e, g, i, k,) e PNM (hPa)
(b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 29 de Abril a 03 de Maio, e 18Z do dia 04 de Maio
de 2015.
N
(a)
(b)
(c)
(d)
N
(e)
(f)
39
(g)
(h)
(i)
(j)
N
(k)
Fonte: Autor 2018.
(l)
40
5.1.2 Análise da estrutura da frente fria com ligação com ZCIT
A Figura 13 mostra os campos das linhas de corrente em baixos e altos níveis (1000
e 200 hPa) desde formação da frente fria até ao dia 04 de maio de 2015 às 18Z, período em
que foi registada a ligação da extremidade frontal com a ZCIT. O centro do ciclone
baroclínico associado ao cavado da frente fria está localizada na latitude de 45°S e na
longitude de 0° (Figura 13i). Pode ser observado na figura 9k em baixos níveis (1000 hPa) a
posição da ZCIT na região do NEB aproximadamente 4°S. A confluência dos ventos alísios
de nordeste e de sudeste e a confluência na extremidade frontal estão localizadas no nordeste
exatamente na região da banda de nebulosidade observada na imagem de satélite (Figura 13
k). A presença desses dois sistemas no NEB influenciou no tempo na região.
Em altos níveis foi observada a presença de um vórtice ciclônico (VCAN) no final
do período analisado com o centro localizado na costa leste do NEB na latitude 13°. A
corrente de jato subtropical não teve influências na região, pois esteve posicionado no sul da
Bahia (Figura 13 c).
Figura 13 - Campos de linhas de corrente em baixos níveis (1000 hPa) (a, c, e, g, i, k,) e altos
níveis (200 hPa) (b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 29 de Abril a 03 de Maio, e 18Z
do dia 04 de Maio de 2015. A estrela preta na figura L mostra a posição do VCAN.
(a)
(b)
41
N
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
42
N
(i)
(j)
(k)
(l)
Fonte: Autor 2018.
A Figura 14 mostra o campo da advecção de temperatura potencial equivalente, nota
se através da Figura 14a, no dia 29/04 na região onde se formou o sistema com valores
aproximado de -10K/6h (advecção fria) na retaguarda, e 2K/6h na vanguarda do sistema. No
dia seguinte (Figura 14b) os valores da advecção de temperatura potencial equivalente
persistiram, e foi possível observar o deslocamento da advecção fria mais para o norte da
costa leste. Na medida em que o sistema foi se deslocando em direção ao NEB a advecção
fria foi perdendo sua intensidade (Figura 14 c, d e f) apresentando valores de -6K/6h na
retaguarda e 1K/6h. No dia em que foi observado o acoplamento da extremidade frontal com
a ZCIT (4/05 às 18Z), a região do NEB mostrou fraca advecção fria (aproximadamente 4K/6h), e advecção quente 6K/6h (Figura 14 g).
43
Figura 14 - Campos de Advecção de temperatura potencial equivalente (K/6h) do reanálise
ERA-Interim de 00Z de 29/04 (a), 00Z de 30/04 (b), 00Z de 01/05 (c), 00Z de 02/05
(d), 00Z de 03/05 (e) e 18Z de 04/05 (f) do ano de 2015, circulo região de interesse.
(a)
(b)
(c)
(d)
N
(e)
Fonte: Autor 2018.
(g)
44
A Figura 15 mostra os campos da vorticidade relativa desde o dia 29/04 até 4/05 às
18Z. Observa-se a região onde se formou o sistema (Figura 15a) com vorticidade negativa (15 S-1) no seu centro. No dia seguinte com o desenvolvimento do sistema nota se a posição
da frente fria e com vorticidade negativa (-10s-1), na mesma figura 11b é possível observar a
intensificação do sistema com valor máximo de vorticidade relativa aproximado a -35 S-1, e
na ZCIT (5 S-1).
