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Hydrometeor and latent heat profiles of tropical cyclones Conson, Ivan and Catarina using PR/TRMM data; Perfis de hidrometeoros e de calor latente dos ciclones tropicais Conson, Ivan e Catarina usando dados do PR/TRMM
ROSA, Marcelo Barbio; PEREIRA FILHO, Augusto; SATYAMURTY, Prakki
#Tropical Cyclones#Cloud microphysics#Release of latent heat#Ciclones tropicais#Microfísica de nuvens#Liberação de calor latente
ABSTRACT Microphysical and thermodynamical features of two tropical systems, namely Hurricane Ivan and Typhoon Conson, and one sub-tropical, Catarina, have been analyzed based on space-born radar PR measurements available on the TRMM satellite. The procedure to classify the reflectivity profiles followed the Heymsfield et al (2000) and Steiner et al (1995) methodologies. The water and ice content have been calculated using a relationship obtained with data of the surface SPOL radar and PR in Rondonia State in Brazil. The diabatic heating rate due to latent heat release has been estimated using the methodology developed by Tao et al (1990). A more detailed analysis has been performed for Hurricane Catarina, the first of its kind in South Atlantic. High water content mean value has been found in Conson and Ivan at low levels and close to their centers. Results indicate that hurricane Catarina was shallower than the other two systems, with less water and the water was concentrated closer to its center. The mean ice content in Catarina was about 0.05 g kg-1 while in Conson it was 0.06 g kg-1 and in Ivan 0.08 g kg-1. Conson and Ivan had water content up to 0.3 g kg-1 above the 0ºC layer, while Catarina had less than 0.15 g kg-1. The latent heat released by Catarina showed to be very similar to the other two systems...
Lanfredi, Isaque Saes; Hallak, Ricardo
#PRECIPITAÇÃO ATMOSFÉRICA#MICROFÍSICA DE NUVENS
O estudo dos processos físicos associados a formação de tempestades pode ser realizado por meio de modelagem numérica computacional. Para a escala de nuvens, a parametrização dos processos microfísicos é fundamental, porque ela produz subsequentes alterações nas massas de ar nos quais as células convectivas estão embebidas. O modelo ARPS, configurado na escala de tempestade, tem-se mostrado adequado, por apresentar alta resolução e incorporar os processos da microfísica de nuvens. O modelo foi utilizado numa simulação de 90 minutos duma célula convectiva, com condições iniciais obtidas de uma radiossondagem de Oklahoma City, no estado de Oklahoma (EUA). As características básicas desta simulação incluíram inicialização homogênea no plano horizontal e campo inicial dos ventos nulo, para garantir o desenvolvimento duma célula convectiva com o mínimo de influência externa ao sistema. A simulação reproduziu as três fases conhecidas do ciclo de vida duma tempestade ordinária: estágio cúmulo, estágio maduro e estágio de dissipação. Os resultados concordam com as observações e serve como base para a realização de outras, que serão feitas através da variação dos perfis verticais de variáveis atmosféricas na condição inicial.
Simulações numéricas de tempestades severas na RMSP; Numerical simulations of severe thunderstorms in the MASP
#Atmospheric Dynamics#Atmospheric Thermodynamics#Cloud Microphysics#Dinâmica e Termodinâmica da Atmosfera#Frentes de Brisa#Frentes de Rajada#Gust Fronts#Microfísica de Nuvens#Modelagem Numérica#Numerical Modeling#Sea Breeze Fronts
Tempestades severas ocorrem na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) principalmente nos meses quentes e úmidos do ano. Nesta tese, os mecanismos de disparo da convecção profunda são estudados por meio de análises observacionais e simulações numéricas com o Advanced Regional Prediction System (ARPS). A metodologia proposta compreende o uso da parametrização microfísica fria na simulação dos processos físicos que levam à formação de nuvens cumulonimbus, sem o uso da parametrização de cúmulos nas grades de altíssima resolução espacial. Nos eventos estudados, as primeiras células de precipitação observadas e simuladas surgiram em razão da interação entre o escoamento atmosférico na camada limite planetária e a topografia local. As células secundárias foram geralmente mais intensas, uma vez que elas surgiram após o aquecimento diabático adicional. O mecanismo de disparo das células secundárias foi a corrente ascendente induzida pela propagação horizontal das frentes de rajada em baixos níveis da atmosfera das correntes descendentes das células primárias. As frentes de rajada tiveram velocidade de propagação horizontal típica de 6 m s-1. No evento de 02 de fevereiro de 2004, células convectivas profundas foram simuladas com alto grau de realismo no domínio da grade de 3 km de resolução espacial. Observou-se que...
