Nome do Projeto
Utilização da Energética de Área Limitada na Predição de Tempo Severo de Mesoescala
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
12/06/2023 - 31/05/2027
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra
Resumo
Os eventos de tempo severo de mesoescala (tornados, linhas de instabilidade e sistemas e complexos convectivos) constituem um dos maiores desafios na previsão do tempo no Brasil, além de causar grandes prejuízos sociais e econômicos. Apesar disso, poucas pesquisas sobre eventos de tempo severo têm a preocupação de auxiliar o meteorologista operacional, identificando as condições favoráveis à formação e desenvolvimento desses fenômenos. A energética de área limita é uma técnica de análise dos movimentos da atmosfera baseada nos armazenamentos e conversões de energia da atmosfera. A utilização dessa técnica de análise em eventos de tempo severo de mesoescala pode propiciar o entendimento de como ocorrem a formação e o desenvolvimento desses fenômenos meteorológicos. Isso possibilitará uma melhor previsibilidade desses sistemas.

Objetivo Geral

Analisar a energética da atmosfera em eventos de tempo severo de mesoescala e implementar um protocolo de utilização da análise da energética de área limitada pelos meteorologistas previsores do Centro de Pesquisas e Previsões Meteorológicas (CPPMET)

Justificativa

A previsão do tempo constitui uma das áreas do conhecimento de maior dificuldade de se trabalhar, mesmo fazendo parte de uma ciência considerada exata. Nas últimas décadas houveram avanços significativos na previsão do tempo, principalmente devido ao aumento do poder computacional. Entretanto, esse aumento tem desacelerado nos últimos anos, infringindo uma estagnação na melhora das previsões do tempo, principalmente no horizonte de previsão com maior índice de acerto. A dificuldade na previsão do tempo se torna maior à medida que o horizonte de previsão aumenta, bem como para eventos de tempo com intensidades elevadas, seja de precipitação ou vento, conhecidos na meteorologia como eventos de tempo severo. Os eventos de tempo severo de mesoescala (tornados, linhas de instabilidade, sistemas e complexos convectivos, entre outros) constituem um dos maiores desafios na previsão do tempo no Brasil, além de causar grandes prejuízos sociais e econômicos. Apesar da baixa frequência desses eventos no Brasil (NASCIMENTO, 2004), principalmente tornados, a ameaça significativa à sociedade justifica o esforço da comunidade meteorológica para desenvolver ferramentas e técnicas para detectar as tempestades convectivas que os produzem (FERREIRA et al., 2022).
A energética de área limitada é uma técnica de análise dos movimentos da atmosfera baseada nos armazenamentos e conversões de energia da atmosfera. Ela surgiu como uma tentativa de estudar o ciclo de energia de sistemas de escala sinótica individualmente. Nas últimas décadas muitos trabalhos têm seguido esta metodologia para analisar os mais diversos tipos de sistemas, desde ciclones extratropicais (SMITH, 1980; ROBERTSON e SMITH, 1983; MICHAELIDES, 1992; WAHAB et al., 2002; MARQUET, 2003; DECKER e MARTIN, 2005, PEZZA et al., 2010; DIAS PINTO e DA ROCHA, 2011), ciclones explosivos (DIAS PINTO e DA ROCHA, 2011; BLACK e PEZZA, 2013), ciclone subtropical (DIAS PINTO e DA ROCHA, 2011) e o primeiro furacão do Atlântico Sul (VEIGA et al., 2008).
Entretanto, os pesquisadores deste projeto acreditam que o maior potencial dessa técnica de análise dos movimentos da atmosfera ainda não foi explorado. A utilização dessa técnica em eventos de tempo severo de mesoescala pode propiciar o entendimento de como os gradientes zonais e meridionais de temperatura influenciam na formação e desenvolvimento desses fenômenos meteorológicos. Adicionalmente, essa técnica também pode ser utilizada para determinar a camada atmosférica em que se iniciaram os movimentos verticais, o que pode auxiliar no aumento do conhecimento da dinâmica desses sistemas. Além disso, por ser baseada nas variáveis de temperatura do ar, componentes zonal e meridional do vento, as quais possuem maior previsibilidade nos modelos, o horizonte de previsão com maior índice de acerto pode ser elevado.
Infelizmente a dificuldade de implementação dessa técnica de análise tem restringido o número de pesquisadores e meteorologistas operacionais que a utilizam. O financiamento deste projeto poderia aumentar sua visibilidade, evidenciando sua potencialidade na previsão de tempo severo, bem como iniciar a difusão deste conhecimento para os centros de previsão do tempo de todo o país.

Metodologia

Para a realização deste trabalho serão utilizados dados da quinta geração de reanálise do Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts-ERA5). Estes dados possuem resolução espacial de 0,25 grau de latitude e longitude e periodicidade horária (HERSBACH et al., 2020). A reanálise ERA5 fornece diversas variáveis, sendo que serão usadas as componentes zonal (u), meridional (v) e ômega (ω) do vento e temperatura em todos os níveis de pressão entre 1000 e 100hPa, totalizando 27 níveis, para o cálculo da energética. Além dessas variáveis, também serão utilizados a pressão ao nível médio do mar (PNMM), altura geopotencial dos níveis de 1000 e 500 hPa e componentes zonal e meridional do vento nos níveis de 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300 e 250 hPa.
Além destes dados, serão utilizados dados de Radar Meteorológico do Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet) do Centro de Meteorologia de Bauru e do Centro de Pesquisas e Previsões Meteorológicas da Faculdade de Meteorologia da Universidade Federal de Pelotas.
Para a realização deste trabalho serão escolhidos casos de tempo severo de mesoescala ocorridos nas regiões Sul e Sudeste.
A determinação das componentes do ciclo de energia e termos de conversão será realizada utilizando a metodologia empregada por Michaelides (1987), o qual se baseou no particionamento da energia potencial disponível (APE) e energia cinética (K) entre componentes zonal (AZ e KZ, respectivamente) e de perturbação (AE e KE, respectivamente), como proposto por Lorenz (1967).

Indicadores, Metas e Resultados

Este projeto tem como principal resultado esperado o aumento da previsibilidade de eventos severos de mesoescala na região sul e sudeste. A identificação de uma assinatura na energética de área limitada possibilitará a definição de regiões propícias para a ocorrência de eventos severos e a intensificação do acompanhamento do tempo por meteorologistas previsores nessas regiões. Isso terá um impacto direto no direcionamento dos esforços dos meteorologistas previsores, tornando mais eficiente o acompanhamento do tempo em condições de instabilidade atmosférica.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
GRACIELA REDIES FISCHER1
LEONARDO CALVETTI1
LEONARDO JOSÉ GONÇALVES AGUIAR4
MARIA DE SOUZA CUSTODIO
MARIO FRANCISCO LEAL DE QUADRO
MATEUS DA SILVA TEIXEIRA1
ROSE ANE PEREIRA DE FREITAS1
VINICIUS DE LIMA LOPES

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
FAPERGS / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado Rio Grande do SulR$ 23.880,06Coordenador

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
449052 - Equipamentos e Material PermanenteR$ 23.880,06

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