V - Revista Brasileira de Meteorologia

Revista Brasileira de Meteorologia, v.13, n2,15-36, 1998
EVOLUÇÁO DAS LINHAS DE CONVECÇÃO SEVERA. PARTE 1. CLASSIFICAÇÃO
SANJARABDOU'LAEV E OLGA LENSKAIA
Universid: de Federal de Pelotas
Centro de Pesquisas Meteoroliigicas, Faculdade de Meteorologia, UFPel
Av. Ildefonso Simões Lopes, 275 1, Pelotas - RS, CEP 96060-290, Brasil
E-mail: sanjar@cnm~ti i k l t r h ~hr
mo Sul do
translação
passiva devido ao movimento médio das células e propagação devido ao aparecimento de novas
células. Dois tipos de LCS foram observados: LCS "rápidas", cujo movimento é mais rápido que sua
translação (R-linhas ou linhas de propagação normal positiva) e LCS "lentas" em caso contrário (Llinhas ou linhas de propagação normal negativa). O desenvolvimento da região estratiforme com 100200 km de extensão foi observado somente atrás (adiante) das R(L) -linhas cujos valores absolutos de
propagação foram de 5-10 ms-I.A análise da distribuição dos movimentos e da vorticidade horizontal
nas LCS mostrou que R-linhas com região estratiforme são semelhantes as LCS com região estratiforme
e jato na retaguarda observadas nas latitudes médias. Porém, nas L-linhas, é observada a vorticidade
positiva entre 1 - 4 km inferiores da parte convectiva e, acima desta camada até 12 km de altura, a
vorticidade é negativa em contraste com a distribuiçãode vorticidade em R-linhas. Na parte estratiforme
das LCS lentas, a vorticidade é positiva em todos os níveis. Baseando-se no valor crítico de propagação de 3 ms-', foi introduzida uma subclasse importante das R-L- linhas: R-L-linhas com propagação
significativa. A propagação paralela, na maioria dos casos, é oposta à direção de translação passiva
ao longo do eixo das LCS e causa uma estrutura assimétrica das mesmas quando aregião estratiforme
está localizada relativamente mais a sul da parte convectiva.
aram. A iuaia oasiça curisisit: na separaqau uas umipuiieiiLt:s ut: vsiuLluauc ua
LLD
GIU
ABSTRACT
The evolution of 38 squall lines observed by Doppler radar in Southern Brazil(29-33 OS) is examined.
The basic idea is to divide the leading edge velocity in two components: passive translation with
mean velocity of cells and propagation due to appearance of new cells. Two distinct types of lines are
observed: line with fonvard propagation when it moves faster than it's translated (F-lines or lines with
positive normal propagation) and line with backward propagation whose velocity is less than of
translation (B-linesor lines with negative normal propagation). It was observed that trailing (leading)
mly behind (ahead) the lines with
s and horizontal vorticity of F-line
lua11 lines with trailing stratiform
region ana rear inriowjer. nowever, on me mime me positive vonicity is observed in the lowest 1-4
km in trailing convective part of line and negative vorticity up to 12 km in contrast to vorticity field of
F-line; in the leading stratiform part of BS-line, the vorticity is positive through all tropospheric
layers.
Based on the critical value of propagation 3 ms-' of SR appearance, an important subclass of F-B lines:
F-B line with substantial propagation is introduced. Line parallel propagation in most cases is opposite with respect to line parallel translation of cells that cause the asymmetric form of squall l h e with
SR. The trailing SR frequently observed in the southern part of the line as a mirror image of lines in the
Northern Hemisphere.
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
O fato
ganizada em e5
quilômetros @c
mdticelulares)
tação) de quilô
foi revelado de,,.,
u,,u
vu,,
,uLl,
Ludar no final dos anos 40 e início dos anos 50. Um p9cn
particular de convecção severa linear é a "squall I ine"
das latitudes médias, um dos assuntosmais estud;ados
com radares meteorológicos e na meteorologia de
~ A,,
mesoescala, em geral. Além da severidade deste f Pn
meno, a "nnniilai
idn
ridade científica" pode ser explica.-r -r
-.,.,.x-- ~ c LUr g--.
pelo seguinte: a) a" u,.,..-,.m
v c b y a u a c v c l a , c111
au, é
bidimensional, o que possibilitadesenvolver modelos
analítico,s e numéricos relativamente simples;b) o acompanharnt:nto observacional com resolução adequada da
evoluçãco destas linhas de escala espacial (temporal)
de -100. -200 km (-6-1 2 horas) é mais "fácil" em relação aos Listemas de vida curta (tempestadeslocais) ou
l t b-1-niient~m~n t~
de vida I,-,nnun fsistemns fi-nntnisl.
,, r-,
convecção linear é acom~anhadaDor extensa r e ~ i ã o
de precipii
pel impofl
lanço da e
destes sistl
,lllll,L1,
V-V
,.-A-
..A-7-....
u
u.-lu-uC-,
-
Sabe-se que as linhas de instabilidades tropicais desempenham um papel importante no regime
pluviométrico nas latitudes tropicais do continente sulamericanc1 em geral e, particularmente, nas regiões
Norte, Centro-Oeste e Sudeste do Brasil (Vianello e
Alves, 19'31). Entretanto, Silva Dias, (1989), revelou
.
a de
Rs "soiwll
line."
que as linh-.-cnnveccão
- --- - - - semelhantes
-I-de latitude:smédias do hemisfério norte podem alcançar até 2O" S no Brasil. Como descreveu Ludlam,
1980, (p.: ?27-228) a convecção severa que produz
granizo e rajadas, nas latitudes subtropicais e médias
do continente concentra-se principalmente no Nordeste
da Argentina (província Mendoza) e Uruguai.A região
mais atingida é a vizinhança da foz do Rio da Prata,
onde "arched squall" (turbonados)acompanham a passagem das frentes frias. A velocidade do vento,
frequentemente, alcança 35 ms-' com máximos observados em Montevidéu de 45-55 ms-'.
I
Os 75 Sistemas de Convecção Severa (SCS),
com valores de refletividade superiores a 55 dBZ e
ção de algumas horas no Rio Grande do Sul
lev et al., 1998, doravante ASLG98) foram
dos em duas categorias de acordo com a dis:spacial dos elementos convectivos:a) SCS's
linear, quando os elementos convectivos forl l l a ~~
l ~ ~ lde
d precipitação
as
com extensão horizontal
c i ~ n ~ & n 3nn
r
L- n r r n m r n l o c õ n nntre os eixos de um
quarto ou mais, e b) SCS de forma nZío linear, quando
os elementos convectivos não comp6em uma banda
de precipitação bem definida. Dos StCS's classificar l n c A3 o n r ~ c ~ n t oc m
mtnihir~
1;noor o f
.,IÒram denorninadns rnmn 1 inhnr JQ r n n i"""y-"
w r r 5 n Cuvera ('CS). 0 s
núcleos de Z= 40 dBZ das LCS's fre~
quentemente estavam organizados em forma de segmentos longos.Algumas LCS's são acompanhadas por regiões de precipitação estratiforrneatrás da linha cie convecção, de
forma parecida as linhas de instabiliclade de latitudes
médias. Daí segue-se que, na parte Leste do Rio Grande do Sul entre latitudes 30 e 34"S, plodem ser obserwadaq
nnrprir
. linhm d~ in<tahilirlarl~,
,,,,das com àquelas
de latitudes média. e tronicais.
1
U LiVV N L I b \ I U l l l L b l U \ Í U U b l I L L
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3
A
A
A
-
tigos associados
ecção, a maioria
:Iacionadas com
as particularidades de um ou outro tipo de LCS ou
fenômenosassociados.Arevisão bibliográfica mostrou
que, nos anos 80-90, surgiram alguns trabalhos
conceitualmenteamplos que consideram a evolução das
linhas de convecção durante todc1 tempo de sua vida,
ou, pelo menos, em um de seus estágios. Um trabalho
clássico, neste assunto, é o estudo de Leary e Houze
(1
979)
Raseandn-se- em
,-,
. - ,. ---- dador, d-ec radares convencionais, eles estabeleceram quatro está$$os da evolução
temporal daLCS idealizada:
------------I
a) estágio de formação: quando as células separadas
organizam uma estrutura linear; b) estágio de intensificação: que começa quando a convecção se intensifica
e forma um segmento quase sólido; c) estágio de maturidade: quando coexistem bem definidas a parte
convectiva (leading edge) e aparte estratiforrne (trailing
region) da LCS; d) estágio de dissipação: quando a
parte convectiva da LCS desaparece.