Caracterização das nuvens cirrus na região metropolitana de São Paulo (RMSP) com a técnica de Lidar de retroespalhamento elástico; Characterization of cirrus clouds over Sao Paulo Metropolitan City (MSP) by Elastic Lidar
Larroza, Eliane Gonçalves
#análise multivariada#cirrus#cirrus#Lidar#Lidar#Lidar Ratio#macrofísica de nuvens#macrophysical of cirrus#microfísica de nuvens#microphysical of cirrus#multivariate analysis
Este trabalho, sendo pioneiro no Brasil, teve o intuito de efetuar uma investigação das nuvens cirrus na região Metropolitana de São Paulo (23,33ºS / 46,44ºW), SP, através do sistema MSP-Lidar para o período de Junho à Julho de 2007. Durante este período, foi verificada uma ocorrência de cirrus de aproximadamente 54% sobre o total de medidas efetuadas pelo sistema Lidar. Medidas com Lidar nos forneceram uma alta resolução espacial e temporal destas nuvens, permitindo assim caracterizá-las e classificá-las de acordo com as suas propriedades macro- e microfísicas. Para obter tais parâmetros, uma metodologia própria foi desenvolvida na recuperação dos dados de Lidar e uma robusta estatística foi aplicada para determinar as diferentes classes de cirrus. A metodologia adotada se resumiu basicamente (a) na determinação de períodos estacionários (ou observações) durante a evolução temporal de detecção de cirrus, (b) determinação da base e topo através de um valor limiar para o cálculo das variáveis macrofísicas (altitudes, temperaturas, espessuras geométricas), (c) aplicação do método da transmitância para cada camada de nuvem e a determinação das variáveis microfísicas (profundidade óptica e razão de Lidar). Neste processo...
Eletrificação dos sistemas precipitantes na região Amazônica: processos físicos e dinâmicos do desenvolvimento de tempestades; Electrification of precipitating systems over the Amazon: Physical and dynamical processes of thunderstorm development
Publicado em 13/06/2008 Português
#Amazon#Amazônia#cloud development#cloud electrification#cloud microphysics#cloud modeling#convective systems#eletrificação de nuvens#formação de nuvens#lightning#microfísica de nuvens
Os sistemas convectivos da região Amazônica possuem características microfísicas peculiares, que variam de um caráter convectivo marítimo (estação chuvosa) a continental (estação de transição seca-chuvosa). Essas características modulam a eletrificação desses sistemas, porém ainda não se sabe quais são os processos dominantes que intensificam o número de descargas elétricas de uma estação para outra: efeito dos aerossóis, termodinâmico, grande-escala ou topografia? Para responder à essa pergunta, o objetivo deste trabalho foi identificar e quantificar a importância de cada um desses efeitos na eletrificação dos sistemas convectivos da Amazônia. A metodologia foi baseada em análises de dados observacionais do experimento de campo DRYTOWET e em um modelo numérico com parametrizações de transferências de cargas e descargas elétricas. A análise do ciclo anual das descargas elétricas do tipo nuvem-solo (CGs) mostrou que a atividade elétrica dos sistemas precipitantes da região sudoeste da Amazônia aumenta durante a transição da estação seca para a estação chuvosa (Agosto a Setembro), associada aos sistemas convectivos com maior desenvolvimento vertical que acontecem nesse período. Com o estabelecimento da estação chuvosa (Novembro a Março)...
