zona de forte gradiente de temperatura , umidade e vorticidade
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FRENTES E FRONTOGÊNESE – CARACTERÍSTICAS GERAIS. Zona de forte gradiente de temperatura , umidade e vorticidade . Uma zona de confluência ao longo da frente . Movimento vertical . Grande estabilidade estática . Um mínimo relativo de pressão , isto é, uma baixa . - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
• Zona de forte gradiente de temperatura, umidade e vorticidade.
• Uma zona de confluência ao longo da frente.
• Movimento vertical.
• Grande estabilidade estática.
• Um mínimo relativo de pressão, isto é, uma baixa.
• Mudanças rápidas das propriedades das nuvens e da precipitação.
• Forte cisalhamento vertical e horizontal ao longo da frente.
* Estas propriedades não, necessariamente, coincidem espacialmente ou movem com a mesma velocidade.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CARACTERÍSTICAS GERAIS– CARACTERÍSTICAS GERAIS
• Estão associadas às ondas baroclínicas de latitudes médias (o cisalhamento vertical do vento está diretamente ligado a gradientes horizontais de temperatura).
• Agem no sentido de diminuir o gradiente horizontal de temperatura (levando o ar polar para a região tropical e ar tropical para a região polar).
• Causam variações na distribuição de precipitação e temperatura em quase todo o país.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – DEFINIÇÃO– DEFINIÇÃO
Imagem de satélite GOES, 24/08/2005 às 12UTC.Fonte: Czarnobai et al., 2006.
• Zona frontal: quando duas massas de ar de diferentes regiões de origem e, portanto com diferentes características, aproximam-se, formam uma zona de transição chamada zona frontal, caracterizada pelos elevados gradientes horizontais de temperatura e umidade (Kousky e Elias, 1982). Em alguns casos esta zona é bastante abrupta enquanto em outros ela pode ser bastante gradual.
• As frentes são classificadas de acordo com o movimento relativo das massas de ar quente e fria envolvidas:
• Frente fria (quente): linha de confluência que define o limite entre uma massa de ar quente homogênea e a zona frontal. Borda anterior (posterior) da zona frontal, quando o ar frio (quente) avança e substitui o ar mais quente (frio) (Wallace e Hobbs, 1977).
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – DEFINIÇÃO– DEFINIÇÃO
Esquema que ilustra frente fria e frente quente para o Hemisfério Sul.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – DEFINIÇÃO– DEFINIÇÃO
Frente Fria Frente Quente
Se a massa fria avança em direção à massa quente, a frente é denominada FRIA
Se a massa quente avança em direção à massa fria, a frente é denominada QUENTE
• Quando ocorre o encontro de duas massas de ar, elas não se misturam imediatamente. A massa mais fria (mais densa) é sobreposta pela massa mais quente (menos densa), formando uma zona de transição, denominada de frente.
• Frente estacionária: quando não há o avanço do ar frio e quente relativamente um ao outro.
• Frente oclusa: ocorre quando o setor frio (move-se mais rápido) de uma frente alcança o setor quente, e o ar quente é forçado a subir. A camada limite onde a frente fria encontra a frente quente é chamada de frente oclusa.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – DEFINIÇÃO– DEFINIÇÃO
Esquema que ilustra frente estacionária para o Hemisfério Sul.
• Um sistema frontal clássico é geralmente composto de frente fria, frente quente e centro de baixa pressão na superfície (ciclone).
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CARACTERÍSTICAS GERAIS– CARACTERÍSTICAS GERAIS
• Na superfície frontal, o ar frio e denso ao descer força o ar quente a subir e se condensar em uma série de nuvens cumuliformes.
• O vento de altos níveis desprende cristais de gelo do topo dos Cbs formando uma faixa de cirrus.
• A inclinação da superfície frontal está relacionada com a velocidade da frente: para frentes rápidas (12m/s), a inclinação é de 1 para 50; para frentes lentas (7m/s), a inclinação é de 1 para 100.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CARACTERÍSTICAS GERAIS– CARACTERÍSTICAS GERAIS
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CARACTERÍSTICAS GERAIS: SP– CARACTERÍSTICAS GERAIS: SP
• No inverno, o vento dois dias antes da passagem é de noroeste o que implica em um ar quente e seco, como mostra a UR maior para o dia -2 em relação ao dia seguinte.
• Para o inverno e verão o vento médio no dia da passagem e nos dois que seguem são de sudeste, trazendo para São Paulo ar frio.
• Diferentemente do inverno no qual a UR diminui um dia antes da passagem da frente fria, para o verão há um pequeno aumento.
• A temperatura sofre um aumento um dia antes da passagem e uma diminuição um dia depois.