9
=
17
Evoiução das linhas de convecção severa. Parte I. Classificação.
Bluestein e Jain, 1985 (doravante BJ85), propuseram uma classificação mais detalhada, baseada nos
padrões de
Ç ~ de
O LCo a uLuriiuas ciii vniaiiuiiia. ùc r i a u u a r mc3s quase literalmente os termos específicos, introduziclos pelos autores deste trabalho, a formação da LCS
:..I..
aconleçe por quatro possiveis çà111l1111os:
surgimemoue
1lma linha inicialmente marcada por algumas células
(broken line); desenvolvimentode uma linha quase con. aas novas ceiuias na retinua aeviao ao aparecimento
taguarda das precedentes (back bulding); surgimento
da linha como resultado da confluência das temnestaies inicialmente distribuídas caoticamenteno espaço
(:brokenareal); e linhas que surgem no lugar de uma
iírea totalmente coberta pelas precipitações, basica(--L-AA-A
----I \ fiA Ciuiiiiayau
E,. a,. -1
Illtxii~C;UIILIIIU& (GI~IUGUUCU
dlcdi).
uc aigumas linhas não foi classificada.
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-..L---
. 1
r
I
3-
r1
1
-
---A,.
1
---A:
Houze et al. (1990) (doravante HSD90), usando amesma amostra m e RJ85. classificaramos siste-
estratiformepós-convectiva.0 esquema de classificação é baseado, principalmente, nas formas geométricas da parte dianteira da região convectiva e, é relativamente complexo. Se a estrutura vista da SCM, nos
Estados Unidos, é descrita por 10parâmetros, na Suíça, onde é mais dificil classificar os SCMs (Schiesser
et al. (1995) doravante SHH95), há necessidade de
se introduzir 16parâmetra1s. Se compararmos a classificação do HSD90 com aIclassificação morfológica
das LCS's no Rio Grande do Sul (ASLG98), pode ser
visto que foram mantidas somente três características
nrinci~ais:a) intensidade: b) forma linear da região
convectiva; e c) tamanho linear (>200 krn). Assim, a
classificação ASLG98 é mais simples, vi:;to que não é
necessário saber a forma exata da região (2onvectiva e
a , cauariluiilic,
,+
.,
+
:
C
,,
,
,,
,
tnmnl\
ampla, pois
ua
r; a u 111b3111V LbLllp
admite a existência de LCS sem região estratiformeou
com região estratiforme deslocada adiante da linha de
;onvecção. Por outro lado, também aproximou-se da
iefininição dos Sistemas Convectivos de h/lesoescala
..
.
aaaa por nouze, irrj 1p.554): --XM e um sistema
de nuvens que ocorre devido ao desenvolvimento de
temnestades
e moduz uma região
de precipi-----r--.....-- -severas
"
1
1
-1
O0 km ou
tações contínuas com escala horizonte
mais, pelo menos em uma direção".
I
T T
1
tornado e enchentes) através das imagens instantâneas
<ioisiertxjs
cios
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r - - --- 1-
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S
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ikram organizados em estruturas "leading edgeltrailing
I.egionV (convecção deslocada adiante da região
<xtratiforme).Houze, 1993,resumiu 10 características
. . . 2 - - ocm a,----:
----:
---- --A=n- - - - - : - a - pnnçipms uos
LIV VI s (a I prirrieiras esuau asuwiuas
a região convectiva, e as 3 restantes a região
estratiforme):
......
V""'
VV",
--
V"""""-
'--*v-
xientação de NE a SW; 3) movimento rápido com a
:omponente para leste elou sul (maior que 10 ms-' na
.. .
*
aireçao normal ao eixo); 4) aparencia soiiaa (ceiuias
intensas são conetadas solidamente por ecos com
refletividades moderadas); 5) gradientes fortes de
refletividade na parte dianteira (leading edge); 6)
"leading edge" tem a forma de onda serrilhada, cujo
comprimento de onda é de 5-10 km; 7) células de forma alongada e orientadas de 45-90", respectivamente
ao eixo da LCS; 8) região estratiforme tem área grande (maior que 1O4 km2); 9) na retaguarda da região
estratiforme, encontra-seuma concavidade (notch-like
concavity) que, provavelmente, coincide com a introdução de ar seco por jato de retaguarda; 10) existe
máximo secundário de refletividade na região
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"em fnnnn de mcne 3)
-/ oemlmente
-,,;C
O
ram através do Estado do Rio Grande do Sul
(Abdoulaev e Lenskaia 1996doravanteAL96' ), mostraram que o exame da relação entre o vetor de deslocamento
TCSs
- ------ - - das
----- - - - e- o
- vetor de translação com o vento na troposfera média é importante para entender a
evolução das LCSs. Visando a dar continuidade a es,
.
tes
traPainos,
a nr m e i uesie arligu iem por objetivo
classificar as evoluções "médias", sem detalhamento especial, das LCS's ocorridas no Rio Grande do Sul,
comparando com as observações das LCS's em outras regiões. Primeiramente,mostramos que o desenvolvimento da região estratiforme das LCSs tropicais
e das latitudes médias depende somente da taxa de
propagação normal. Discutimos o papel de propagação paralela na formação das LCSs. Pretendemos, também, analisar como a direção da propagação se revela
nas estruturas dos movimentos nas LCSs que é uma
prova básica para a classificação proposta. As particularidades do desenvolvimento das LCSs e variações
1
11
L
1
1-_L_
A:--
r
18
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
de propagação, bem como a influência das LCSs sobre o comportamento dos parâmetros superficiais, serã.o abordadas na Parte 2.
ver, ao leste do radar, urna linha quase contínua de ecos
com Z su~erioresa 45 dBZ, que apresenta uma Regiião Convectiva (RC) e mcove-se para o oceano com
vcrlocidade de cerca de 25 Im s-I.Apesar de a faixa de
------LW I L I I Inotam-se
Z-- A C ci2Wn.7 X I UULX
U~.
alguns núcle.esi, que exibem a natureza celular da LCS. A zona dos maiores
-_..-liiiii-li
graaienres nonzonrais ae L, gerauneriie
denominada
como "1 .eadinn Edne" ILE) ou tíarte dianteira da LCS,
I
---A:-.
--e
I região
1.
fc
de
Fc
2,
dt
-" ..
52 I
,,
a superficiedo mar que permite, em regime de potência
de pulso nominal (500 KW), observar precipitações
dc
U
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LVCULILI-IUV
UIIIU
U A C L U U U" V V
Cí
U1
le
si
r-
te do setor continental, o relevo é suave, apresentando
pequenas elevações que não excedem 500 m. Somente ao- norte. distanciadas do radar 300 km, as elevaçi5es superam este valor.
.
---
)análise preliminar dos dados
A
C
AP T TIUUW
; A P ~J
P n n o i r ã n n l a n a &nnuw ~ V O I ~ U~ IYC U I Uu,w l r v
;m~mni.rr
n 3 I I I I U ~ C I I I J UCI v
minada PPI (Plan Position Indicator), foram obtidas com
um intervalo de 10 a 20 min. As imagens foram
r<:gistradas em filmescoloridos e arquivadas posteriorrrlente. Nestas imagens, os valores de refletividade Z
--
----
--....-
"-n+Ja-+n"
-Cc
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S ~ CV; U U I ~-I C-~-~)h
r -c-i c
Lurca. umi6avviiuuiL.a
2-
--2:c--2--
2:c
-
4--
- -
aos seis níveis de intensidade (<29,29,40,45,50 e
>55 dBZ;1. Para determinar o movimento das áreas
.