No dia 2 de maio (Figura 15 e) a posição da frente fria na região sudeste da Bahia
apresentando a sua máxima vorticidade relativa (-35 S-1) durante a sua trajetória, e no dia
4/05 que foi observada a ligação com ZCIT o valor da vorticidade relativa observada é de 15 S-1 (Figura 15 f). O valor da vorticidade na ZCIT não teve uma variação considerável
durante o deslocamento da frente fria para a região do NEB, apresentando o valor da
vorticidade relativa de 5 S-1.
Figura 15 - Campos de vorticidade relativa (S-1) no nível 1000hPa do reanálise ERA-Interim de
00Z de 29/04 (a), 00Z de 30/04 (b), 00Z de 01/05 (c), 00Z de 02/05 (d), 00Z de 03/05
(e) e 18Z de 04/05 (f) do ano de 2015, círculo branco região da formação do ciclone
preto região de interesse.
(a)
(b)
45
(c)
(d)
N
(e)
(f)
Fonte: Autor 2018.
5.2
Análise da frente fria sem ligação com ZCIT ocorrido nos dias 12 a 17/05/2015
5.2.1 Análise do processo de desenvolvimento da frente fria com ligação com ZCIT
A Figura 16 mostra a imagens de satélite no canal infravermelho e os campos de
PNM. Nota-se na Figura 16a às 00Z uma banda de nebulosidade convectiva próximo a costa
leste do sul do Brasil nas coordenadas 30°S e 39°W. No campo de PNM (Figura 16b) pode
ser observado a presença de um ciclone baroclínico associado a convecção na região. Na
costa do NEB foi observada a presença de um cavado e mais ao sul a presença da alta
subtropical (45°S e 45°W).
Com a presença da crista na retaguarda do ciclone (Figura 16b), sua intensificação
forçou o deslocamento do centro da baixa pressão para o leste. Durante o seu deslocamento
o cavado do ciclone associado a frente fria intensificou, sua extremidade alcançou o sul do
Sergipe no dia 15/05 às 18Z (Figura 16h).
A banda de nebulosidade da ZCIT esteve posicionada mais ao norte (5°N) durante a
atuação da frente fria no NEB. Com o bloqueio da alta subtropical e o enfraquecimento do
cavado na costa leste do NEB a frente fria iniciou o seu processo de dissipação no dia 17/05
(Figura 16 l).
46
Figura 16 - Imagem do satélite do GOES 12 no canal infravermelho (a, c, e, g, i, k,) e PNM
(hPa) (b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 12, 13, 14, 16, 17 18Z do dia 15 de Maio
de 2015.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
47
(g)
(h)
(i)
(j)
N
(k)
(l)
Fonte: Autor 2018.
5.2.2 Análise da estrutura da frente fria com ligação com ZCIT
A Figura 17 mostra os campos das componentes do vento zonal e meridional em
baixos e altos níveis (1000 e 200 hPa). Nota se na Figura 17a próximo a costa leste de Santa
Catarina a formação de um centro de baixa pressão na latitude 27ºS. E em altos níveis a
48
presença da corrente de jato subtropical com a entrada do lado frio posicionado na região
onde se formou o centro do ciclone. Na medida em que o cavado do ciclone baroclínico foi
se intensificando, a corrente de jato em altos níveis desintensificou. A intensificação
máxima do cavado foi observada no dia 15/05 quando a sua extremidade alcançou o sul do
Sergipe (Figura 17g). Em altos níveis nesse dia foi vista a presença de corrente de jato
subtropical apresentando bifurcação cuja saída de uma parte de CJS posicionada na região
do Piauí (Figura 17h) influenciando no tempo na região do NEB e a outra parte da CJS
posicionada mais ao sul na latitude 20°S.
A confluência dos alísios de nordeste e de sudeste, que indica a posição da ZCIT no
dia 15/05, estava posicionada na região de Amapá (2°N) (Figura 13g), não apresentando
nenhuma ligação com a extremidade frontal.
Figura 17 – Análise de linhas de corrente em baixos níveis (1000 hPa) (a, c, e, g, i, k,) e altos
níveis (200 hPa) (b, d, f, h, j, l) para as 00Z dos dias 12, 13 14, 16 e 17 de Maio e
8Z do dia 15 de Maio de 2015.
