Relações entre assinaturas polarimétricas de radar e atividade elétrica das tempestades

• Autor(a) principal: Enrique Vieira Mattos
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/06.03.14.50

O objetivo principal desta pesquisa foi o de avaliar a relação entre as assinaturas polarimétricas das tempestades e a produção de relâmpagos. Para tanto, a pesquisa foi dividida em duas etapas principais. Na primeira etapa foi avaliado como as assinaturas polarimétricas em diferentes camadas das tempestades (fase quente, mista e fria) variam em função da frequência de relâmpagos. Para isto, foram utilizados dados volumétricos do radar polarimétrico banda X e as fontes emitidas pelos relâmpagos em \emph{Very Higher Frequency} (VHF) durante a campanha CHUVA-Vale. De maneira inédita, foi criada uma base de dados extensa com aproximadamente nove milhões de perfis verticais das variáveis: refletividade horizontal (Zh), refletividade diferencial (Z$_{dr}$), fase diferencial específica (K$_{dp}$) e o coeficiente de correlação ($\rho$$_{hv}$), que foram combinadas em sinergia com as fontes de VHF em três dimensões. A camada de fase quente foi a que apresentou maior sensibilidade à mudança na frequência de relâmpagos. Valores positivos altos de Z$_{dr}$(+4 dB) e K$_{dp}$ (+5$^{°}$ km$^{-1}$) e de Z$_{h}$ (40 dBZ) foram predominantes para as tempestades mais intensas e indicaram um processo de formação de gotas de chuva grandes e oblatas eficiente. Em contrapartida, as camadas de fase mista e fria apresentaram uma sensibilidade menor em relação à frequência de relâmpagos. Para a primeira camada Z$_{h}$ e K$_{dp}$ apresentaram as maiores variabilidades, possuindo valores de até 45 dBZ e +1$^{°}$ kmS$^{-1}$, respectivamente, para as tempestades mais intensas. Estes resultados foram interpretados como uma forte intrusão de água líquida super-resfriada e a existência de graupel nesta camada. No entanto, a assinatura mais marcante foi um K$_{dp}$ (- 0,5$^ {°}$ km-1) negativo na camada de fase fria apenas para as tempestades mais intensas. Esta assinatura indicou a existência de alta concentração de partículas de gelo alinhadas verticalmente por um campo elétrico forte e evidenciando-se como um importante parâmetro para previsão de relâmpagos. Estes importantes resultados abriram perspectivas para a realização da segunda etapa do trabalho. Na segunda etapa foram avaliadas as características microfísicas e elétricas antes do primeiro relâmpago em 53 tempestades compactas (< 20 km). Esta etapa foi realizada em três partes e foram utilizados dados volumétricos de radar, relâmpagos nuvem-solo (NS) e intra-nuvem (IN) e fontes de VHF. Na primeira parte desta etapa foi observado que o primeiro relâmpago NS das tempestades em sua maioria (90 \% das tempestades) apresenta uma multiplicidade baixa e com predominância de polaridade negativa. Nos resultados da segunda parte observou-se uma marcante diminuição do Z$_{dr}$ antes da ocorrência do primeiro relâmpago NS, o que foi interpretado como assinaturas de \emph{graupel} na camada de fase mista e partículas de gelo alinhadas verticalmente na camada de fase fria. Por fim, observou-se uma típica estrutura tripolar para as tempestades com um centro de cargas positiva positivo inferido em 6 km e outro em 11-12 km. A principal região de formação desses relâmpagos IN e NS foram em torno de 7 km (-17 $^{°}$C). Além disso, esta região foi caracterizada por uma alta refletividade ($\sim$ 50 dBZ) e Z$_{dr}$ positivo ($\sim$ +3 dB). Assim, o conhecimento adquirido neste trabalho apresenta uma contribuição científica inédita para a previsão de relâmpagos e de tempo severo.