.,
convectivas e estratilormes e a velociaaae ae
translação, foram usadas PPIs de Z com raios de 60240 krn e elevações da antena variando de O a 3". Paralelamente, foram obtidas PPIs do campo de velocidade radial VI com resolução de I 3 m s-', utilizando
raios de 30-120 km.0 exemplo das PPI's de Z e Vr é
mostrado na Figura 1. Na PPI da Z feita, podemos
n
1
1
1
i
1
L
1.
rl
-X
r
[oresda Z dimi:om Z <29 dBZ,
ZT), pois separa
cundário da Z. O
aumento aa L, ae novo, e asswiauu às precipitações
da Região Estratiforme (RE). As Vrs no RC são
direcionadasDara fora de radar ("away") e superam a
a t e , resule. O apare)cidades de
("toward")
rlocidades
airecionaaas ue rauar WIII v a i u r ~ bt x i r i c 25 a 3 1.25
ms-'.A curvatura de Vr =O ms-I mostra que, próximo a
superfície, o fluxo de ar predominante é de W a E, ou
seja, quase perpendicular a LCS, enquanto, em alturas > 1 km (distâncias de 120 h ) , é de NW a SE.
Seções verticais de 2I,(Vr), denominadasRHI
(Range Height Indicator), cc)mraio de 120 h , foram
usadas para determinar as alturas máximas das nuvens
e a distribuição vertical da Z (estrutura vertical dos
movimentos nas nuvens), como também, para diferenciar nitidamente RE e RC. Nas RHI de Z feitas através
da RE (azimute 270°), podemos ver claramente o fenômeno da "Banda Brilhante" (BB), uma faixa estreita
horizontal de ecos superiores a 40 dBZ na altura de 4
km abaixo da isoterma 0°C .ABB, neste caso, associa-se a fusão dos cristais de neve que, durante o derretimento, provavelmente, se agregam em partículas
grandes, pois a diferença entre Z na BB, e Z nas camadas acima e abaixo da BB, é maior que 15 dB, superando em dobro as 6-7 dB previstos para o processo
de fusão de pequenas partículas. Na RHI de Vr, o
término da BB corresponde ao máximo do jato com
II
\ ,
.
Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
I
30
60
1i0
DISTANCE (Khl)
Figura 1- Exemplos de PPIs e RHIs da refletividade (esquerda) e velocidade radial obtidas durante a passagem da LCS (vide texto).
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
velocidades superioresa 3 1 ms-';estejato (em limites
Vr > 25 ms-I) inclina-se da parte traseira de RE (6-9
km ) para 3-5 km na ZT. Na RHI da Z feita através
da RC, os picos de contorno Z=29 dBZ alcançam 1012km, ou seja, alturas duas vezes maiores aue do mesmos na RE. Estes picos pertencem às células de Cb'is
- - 3 . :3 - n : :
- a pamr
nos vários estágius
uç viua. u primeiro pico,
da LE, está,associado à célula mais nova; o segundo,
que tem mai~
or altiIra de Z=45 dBZ, correspondea célula
,
.
no início de mahiriaaae;
e o terceiro, a ceiuia que contém a zona com granizo (Z 255 dBZ), e está no final do
seu desenvo'Ivirnento.
. .
- 1
n
.
7
.
r,
L.
1
A RL entre 3u e au m ao leste ao raaar caracteriza-se por notáveis variações espaciais daVr. Nas
distâncias 70-80 km correspondentes a LE, a Vr supera 3 l ms-l, formando, próximo a superfície, uma
"erupção" de ar para fora da tempestade, mantendo
uma frente:de rajada, que provoca as ventmias superiores a 28 rns-'. Acima desta "erupção", :I Vr diminui,.
bruscameinte ate U ms-', mesmo para Vr de 6 ms-I
direcionacIas ao radar. O cisalhamento vertical da velocidade diE vento superior a 2,5x 1O-' s-I provocou uma
grande lar1gura espectral do sinal, causando a eliminação dele pc210 processador do radar. AVr=Oms-' pode
*.o
aparecer cieviao a causas airerentes:
a vr=u ms-Ino
caso de alvos fixos, como reflexões terrestres ("Ground
Clutters" (GC) são claramente vistos na RHI's em
azimute 270°), ou quando o movimento das gotas é
perpendicular ao raio do radar, como aconteceu na
camada troposférica de 4 a 10 km na distância 60-80
km do radar (RHI em 90"). Lembrandc) que Vr (vide
Fig. 1) é a sc)ma das projeções das velc)cidadeshori,.
zontal e vertical,
poaemos aizer que, na distância de
60 km e altura de 4 (1O) km (ângulos a de visão cdireta
3,s" (9,5")), a velocidade vertical contribuía psna
. Vr.
A,
.,,I,,
,".,+,
,,c
somente 7 (1171 1, o/_
,U u U 3 C U valul, c l l Y U a l L u aLuiiLrlb~1ção da velocidade horizontal 5 99%. Para os a i
14"(equivalentea altura de 15 km na distância de 60
km), a contribuiçãodas velocidades verticais extremas
de 25 ms-I é 56.25 ms-I.Assim, podemos dizer que
os gradientes horizontais e verticais da Vr =10-*S-I,
observadlos com a 5 14", são quase sempre determic,
a,,
l,h a m ~ n da
t n,
xrplnridad~
nados pe,,In ~,.,i,,
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i
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-
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r
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1
7
ri
18
C)
e
/
I
definições
-- -----
r
t
de de estimativa do cisalhamentovertical perde-se com
a distância, devido ao alargamento do feixe. Neste
caso, iisa-se uma superposição de duas ou mais imagens d,a mesma resoluçiio, que são deslocadas uma da
- .- outra com a velocidade da LCS, obtendo a imagem
composta. Por exemplo, o ponto X. na distância de 17
km no RHI feito em 22: da ~ iurai 1, marca para
onde tem que deslocar o RHI feito Iem 22:O6, se a velocidade da LCS é de 25 ms-I.A ccmstrução da imagem composta baseia-se na suposição de que, durante
o intervalo de tempo entre imagens iseguidas, a velocidade da LCS, o campo de Z, e a estrutura dos movimentos se conservam. Estas condições não se satisfazem totamente e, por isso, na esnmativa dos movimentos verticais, utilizou-se RHI única ou composta, no
máximo, de duas RHI instantâneas mais próximas no
tempo.
1
I.
"0..
.
,u
,,,,w
.
No caso de LCS com extensa RE ,a qualida-
As LCSs são definidas corno linhas de Cb's de
comprimento superior a 200 km e cujos ecos atingem
refletividade Z superior a 55 dBZ. A maioria das LCSs
analisadasocorreu na estação quente do ano (78% LCS
de novembro a abril) e estão assolciadas basicamente
*
*
.
(Lensma et al., IYY I ) apassagem das frentes frias, ciclones extratropicais (78%) e cavada do ciclone térmico
(19%). Para o presente trabalho, foram selecionadas 38
LCSs cuja evolução foi observada durante algumas horas. Observou-se que os ecos Z= 29 e 40 dBZ das
LCSs selecionadas atingem alturas superiores a 10 e 8
km, respectivamente. Aevolução das LCSs foi dividida
em três estágios: estágio inicial, que começa depois da
rorrnaçao da estrutura linear, estágio de maturidade, que
começa quando os ecos de 40 dBZ formam segmentos
quase sólidos e longos; estágio de dissipação, que começa quando a refletividadese reduz consideravelmente
durante um período de 1 hora ou mais. A metade das
linhas começaram a desenvolver-se a partir do meiodia, e outra metade foi observada desde manhã quando
as linhas geralmentejá foram maduras.
,r
.Ar,-,
o
1s elementos menores das LCSs são as célu. ,
las de viaa curta (cerca de 20-30 minutos) que se deslocam aproximadamentecom o vento médio y, na camada de 700 a 500 Mb (Houze e Hobbs, 1982).Este
,
v
Evolução das linhas d e convecção severa. Parte 1. Classificação.
vento atua como'vetor de translaçãopassiva da LCS
. - .- -.
e
d
tc
d
d) determinação das velocidades
.