(a)
(b)
(c)
(d)
49
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
50
N
(k)
(l)
Fonte: autor 2018.
A Figura 18 mostra o campo de advecção de temperatura potencial equivalente, notase que na região da formação do ciclone a presença de advecção fria na retaguarda do
ciclone (-8K/6h) e advecção quente na vanguarda (6K/6h) (Figura 18a). Durante a evolução
do sistema, a advecção fria na retaguarda do ciclone (-8K/6h) e advecção quente na
vanguarda (6K/6h) persistiu. No dia 15 de Abril às 18Z (Figura 18d) é possível observar a
advecção fria na região sul do Sergipe com advecção fria de -10K/6h, a máxima advecção
fria registrada ao longo da trajetória da frente fria, e na vanguarda do sistema frontal
mostrou advecção quente (4K/6h). O campo da advecção mostrou que a FF não atingiu o
estado de Alagoas, a advecção fria se limitou somente até a região sul do Sergipe. Na região
da ZCIT, a advecção quente não teve uma grande variação, apresentando valor aproximado
a 4K/6k (Figura 18).
Figura 18 - Análise da Advecção de temperatura potencial equivalente (K/6h) do reanálise
ERA-Interim de 00Z de 12/05 (a), 00Z de 13/05 (b), 00Z de 14/05 (c), 18Z de 15/05
(d), 00Z de 16/05 (e) e 00Z de 17/05 (f) do ano de 2015, seta vermelha mostra
extremidade frontal onde extraído o valor da advecção fria.
51
(a)
(b)
(c)
(d)
N
(e)
(f)
Fonte: autor 2018.
A Figura 19 mostra os campos da vorticidade relativa desde o dia 12 a 17/05/2015.
Nota-se na figura 19a mostra vorticidade negativa (-20S-1) na região ciclogenética próximo à
costa da Santa Catarina, o campo da vorticidade relativa mostra a intensidade do sistema
durante sua trajetória seja no centro do ciclone bem como ao longo do cavado até atingir ao
sul de Sergipe, com valores no centro do ciclone variando de -20 a -5 S-1, e ao longo FF a
intensidade variou de -10 a -5 S-1 (Figura 19 b, c, d, e, f). Na região da ZCIT apresentou
vorticidade relativa positiva, sua intensidade variando de 5 a 10 S-1 durante a atuação da
frente fria no sudeste do NEB.
52
Figura 19 - Análise da vorticidade relativa (S-1) do reanálise ERA-Interim de 00Z de 12/05 (a),
00Z de 13/05 (b), 00Z de 14/05 (c), 18Z de 15/05 (d), 00Z de 16/05 (e) e 00Z de 17/05
(f) do ano de 2015.
(a)
(b)
(c)
(d)
N
(e)
Fonte: autor 2018.
(f)
53
5.3
Comparação dos eventos com ligação da zona frontal com ZCIT e sem esta
ligação.
5.3.1 Semelhanças entre os casos com ligação da extremidade frontal com ZCIT.
Na Figura 20 estão apresentados 4 (quatro) casos que mostraram um padrão na
análise feita da estrutura da troposfera em vários níveis no período em que foi observada a
ligação da FF com a ZCIT. Nota se a pequena variação da posição da ZCIT na costa do
Brasil nos 4 casos na região do NEB em torno 0 a 3°S. Os mesmos casos em altos níveis
mostraram circulação anticiclônica, e com influência de CJS mais ao sul do da América do
Sul (20°S). Foi observada a posição dos centros dos ciclones associados aos sistemas
frontais que tiveram ligaçães com ZCIT na longitude 20°W variando somente na latitude,
entre 35°S a 20°S.
Figura 20 – Modelo conceitual da estrutura da Atmosfera em vários níveis dos casos com
ligação da extremidade da FF com ZCIT. Linhas: azul escuro – circulação em altos
níveis; azul claro – corrente de jato em altos níveis; preta descontínua pontilhada –
posição da zona de convergência intertropical; estrela centro do ciclone.
