Influência do cisalhamento vertical do vento na estrutura das tempestades elétricas na América do Sul

• Autor(a) principal: Ribeiro, Pedro Augusto Sampaio Messias
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14133/tde-20052022-164530/
• topic: Atmospheric Electricity; Cisalhamento do Vento; Cloud physics; Densidade de raios; Eletricidade Atmosférica; Flash density; Meteorologia com radar; Microfísica de Nuvens; Precipitação Tridimensional; Radar Meteorology; Tempestades Elétricas; Thunderstorms; Tridimensional Precipitation; TRMM; TRMM; Wind-shear

Diversos estudos experimentais e teóricos mostraram uma correlação entre o cisa-lhamento vertical do vento e a intensidade da corrente ascendente no desenvolvimento das tempestades elétricas. A intensidade da corrente ascendente, por sua vez, está relacionada com a formação de graupel e granizo, que são importantes nos processos de eletrificação e na intensificação da atividade elétrica. Para testar estas relações, este trabalho irá explorar se as medidas do radar de precipitação (PR) do TRMM podem ser usadas para extrair as assina-turas da precipitação vertical que estão relacionadas as assinaturas do cisalhamento do vento e explorar como a atividade dos raios na América do Sul responde ao cisalhamento vertical do vento estimado. Este estudo utiliza as medidas do fator refletividade do radar do TRMM-PR 2A25 e os flashes colocalizados observados pelo TRMM-LIS durante o período de 1998-2011 para mostrar a relação entre o cisalhamento vertical e a densidade de raios. Para computar esta relação, estruturas 3D das tempestades foram extraídas com base em um limiar de 35 dBZ e foram classificadas em três categorias: células isoladas (11703 células), bicelulares (7609 células) e policelulares (94177 células). O cisalhamento foi inferido a partir dos histogramas de frequência de extensão horizontal e vertical das células de tempestade. As células isoladas mostram a predominância da estrutura cônica vertical: estruturas verticalmente alinhadas cuja extensão horizontal diminui com a altura. Echotops tão altos quanto 12,5 km foram observados no centro da Argentina, entre 9,0 e 11,0 km para a maioria das regiões no interior do continente. Para regiões litorâneas e marítimas, NE do Brasil e Amazônia ocidental, entre 7,0 e 8,0 km. No nível de 5 km de altura a mediana (75%) de ex-tensão horizontal foi de 15 (25) km para as células observadas no centro da Argentina e 12,5 km (15~20 km) para as demais regiões. Em termos de densidades de raios, as taxas foram menores que 2,5 flashes/100 km², variando entre as regiões: 2,0 fl/100 km² no sul do Peru, Bolívia, interior e sul do Brasil e Paraguai; 1,1 fl/100 km² no Atlântico Sul; 1,8 fl/100 km² na Amazônia Oriental e 1,7 fl/100 km² no centro da Argentina. Células de sistemas bicelulares também exibiram estrutura cônica vertical na maioria das regiões, exceto no centro da Argentina onde um perfil de extensão horizontal constante é observado para o percentil 25% e mediano, com o percentil 75% tendo mais de 40 km de extensão a 14 km de altura. As distribuições das densidades de raios foram semelhantes as observadas para as células isoladas. As células dos sistemas policelulares exibiram estrutura cônica vertical em todas as regiões, porém com diferentes taxas de decaimento da extensão horizontal: mais lento em 40°- 20° S, 70°- 40° W (SE e S Brasil, Paraguai, Uruguai, centro e norte da Argentina) e mais rápido nas demais regiões, resultando em volumes maiores na primeira. A densidade de raios foi sistematicamente menor que para as células isoladas e bicelulares, com medianas de cerca de 1,0 fl/100 km². Por fim, ressalta-se que o TRMM-PR pode ser usado para observar o efeito do cisa-lhamento nas estruturas das tempestades elétricas e nas densidades de raios das tempestades, isto é, de organizar a convecção em sistemas maiores na região subtropical da América do Sul em relação ao restante do continente. Este tipo de análise pode ser estendido para toda a região tropical para estudar os mecanismos que controlam a atividade elétrica das tempesta-des.