é
6
e
n
d
é
d
F
a1
pagação normal. Quando a convecção se desloca
ao longo do eixo da LCS, pode ser determinada a pron a m c ã n naralela V
a -Fi v -im 7 mnqtra
valnreq
.
- -- mte
1-- . ---- -P/'
V e podem ser determinados, comparando as posgões da região convectiva nos dois instantes. O primeiro é a posição inicial, e o segundo é a posição final
para o caso de transla ção passiva de LCS pura ou de
deslocamento real.
1
r-DITI
Tl
^---
'
-
ninutes) da V, no
io ao surgimento
A velocidade da
riações de periojaneiro 1996, de
las variações de
10 m s-I,e quais
te fiontal de LCS
LCS é mostrada
po, a velocidade
:élulas ordinárias
te todo o tempo
de observação. Portanto, somente a velocidade média
da LCS, determinada durante o estágio de maturidad--e , w-r i-) c- n n -~ i d-e- r-a-d-acnmo
- -. VL.Neste caso, conservando os mesmos símbolcx , a propagação média
pode ser calculada pela ex]pressão seguinte
v
I
aA
v
A -L
A
5"
Vnn= V, -T
-
A propagaçao sera' considerada positiva se a
inicial
sua direção coincide com a dir.eção da Vmn.No caso
da Figura 3b, a LCS deslocav:i-se com 24,4 ms-I de
270" a 90" e, consequentemenl.e, a componente normal de translação passiva Vmnfoi de 18xcos(3 15O77n0\
- , " ,rnc-l=l?
--, 7, mc-1,P n
.
,walnr
. de propagação positiva, determinada como diferença entre a velocidade da
LCS e a com~onentenormal do vento, foi de 24,4ido na Figura 3d, a
i 11,l ms-i,enquanto
25" com 18 ms-I,ou
- ---- ,
foram transladados
com a velocidade de 4,7 m s-I na direção oposta ao
vetor do deslocamento da LCS. Neste caso, a propagação é negativa -- 15,8 m s-I.Para apresentar as características médias das velocidades (Tab. l) na amostra, foram usadas médias escalares (média dos valores
absolutos de velocidade) como também as vetoriais (o
vetor médio das velocidades).
-
A.Av
3
Figura 2 - Decomposição de velocidade V, da LCS para os vetores
da propagação e translação. As component& de propagação normal
(paralela) V (Vp,)podem ser determinadas, comparando-se as posições da re&o convectiva nos dois instantes. Primeiro é aposição
inicial e segundo é final para casos de translação passiva da LCS
pura ou de deslocamento real. Pode ser visto que a Vllnsimplesmente é a diferença entre a V, e a componente normal da translação V_".
Vplé associada ao deslocamento da região convectiva ao longo do
eixo da LCS.
A,..-
i
-
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
TABELA 1 - Característicasmédias das Linhas de Convecção Severa (LCS) e translação passiva.
espécie
simples
7 7 7
1
1
Extensão da
Região
Estratiforme
(ERE), h l
Propagação normal Vpn7
ms-I
Todos
38'
12,2
?C?
7
quantidade dos casos; o segundo numero é a direção média de onde LCS ou células se deslocam
média dos 30 casos, em 8 casos não foi possível determinar a Vp,.
23
Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
JL
Figura 3 -As PPIs de baixa elevação correspondem L LCSs com difere
células V,,,. LC:Ss são denominadas como "rápidas" quando o sinal da pr
da Vpné negatiivo e LCSs são denominadas "lentas".
12:54 LST
02/04/96
da translação passiva das
. Nos casos a e d, o sinal
e) análise dos movimentos horizontais e verticais
na LCS.
considerando que a velocidade radial se muda linearmente entre dois contornos.
Para a análise dos movimentos horizontais e
verticais nas LCS's quase bidimensionais,foram utilizadas RHI's feitas com ângulos de elevação a I 14"
na direção perpendicular ao eixo da LCS. O perfil de
vertical da velocidade radial Vr foi obtido de RHI como
interseção de certo contorno da velocidade para cada
ponto de 2-2,5 krn na direção horizontal e foi regularizado para os pontos de 0,25 km na direção vertical,
Sabe-se que a Vr é a soma das projeções da
componente U de vento horizontal em plano de RHI,
velocidade vertical do ar W e velocidade da queda das
partículas Vq(vide Fig. 1).
onde o valor de Vr é positivo quando o alvo se aproxi-
24
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
ma do radar (o sina1*significa que as projeções das U
e W podem ser direcionadas como do radar e também
para radar). Como foi mostrado acima, quando a é
pequeno, a contribuição das projeções de W e Vq para
(2) também é pequena, e a variação espacial de Vr
determina-se quase totalmente por variações da U (por
exemplo, devido à divergênciaou convergência da U
ao lon
partir c:
rando '
onde a
atravé:
Sekhon e wivasiava \ 1 Y I 1 ) ou ourras que romecem
resultados próximos.
onde a corre5
a altura h é
contribuiçãcl Ua v bAyrbaauuu yvi \-r I ycuu
tiva da U fni inferinr a 1 5 ma-1 em tnrlnc nc r a c n c
baLLILlu-
Acromponente vertical W não pode ser estimada dirett3 da (2) porque nem o sinal, nem exatamente
o valor de U são conhecidos. Ao mesmo tempo, os
erros em (:3), associados com à negligência da W, são
pequenos. Neste caso, é comum (vide Pasken et al.,
o t r n ~ , & AP ; n t ~ c w - l r B nr l o ~ r i ~ i o r Z n
ub
Uu bYUUYUV
1993) de o t ; m o r 1x7 uLluvbJ
da continuidade, admitindo que as mudanças de
mesoescala dos movimentosverticais e horizontais ao
longo da LCS são pequenos em relação às mudanças
na direção perpendicular a LCS. Considerando o eixo
OX orientado perpendicularmente a LCS e positivo na
direção do movimento da LCS, podem-se calcular os
movimentos verticais nas LCSs no sistema de coordenadas cartesianas
~JLILIICU
IIICbfjlUYUw
onde U calculado pelo (3) e
ou
E=D é a componente
da divergênciahorizontal.
O cálculo da W pode ser feito, integrando (5)
de cima para baixo com a condição W=O no topo da
TOS menores do que a
Ray, 1980, Lin et al.,
o da tempestade para a
i porque o perfil da Vr.,
em sempre foi disponíias do vento próximo a
3 frequente do sinal
rões dos objetos terreslade vertical W, numa
ir
iédio na camada Ah de h, a
nente da vorticidade horiLCS 5 pode ser calculada
por:
ou
5=,-;
c
Para simplificar a apresentação, os resultados
dos cálculos estão mostrados numa grade mais espa--a:--:-:-I
/ r I--:
--p
u a que a- i~iiçial
\J lun 110 eixo horizontal e 1 km no
eixo vertical).
-..-
',
3. RESULTADOS
a) Cinemática.
L 4a mostra que as LCSs
deslocaram-se, basicamente de SW-Ws com velocidades de O a 24,4 ms-', enquanto que as células se
deslocaram com velocidades de 7,7 a 28 ms-' de WNW. Da tabela 1,pode-se ver que a velocidade média
escalar (vetorial) das LCSs: 12,2 (9,4 ms-') de
Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
257,3(257,5"), é menor que avelocidadede trmlação
passiva média escalar (vetorial): l6,2 (15,3 ms-I) de
290,4 (29 1,7"). Comparando-se a velocidade m€idia
t:scalar da LCS de 12,2 ms-' e o módulo da comPO.
nenre normal aa uansiaçao ae ~ , 3 ms-I,
3 venrica-se
que o deslocamento das LCSs é um pouco mais rápi(lo (-2,5 -3 ms-I) do que sua translação.