Pereira,Gabriel; Cardozo,Francielle da Silva; Silva,Fabrício Brito; Shimabukuro,Yosio Edemir; Moraes,Elisabete Caria; Freitas,Saulo Ribeiro de; Ferreira,Nelson Jesus
#energia radiativa do fogo#MODIS#GOES
A cada ano grandes extensões terrestres sofrem com a ação antropogênica e natural das queimadas. Estima-se que mais de 100 milhões de toneladas de aerossóis provenientes da fumaça sejam lançados na atmosfera, dos quais 80% ocorrem em regiões tropicais do globo. O processo de combustão da biomassa libera para a atmosfera gases traços e partículas de aerossóis que afetam significativamente a qualidade do ar, a química troposférica e estratosférica, o balanço de radiação e a dinâmica e microfísica das nuvens. O presente trabalho tem como objetivo principal utilizar a energia radiativa do fogo (ERF) derivada do sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) e do GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) para estimar as emissões de monóxido de carbono (CO) e de material particulado com diâmetro menor que 2.5µm (PM2,5µm) para o período de queimadas de 2002 na América do Sul, e modelar estas emissões no CCATT-BRAMS (Coupled Chemistry-Aerosol-Tracer Transport model coupled to Brazilian Regional Atmospheric Modeling System). Com uma correlação superior a 86% entre os dados de emissão de aerossóis (kg.s -1) e a ERF (MJ.s -1), originaram-se três coeficientes para os dados provenientes do satélite GOES. O uso da ERF e dos coeficientes de emissão para estimar o PM2...
Aerossóis, nuvens e clima: resultados do experimento LBA para o estudo de aerossóis e microfísica de nuvens
Costa,Alexandre Araújo; Pauliquevis,Theotonio
#Aerossóis#microfísica de nuvens#LBA
Os aerossóis atmosféricos respondem por uma das maiores incertezas na investigação dos cenários de mudança climática. A margem de erro associada às estimativas nas contribuições dos aerossóis no balanço energético global ainda é elevada, particularmente no que diz respeito ao chamado "efeito indireto". Ainda que o nível de compreensão científico, acerca do efeito indireto tenha avançado significativamente nos últimos anos, este ainda é muito baixo, quando comparado com o entendimento que se tem do papel dos gases de efeito estufa. Particularmente no Brasil, as medidas realizadas dentro do contexto LBA-SMOCC-EMfiN! (Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia - Smoke Aerosols, Clouds, Rainfall and Climate - Experimento de Microfísica de Nuvens) possibilitaram uma base de dados ampla sobre aerossóis e microfísica de nuvens. Neste trabalho, apresentamos uma revisão de alguns dos principais resultados relacionados a essa base de dados, tanto via análise de resultados experimentais, quanto via modelagem numérica. Conclui-se que alterações significativas no processo de desenvolvimento da precipitação podem ocorrer em associação com a grande quantidade de aerossóis produzidos em queimadas, mas que diversas questões...
Características de cristais de gelo observados em um sistema de nuvens na Amazônia durante o experimento TRMM-LBA
Costa,Alexandre Araujo; Campos Filho,Mucio Costa; Santos,Antonio Carlos Santana dos; Oliveira,José Carlos Parente de
#TRMM-LBA#convecção profunda#microfísica de nuvens#cristais de gelo
Durante os meses de janeiro e fevereiro de 1999 foi realizada a campanha do TRMM/LBA (Tropical Rainfall Measuring Mission/Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia), na qual foram investigadas propriedades microfísicas de nuvens convectivas profundas. Este experimento fez parte de um esforço internacional para calibrar os equipamentos, no satélite TRMM, com o objetivo de estudar processos físicos tais como precipitação, radiação e eletricidade atmosférica. Os dados utilizados neste trabalho foram obtidos por instrumentos instalados na aeronave Citation II pertencente à Universidade de Dakota do Norte, USA, que incluem um conjunto de sondas espectrométricas, as quais medem a concentração e tamanho de partículas de gelo e de água, com destaque para a sonda bidimensional 2DC (Two-dimensional Cloud probe). Esta sonda identifica não apenas concentração e tamanho dos hidrometeoros, mas também as diferentes formas dos cristais de gelo. A aeronave realizou diversos vôos no experimento TRMM/LBA, sendo escolhido para análise o dia 10 de fevereiro de 1999. Foram observados cristais de gelo com uma grande variedade de formas e dimensões. Verificou-se certa concordância entre a forma dos cristais e os padrões de temperatura e umidade presente no ambiente...
