MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO

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1 MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
Nowcasting é uma tarefa desafiadora quando sistemas de tempo que produzem chuva estão presentes, devido a dificuldade de observá-los adequadamente, uma vez que são compostos por sub-estruturas convectivas e de mesoescala, e devido a dificuldade de prever a evolução destes padrões complexos. Os satélites e radar fornecem uma boa descrição dos padrões de nuvens e precipitação. Através dos satélites é possível inferir o escoamento do ar a partir da forma e movimento das nuvens e dos padrões de precipitação, embora a interpretação seja subjetiva. A interpretação subjetiva é muito importante na previsão de curto prazo. Mesmo com o uso de modelos numéricos de mesoescala, a interpretação subjetiva é ainda necessária para analisar a complexidade da mesoescala. Daí a importância dos modelos conceituais de sistemas de precipitação na interpretação das imagens de satélite e radar. Analisar as características de mesoescala das nuvens e da precipitação nos sistemas frontais. O conceito utilizado é baseado na idéia de esteiras transportadoras.

2 MODELOS CONCEITUAIS DE SISTEMAS DE PRECIPITAÇÃO
O ar na esteira transportadora quente flui ao longo do comprimento da frente fria, parte na forma de jato de baixos níveis. A componente principal do movimento na esteira transportadora quente é paralelo a frente fria. No entanto, existe uma pequena e importante componente ageostrófica perpendicular a frente, que pode ter um movimento para trás ou para a frente em relação ao deslocamento do sistema. Esteira transportadora quente com levantamento inclinado para trás: movimento para trás em relação à frente fria, com levantamento na vizinhança e acima da frente fria. Esteira transportadora quente com levantamento inclinado para frente: movimento para frente em relação à frente fria, com levantamento mais adiante. Cinturão de nuvens associados com uma longa esteira transportadora quente. Fonte: Browning, 1986.

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A esteira transportadora quente com levantamento para trás da frente fria corresponde à situação ana frontal clássica: o ar quente se eleva acima da cunha de ar frio que avança. O ar quente na camada limite adiante da frente fria em superfície é levantado abruptamente (velocidades verticais de alguns m/s) até 2 a 3km de altura. Após esta fase, passa por um levantamento adicional (alguns cm/s) acima da cunha de ar frio. Dois distintos padrões de precipitação: uma banda estreita de muita chuva na frente fria em superfície; e uma banda larga de chuva fraca a moderada que se estende atrás da frente fria.

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A esteira transportadora quente com levantamento para frente da frente fria corresponde à situação cata frontal: o principal levantamento ocorre adiante da frente fria em superfície. Ar frio e seco (baixos valores de temperatura potencial de bulbo úmido) descendente flui sobre a esteira quente na média troposfera. Esta configuração leva a geração de instabilidade potencial, a qual é liberada como convecção uma vez que o fluxo geral tem levantamento suficiente.

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Eventualmente, o fluxo da esteira transportadora quente com levantamento para frente gira anticiclonicamente conforme ultrapassa e ascende sobre o ar frio adiante da frente quente em superfície. A borda dianteira do ar frio e seco que se sobrepõe e avança adiante da frente fria em superfície forma uma frente fria em altitude.

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Adiante da frente fria em altitude, a espessura do ar quente e úmido aumenta abruptamente associada com uma banda de convecção organizada, com chuva moderada a forte. Após a passagem da frente fria em altitude, vem uma camada úmida e rasa com ocorrência alternada de chuva convectiva fraca e chuvisco. As frentes são melhores definidas no campo de umidade do que no de temperatura.

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A esteira quente é a principal responsável pela formação de nuvens e chuva nos sistemas de médias latitudes, mas um agente secundário é a esteira fria. A esteira transportadora fria se origina no fluxo anticiclônico de níveis baixos a sudeste (nordeste no HN) do ciclone. Com referência ao avanço do ciclone, o ar na esteira fria viaja para oeste adiante da frente quente e abaixo da esteira quente. No início o ar frio tem movimento descendente e é muito seco, sendo que a precipitação da esteira quente se evapora ao cair neste ar.

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Conforme o ar na esteira transportadora fria viaja para oeste em direção ao centro do ciclone, ele ascende, atingindo a média troposfera. Se a esteira transportadora fria emergir abaixo da borda oeste da esteira transportadora quente, a ascensão será anticiclônica e fundi com a esteira transportadora quente. Entretanto, a esteira transportadora fria pode descender ciclonicamente ao redor do centro do ciclone.

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As áreas de chuva são alinhadas ao longo dos fluxos (esteiras transportadoras – em geral, paralelas as frentes em superfície). A precipitação é raramente uniforme ao longo da esteira transportadora. As circulações convectivas e de mesoescala modulam a distribuição da precipitação. Convecção: concentração da precipitação em pequenas células. Mesoescala: 1. células convectivas agrupadas formando clusters, abrangendo uma área de dezenas de km; 2. banda de precipitação com chuva uniforme ao longo do seu comprimento. Estas bandas de chuva estão alinhadas ao longo do eixo da esteira transportadora. Existem duas categorias principais: bandas estreitas e largas.

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As bandas estreitas mais significativas são aquelas que ocorrem no setor frio na descontinuidade da frente fria em superfície, em situações de levantamento para trás. Estas bandas estão alinhadas ao longo da frente fria em superfície, com profundidade e espessura de ~3km, e produzem chuva forte e algumas vezes pequenos granizos. Estas bandas são denominadas de convecção alinhada e estão associadas com queda de temperatura e saltos de pressão. A convecção alinhada pode se estender como uma linha contínua de 100km ou se apresentar como uma série de elementos da ordem de 10km. Os cumulonimbus associados com a convecção alinhada estão embebidos na massa principal de nuvens estratiformes. Não são evidentes nas imagens de satélite, mas são claramente observados através de radar.

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Embora, as bandas largas na média e alta troposfera (tipo U) possam ocorrer em diferentes posições dentro de um sistema frontal, as características dinâmicas são muito similares. Bandas tipo U: estão associadas com a parte ascendente da esteira transportadora quente, cujo topo alcança a média troposfera; contém células convectivas na média e alta troposfera, em forma de clusters, geradas dentro de uma camada rasa de instabilidade potencial onde o ar seco e frio flui sobre a esteira transportadora quente; tem 50km de largura e algumas centenas de km de comprimento (fator 2).

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