I
,
I
i
*
.
r
\
-
-
1
-
provações de que a velocidade média das LCSs com
RE, feita em amostras relativamente grandes, é um pouco maior que a velocidade média das LCSs sem RE. A
climatologia dos eventos com convecção severa na
Suíça, feita por SHH95, indica que as LCSs com RE
e sem RE deslocaram-se, em média, com a velocidade
de 10,7 e 8,l ms-l, respectivamente (ou seja, a diferença entre estas velocidades é aproximadamente igual
a nossa de 2,3 ms-I) ,enquanto que as velocidades do
vento na troposfera foram quase iguais (tab. 3 do trabalho citado). Também é fácil ver que o "aumento" da
ERE das LCS no RS é acompanhado por um aumento
da translação passiva de 1,5-2 ms-', enquanto a componente normal do vento diminui nestes casos, de 10,5
para 7,9 ms-I, em comparação com os casos de menores ERE.
iças, conclui-se
;era1têm desloislação, ou seja,
into passivo das
b)
propngaçáo e aesenvolvzmento de regiões
,
.
f
yL das LCSs é in-
-----.
-.-
v
.-.--.I-V
.I-.-
-.-. L.. IL.Y...yUV.
1 L
,
U Y
omponentes u - v de V, e Vm ;B) velocidade das LCSs vs. compoente normal de translação das células V",".
Com o objetivo de determinar quantitativamente
..
. - .- - .,. --.
o grau ae aesenvoiwnento da Kegiao bstratiIorme (KL)
que se desenvolve atrás (ou adiante) da Região
Convectiva (RC), foi introduzido o valor da Extensão
da RE (ERE), determinado como extensão máxima do
contorno de 29 dBZ em direção perpendicular ao eixo
da LCS. Uma LCS "média" pode ser acompanhada
por ERE -55 km. Da tabela 1,pode ser visto que LCS
com ERE >50 km tem velocidade média escalar
(vetorial) maior que as LCSs com ERE 1 5 0 km em
cerca de 2,3 (1,2) ms-I. Existem, provavelmente, com-
..
assiva Vm,em alguns casos, as cemias movem-se com ângulo maior em
relação ao eixo da LCS e em outros quase perpendicularmente (como é visto na figura 3a-d). Os valores
absolutos da velocidade de LCS e da velocidade média das células, mesmo quando elas estão paralelas,
podem diferenciar-se em até 10 ms-l.
Na Figura 4b, é mostrada a comparação entre
a velocidade V ,de LCS e a componente de translação
normal ao eixo da LCS, Vmn.
A linha reta divide os
casos nos quais as linhas se movem mais rápido do que
são transladas (LCS "rápida") e quando as linhas se
movem lentamente ou com a mesma velocidade da
componente datranslação passiva (LCS "lenta"). Caso
de Vmnnegativa significa que LCS move-se na direção
A
contrária à translação dos seus elementos (fig.
diferença entre VLe Vnwnos 27 casos de LCSs "rápidas" (tabela 1 e fig. 5) varia de 0.1 a 12 ms-I e nos 11
M.
26
SanjarAbdoulaev e Olga Lenskaia
casos de LCSs "lentas", essa diferença varia de O a 15.8 ms-'. Na metade dos casos (19), as LCSs apresentaram componente normal de ~ r o ~ a g a cmédia.
ão
\
SegundoAL96, as LCSs "rápidas", que se propagam com velocidades superioresa 5 ms-' no estágio
de maturidade., estão acompanhadas por uma região
estratiforme qiie é separada da parte convectiva pela
zona de transi~
ção, onde se localiza um mínimo de
3-refletividade.A anaiise uos
movimenros vemcais e 1~norizontais e dados da superficie (vide Parte 2) mostram
que estas LCSs, na maioria dos casos, podem ser
caraterizadascomo típicas linhasde instabilidade("squall
lines") de Ilatitudes &dias. ~ o b s e r v a ~das
ã o três
"lentas", (:ujas propagações foram de -5, -5,l e -15,8
mostrou que elas apresentam uma vasta
ms-', tamk~ém
região esb.atiforme. Observa-se uma baixa fiequência
pus-cunve~uvasnas
de apareche~iwu a prcr;ipiui~ues
LCSs "lentas" e "rápidas" de propagação inferior a 3
1
.. .
.. L
1-
mente 12-13 km. Considerando que a dependência
entre ERE e é linear, as LCSs com propagação de
2-3 ms-I devem desenvolver lima reoi3n de precipitansão. Porém,
io de 2,5 ms-I,
ti forme. Esta
incertezas na
V, e Vm,suas
esso de dissir desaparecide de 30 dBZ
:que a taxa de
Ias na Parte 2.
Tn
11 Aoutras regiões
O
i
-
LCSS
m-'.
O valor crítico de 3 ms-' que separa os casos,
surgiu pela razão seguinte:Na Figura 6, é mostrada a
dependência da ERE em h ç ã o do valor absoluto da
velocidade de propagação. Apesar da dispersão dos
dados, para os valores de propagação inferiores a 4
ms-', o coeficiente de correlação entre a extensão máxima da região estratiforme e o valor absoluto da propagação é 0,s. Aregressão linear na Figura 5 mostra
que cada 1 ms-'(ou 3,6 kmlh) de propagação
corresponde a um aumento da ERE de aproximada-
Valor absoluto da propagação normal, m s "
Figura 6 - Extensão da região estratiforme (29 dBZ) vs. velocidade
da propagação normal.
Supondo que a 'dependênciaex ibida na Figura
6 é universal,utilizando as velocidade:sdas LCSs e a
extensão da RE apresentadas em vária!s fontes bibliográficas,AL96 tentaram estimar as connponentes nor11iiim ua t r a r i ~ a ~ ; passlva
au
t: velv~iuade
de propagação normal das LCSs nas latitudes médias e tropicais.
Os principais métodos utilizados para estas estimativas
foram: a) análise direta dos dados (D na Tab. 2), quando o movimento das células ordináriasjá foi obtido ou
pode ser determinado, como no caso das LCSs observadas no Estado de São Paulo; b) análise de sondagem representativa do vento na camada 700-500
Mb (S); c) comparação das velocidades de LCS no
estágio inicial e de maturidade (IM).
Este último método deve ser esclarecido. No
estágio inicial, a velocidade da linha V, coincide com a
componentenormal do vento na troposfera média Vmn.
-,
i
Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
No estágio inicial da evolução, as células começam a
fo~rmarestrutura sólida, e a propagação principal ocorre ao longo do eixo. Ou seja, LCSs nos estágios iniciais deslocam-se com velocidade de translação passi,-. ,
. --- ,. ,.
va. Na l i-m a 6, as estimativas da b U (intelizmente
ne:m todas as fontes contêm informação direta sobre sL
er:tensão do contorno de 25-30 dBZ) em função dc
.I,,
A, ,
,
,
,
,
,
,
, n
, ,,..,A,
A, ",'1:",
A,"
A"A,"
A,
V ~ L UUG
L u~uuatia~au
UUI IIICIU ua a t i a i i a c u v a u a u u a uz
.T
4.
7,5 m s-l. O valor de propagação obtido atr&és do
movimento das células mencionado neste trabalho (
método D) é de 9 d s , razoavelmentepróximo.ALCS
~bservadano experimento PRE-STORM (OK 85)
move-se com V,=14 m s-I,tendo uma RI3 de 130 krn
10 estágio de maturidade (Tab. 2 de LeMone e
Moncrieff, 1994, doravante LM94). A sondagem do
je Braun e Houze, 1994) dá o valor do vento médio
Vmna camada 700-500 Mb de -4 m s i . Se este valor
é representativo, então a propagação desta LCS "rápida" é de 10 m s-I.O último valor é consistente com o
valor de propaj;ação Vpn-9,5 m S-I obtido através da
rl;far.an~~
, velocidades V, no estágio de maturidade e inicial = 14 m s- 1 e 4,5 m s-I,respectivamente,
observadas por Rassmus en e Rutledge, 1993
/A,.+,
DDíYi\ A
, ,+,, , , .
T
~ R Eaue
s coincidem com
iu u r a v a i l c r u u J i. f i a
são obserpor exemitral do Ess no Norte
pelo métoREs destas
e 110 km,
respectivamente.
UIL,,,,
apntra.
c) estrutura cinemática dos movimento,s verticais
e horizontais.