Sensibilidade de conjuntos de nuvens a variações de parâmetros microfísicos: parte I - simulação de controle
Pinheiro,André de Sena; Costa,Alexandre Araújo
#Convecção tropical#TOGA-COARE#Modelo de ensemble de nuvens#microfísica de nuvens
Este trabalho é o primeiro de uma série de quatro artigos, com o objetivo de analisar como variações em parâmetros microfísicos afetam o ciclo de vida de nuvens de fase mista, para diferentes condições de estabilidade vertical, adotando como ferramenta uma versão de "cloud ensemble model" - CEM do Regional Atmospheric Modeling System (RAMS). São utilizados dados do Período de Obervação Intensiva (Intensive Observing Period - IOP) do Tropical Ocean Global / Atmosphere Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment (TOGA COARE) como forçante para o CEM. Este foi calculado para três regimes, a depender da atividade convectiva: "médio", em que foi considerada a média das variáveis para todo o IOP, "ativo" (convecção mais intensa) e "suprimido" (convecção menos pronunciada). Para cada regime, calculou-se a média das componentes zonal e meridional da velocidade do vento e as forçantes advectivas (horizontal mais vertical) de temperatura potencial e umidade específica. Tais forçantes foram assimiladas pelo CEM em diferentes testes de sensibilidade, descritos nas partes seguintes desta série de artigos. Na parte I, são apresentados os resultados referentes à simulação controle, mostrando como um CEM estabelece uma condição de quase-equilíbrio resultante da resposta da convecção às forçantes de grande escala estacionárias.
Sensibilidade de conjuntos de nuvens a variações de parâmetros microfísicos: parte II - influência da concentração de gotículas
#Convecção Tropical#TOGA-COARE#Modelo de Ensemble de nuvens#Microfísica de Nuvens#Efeito Indireto dos Aerossóis
Este artigo é o segundo de uma série de quatro artigos com o objetivo de investigar a sensibilidade de sistemas de nuvens convectivas a parâmetros microfísicos. A ferramenta utilizada é uma versão de "modelo de ensemble de nuvens" (Cloud Ensemble Model - CEM) do Regional Atmospheric Modeling System (RAMS), descrita na Parte I. Na Parte II, o foco é a influência da concentração de gotículas, sendo que o modelo de ensemble foi configurado com valores destas concentrações características de ambientes limpos ou de ambientes poluídos. Foi dada ênfase ao impacto das mudanças destas concentrações sobre a distribuição da água nas várias classes de hidrometeoros, no desenvolvimento da precipitação e sobre o balanço radiativo à superfície. Verificou-se que o papel exercido por mudanças na concentração de gotículas sobre estas variáveis pode depender do regime de grande escala ("ativo", com convecção profunda generalizada; ou "suprimido", com inibição da convecção profunda e ocorrência maior de nuvens mais rasas e convecção menos organizada).
Previsão do vento utilizando o modelo atmosférico WRF para o estado de Alagoas
Ramos,Diogo Nunes da Silva; Lyra,Roberto Fernando da Fonseca; Silva Júnior,Rosiberto Salustiano da
#Previsão do Vento#Modelo WRF#Energia Eólica#Alagoas
O prognóstico do vento utilizando o modelo atmosférico WRF para o Estado de Alagoas é investigado neste trabalho. Com medições anemométricas realizadas no período de agosto/2007 a julho/2008, as previsões foram validadas estatisticamente nas estações situadas nas três mesorregiões do Estado: Sertão, Agreste e Litoral. Os resultados mostraram que a qualidade da previsão do vento realizada com o WRF é bastante satisfatória, principalmente no período seco do interior alagoano. Os prognósticos do vento na quadra chuvosa no litoral apresentaram bias de 1,77 m.s-1 e RMSE de 3,61 m.s-1, enquanto no período seco estes índices foram 0,98 m.s-1 e 2,99 m.s-1, respectivamente. No interior, estes indicadores atingiram bias de -0,2 m.s-1 e RMSE de 2,75 m.s-1 nos meses secos, e bias de -0,1 m.s-1 e RMSE de 2,63 m.s-1 no período chuvoso. Alguns aspectos do modelo WRF precisam ser mais bem testados e avaliados para aperfeiçoar a previsão na quadra chuvosa, principalmente as parametrizações de microfísica de nuvens e de cumulus. Os índices estatísticos obtidos foram equivalentes, e melhores em alguns casos, a outros estudos deste gênero, indicando que o WRF é uma boa ferramenta para previsão do vento.
