Mesures I d (t) pendant le stress (« back-bias »)

O estudo aqui descrito teve como base de trabalho as DEA, nomeadamente as que ocorreram do binómio nuvem-solo, registadas pela LDN do IPMA. Este estudo incidiu sobre a área total de Portugal Continental (PTC) e a base de dados cobriu o período entre 2003 e 2009 (7 anos).

Com estes dados foram efetuadas análises temporais e espaciais dos ciclos diários, sazonais e inter-anuais das ocorrências de DEA e de alguns parâmetros associados, tais como polaridade, intensidade de corrente e multiplicidade. Verificou-se através destas análises que as DEA apresentaram uma elevada variabilidade espácio-temporal em PTC.

O ciclo diário mostrou um pico máximo de ocorrências pelas 16h00 UTC com cerca de 15% do total diário a ocorrer durante essa hora. O período da tarde, entre as 13h00 e as 18h00 UTC, foi o que registou mais descargas elétricas com cerca de 68% do total diário a ocorrer nesse período do dia. Por outro lado, o período noturno e início da manhã registaram fraca atividade elétrica. Entre as 00h00 e as 10h00 ocorreram apenas cerca de 12% do total diário. O ciclo diário das DEA apresenta, por isso, uma forte correlação com o ciclo diário da temperatura do ar. Alguns estudos realizados para a PI demonstram também esta distribuição diária das ocorrências de DEA, e.g. Ramos et al. (2011); Santos et al. (2012); Soriano et al. (2005), entre outros.

A sazonalidade também foi verificada e, mais uma vez, se detetou uma elevada variabilidade, tanto no ciclo mensal das ocorrências de DEA como no ciclo sazonal. O ciclo mensal mostrou uma distribuição do tipo bimodal, isto é, com um máximo a ocorrer em Setembro (23,5% do total mensal) e um submáximo a acontecer no mês de Maio, com registo de 16,1% do total mensal de ocorrências de DEA. O mês de Outubro foi o que registou o maior número de dias com atividade elétrica, com uma média de 12,7 dias com DEA. Em contrapartida, o mês de Janeiro foi o que teve menos atividade elétrica, entre os 12 meses do ano, cerca de 0,4% do total mensal. A média de ocorrências mensais de DEA neste mês foi cerca de 21 DEA mês-1 enquanto para o mês de Setembro foi cerca de 618 DEA mês-1. A distribuição espacial mensal das DEA revelou que em Novembro, Dezembro e Janeiro (período Invernal) as ocorrências de DEA no nordeste trasmontano foram residuais ou mesmo nulas. Contudo, nos meses de Maio, Junho, Julho e Agosto (período estival), esta região foi a mais atingida. Em Abril, Setembro, Outubro e Novembro as ocorrências de DEA incidiram com maior regularidade sobre as regiões do interior sul.

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O ciclo inter-anual das DEA identificou o ano de 2007 como o mais ativo, tendo sido o ano de 2005 o de menor atividade elétrica. O período de estudo (2003–2009) registou um total de 183 876 descargas elétricas, das quais 25% ocorreram em 2007 e apenas 8,5% ocorreram em 2005. A média de ocorrências anuais situou-se portanto em 26 268 DEA ano-1.

Analisando o comportamento da polaridade, intensidade de corrente e multiplicidade, verificou-se que cerca de 81% das ocorrências de DEA apresentavam polaridade negativa, sendo largamente dominantes. A maior parte das descargas elétricas apresentou valores baixos de intensidade de corrente, ou seja, 51,8% tiveram intensidade de corrente menor que 15 kA e 81,8% menor que 30 kA. No entanto, a descarga de maior intensidade de corrente foi de 409,5 kA e ocorreu pelas 14h00 UTC do dia 26.02.2003, perto das Caldas da Rainha. Cerca de 89,2% das descargas de polaridade positiva manifestaram-se apenas com 1 raio, 97,6% com 1 ou 2 raios. 61,1% das descargas negativas tiveram só 1 raio e 81,1% tiveram 1 ou 2 raios. Estes valores também estão de acordo com os obtidos por estudos anteriores, tais como Areitio et al. (2001); Crozier e Herscovitch (1998); Kochtubajda et al. (2008); Soriano e de Pablo (2007), entre outros.

Existem já vários estudos que estabelecem regimes de circulação atmosférica, tipificados para cada região, e.g. Bissoli e Dittmann (2001); Lamb (1972); Linderson (2001); Post et al. (2002); Trigo e DaCamara (2000). Estes regimes de circulação são propostos para todas as situações meteorológicas, tendo em conta as linhas de corrente e as condições atmosféricas na baixa e média troposfera. Nesse aspeto, a investigação aqui desenvolvida é inovadora, porque determina os regimes de circulação que estão associados exclusivamente às ocorrências de DEA em PTC. Deste modo, os regimes de DEA aqui encontrados foram calculados com base na informação dos campos médios de MSLP dos dias em que ocorreram em PTC descargas elétricas consideradas relevantes (≥ 25 DEA dia-1). Com a aplicação da análise de clusters (K-

means) aos dados de MSLP no setor Euro-Atlântico em períodos temporais diferentes (tempo

estival ou tempo invernoso), sobressaíram três regimes de DEA distintos dinamicamente. Dois regimes de Inverno (WREG e WREM) e um regime de Verão (SREG).