I. LCS "RÁPIDA".
Na Figura 7 (a origem da escala horizontal coximo a superfície, com valores positivo:
wind and r e f l e c t i v i t y
- . - - / r .
d i s t ance (km)
Figura 7 - Estrutura vertical dos movimentos na LCS com propagação positiva de 12 ms-i. a) campo de refletividade (contornos de 29,40,50
e 55 dBZ) e vento real (vetores em ms-I); b) vorticidade horizontal em s-I. A LCS move-se da esquerda para a direita a 24 ms-I .
28
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
movimento desta) estão apresentadas as estruturas dos
campos de refletividade e vento (Figura
7a) e de
"
vorticidade (Figura 7b). Os dados iniciais para cálculo
da velocidade vertical Ie da vorticidade foram obtidos
- uas
1,através da composiçãc,
s t ; ~ u VGK
~ s i1C;aIs U- LVLL: ~I ^
U ~ ~
entre 21 :37 e 22:18 LST, nos azimutes de 270 - 90°,
\
---%--
pn
A i a 1 1 /h1 lOC;
I V UIU I L I V I 1 /V,
niianrln l i m a
-.-d:--:-
T P C Gmcanona U
A U~J LdUTUaUPLCJ
YULUIUV L U I L U Y U U \ I I I I U s U I l J
ião mostradas na figura]) se deslocava de oeste para
1este com velocidade quase constante de 24-26 msC
r a l n A A n A a A* mvn--nnnZn
n a o t n nn-'nAfi
Cn: n ~ x x
' t aTvbiubiuaub
ub uiuvarcabau. iibarb
vuiuuu. Iui
uvu-
C
I
2
1
outros pares de alta vorticidade fora da RC: um está
localizado na ZT e à frente da RE (de x=-40 a x=-70)
e outro atrás da RE (de x=- 1O0 a x=-120 km). Podese notar que a região de vorticidade positiva na
troposfera média - alta está separada da vorticidade
negativa pela linha de vorticidade zero, inclinada em
aproximadamente 5-6" em relação à superfície e estende-se até x=-80 km. Em geral, a distribuição de
vorticidade apresentada na figura 7b é qualitativamente similar à conhecida distribuicãode vorticidade das
iédias em estágio
e livro de Hobbs,
ticidade, que coom evidência na
1
- - - - - - - -- - - - -- ------ - -- -- - - -
.
-
- --- - - ---
separada da Região Estratiforrne (RE) (a partir de -55
h)
pela ZT (Z inferiores a 29 dBZ) de tamanho variável com a altura (extensão máxima da ZT é de 17km
Iróximo a superfície). As correntes ascendentes
iniciam-se na frente da LCS nos baixos níveis, incliriam-se em direção à RC (fluxo dirigido de frente para
trás) e alcançam um máximo de 10-1lms-I em torno
cuio
-- - na
---.nade
r -- - - central
- - -- -- da célula
- - - - nrincinal.
r
-r..-,
->
. Cle
- 5-6
- - -km
contorno de 29 dBZ alcança altura de 12 km. Os movimentos descendentes superiores a 7 ms-' coincidem
com apnsirãn dn niírlen d e mainr refletividade. nnde
se obsei
até 6 kr
movimc
cal da a
..
-.
.
.
.
. .
.
----.
--- --- ---
-
---
-- -
.
Na figura 8 a-b, estão mostrados os campos
de refletividade e vento (8a) e de vorticidade (8b), baseando-sena imagem instantânea feita às 7:58 LST, no
dia 8 de novembro de 1995, rio azimute de 140,5"
quase perpendicular à LCS len[ta(imagem PPI desta
LSC foi mostrada na figura 2a). Esta LCS movia-se de
NW a SE com velocidade V,=]I 1,l ms-',enquanto as
células- convectivas se desloca~vamcom velocidade
Vm=l5,6 ms-I,pois as células novas desenvolviam-se
na direção contrária à translação passiva, ou seja, tinham lima nrnnavacão ne~ativaV =- 4,5 ms-'.
..- -
Pn
ct ivity
r --- - - - --r-
rior da ZT e da parte da RE, os fluxos são basicamente
ascendentes (W cerca de 1-2 ms-I) e apresentam uma
diminuição da componente horizontal cio vento nos níveis de 4-5 km a 12 h.
Atrás da RE, aparece um
fluxo descendente de tráspara frente com velocidade
superior a 30 ms-', ou seja, observa-se o i ato de influxo traseiro.
A estrutura do campo de vorticidade horizontal mostra claramenteque a vorticidade negativa da ordem de 1O-* S-I nos baixos níveis na RC ( x=O a x=-20
km) é seguida pela vorticidade positiva acima de 5 km
(um par de vorticidade). Observam-se, também, dois
'-5-01-j
d i s t a n c e (km)
-5- ; 1
2
vorticity
12
d i s t a n c e (km)
Figura 8 - Estrutura vertical dos movimentos na LCS de propagação negativa de -4.5 ms-' . a) e b) mesmo como na Figura 7. A LCS
move-se da esquerda para a direita a 1 1,l ms-I .
1
29
Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
Observa-se claramente a diferença principal
entre a estrutura cinemática da LCS "lenta" e a "rápida" (Figwa7). A Figura 8a mostra que o cisalhamento
do vento na camada 1 - 4 km é positivo na região de
maiores gradientesna RC (próximo de x=O) o que produz uma vorticidade positiva (Figura 8b) nesta região.
Acima desta camada, o sinal da vorticidade muda e,
consequentennente, surge um par de vorticidade com
valores positivos na troposfera baixa e negativos em
n A m n rln 4
ub J Mil v v a u "a-a6 M i l iiivcima. BasicanlbllLb.abulia
vimento ascenclente com um máximo de 10 ms-' na
. movimento
célula principal \ ae x=an a x= i a m).O
descendente inicia-se em torno de 4-5 km de altitude e
coincide com as concavidades nos contornos de Z =
40 dBZ (X=8 km e 20 h ) .
qnntn
1 1
1
Ir-
4
0
r\hnar.rn
1
na
ii-
-r\
\
d) classzj2ação das LCSs
As LCSs "super-rápidas" e " superlentas"
apresentam distribuiçõesverticais da componente paralela ao eixo da LCS da vorticidade horizontal que
diferem entre si. No ~rirneirocaso, na zona dos rrradientes fortes de refletividade, a vorticidade é negativa
na troposfi:ra baixa (região de efluxo fiio) e é seguida
na troposfi:ra média pela vorticidade positiva, associa. - . .. - - - - --- da ao fluxo vertical inclinado. Nas LCSs "lentas", observa-se o contrário. Esta análise revela que a direção
de propagação, tal como seu valor, determinam a estrutura dos movimentos e desenvolvimento das regiões
estratiformes. Baseando-se nos sinais e no valor absoluto da propagação, o qual determina o desenvolvimento da região estratiforme, pode-se propor uma classificação evolucionária das LCSs:
w
,,-
1. LCSs "rápidas" ou de "propagação positiva" são
Ilinhas de convecção cuja direção de propagação normal coincide com a componente do vetor de translação
(velocidade média) dos elementos.
Subclasse:LCSs "super-rápidas" são LCSs de "propagação positivay',cujo módulo de propagação é relativamente grande (maior que 3 ms-I).
2. LCSs "lentas" ou de "propagação negativay'são linhas cuja direção de propagação normal é contrária
ao vetor de translação.
Subclasse: LCSs "superlentas" são LCSs de "propagação negativa", cujo módulo de propagação é relati-
vamente grande ( maior que 3 ms-I).
e) comparação com outras classzjicações.
Sabe-se que os sistemas convectivos tropicais
e de latitudes médias têm semelhançase diferenças em
suas evoluções. Particularmente, são conhecidas as
classificações que se baseam na velocidade da LCS
ou nas formas de distribuição espacial dos elementos.
O problema é qual das classificações reflete os mecanismos principais do desenvolvimento das LCS. Aqui
nós consideramos três classificações diretamente associadas às LCSs.