Freitas,Saulo R.; Longo,Karla M.; Dias,M. A. F. Silva; Dias,P. L. Silva
#Queimadas#Mudanças climáticas#Modelagem numérica da atmosfera
AS QUEIMADAS que ocorrem majoritariamente em áreas tropicais do planeta, são fontes importantes de poluentes para a atmosfera. Na América do Sul, durante os meses de inverno, uma área, principalmente de ecossistemas de cerrado e floresta, da ordem de 40 mil km² é queimada anualmente. Estas queimadas ocorrem primariamente nas regiões Amazônica e do Brasil Central, porém, através do transporte atmosférico de suas emissões resulta uma distribuição espacial de fumaça sobre uma extensa área, ao redor de 4-5 milhões de km², em muito superior a área onde estão concentradas as queimadas. Durante a combustão de biomassa são emitidos para a atmosfera gases poluentes e partículas de aerossol que interagem eficientemente com a radiação solar e afetam os processos de microfísica e dinâmica de formação de nuvens e a qualidade do ar. Os efeitos destas emissões excedem, portanto, a escala local e afetam regionalmente a composição e propriedades físicas e químicas da atmosfera na América do Sul e áreas oceânicas vizinhas, com potencial impacto em escala global.
Validação de nuvens no WRF; Cloud validation in the WRF
Carvalho, Susana Maria Caldeira da Silva Gouveia
#Meteorologia - Teses de mestrado#Nuvens - Propriedades físicas#Detecção remota
O presente trabalho pretende estabelecer uma metodologia para validação das nuvens geradas pelo modelo WRF operacional, disponibilizado na página do CliM@UA da Universidade de Aveiro. Utilizaram-se, para o efeito, ferramentas informáticas como os Sistemas de Informação Geográfica e programas de tratamento e interpretação de imagens de satélite. A verificação do modelo foi avaliada através de parâmetros probabilísticos e de atributos de objetos. Foi também efetuada uma análise da sensibilidade do modelo à microfísica das nuvens. Testaram-se quatro esquemas de microfísica, para além do que é considerado no modelo operacional. No que respeita à verificação do modelo operacional concluiu-se que este simula o campo de nuvens total de uma forma mediana e fica bastante aquém da realidade. No campo de nuvens altas o comportamento do modelo melhora, embora o modelo sobrestime a área de nuvens altas. Relativamente aos testes de sensibilidade, existe similaridade, no campo de nuvens total, no comportamento do modelo com as parametrizações de WSM6, WDM6 e Lin. Os resultados das parametrizações Kessler e Thompson são bastante inferiores. No campo de nuvens altas concluiu-se que o modelo com a parametrização de Lin é o que obtém o melhor comportamento. Do conjunto da análise da verificação e da sensibilidade...
#Queimadas#Mudanças climáticas#Modelagem numérica da atmosfera#Biomass burning#Climate change#Atmospheric numerical modeling
AS QUEIMADAS que ocorrem majoritariamente em áreas tropicais do planeta, são fontes importantes de poluentes para a atmosfera. Na América do Sul, durante os meses de inverno, uma área, principalmente de ecossistemas de cerrado e floresta, da ordem de 40 mil km² é queimada anualmente. Estas queimadas ocorrem primariamente nas regiões Amazônica e do Brasil Central, porém, através do transporte atmosférico de suas emissões resulta uma distribuição espacial de fumaça sobre uma extensa área, ao redor de 4-5 milhões de km², em muito superior a área onde estão concentradas as queimadas. Durante a combustão de biomassa são emitidos para a atmosfera gases poluentes e partículas de aerossol que interagem eficientemente com a radiação solar e afetam os processos de microfísica e dinâmica de formação de nuvens e a qualidade do ar. Os efeitos destas emissões excedem, portanto, a escala local e afetam regionalmente a composição e propriedades físicas e químicas da atmosfera na América do Sul e áreas oceânicas vizinhas, com potencial impacto em escala global.; THE VEGETATION fires in tropical areas of the Earth are important sources of pollutants to the atmosphere. In South America, during the winter months, an area...