bis A

A rede EMA-INMET não foi originalmente concebida para o monitoramento de fenô- menos de escala sub-sinótica. Entretanto, dado o registro horário das variáveis meteo- rológicas, foi feita uma avaliação da capacidade das EMAs em registrar a ocorrência de piscinas de ar frio e mesoaltas de caráter convectivo acompanhando as RAJ identificadas pela metodologia descrita anteriormente. Para este fim, procurou-se determinar as varia- ções de TMP e PRS nos episódios de rajadas, seguindo uma abordagem semelhante à descrita em (ENGERER; STENSRUD; CONIGLIO, 2008).

53 A variação de PRS na passagem da frente de rajada (usada para investigar a in- tensidade das mesoaltas) foi estimada calculando-se a maior diferença observada entre a PRS mínima informada para o mesmo horário de registro da RAJ e as PRS máximas reportadas no intervalo entre a hora de registro da RAJ e 2 horas depois deste registro. Por sua vez, na variação de TMP (para investigar a intensidade das piscinas de ar frio), calculou-se a maior diferença observada entre a TMP máxima informada para o mesmo horário de registro da RAJ e as TMP mínimas reportadas no intervalo entre a hora de re- gistro da RAJ e 2 horas depois deste registro. Este procedimento é ilustrado em detalhes na Figura 3.4 para diferentes combinações de comportamento das séries de PRS e TMP. Figura 3.4 – Procedimento para a estimativa da magnitude de mesoaltas e de piscinas de ar frio utilizando dados das EMA-INMET. As curvas em azul [vermelho] representam com- portamentos hipotéticos da PRS [TMP] desde o início da hora correspondente ao registro da RAJ (i.e., entre hora -1 e hora 0 no eixo x) até o final do período de duas horas seguintes ao registro da RAJ (i.e., entre hora 0 e hora 2). Em todos os três painéis a variação de PRS [∆P ] é dada pela diferença entre o máximo das três PRS máximas reportadas nas horas 0, 1 e 2 e a PRS mínima reportada na hora 0. A variação (negativa) de TMP [∆T ] é dada pela diferença entre a menor das três TMP mínimas reportadas nas horas 0, 1 e 2 e a TMP máxima horária reportada na hora 0. Em (a) os maiores [menores] valores de PRS máxima [TMP mínina] foram registrados na mesma hora em que RAJ foi reportada, mas poderiam ter sido registrados em quaisquer dos intervalos de 3 horas representados na figura (isto é, entre -1 e 0, ou entre 0 e 1, ou entre 1 e 2, como indicado nos painéis (b) e (c)). Os valores da ordenada servem tanto para a escala de PRS (em hPa) quanto de TMP (em◦C).

(a) (b) (c)

O argumento por trás deste procedimento é que a amplitude de variação entre os valores extremos de PRS e TMP deve fornecer uma boa estimativa da “perturbação” cau- sada pela passagem de uma mesoalta e piscina de ar frio, respectivamente, sobre a EMA. Neste ponto é importante ressaltar que utiliza-se o procedimento acima para os cálculos de ∆P e ∆T pois não há a informação sobre o horário exato da ocorrência da rajada. Desta forma, calcular as variações ∆P e ∆T utilizando somente os dados de PRS e TMP da mesma hora de registro da rajada pode ser inadequado para se estimar as magnitudes das mesoaltas e piscinas de ar frio geradas pela convecção. Por exemplo,

considere um evento de rajada reportado pela EMA-INMET às 18:00UTC. Esta rajada pode ter ocorrido efetivamente às 17:09UTC, ou às 17:52UTC, por exemplo. No caso de ter sido às 17:52UTC, se limitarmos a avaliação de ∆P e ∆T usando apenas os dados registra- dos entre 17:01UTC e 18:00UTC as variações certamente não serão representativas das perturbações de PRS e TMP causadas pela mesoalta e pela piscina de frio que seguem logo atrás da frente rajada (como ilustrado no Capítulo anterior, caracterizando fenômenos de escalas ligeiramente diferentes). Neste contexto, vale frisar que Engerer, Stensrud e Coniglio (2008), usando dados da Oklahoma Mesonet, também utilizaram um intervalo de tempo de 2,5 horas para estimar as magnitudes das mesoaltas e piscinas de ar frio mesmo contando com a informação do horário “exato” da ocorrência das rajadas (ver Figura 2 de Engerer, Stensrud e Coniglio (2008)).