10/04/2010
06/06/2011
(a)
(b)
12/05/2014
20/05/2017
N
(c)
Fonte: Autor 2018
(d)
54
5.3.2 Diferenças entre os casos com ligação da FF com ZCIT e sem ligação
1) A ZCIT na baixa troposfera no caso com ligação (Figura 21a) foi localizado mais
sul (2°S) do que no caso sem ligação (4°N) (Figura 21b).
2) O centro do ciclone associado a frente fria cuja extremidade acoplado com a ZCIT
foi localizado nas coordenadas 43°S e 2°W, e no caso sem ligação o seu centro foi
localizado mais acima (32°S/8°W).
3) Em altos níveis do caso com acoplamento foi observado um cavado intenso na
região de estudo, e a sudeste da região uma crista muito intenso, e no caso sem ligação
mostrou um fraco cavado na costa leste da região.
4) A Corrente de jato no caso com ligação foi observada mais ao sul da AS na
latitude de 26°S, não influenciando a região de estudo. No caso sem ligação mostrou se
difluência na corrente de Jato, uma parte da CJS posicionada na região oeste da região de
estudo cuja saída posicionada na região de interesse (6°S) influenciando o tempo no NEB e
uma parte da CJS esteve posicionado mais ao sul (22°s).
Figura 21 – Modelo conceitual da estrutura atmosférica dos casos que ocorreram nos dias 04
(com ligação) (a) e 15 (sem ligação) (b) de Maio de 2015. Linhas: azul escuro –
circulação em altos níveis; azul claro – corrente de jato em altos níveis; preta
descontínua pontilhada – posição da zona de convergência intertropical; estrela
centro do ciclone.
N
(a)
(b)
Fonte: Autor 2018.
5.4
Análise dos eventos com ligação da zona frontal com ZCIT
As características de cinco eventos com ligação da zona frontal com ZCIT são
apresentadas na Tabela 3. Esta tabela mostra valores máximos da vorticidade relativa (S-1)
55
no centro do ciclone, no cavado do ciclone associado à FF, advecção de (θe) (K/6h) na
região de interesse (onde é observada ligação da banda de nebulosidade da extremidade
frontal com ZCIT), posição do ciclone no momento da ligação dos dois sistemas e a
circulação do vento em altos níveis (200 hPa).
As imagens de satélite mostraram ligação de nebulosidade da extremidade frontal
com a ZCIT em todos 5 (cinco) casos. 4 (quatro) casos mostraram mesmos valores da
vorticidade relativa no cavado (-5 S-1) durante a ligação (II., III., IV. e V. respectivamente),
com exceção do caso I, que mostrou maior intensidade com vorticidade relativa igual a -10
S-1. A vorticidade no centro dos ciclones associados aos cavados das FFs, sua intensidade
variou entre -25 a -15 S-1. A advecção de theta na região da ligação dos dois sistemas variou
entre -6 a -5 K/6h.
Tabela 3. As características dos casos de FF com ligação com ZCIT, dados pela foto do satélite.
Vorticidade
Caso Datas
Satélite
cav
(s-1)
Advec
Θe
ciclone
-1
(k/6h)
(s )
Posição do
ciclone
Circulação Posição
da CJ
200 hPa
I.
10/04/2010
ligação
-10
-25
-5
32,5°S/20°W
Ant.cicl.
17,5°S
II.
06/06/2011
ligação
-5
-15
-6
36,5°S/18,5°W
Ant.cicl.
20°S
III.
12/05/2014
ligação
-5
-20
-6
23°S/20°W
Ant.cicl.
16°S
IV.
04/05/2015
ligação
-5
-25
-5
43°S/2°W
Cicl.
25°S
V.
20/05/2017
ligação
-5
-25
-5
34°S/19°W
Ant.cicl.
20°S
Fonte: Autor, 2018.
5.5
Condições da união ou não da zona frontal com Zona de Convergência
Intertropical –ZCIT.
