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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2022.tde-14062022-140742
Document
Author
Full name
João Pedro Rodrigues da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Ynoue, Rita Yuri (President)
Gan, Manoel Alonso
Quadro, Mario Francisco Leal de
Title in Portuguese
Vórtices Ciclônicos de Mesoescala embebidos na Zona de Convergência do Atlântico Sul associados a Desastres Naturais no estado de São Paulo
Keywords in Portuguese
Desastres Naturais.
Precipitação
Vórtice Ciclônicos de Mesoescala
ZCAS
Abstract in Portuguese
Os desastres naturais (DNs) têm sido observados com mais frequência e com intensidades cada vez maiores no Brasil, onde, as maiores ocorrências se concentram na região Sudeste, destacados principalmente por eventos de precipitações, inundações e deslizamentos de terra. Os DNs podem estar associado a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), mas apesar da ZCAS ser identificada como responsável pelos DNs, nota-se que intensas precipitações não ocorrem por toda a sua extensão, mas estão restritas a algumas localidades dentro da banda de nebulosidade que a define. Percebe-se, portanto, que para a compreensão dos fenômenos que levam a chuvas mais intensas, é necessário analisar o que ocorre na mesoescala. Desta maneira, o objetivo deste estudo é analisar ocorrências de vórtices ciclônicos de mesoescala (VCME) em eventos de ZCAS que estiveram associados aos DNs no estado de São Paulo nos anos de 2013 a 2017 utilizando dados da Reanálise ERA5, bem como analisar dois estudos de caso. Para contabilizar os eventos de ZCAS foram utilizadas cartas sinóticas de superfície, dados de precipitação das redes do Departamento de Água e Energia Elétrica (DAEE) e do Instituto de Nacional de Meteorologia (INMET), bem como estimativas do Climate Hazards group Infrared Precipitation with Stations (CHIRPS). Para os eventos de DNs foi utilizado o banco de dados do Sistema Integrado de Informações sobre Desastres (S2ID) e para identificar os VCME foi adaptada a metodologia utilizada por Quadro (2012). Os resultados obtidos destacam 62 eventos de ZCAS, dos quais 28 estiveram associados a DNs, e, destes, 10 apresentaram VCME. Os VCME foram separados em dois grupos: 1) VCMEs nos eventos de ZCAS que apresentaram precipitação no local dos VCME e DNs e 2) VCMEs nos eventos de ZCAS que não apresentaram precipitação no local dos VCME e DNs. Os eventos do grupo 1 se caracterizaram por convergência em baixos níveis e divergência em altos níveis da atmosfera; valores de vorticidade inferiores a -8 x 10-4 s -1 predominantes em baixos níveis (850 900 hPa), demonstrando uma relação com os maiores acumulados de precipitação e possivelmente com a ocorrência de DNs. Nos eventos do grupo 2, foram observados uma predominância dos valores negativos de vorticidade em médios e altos níveis, a falta de um padrão no campo de divergência nos níveis atmosféricos, bem como menores valores no acumulado de precipitação se comparado com os eventos do grupo 1. O primeiro estudo de caso foi o de 11 a 15 de janeiro de 2016, associado a DNs em 8 cidades. Os maiores acumulados de precipitação e as maiores atividades convectivas foram observados nos dias 13 e 14, quando houve a atuação de um Sistema Convectivo de Mesoescala e posteriormente a atuação de um VCME com mínimo de vorticidade relativa nos níveis de 850 hPa. O VCME esteve acoplado verticalmente na atmosfera e a precipitação associada a ele representou mais de 37% de toda a precipitação do evento de ZCAS, sendo possível atribuir ao VCME uma contribuição na ocorrência dos DNs ocasionados por precipitação. O segundo evento de ZCAS foi de dia 09 a 15 de março de 2015, associado a menores acumulados de precipitação observada e apenas 1 cidade afetada com DNs. Apesar da ZCAS ter atuado desde o dia 09, somente a partir do dia 14 foi observado VCME. Os maiores acumulados de precipitação não estiveram associados diretamente a atuação do VCME, destacando-se que quando o VCME atua em níveis mais altos da atmosfera não foi observada uma relação com a precipitação em superfície. A precipitação associada ao VCME representou aproximadamente 18% da precipitação de todo o evento sobre o oeste do estado de São Paulo. Por atuar em dias diferentes, pode-se afirmar que o VCME não apresentou relação com o DN.
Title in English
Mesoscale Cyclonic Vortices embedded in the South Atlantic Convergence Zone associated with Natural Disasters in São Paulo.
Keywords in English
Mesoscale Cyclonic Vortex
Natural Disasters
Precipitation
SACZ
Abstract in English
Natural disasters (NDs) have been observed more frequently and with increasing intensities in Brazil, where the highest occurrences are concentrated in the Southeast region, highlighted mainly by precipitation events, floods and landslides. The NDs may be associated with the South Atlantic Convergence Zone (SACZ), but despite the SACZ being identified as responsible for the NDs, it is noted that intense rainfall does not occur along its entire length but is restricted to some locations within the band. of cloudiness that defines it. It can be seen, therefore, that to understand the phenomena that lead to more intense rains, it is necessary to analyze what occurs at the mesoscale. Thus, the objective of this study is to analyze occurrences of mesoscale cyclonic vortices (MCV) in SACZ events that were associated with NDs in the state of São Paulo from 2013 to 2017 using data from the ERA5 Reanalysis, as well as to analyze two case studies. To account for SACZ events, surface synoptic charts, precipitation data from the Department of Water and Electricity (DAEE) and National Meteorological Institute (INMET) networks were used, as well as estimates from the Climate Hazards group Infrared Precipitation with Stations (CHIRPS). For ND events, the Integrated Disaster Information System (S2ID) database was used, and the methodology used by Quadro (2012) was adapted to identify MCV. The results showed 62 SACZ events, of which 28 were associated with NDs, and, of these, 10 presented MCV. The MCVs were separated into two groups: 1) MCVs in the SACZ events that showed precipitation at the location of the MCV and NDs and 2) MCVs in the SACZ events that did not show precipitation at the location of the MCV and NDs. Group 1 events were characterized by convergence at low levels and divergence at high levels of the atmosphere; vorticity values lower than -8 x 10-4 s -1 predominating at low levels (850900 hPa), demonstrating a relationship with the highest precipitation accumulations and possibly with the occurrence of NDs. In the events of group 2, there was a predominance of negative values of vorticity in medium and high levels, the lack of a pattern in the field of divergence in the atmospheric levels, as well as lower values in the accumulated precipitation compared to the events of group 1. The first case study was from January 11 to 15, 2016, associated with NDs in 8 cities. The highest precipitation accumulations and the highest convective activities were observed on the 13th and 14th when a Mesoscale Convective System acted and later a MCV appeared with minimum relative vorticity at 850 hPa levels. The MCV was vertically coupled in the atmosphere and the precipitation associated with it represented more than 37% of all the precipitation of the SACZ event, making it possible to attribute to the MCV a contribution in the occurrence of NDs caused by precipitation. The second SACZ event was from March 09 to 15, 2015, associated with lower observed precipitation accumulations and only 1 city affected with ND. Although the SACZ has acted since the 9th, the MCV was only observed after the 14th. The highest precipitation accumulations were not directly associated with the the MCV, indicating that when the MCV acts at higher levels of the atmosphere, a relationship with surface precipitation was not observed. The precipitation associated with MCV represented approximately 18% of the entire event precipitation over western São Paulo state. As it operates on different days, it can be said that the MCV had no relationship with the ND.
 
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Publishing Date
2022-06-14
 
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