Convecção na Amazônia Central - Estudo de caso

Ciclo de vida de nuvens convectivas na Amazônia
central
Vinicius Roggério da Rocha
Exame de Qualificação - Doutorado
Pós-graduação em Meteorologia - PGMET/INPE
Maio 2022
Vinicius Roggério da Rocha Ciclo de vida de nuvens convectivas Exame de Qualificação 1 / 26

Motivação e objetivo
Motivação
As nuvens têm uma participação fundamental no ciclo hidrológico e no
balanço radiativo atmosférico. Seu formato revela muito da estrutura
vertical da atmosfera e da possibilidade e intensidade da ocorrência de
outros fenômenos, como precipitação, vento forte e descargas atmosféricas.
Objetivo
Revisar estudos que explicam o ciclo de desenvolvimento de nuvens,
particularmente na região da Amazônia central, e ilustrar esses conceitos
com dados obtidos no projeto GoAmazon em duas datas com regimes de
convecção diferentes (convecção rasa e profunda durante o perı́odo seco
de 2014).

Introdução
Transporte de energia na atmosfera
Adaptado de Asimakopoulos (2001)

Introdução
Microfı́sica de nuvens
Adaptado de Lamb, Dennis and Verlinde (2011)

Introdução
Estabilidade atmosférica
Adaptado de Tempo Online (2020)

Introdução
Camada Limite Atmosférica
Adaptado de Stull (2015)

Revisão Bibliográfica
Climatologia da Amazônia Central
1 Convecção diurna
2 Linhas de instabilidade
3 Aglomerados convectivos meso/larga escala
4 Friagens
5 Brisa fluvial
6 Alta da Bolı́via, Madden-Julian, ENSO

Convecção na Amazônia
1 Manhã (estação chuvosa): inı́cio com sistemas propagados longe da
região (raros na estação seca) e forte movimento ascendente em toda
a troposfera (restrita a nı́veis baixos na seca) [Tang et al., 2016]
2 Duas escalas de tempo de convergência do vapor d’água: 8h (fraca) e
4h (rasa para profunda) [Adams et al., 2013]
3 Cinco regimes termodinâmicos, conforme umidade e desenvolvimento
vertical das nuvens [Giangrande et al., 2020]
4 Duração do estágio de transição matutina da CLA é menor nos dias
com transição de nuvens cumulus rasas para profundas (mais umidade
e cisalhamento nas primeiras horas); desenvolvimento da CLA e
formação de nuvens rasas são modulados pela instabilidade e energia
total disponı́vel [Henkes, 2021]

5 Maiores valores de CAPE associados à convecção profunda [Adams e
Souza, 2009]
6 Para transição da convecção rasa para profunda: estações seca e de
transição requerem uma camada úmida mais profunda; CAPE maior
na estação de transição, mas menos importante; cisalhamento maior
com importância durante estaçao seca [Zhuang et al., 2017]
7 Quando o ar da superfı́cie é levantado de uma camada úmida e quente
para uma camada seca acima de 700 hPa, o entranhamento provoca
forte evaporação e intensifica as correntes descendentes [Dias, 2000]
8 Até três horas separam o máximo de cobertura de nuvens frias e o
máximo de precipitação/divergência do vento em altos nı́veis [Lima,
Machado e Laurent, 2000]

9 Principal padrão convectivo: correntes ascendentes e descendentes
crescem em magnitude com altura até o nı́vel médio; correntes
descendentes são as mais frequentes em nı́veis baixos e diminuem
com a altura [Giangrande et al., 2017]
10 Durante a estação seca de 2015 (El Niño), houve um aumento de
15% a fase de crescimento da CLA (comparando com 2014) e fluxo
de calor sensı́vel superior aos valores padrão, resultando em convecção
mais intensa [Carneiro e Fisch, 2020]
11 Brisa fluvial é mais frequente durante a estação seca, quando há
menos cobertura de nuvens e mais radiação solar incidente, causando
maior gradiente de temperatura, principalmente com ventos calmos
em grande escala [Dos Santos et al., 2014, Dias et al., 2004]

Estudo de caso
Campanha GoAmazon (2014-15), estação T3 (Manacapuru/AM)
Carneiro et al. (2020)

Estudo de caso
Simulação usando modelo LES sobre o T3 do fluxo de calor sensı́vel (W/m²)
em função da altura (m) e do tempo (horas) para os dias 03/10/2014 (A,
convecção profunda) e 05/10/2014 (B, convecção rasa) (gráficos gerados e
cedidos por Rayonil Carneiro)

Estudo de caso - ECOR - Figuras 7 e 8

Estudo de caso - CEIL - Figuras 15 e 16

Estudo de caso - CEIL - Figuras 17 e 18

Estudo de caso - MET - Figuras 19 e 20

Estudo de caso - MET - Figuras do vento

Estudo de caso - MFRSR - Figuras 21 e 22

Estudo de caso - TSI - Figuras 23 e 24

Estudo de caso - SONDE - Figuras 25 e 26
Sondagem dias 3 e 5 aproximadamente 10h30 HL

Estudo de caso - SONDE - Figuras 27 e 28

Conclusões
No dia de convecção profunda (comparado ao dia de convecção rasa):
1 Inı́cio mais cedo da camada limite convectiva e maiores valores de
calor sensı́vel a tarde
2 Maior razão de mistura para a madrugada e inı́cio da manhã
antecedente ao evento de convecção profunda
3 Turbulência (proporcional à variância do vento médio) cresce
conforme tarde avança e reduz a noite
4 Pico de velocidade vertical ascendente próximo às 14 HL, com
aumento da nebulosidade
5 Camada de ar mais marcadamente seco entre 500-400 hPa e ar mais
úmido abaixo até a superfı́cie
6 Maiores valores de CAPE mais cedo
7 Pico estreito de velocidade do vento 21h UTC com virada no vento

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