Condições da união da zona frontal com ZCIT
Padrões da circulação da troposfera na região do NEB foram estabelecidos para
auxiliar na previsão de sistemas frontais e, sequentemente de tempo, na região. Uma das
condições principais da penetração das frentes na região do NEB foi a posição da corrente
de jato subtropical;
As principais características da circulação propícias para entrada das frentes no NEB
e ligação com ZCIT são descritos a seguir;
56
1 – Ausência da influência da corrente de jato subtropical (CJS) no NEB possibilita
entrada de sistemas frontais para o norte do NEB;
2 - circulação anticiclônica em altos níveis na região do NEB, é observado nos
eventos de frente fria que atinge o norte do NEB;
3 - circulação anticiclônica em altos níveis na região do NEB desloca corrente de
jato subtropical para o sul da América do Sul, tirando sua influência sob a região do NEB;
Condições para um sistema frontal não alcançar o norte do NEB
1 – Influência da corrente de jato subtropical (CJS) no NEB impossibilita entrada de
sistemas frontais para o norte do NEB;
2 - Circulação ciclônica em altos níveis (200 hPa) na região do NEB;
3 - Circulação ciclônica em altos níveis na região do NEB bloqueia a penetração de
frentes na região.
5.6
Análise dos fenômenos adversos associados nos casos com ligação da frente fria
com ZCIT.
5.6.1 Análise de nevoeiro, névoa úmida e trovoada.
A Tabela 4 mostra os fenômenos adversos investigados nas datas em que ocorreu
ligação da frente fria com a ZCIT. As estações meteorológicas registraram chuva forte e
névoa úmida em todos os eventos, não foram observados em nenhuma estação os fenômenos
Stratus, nevoeiro e trovoadas.
Tabela 4. Fenômenos adversos associados aos eventos com ligação da frente fria com ZCIT:
+RA - chuva forte; BR - Névoa Úmida.
Datas
Chuva
Névoa
Úmida
Stratus
Nevoeiro
Trovoadas
10/04/2010
+RA
BR
-
-
-
06/06/2011
+RA
BR
-
-
-
12/05/2014
+RA
BR
-
-
-
04/05/2015
+RA
BR
-
-
-
20/05/2017
+RA
BR
-
-
-
Fonte: Autor 2018.
57
5.6.2 Análise espacial-temporalmente da precipitação pluviométrica associada a
frente fria e a ZCIT.
Na Figura 22 visualizam-se os acúmulos de precipitação de 06 horas para os dias 8, 9
e 10/04/2010. Na Figura 22a apresenta acumulados superiores a 200 mm na região de
Alagoas, durante a presença da extremidade do sistema frontal no NEB nos dias 09 e 10
foram visualizados os maiores acúmulos de precipitação na região do NEB, período
observado a ligação da extremidade frontal com a ZCIT. Pode ser visualizado no dia
09/04/2010 a presença de precipitação ao longo da frente fria, sua intensidade variando entre
25 a 240 mm/6h. A precipitação ao longo da frente fria ajuda a identificar sua posição vista
pelos campos usados neste trabalho.
Figura 22 - Precipitação acumulada nos dias 9 e 10 de abril de 2010.
Fonte: Autor 2018.
58
A precipitação acumulada a cada 6 horas para os dias 5, 6 e 7/06/2011 associada à
frente fria e a ZCIT está mostrada na Figura 23. Observa-se maior acúmulo de precipitação
na extremidade da frente fria no dia 06/06 na costa leste do NEB, com valores aproximados
a 200mm. Ao longo da frente foram observados baixos valores da precipitação acumulada (5
a 170 mm), durante a permanência da frente fria na região no NEB.
Figura 23 - Precipitação acumulada nos dias 6 e 7 de junho de 2011.
Fonte: Autor 2018.
59
Para o evento do dia 12/05/2014, a precipitação acumulada está mostrada na Figura
24 para os dias 10, 11 e 12/05/2014. é possível observar a ligação da precipitação associada
a frente fria e a ZCIT, influenciando o tempo na costa leste do NEB, a máxima precipitação
acumulada observada na extremidade frontal é de 170mm.