Para fornecer mais argumentos que sustentem o procedimento descrito nesta me- todologia, são analisados abaixo dois episódios de rajadas de vento geradas por tempes- tades convectivas locais (não severas) ocorridos em Santa Maria nos dias 20 de dezembro de 2014 (rajada máxima de 14,9 m s−1) e 17 de fevereiro de 2016 (rajada máxima de 8,6 m s−1). As séries temporais mostradas na Figura 3.5 foram coletadas por uma estação me- teorológica móvel de superfície (Mesomóvel; Custódio (2012)) amostrando dados a uma frequência de 1,0 Hz para o evento de 2014, e 0,2 Hz para o evento de 2016. Em ambos os casos a estação Mesomóvel estava localizada no mesmo sítio da EMA-INMET de Santa Maria/RS, mas com a diferença de que a estação móvel mede a velocidade do vento a cerca de 2 metros de altura.

Nas figuras, o intervalo sombreado em cinza se refere ao período em que as deri- vadas temporais de pressão, calculadas em intervalos de 1 minuto [i.e., hPa min−1], estão acima do percentil 99% das respectivas derivadas temporais de pressão calculadas nos 70 minutos que precederam o horário exato em que a rajada foi registrada (indicado pela linha vertical preta nas figuras). Ou seja, as estatísticas das variações de pressão nos 70 mi- nutos antecedentes às rajadas foram usadas como estimativas das variações de pressão minuto-a-minuto no ambiente sinótico pré-convectivo. Logo, o intervalo em cinza ressalta o período em que as variações de pressão foram induzidas por uma perturbação sub-sinótica (a passagem da atividade convectiva), em forte contraste com aquelas observadas antes da presença da tempestade.

A Figura 3.5a, referente ao caso de 20/12/2014, mostra que as variações de pressão sub-sinóticas podem se prolongar por mais de 1 hora após a detecção da rajada de vento, o que consolidou a decisão de adotar um intervalo de tempo comparável ao utilizado por Engerer, Stensrud e Coniglio (2008) para calcular os ∆P representativos de uma mesoalta. Consequentemente, para manter a consistência no método, o mesmo intervalo de tempo foi usado para calcular os ∆T .

Para finalizar a justificativa pela metodologia adotada aqui, como a 3.5b, referente ao caso de 17/02/2016, indica que as perturbações sub-sinóticas de pressão podem tam-

55 Figura 3.5 – Séries temporais de 3,5 horas para pressão atmosférica (linha azul; hPa) e temperatura do ar (linha vermelha;◦C) amostradas pela estação móvel de superfície Me- somóvel (CUSTÓDIO, 2012) para dois eventos de rajadas de vento ocorridos em Santa Maria/RS: (a) 20 de dezembro de 2014, e (b) 17 de fevereiro de 2016. A área sombreada em cinza indica o período em que as variações de pressão são induzidas por processos sub-sinóticos; a linha vertical preta refere-se ao horário exato em que a rajada de vento foi registrada; a abscissa indica o tempo em segundos começando nos 70 minutos antece- dentes à ocorrência da rajada de vento.

(a) (b)

bém se prolongar por menos tempo (e como algumas daquelas variações de pressão pós- rajada na Figura 3.5a podem estar associadas a ondas de gravidade e não apenas ao avanço de uma mesoalta), realizou-se um teste de sensibilidade nos cálculos de ∆P e ∆T com os dados das EMA-INMET considerando um intervalo de tempo mais curto. Este intervalo encurtado variou entre a hora de registro da RAJ e 1 hora após este registro (i.e., apenas entre a hora -1 e a hora 1 na Figura 3.4). Os resultados deste teste mos- traram que as estatísticas de ∆P e ∆T não foram alteradas de maneira significativa pelo encurtamento do período de cálculo.

A estatísticas de ∆P e ∆T estimadas pelo método acima serão apresentadas na forma gráficos de caixas (ou boxplots) para os percentis de 5%, 25%, 50% (mediana), 75% e 95%. Esta análise também inclui a comparação dos resultados como função da classe da rajada.

3.5 DADOS DE RADARES METEOROLÓGICOS E A CLASSIFICAÇÃO DE MODOS