I. VELOCIDADE DA LCt
LeMone et al., 1984 (doravante LBSZ84)
classificaram as LCSs observadas durante o experimento GATE que o movem cc)mvelocidades inferiores
a 3 m s-Icomo "slow-moving" e como "fast-moving"
as LCS com velocidades superiores a 7 m s-l,associando com as últimas o desenvolvimento da RE. As
LCSs, que apresentaramvelocidades entre 3 e 7 m s-I,
foram classificadascomo "inte rmediate-moving". Na
nossa amostra (vide figura 9a), s;omenteuma LCS "len-.
ta" correspondeu ao tipo "slow-moving", quatro LCS
deslocaram-se com as velocidades intermediárias ( 3
"rápidas" e 1 "lenta"), enquanto 33 (24 "rápidas" e 9
"lentas") tiveram velocidades superiores a 7 m s-l,ou
seja, foram do tipo "fast-moving". A diferença entre
classificações de LCS pela velocidade e pela propagação é obvia: todas as LCS's "superlentas" foram "fastmoving". Avelocidade 6-7 m s-I da LCS poderia ser
considerada como o limiar de v(:locidade necessário
para desenvolvimento da RE: entre 16 LCS "superrápidas" somente 2 deslocaram-secom a velocidade
inferior de 7ms-I (com 6,4 e 4,5 ms-I
correspondentemente). Esta condição pode ser necessária, mas não o suficiente, pois quase a metade das
LCSs "fast-moving" (figura 9b) não tinham vasta região estratiforme.
,, *
Baseando-se nas observações das 3 LCSs
"slow-moving" e 3 "fast-moving" ocorridas durante o
experimento GATE, Barnes e Sieckman, 1984 mostraram que LCSs "slow-moving" (fast) foram orienta-
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
outras característicasambientais tais como a temperatura potencial equivalente em camada "sob nuvens" e
índices de estabilidade foram iguais. LCSs "fastmoving" movem-se na mesma direção e com velocidaia1 do vento na
"slow-moving"
sma de 3-4 ms-' .
:-se dizer que as
,ocomdas duran?açãonegativa e
m "lentas" e "rá-
15
12
9
6
3
-
Velocidade da LGS (mls)
,ralnão pode ser
hcia biunívoca.
\TA+,
,
,
,
.
d,'C,-,,,,
,
+
,
,
,
,
,
,
,
+
,
:
luando
classifiI Y U L ~ - > Cu u a u w a c u y a I I I L C I C > ~ ~ I I Li
C
camos as LCSs utilizando sua propa.gaçãoe não seu
valor da velocidade. Por exemplo, a LCS observada
em de 14 setembro de 1974 durantc:o GATE (vide
tab. 2) apresentou velocidade inferior a 3 ms-I (2,5 msI) e segundo LM84, ela é "slow mo7ring", enquanto
pela nossa classificação ela é LCS "leiita", porém com
propagação significativa de 4.5 ms-', ou seja,
-- -sentou uma região
;ão (LeMone, 1983 p
nha
12 ms-I,poriossa classificação ela
ticante e, por isso, esta
c,=
:xtraída de diferentes fontes
Fonte
Smull and Houze, 1985
(fig.4,)
Data
Símbolo
Vmn m/s
Vpnds
ERE krn
,-
31
Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
1
Lin e Johnson, 1994
Heymsfield e Schotz, 1985
Shrivastava, Matejka,
Lorello, I986
1
26-27/6/85
1
1
2/5/79
1
17/6/78
(
27/05/94
27/05/94
I
OK85(2)
OK79
OK78
Rassmusen e Rutledge,
1993, (Fig. 13)
Meteorológicas,
Bauní, SP
Este resultado mostra que a classificação das
,
*
LLM baseaaa somente no vaior aa veiociaaae ae aeslocamento V,, não reflete as propriedades importantes do sistema
convectivo
mais
--- - - - - e é
- - - - a~ronriado
-r- consi- --- derar a: propriedades do sistema baseando-se no valor e direção de propagação Vp,
-
n.7
.
*
..- -- -
.-
.
.
-.
.
..,..
.
-
-.
..
.
.
RMACÃODAS LCSs
-1,7
5,5
meçam a se desenvolver como "brokt:n line" posteriormente podem evoluir como -'~ac~-building"
e viceversa. A maioria das LCSs observadas no RS (18)
evoluíram
como
(vide tabela 3). LCS's
----- "back-buildind'
:mente
como "back"super-rápidas" formam-se basic
building" (9 casos) ou como "brc ~kenareal" (5 casos).
3
.
.
.
.. .-- ..--.
<L.
1
.
2
'
RJBS
aue
,
.. .c
J "steering level" para
_ - determinaram
_-_.
todas as LCSs coincide com a componentenormal (em
coordenadas associadas com a LCS) do vento
'or outro lado, foi mosvem-se a relativamente
-.
A classificaçãodo BJ85 (como qualquer classifica~
em ce
Tipo da 1,CS
D
D
11,3
8,4
SP2
SP3
rápida7'(>3d s )
"lenta"(>3rn/s)
total
back-building
broken areal
L,-l,,,
I:,,
embedded areal
I
2(0)
a direita do vento na troposfera média em consequência da propagação contínua. A maior diferença entre
vetor do vento na troposfera média e velocidade de
células ocorre em "back building" e "broken areal",
enquanto para "broken line" e "embedded areal" esta
diferença é insignificante. Em todos as LCSs, exceto
"back bulding", a componente normal do movimento
das células Vmné menor que a velocidade da LCS V,
por - 2 msl, sendo que em "back bulding" estas velo-
cidades são iguais. Lembrando que nós consideramos
o estágio de formação das LCSs podemos concluirque
a velocidade do movimento das LCSs neste estágio,
coincide com a componente normal da translação passiva Vmn,e, por isso, a velocidade do deslocamento V,
da LCS em estágio de formação pode ser usada como
estimativa da V,,. Baseando-se na classificação de
BJ85, não é possível determinar a evolução futura das
LCSs e desenvolvimentoda RE. Aparentemente, a mai-
n
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
oria das linhas do tipo "back-bulding" no estágio de
maturidade se transformam em "super-rápidas".
assimétricas na camada de O a 6 km é maior (17,6 m
s-I)que o mesmo nas simétricas (14,9 m si).Pode-se
notar. também. aue os sistemas assimétricos têm orientação mais próxima ao c:izalhamento do vento na
camada de 0-2,5 km (237") em comparação com os
simétricos (25 1O ) . Supondo que a velocidade do vento
no nível de 6 km é igual a da translação passiva, da
tabela 9 e figura 25 de HS'D90, pode-se determinar
que nos casos dos sistemas; simétricos, o módulo da
componentenormal de translação passiva (10,2 m s-I)
é quase igwal a componente Imalela de tmnslação (1O,9
m 9 ) . Nos casos assimétriclos, a componente paralela
f 1 5 95 m
--- -9-1)Y P- diiaq
---- VWPT
. --- maior que a componente
normal
-- - -- - (7.4 ms-I).
,
111. ASSIMETRIA DAS LCSs.
EISD90, examinando LCSs que apresentam
"leading- lineltrailing stratiformregion structure", classificaram.-nasem sistemas "simétricos" e "assimétricos"
com relz~çãoao grau de assimetria entre a região
va e estratiforme. Em Oklahoma, na maioria
convecti~
dos sisternas assimétricos,a região convectiva é localizada par.a sul ou sudoeste relativamente à região
t p i n 1 QQ?-, nntnii niip T f'Sc
estratiformp R l i i ~ c 1111,
assimétricas
.- --- - -- de~envnlvem-se
-- - --- - - . ---- - como
- - --- - "back
- --- -- buildinn"
- ---- ----quanc10 células novas mais intensas surgem na parte
sudoc:ste da LCS. Como será mostrado na Parte 2, os
elemímtos da região estratiforme sofrem translação
passii{a enquanto a região convectiva se propaga. Por
isso, :;e as LCSs apresentam forte propagação normal,
,
.
- . .responsavel uela Iormaçao da reniao estratlIorme, e
forte prolpagação paralela na direção contrária à componente paralela da translação (ou seja propagação
paralela riegativa), elas devem ser "assimétricas" no final do estágio de maturidade.
-
AUIVC
L7
.
-.