Figura 24 - Precipitação acumulada nos dias 11 e 12 de Maio de 2014.
N
Fonte: Autor 2018.
60
Na Figura 25 mostra a precipitação acumulada a cada 6 horas, para o evento cuja a
ligação foi observada no dia 4/05/2015. É visível observar a precipitação ao longo da frente
fria para o dia 3 e 4, a máxima precipitação acumulada foi vista na extremidade frontal
(200mm) na costa leste do estado de Alagoas.
Figura 25 - Precipitação acumulada nos dias 3 e 4 de Maio de 2015.
N
Fonte: Autor 2018.
61
A Figura 26 mostra a precipitação acumulada do evento sem ligação, cuja sua
extremidade alcançou o sul do estado de Sergipe. Observa-se a precipitação acumulada ao
longo da frente fria entre os dias 15 e 16/05/2015, a máxima acumulada foi de 130mm.
A análise sinótica feita para este evento mostrou influência de corrente de jato em
altos níveis (200hPa), cuja a saída localizada na região de interesse bloqueando a penetração
do sistema frontal mais para o norte do NEB. O campo da precipitação acumulada mostrou
bem a inibição da precipitação para este região.
Figura 26 - Precipitação acumulada nos dias 15 e 16 de Maio de 2015.
N
Fonte: Autor 2018.
62
Na figura 27 visualizam-se os acúmulos de precipitação a cada 3 dias para os dias 15
a 28/05/2017. Os maiores acúmulos de precipitação foram observados desde o dia 18 ate ao
dia 28. Período em que a região do NEB estava sob influência da extremidade frontal.
Durante esse período a precipitação acumulada a cada 3 dias esteve acima de 350mm.
Pode ser visualizado entre os dias 15 a 18/05/2017, antes da chegada da frente fria na
região, fracas precipitações em pontos isoladas, depois da chegada do sistema frontal na
região do NEB, é possível visualizar a presença de precipitação ao longo da frente fria, sua
intensidade variando entre 25 a 240 mm/3d. Essa precipitação associada a extremidade
frontal e a ZCIT no NEB causou vários prejuízos na região segundo a Defesa civil de
Alagoas ((https://g1.globo.com/al/alagoas/noticia/chuvas-fortes-causam-deslizamentos-debarreiras-e-deixam-mortos-e-feridos-em-maceio.ghtml).)
Figura 27 - Precipitação acumula (mm) a cada 3 dias, entre os dias 15 a 28 de Maio de
2017.
N
Fonte: Autor 2018.
63
6. CONCLUSÕES
Zonas frontais sobre o NEB foram observadas entre 2008 a 2017, com maior
frequência entre os meses de Setembro, Outubro e novembro. Durante o período de estudo
foram observados 27 casos de frentes frias, onde 5 (cinco) casos de frente fria tiveram
ligação com a ZCIT. Os 5 (cinco) casos com ligação foram observados nos meses de Abril,
Maio e Junho de acordo com o método de análise operacional.
Foi feito um estudo detalhado dos eventos de frente fria, desde a formação,
deslocamento até alcançar a região norte do NEB. As imagens de satélite mostraram ligação
de nebulosidade da extremidade frontal com a ZCIT em 5 (cinco) casos. A análise sinótica
feita mostrou em 4 (quatro) casos mesmos valores da vorticidade relativa no cavado (-5 S-1)
e um caso mostrou vorticidade relativa no cavado -10 S-1. A vorticidade no centro dos
ciclones associados aos cavados das frentes frias com ligação com ZCIT tinha sua
intensidade entre -25 S-1 a -15 S-1. A advecção de theta, na retaguarda da extremidade
frontal na região do NEB apresentou valores entre -6 a -5 K/6h, e na vanguarda apresentou
valores entre 2 a 6 K/6h, em todos os casos com ligação da extremidade frontal com ZCIT.
