III Salão de Pós-Graduação - UFRGS

1. ESTUDO DA SIMULAÇÃO FÍSICA DE
DOWNBURSTS E A ANÁLISE DA
OCORRÊNCIA DO FENÔMENO NO BRASIL
LIMA, E.G.1, LOREDO-SOUZA, A. M.2
1 Elias Galvan de Lima, Engenharia Civil, UFRGS.
2 Acir Mércio Loredo-Souza, Engenharia Civil, UFRGS.
REFERÊNCIAS
INTRODUÇÃO
Fenômenos meteorológicos severos são capazes de gerar grandes
danos à sociedade, constituindo um importante problema a ser
compreendido nos dias atuais. O presente trabalho, é um resultado
preliminar do projeto de dissertação do autor que está inserido no
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Os objetivos são
contribuir com o conhecimento da simulação física de downbursts
(FUJITA, 1985) e estudar a ocorrência do fenômeno no Brasil.
Downbursts são provenientes tempestades convectivas severas, trata-
se de um fenômeno capaz de gerar grandes danos à muitos setores da
sociedade (aviação, construção, logística entre outros), através de um
escoamento descendente axial, simétrico, muito intenso e proveniente
de grandes complexos convectivos, como é observado na Figura 1.
Ponte e Riera (2010) ressaltam que cada vento proveniente de um
tipo de fenômeno meteorológico exerce cargas de distintas sobre
edificações, mas na literatura ainda prevalece a caracterização dos
ventos por séries homogêneas que não diferenciam as séries
provenientes de Extend pressure system (EPS) ou Thunderstorms (TS),
evidencia-se assim a necessidade de que não somente as velocidades
máximas de vento sejam conhecidas e consideradas para a realização
de projetos construtivos, mas também a distribuição vertical da
velocidade de vento e turbulência.
Romatschke e Houze (2010) demonstraram que a porção sul da
América do Sul possui grande potencial em desenvolver tempestades
convectivas, mas esses estudos não citam a ocorrência específica de
downbursts. Garstang et al. (1998) observaram a ocorrência de
downbursts na região noroeste da Amazônia e concluíram a correlação
positiva existente entre precipitações máximas e downbursts .
Um ambiente com os seguintes fatores caracteriza a possível
ocorrência de downbursts:
• Valores de índice CAPE > 1000m2.s-2 (Caracena, 1989; Mota, 2004);
• Valores de índice CINE 50 a 100 m2.s-2;
• Uma camada de ar seco entranhando-se na tempestade na média
troposfera (700hpa e 500hpa) (Caracena, 1989; Foster 1958);
• Diferença entre o valor superficial de θe (θe) e o valor mínimo
encontrado a cima (na região de entranhamento de ar seco) maior
ou igual a 20K (Garstang et al., 1998) ;
• Decréscimo da temperatura potencial equivalente (θe) no nível de
medição que varia entre 4.00K a 18.74K;
• Aumento da pressão em superfície médio de 0.57hPa a 1.99hPa;
• Aumento da velocidade do vento em mais de 10 m/s;
No primeiro caso há a entrada de ar seco em altos níveis, um CAPE
de 901.7 m2s-2, θe de 18.7k (alto) e um médio CINE. No segundo
caso não se observa a entrada de ar seco em altos níveis, o CAPE é
454 m2s-2 (baixo), o CINE alto e o θe 2k (baixo). Observa-se que no
momento da passagem da frente fria houve o registro de rajadas de
vento por volta de 10m/s em todas as estações do RS. Mas através da
sondagem de Santa Maria, observam-se condições propícias à
ocorrência de downbursts, diferentemente do caso de Porto Alegre.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os dados meteorológicos utilizados para a identificação de ambientes
convectivos úmidos propícios à ocorrência de downburst são
provenientes de sondagens atmosféricas realizadas em diversos
locais do Brasil e disponibilizadas no site http://weather.uwyo.edu
/upperair/sounding.html, para complementar as análises foram
utilizados também, dados meteorológicos obtidos a partir das
estações automáticas próximas ou nas regiões das sondagens,
obtidos no site de do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET.
Analisou-se um caso em que houve a passagem de uma frente fria
sobre o Rio Grande do Sul, no dia 7 de julho de 2013, às 00h UTC.
Procurou-se comparar dois casos com condições atmosféricas
distintas, um com condições atmosféricas próximas ao que
caracteriza a ocorrência de um downburst e outro caso não, o
primeiro caso é referente a uma sondagem realizada em Santa Maria
e o outro, refere-se a uma sondagem realizada em Porto Alegre.
METODOLOGIA
−40 −30 −20 −10 0 10 20 30 40
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000 0.4 1 2 4 7 10 16 24 32 40g/kg114 m
794 m
1519 m
3146 m
5830 m
7510 m
9560 m
10790 m
12220 m
13980 m
16400 m
SLAT −29.72
SLON −53.70
SELV 85.00
SHOW −3.10
LIFT −2.66
LFTV −3.22
SWET 305.2
KINX 38.60
CTOT 25.00
VTOT 25.10
TOTL 50.10
CAPE 901.7
CAPV 1010.
CINS −36.1
CINV −33.2
EQLV 214.6
EQTV 214.3
LFCT 778.1
LFCV 802.6
BRCH 17.56
BRCV 19.67
LCLT 290.9
LCLP 920.3
MLTH 297.9
MLMR 14.15
THCK 5716.
PWAT 44.81
00Z 07 Jul 2013 University of Wyoming
83937 SBSM Santa Maria
Figura 2. Sondagens atmosféricas das cidade de (a) Porto Alegre e (b)
Santa Maria.
a) b)
• Fujita, T.T. The downburst, microburst, and macroburst. SMRP Res. Paper No. 210
[NTIS No. PB85-148880], Univ. of Chicago, 122 pp., 1985
• GARSTANG, M. et al. Convective Cloud Downdrafts as the Cause of Large Blowdowns
in the Amazon Rainforest. Meteorology and Atmospheric Physics, v. 212, p. 199–212,
1998.
• PRYOR, K. Microburst nowcasting applications of GOES. arXiv preprint
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• Caracena, F. et al. Microbursts: a handbook for visual identification. Disponível em:
<http://trid.trb.org/view.aspx?id=326028>. Acesso em: 17 abr. 2013.
• NASCIMENTO, E. DE L. Previsão de tempestades serveras Utilizando-se parâmetros
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• ROMATSCHKE, U.; HOUZE, R. A. Extreme Summer Convection in South America.
Journal of Climate, v. 23, n. 14, p. 3761–3791, jul. 2010.
Figura 1. Análise de Fujita do escoamento do ar proveniente de um
downburst, num primeiro momento a) ocorrem as velocidades
máximas verticais e posteriormente, após o impacto com o solo, b), a
velocidade máxima torna-se horizontal
a) b)
Fujita (1985)