O regime de Inverno WREG, pelas suas características dinâmicas, está associado a sistemas do tipo “gota fria”. É um regime de descargas elétricas que normalmente apresenta um elevado número destas ocorrências. Apresenta como característica dominante o posicionamento de um centro de baixas pressões bastante frio e cavado a sudoeste de PTC e de um anticiclone de bloqueio localizado sobre as Ilhas Britânicas. O núcleo frio desta “gota

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fria” na média troposfera apresenta uma estrutura barotrópica quase equivalente, com elevada vorticidade no seu núcleo, e que sustenta a intensa ciclogénese que geralmente prevalece durante o regime WREG. As descargas elétricas ocorrem com maior frequência no interior sul de PTC.

O regime de Inverno WREM, pelas suas características dinâmicas, está associado aos sistemas frontais que apresentam elevada baroclinicidade. Estes sistemas têm origem nos núcleos de baixas pressões que se formam a oeste das Ilhas Britânicas e estendem-se em vale sobre PTC através dos fluxos de sudoeste. A vorticidade associada a este regime acompanha o movimento dos sistemas frontais. O regime WREM apresenta em PTC um padrão de densidade das descargas elétricas muito disperso.

O regime de Verão SREG é caracterizado por um vale invertido sobre PTC. Na média troposfera existe um núcleo depressionário bastante frio e cavado do tipo “gota fria”, que contrasta com as altas temperaturas verificadas perto da superfície e que geram depressões de origem térmica. A vorticidade na “gota fria” é forte e localizada. Gera elevada instabilidade e favorece os processos de convecção profunda. Neste regime, as descargas elétricas tendem a ocorrer em todas as regiões do interior de Portugal, particularmente sobre as áreas montanhosas.

A análise dinâmica de cada um dos três regimes anteriores foi ainda complementada com o estudo de alguns dias selecionados por terem apresentado condições representativas do regime como um todo.

Esta dissertação também abordou o tema da modelação das DEA. Aqui os processos foram uma vez mais inovadores, pois tratou-se de uma modelação estatístico-dinâmica. Modelação estatística porque os modelos utilizaram a regressão linear multivariada (RLM). Modelação dinâmica porque os modelos de RLM foram aplicados individualmente para cada um dos regimes de DEA e os seus regressores, selecionados através do método stepwise, refletem a dinâmica do próprio regime. O regressor Δθeq700-500 foi o que demonstrou maior poder preditivo das ocorrências de DEA e, por isso, foi selecionado em 1º lugar, para os 3 modelos. Este método selecionou por ordem crescente; para o regime WREG os regressores Δθeq700-500,

PV500 e LI; para o regime WREM os regressores Δθeq700-500, ΔRH700-500, SSI700, LI; para o regime SREG os regressores Δθeq700-500, θeq300, Δq700-500, LI e PV700.

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Como se sabe, as descargas elétricas não são uma variável fácil de modelar. A estimativa do número de descargas elétricas que vão ocorrer em determinado local é extremamente difícil. Esta era uma das metas que no início dos trabalhos deste Doutoramento colocamos em cima da mesa, mas, após diversas tentativas de melhoramento de processos, rapidamente chegámos à conclusão que não era atingível com a base de dados que dispomos atualmente. Os processos de formação e desenvolvimento, a microfísica dos próprios Cb, os processos de meso e microescala associados, a orografia, entre outros, levam a que esta seja mesmo uma das variáveis meteorológicas mais difíceis de modelar. Assim, optou-se por fazer uma modelação logística que indicasse a intensidade das ocorrências de DEA. A informação destes modelos logísticos foi portanto qualitativa e avaliou em 2 classes a atividade elétrica (baixa ou elevada). O limiar entre estas 2 classes foi o valor do percentil 50 (P50). A eficiência do modelo logístico para o regime WREG foi de 70%, para o regime WREM foi de 65% e para o regime SREG foi de 67%.

Foi também apresentado um estudo de caso referente ao período de dias (episódio) com maior atividade elétrica. Foram verificados todos os dias quanto à sua dinâmica atmosférica, utilizando as simulações do modelo WRF para se obter uma elevada resolução espacial e temporal. Por fim foi também verificada/validada a eficiência do modelo logístico do regime SREG, apenas para o período do episódio.

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