A estrutura da troposfera nos casos de frente fria com ligação com ZCIT foi
determinada da seguinte forma:
●
Em 4 casos notou-se uma pequena variação na posição da ZCIT em torno de
0 a 3°S na região do NEB, observada pela confluência dos alísios de nordeste e de sudeste
em baixos níveis (1000 hPa);
●
Os centros dos ciclones associados aos sistemas frontais com ligação com
ZCIT foram localizados na longitude 20°W variando somente na latitude, entre 35°S e 20°S;
●
Foi observada confluência dos ventos na extremidade das frentes frias na
região do NEB contribuindo na convecção na região da ligação da frente fria com ZCIT;
●
Em altos níveis (200 hPa) 4 casos apresentaram circulação anticiclônica. A
corrente de jato subtropical nos 5 (cinco) casos foi localizada mais ao sul da América do
Sul, não influenciando a região do NEB.
Foram elaborados padrões da troposfera da união ou não da zona frontal com ZCIT,
esses padrões na região do NEB foram estabelecidos para auxiliar na previsão de sistemas
frontais e sequentemente de tempo na região. Esses padrões foram baseados pelas diferenças
apresentadas entre os casos de frente fria com união com ZCIT e sem união, tais como:
64
União da extremidade frontal com ZCIT
1 – posição da corrente de jato subtropical aproximadamente no sudoeste do Brasil,
sem influência na região do NEB;
2 – Circulação anticiclônica em altos níveis (200 hPa) no NEB, contribuindo no
deslocamento da Corrente de jato subtropical no sudoeste do Brasil, permitindo o
deslocamento das frentes frias para o norte do NEB.
Sem união da extremidade frontal com ZCIT
1 – Posição da corrente de jato subtropical no NEB, com influência na região;
2 – Circulação ciclônica em altos níveis (200 hPa) na região do NEB, contribuindo
no deslocamento da corrente de jato para a região do NEB, bloqueando a entrada de
sistemas frontais para o norte do NEB.
Fenômenos adversos foram analisados nos eventos com ligação da frente fria com a
ZCIT. Em todos os eventos foram observados névoa úmida e chuva forte na região do NEB.
Trovoadas e stratus não foram observados nas estações meteorológicas do NEB consultadas.
Em destaque o evento que ocorreu no dia 20/05/2017, registrou precipitações acima da
média para o mês de Maio, com um volume acima de 414,6mm (de acordo com a Defesa
Civil, 8% a mais que o previsto). Durante a permanência da extremidade desprendida da
frente fria na região do NEB, foram registrados inundações em vários pontos de Alagoas e
deslizamentos de terra, provocando destruições de bens matérias e casou 4 mortos.
65
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(https://g1.globo.com/al/alagoas/noticia/chuvas-fortes-causam-deslizamentos-de-barreirase-deixam-mortos-e-feridos-em-maceio.ghtml).
(http://gazetaweb.globo.com/portal/noticia/2017/05/volume-de-chuvas-em-maceio-para-omes-de-maio-e-o-maior-em-quatro-anos_33963.php),
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ANEXO
ANEXOS A: Exemplo de dois casos de frente fria com as Condições Sinóticas: Um
caso com ligação da extremidade frontal com ZCIT e outro sem essa ligação.
Caso com ligação ocorrido no dia 10 de Abril de 2010.
Figura 28- Imagens de satélite GOES-12 no canal infravermelho (a, b, c), vorticidade relativa
do ar (d, e, f), adveção de temperatura potencial equivalente do modelo de reanalise do
ECMWF (g, h, i), estimativa de precipitação acumulada 24 horas do CMORPH (j, k, l) entre
os dias 08, 10 e 11 de Abril de 2010.
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Caso sem ligação ocorrido no dia 15 de maio de 2015.
Figura 28- Imagens de satélite GOES-12 no canal infravermelho (a, b, c), vorticidade
relativa do ar (d, e, f), adveção de temperatura potencial equivalente do modelo de
reanalise do ECMWF (g, h, i), estimativa de precipitação acumulada 24 horas do
CMORPH (j, k, l) entre os dias 13, 15 e 17 de maio de 2015.