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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2021.tde-01062021-174258
Document
Author
Full name
Rosamaria Hahn
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Albrecht, Rachel Ifanger (President)
Mattos, Enrique Vieira
Sperling, Vinicius Banda
Title in Portuguese
Estimativa da ocorrência e severidade de granizo no Rio Grande do Sul baseado em observações de radar meteorológico
Keywords in Portuguese
Granizo
Radar meteorológico
Tempestade severa
Abstract in Portuguese
As tempestades severas associadas a granizo são frequentes no sudeste da América do Sul. Este trabalho faz uma análise da distribuição espacial e temporal de queda de granizo na região do Rio Grande do Sul utilizando parâmetros de detecção de granizo em tempestades observadas com dados de radar meteorológico. Foram analisadas as características destes sistemas entre os anos de 2017 e 2018. Além dos dados de refletividade do radar, foram utilizados dados de descargas elétricas e de reanálises nos horários sinóticos. As tempestades foram rastreadas nos campos de refletividade do radar e foram calculados os parâmetros índice de granizo severo (SHI sigla do inglês, Severe Hail Index) e probabilidade de granizo severo (POSH sigla do inglês, Probability of Severe Hail) para a identificação de tempestades severas de granizo. Independentemente do índice e limiar considerado, as regiões mais favoráveis à ocorrência de granizo são coincidentes, e estão entre o sul e centro do estado e parte do oeste, e os mínimos observados estão no setor nordeste da área de cobertura do radar. Os meses de primavera e verão são os de maior ocorrência de granizo severo, sendo os meses de verão os que apresentaram tempestades de trajetórias curtas. No ciclo diurno, a maior frequência de granizo severo se deu no período noturno, entre às 23 e 02 UTC (20 e 23 hora local), e a menor frequência ocorre entre o final da madrugada e o período da tarde. Foi observada uma relação direta entre o tamanho dos núcleos de tempestades com a sua severidade e densidade de raios, porém estas, em geral, não se mostram muito extensas. Quando comparado os ambientes de instabilidade termodinâmica e cisalhamento das tempestades não-severas e das severas, observou-se que a energia potencial convectiva disponível (CAPE sigla do inglês, convective available potential energy) e o cisalhamento profundo do vento (entre a superfície e 6 km; DLS sigla do inglês, deep level shear) dos casos severos são superiores, porém o cisalhamento do vento em níveis baixos (entre a superfície e 1 km; LLS sigla do inglês, low-level shear) não mostra diferença significativa entre os casos. Dois estudos de caso com registros de granizo confirmados mostraram que os índices de conteúdo líquido integrado (VIL sigla do inglês, Vertically Integrated Liquid water content), conteúdo integrado de gelo (VII sigla do inglês, Vertically Integrated Ice content) e SHI são coincidentes com os horários de possível ocorrência da queda do granizo, sugerindo ser boas ferramentas de diagnóstico. O índice POSH não se mostrou um bom indicativo para o horário de queda, mas pode ser um indicativo de severidade da tempestade.
Title in English
Estimate of the occurrence and severity of hail in Rio Grande do Sul based on weather radar observations.
Keywords in English
Hail
Severe storm
Weather radar
Abstract in English
Severe storms associated with hail are frequent in southeastern South America. This work analyzes the spatial and temporal distribution of hailfalls in the Rio Grande do Sul region using hail detection parameters in storms observed with weather radar data. The characteristics of these systems were analyzed between the years 2017 and 2018. In addition to the radar reflectivity data, it was also used lightning and reanalysis data at synoptic times. Storms were tracked in the radar reflectivity fields and the parameters of Severe Hail Index (SHI) and Probability of Severe Hail (POSH) were calculated to identify severe hailstorms. Regardless of the index and threshold considered, regions most favorable to the occurrence of hail are coincident, and are between the south and center of the state and part of the west, and the observed minimums are in the northeast sector of the radar coverage area. The spring and summer months are those with the highest occurrence of severe hail, with the summer months having the storms with the shortest trajectories. In the diurnal cycle, the highest frequency of severe hail is at night, between 23 and 02 UTC (20 and 23 local time), and the lowest frequency occurs between late morning and the afternoon. A direct relationship was observed between the size of the storm cores and their severity and lightning density, but these, in general, are not very extensive. When comparing the thermodynamic instability and shear environments of non-severe and severe storms, it was observed that the available convective potential energy (CAPE) and the deep level shear (between surface and 6 km; DLS) of the severe cases are superior, however, the low-level shear (between surface and 1 km; LLS) does not show significant difference between the cases. Two case studies with confirmed hail records showed that the Vertically Integrated Liquid water content (VIL), Vertically Integrated Ice content (VII) and SHI are coincident with the times of possible hailfall occurrence, suggesting they are good diagnostic tools. POSH index was not a good indicator for the fall time, but it can be an indicator of the severity of the storm.
 
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Publishing Date
2021-06-09
 
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