\
7
L
I
Aparentemente, as LCSs n o Rio Grande do
Sul, são "imagem de espelho" das LCSs que ocorrem
no hemisfério norte. Na figura 11,é rnostrado o esquema explícito do desenvolvimento d:i s LCSs super-rá-
.o
n
A mainria das T .í!SYsnhservadas nn R S (vide
Figur
tiva, t
da Vp
gaçãa
foi nc
estratiforme sofrem translação de W-NW. Se existir
propagação paralela negativa, a região
estratiformedas
LCSs "super-rápidas" vii posicionar-se a sudeste em
relação a região convectiiva. A localização frequente das
precipitações convectivas a noroeste e ao norte da LCS
. .
.
no hemisfério sul, em contraste com a aismpuiçao aas
precipitaçõesno hemisfério norte, provavelmente, é uma
conseqüência da "regra geral do hemisfério": a maioria
das tempestades no hemisfério norte movem-se à direita em relação ao movimento das células enquanto,
no hemisfério sul - à esquerda.No trabalho do HSD90,
foi mostrado que, enquanto a orientaçãofor (220"-40")
e a energia potencial convectiva disponível (CAPE
-1200 Jkg')dos sistemas simétricose assimétricos são
iguais, o cisalhamento do vento ambiental nas LCSs
3 -
i
e 1
-
I
L
U
,
.
Figura 10 - Distribuição dos valores de propagação paralela.
pidas" no hemiisfério norte e sul. Atranslaçãopredominante no hemisfério sul (norte) é de N WW (de SWW)
enquanto as L,CSs são orientadas NWiNNW (SSWI
---- .
S W). A propagação paralela negativa leva a "resistência" ao avanço da região convectivapara sul (norte), o
que produz assimetria das LCSs.
c-
33
Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
COMPONENTE
DE TRANSLAÇÃO
HEN
NOR.,
COMPONENTE
DE TRANSLAÇÃO
I
Brasil e hemisfério norte.
ceiuiasaissipadas?
Algumas respostas positivas podem
ser obtidas, revisando estudos recentes do ponto de
visto da propagação do sistema convectivo.
r*
6 poderia ser interpretadaem termos temporais: o tamanho máximo da RE é diretamente proporcional a
velocidade de propagação normal, multiplicada pelo
intervalo do tempo de desenvolvimento da LCS no estágio de maturidade que é aproximadamente igual a 3.5
horas. Porém, o estágio de maturidade pode durar mais
que 3,5 h; ao mesmo tempo, a taxa de dissipação e
sua mudança com o tempo são desconhecidas. Realmente, será que a relação entre ERE e propagação
normal é tão rigorosa ou isto é somente uma coincidência? Pode ou não ser considerado que os elementos da região estratiformesão o resto da longa vida das
1
1.
Recentemente, LeMone e Moncrieff, 1994
(doravante LM94), baseando-se no "archetypal
model", argumentaram que a largura do sistema de
mesoescala aumenta com o aumento de um parâmetro
que é igual a diferença entre a velocidade do sidtema C
e o valor do vento Una troposfera alta, que é medido
em relação ao movimento do sistema, ou seja, U= Ul
-C, onde U, é a velocidade medida relativamente a
terra. Assim, o parâmetro mencionado acima é igual a
2C- Ul =2(C-UJ2). Neste caso, o cisalhamento linear
do vento é UJ2= Vmn,
ou seja, o parâmetro de LM94
34
Sanjar Abdoulaev e Olga Lenskaia
é, simplesmente, a velocidade de propagação
duplicada.
Conceitualrnente, as LCSs em nossa amostra,
pertencem a classe dos fenômenos convectivos de escala meso-a menor, que é um produto da evolução
das subestruturas importantes de escala meso-p maior
(tempo de vida até 4 horas e tamanhos de 1001m)as
'quais, por sua vez, são um produto da evoluçiio das
aglomerações meso-p menores com tempo de vida
de 1.5-2horas e tamanhos cerca de 30 km (Abdoulaev,
1995).
Realmente, LCS's c01n região estratiformecom
- -tamanhos transversais de 10G 1m ..c.-Lem propagayao
normal de 7 m s-I (tab. 1). O último valor corresponde à
taxa de crescimento (-25 km/h) dos "clusteres" da escala menor meso-a ,cuios tamanhos médios geométricos são cerca de 300 km ( acomulados em coordenadas moveis com velocidade do vento na troposfera
média) e c:ujo período de atividade convectiva é de 7c A n n nctAAn A
o fnrmo9 horas. W
,,, bmnc ociinnr
u y w , niin A
u,,un
Uw
,,
ção, a LCS de escala meso-a continue sua atividade
convectiva durante 8 horas, propagando-se ao longo
do seu eixo com 10 m s-I=36 km/h e na direção perpendiculmcom 7 m c-'=3< LmiL A &no niin
YUU nriinorln
as precipitaçiSes convectivas desta LCS acumuladas
no sistema de:coordenada móvel, com velocidade de
translação
passiva
terá
o
tamanho
2 5 ~ 8 ~ 3 6 ~ 8 = 2 0 0 ~ 2 8 8 =krn)2.
(240
h
111 1 111 Ci
I-rJ N A U L I i I X U L U U
.-..
W W U p U I U W
Assim, a região estratiforme de 100krn de extensão, localizada atrás (adiante) da parte convectiva,
desenvolve-se na área da massa de ar onde a instabilidade atmosféricaj á foi parcialmente realizada por movimentos convectivos.Na parte da RE mais próxima a
parte dianteira da LCS ainda existe fiaca instabilidade
residual que se realiza através das circulações
convectivas. ~stas'circula~ões
formam uma notável
estrutura celular da banda brilhante. Por sua vez, a corrente de ar frio que se forma embaixo da RE contribui
para o aumento da convergência e da vorticidade na
parte dianteira da LCS e, conseqüentemente, aumenta
a taxa de propagação.
O estudo das 38 Linhas de Convecção Severa, no Estado do Rio GI-andedo Sul, revelou a impor.
tância de se considerar a contribuição do vetor de
transilaçãopassiva, obtida a partir do vento na troposfera
média, para a veiociaaae da LCS e para a determinação Icic vetor de propagaç,ão normal. Um resultado
inter*e!
ssante obtido foi quí:, em casos de propagação
.. .
.
normal insigniricante, a região de precipitações
estratiformesque se localiza atrás (a frente) das LCSs
"rápida"('len~não se desí:nvolve. O desenvolvimento
da região estratiforme em cerca de 100 (200) km foi
observado quando a propagação média era superior a
c
n\
1 n3
3 (i V) rns -.ut:o u w iauo, a análise dos movimentos
horizontais e verticais das LCSs mostrou que LCSs
"lentas" e "rápidas" têm distribuições verticais de
vorticidade diferentes, ou seja, elas são,
cinematicamente, fenômeri10s distintos. Por isso podese propor, também, uma c1lassificação baseada na intensidade e na direção de 1~ropagaçãoda LCS, a qual
6 fic;ramente m a i c UUUY-Ja
1 A ~ m i a T 1 do que a classificaçãobaseada somente no valor da velocidade de deslocamento, e mais ampla que as classificações baseadas nas
fomias geométricas dais LCSs. Os resultados obtidos
,.
n*ctn t r D h Q ~ h n tnrm
comparados com vários estudos
feitos anteriormenite sobre linhas de instabilidade em
latitudes médias e tropicais e foi concluído que todas
- -as LCSSque apresentavam uma extensa região de precipitações pós-convectivas propagavam-se, segundo
nossa classificação, rapidamente, ou seja, com velocidade de -5- 10 ms-l. O aparecimento da região
estratiforme é importante na previsão da precipitação
acumulada e na localização das ventanias (vide Parte
1
- 1
1
.o.
/i
...--
ILIULUIUILU
-..L..A
1-
A
IIIUIo
4
4.
I I U o L U L I U V U I I I W I W I C
n
Este trabalho foi desenvolvido com a ajuda financeira do CNPq (Grant 30 1738195-5). Agradecemos as sugestões dadas pelos dois revisores anônimos,
que enriqueceram este trabalho.
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Evolução das linhas de convecção severa. Parte 1. Classificação.
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