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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Evandro Moimaz Anselmo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2015
Orientador
Banca examinadora
Rodriguez, Carlos Augusto Morales (Presidente)
Albrecht, Rachel Ifanger
Avila, Eldo Edgardo
Nesbitt, Stephen William
Salio, Paola Veronica
Título em português
Morfologia das tempestades elétricas na América do Sul
Palavras-chave em português
eletrificação de nuvens
precipitação tridimensional
raios
rastreamento de tempestades.
tempestades elétricas
tempo severo
TRMM
Resumo em português
Com base nas observações do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) entre janeiro de 1998 e dezembro de 2011, foi criado um banco de dados de tempestades elétricas sobre a América do Sul (10° Norte -- 40° Sul e 91°-- 30° Oeste). As tempestades elétricas foram definidas por regiões de pixeis contíguos com Tb =< 258 K (10,8 m do Visible and InfraRed Scanner (VIRS)) e com ocorrência de pelo menos um raio -- flash -- do Lightning Imaging Sensor (LIS). Definidas as distribuições espaciais das tempestades elétricas, os perfis verticais do fator de refletividade do radar (Zc) do Precipitation Radar (PR) foram extraídos sobre as regiões coincidentes às tempestades elétricas. A partir desta metodologia, identifica-se 157 592 tempestades elétricas do TRMM, tornando possível determinar o ciclo diurno, ciclo anual, distribuição geográfica: de densidade de raios, de densidade de tempestades elétricas e da densidade de raios por tempestades sobre a América do Sul (AS). Identifica-se que a estação de tempestades elétricas na AS se configura entre outubro e março e possui dois picos: o maior pico em outubro, período de transição entre a estação seca e chuvosa (primavera), e o segundo pico em março, período também de transição, mas entre a estação chuvosa e seca (outono). A hora local de maior ocorrência de tempestades elétricas foi durante às 14h, em que a probabilidade de ocorrência de tempestade elétrica foi 5,4 vezes maior do que no horário de menor ocorrência, às 9h. Em termos de sazonabilidade temos a primavera com o maior número de tempestades elétricas (57 861) seguidas pelo verão (46 077), outono (36 804) e inverno (16 850). As regiões mais eficientes em termos de densidades de raios por tempestades elétricas, ficam situadas na Foz do Rio Catatumbo (pixel com 772 km2) com valor de 11,73 x 10-2 ano-1 km-2, mostrando que 1256 sistemas foram responsáveis por 114 333 raios ano-1 e em seguida a Bacia do Prata e Serra de Córdoba da Argentina com valores 5,5 x 10-2 ano-1 km-2. Adicionalmente, foi estudada a severidade das tempestades elétricas a partir da taxa de raios no tempo -- FT -- (raios [min¹]) e taxa de raios no tempo normalizada pela área do sistema -- FTA -- (raios [min¹] [km²]) combinada com o estudo da probabilidade de ocorrência dos perfis de Zc por nível de altitude e nível de temperatura, sendo a altitude das observações do PR convertidas em níveis de temperatura a partir das reanálises do NCEP-DOE. As tempestades elétricas potencialmente severas estiveram associadas com dois grupos de eventos extremos, os com FTA entre 29,3--1258,7 x 10-4 raios min-1 km-2 e com FT entre 47,2--1283,6 raios min-1. Os sistemas com valores extremos de FTA, são mais frequentemente observados com área de 3 ordens de grandeza menor do que a área dos extremos de FT, com 70% de área convectiva e 30% de área estratiforme, enquanto que para os extremos de FT, 20% de fração convectiva e 75% de fração estratiforme. A análise da morfologia da estrutura tridimensional da precipitação mostra maior quantidade de água líquida super-resfriada, portanto, processo de acreção mais vigoroso nas regiões dos núcleos de raios das tempestades elétricas com extremos de FTA do que nos núcleos de raios das tempestades elétricas com extremos de FT.
Título em inglês
Thunderstorm morphology in South America
Palavras-chave em inglês
electrification of clouds
lightning flashes
severe weather
storm tracking
thunderstorms
tree-dimensional precipitation
TRMM
Resumo em inglês
Based on observations of Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite between January 1998 and December 2011, a thunderstorms database on South America was created (10° North--40° South e 90° --30° West). The thunderstorms were defined by regions of contiguous pixels with Tb =< 258 K (10.8 m of Visible and InfraRed Scanner (VIRS)) with an incidence of at least one flash observed by Lightning Imaging Sensor (LIS). Defined spatial distributions of thunderstorm, the vertical profiles of radar reflectivity factor (Zc) of Precipitation Radar (PR) were extracted on coincident regions. From this methodology, 157,592 thunderstorms of TRMM were identified making it possible to determine the diurnal cycle, annual cycle, geographic distribution of: flash density, thunderstorms density and flashes by thunderstorms density over America South (AS). We find that the thunderstorms season in the AS is configured between October and March and has a peak in October, the transition period between the dry and rainy season, when the highest activity was observed electrical storms and another in March, transition period between the rainy and dry season. In local time most frequent thunderstorms was during 14h, where the probability of thunderstorms was 5.4 times higher than in the lower occurrence in time, at 9h. In terms of seasonality have that spring has the highest activity of thunderstorms (57,861) followed by the summer (46,077), autumn (36,804) and winter (16,850). The most efficient regions in terms of storms by lightning densities, are located at the mouth of the Catatumbo River (pixel with 772 km2 ) in the amount of 11.73 x 10-2 year-1 km-2, showing that 1256 systems were responsible for 114,333 flashes year-1, and then the La Plata Basin and Sierra of Cordoba in Argentina with values 5.5 x 10-2 year-1 km-2. In addition, the severity of thunderstorms was studied from flash rate in time -- FT -- (flash [min-1]) and flash rate in time normalized by the system area -- FTA -- (flash [min-1] [km-2]) combined with the study of the probability of occurrence of profiles of Zc per altitude level and temperature level, and the altitude of PR observations was converted to temperature levels from the NCEP-DOE reanalysis. Potentially severe thunderstorms were associated with two groups of extreme events, with the FTA between 29.3--1258.7 x 10-4 flashes min-1 km-2 and FT between 47.2--1283.6 flashes min-1. Systems with FTA extremes values are more commonly observed with an area of 3 orders of magnitude smaller than the area of the extremes of FT with 70% of convective fraction and 30% of stratiform fraction, while for the extremes FT, 20% of convective fraction and 75% of stratiform fraction. Analysis of the morphology of the three-dimensional structure of rainfall shows greater amount of supercooled liquid water, therefore more vigorous accretion process in areas of lightning cores with FTA extreme thunderstorm than in lightning cores of thunderstorms with extreme of FT.
 
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Data de Publicação
2019-10-21
 
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