• A pressão diminui um dia antes da passagem e sobe nos dois dias que seguem.
Síntese das variáveis meteorológicas na passagem de frentes frias na cidade de São Paulo (1981-2002).Fonte: Dametto e Rocha, 2006.
• Mudanças importantes nas condições de tempo são observadas durante a passagem de uma frente fria, tais como: mudança da direção do vento, presença de nuvens e precipitação, variações no conteúdo de umidade, decréscimo da temperatura, aumento da pressão atmosférica, forte cisalhamento vertical e horizontal (Petterssen, 1956).
• Após a passagem de uma frente fria, normalmente, observa-se queda de temperatura acentuada, aumento de pressão, rajadas de vento, quando o gradiente de pressão é intenso, e a precipitação cessa.
• Nas Regiões Sul e Sudeste do Brasil os ventos em baixos níveis têm direção de nordeste influenciados pela presença da alta subtropical que fica climatologicamente situada sobre o Oceano Atlântico. Numa situação pré-frontal o vento gira tipicamente para noroeste e depois para sudoeste e sudeste na medida em que a frente passa.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CARACTERÍSTICAS GERAIS– CARACTERÍSTICAS GERAIS
Síntese das variáveis meteorológicas na passagem de frentes frias na cidade de São Paulo (1981-2002).Fonte: Dametto e Rocha, 2006.
• As frentes frias que atingem o Sudeste do Brasil são orientadas na direção noroeste-sudeste com deslocamento típico de sudoeste para nordeste.
• Algumas frentes atingem latitudes mais baixas, chegando na região amazônica inclusive, provocando o fenômeno conhecido como friagem descrita em Marengo et al. (1997).
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CARACTERÍSTICAS GERAIS– CARACTERÍSTICAS GERAIS
• Cθe: gradiente na região frontal, onda com altos (baixos) valores na vanguarda (retaguarda).
• CAθe: advecções positiva (negativa) na vanguarda (retaguarda). O CAθe é um ótimo identificador para o início de uma ciclogênese.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO– EXEMPLO
Imagem de satélite com campos sobrepostos em 850hPa para o dia 30/04/2005 às 18UTC: PNM (hPa) e LC; Cθe(K) e advecção de temperatura (°C/s*103); CAθe(K/s*103). Fonte: Cruz et al., 2008.
• Iniciou o processo de oclusão do sistema (CAθe).
• A frente fria estende-se sobre a costa do NEB, organizando e intensificando a convecção sobre o centro-norte do Brasil.
• Padrão clássico: advecção de ar quente na vanguarda e frio na retaguarda.
• Forte adv. + de θe na vanguarda evidencia a entrada de ar úmido proveniente da esteira transportadora da zona frontal e do flanco NW do anticiclone a leste.
• Forte adv. - de θe na retaguarda, confirmando o deslocamento de ar seco na região do anticiclone pós-frontal e mostrando o posicionamento da rampa frontal.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO– EXEMPLO
Imagem de satélite com campos sobrepostos em 850hPa para o dia 01/05/2005 às 18UTC: PNM (hPa) e LC; Cθe(K) e advecção de temperatura (°C/s*103); CAθe(K/s*103). Fonte: Cruz et al., 2008.
• O Cθe mostra a região oclusa com o rompimento do padrão ondulatório, formando dois núcleos bem definidos.
• Na vanguarda do sistema, é possível observar uma extensa região apresentando valores positivos de advecção de θe, conectando-se a vanguarda de outro ciclone mais ao sul.
• Na retaguarda da frente fria, há uma extensa região com advecções negativas de θe, indicando seu posicionamento.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO– EXEMPLO
Imagem de satélite com campos sobrepostos em 850hPa para o dia 02/05/2005 às 18UTC: PNM (hPa) e LC; Cθe(K) e advecção de temperatura (°C/s*103); CAθe(K/s*103). Fonte: Cruz et al., 2008.
• No setor ocluso do sistema, são observadas advecções positivas de θe na retaguarda do centro do vórtice (entre a oclusão e o anticiclone pós-frontal), com sentido SW-NE. Essa faixa com advecções positivas de θe atravessa a frente fria, recebendo um incremento advindo de outra extremidade frontal mais ao sul, associada a família de ciclones passando em torno dos 55S de latitude.
• Na vanguarda do centro do vórtice (entre a oclusão e frente quente), são observadas advecções negativas de θe, no sentido SW-NE. Essa faixa com advecções negativas de θe atravessa a frente fria, estendendo-se para SW onde corta a frente quente. Tal configuração demonstra claramente a ruptura total do sistema, apresentando a separação do setor ocluso e a fratura das frentes.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO– EXEMPLO
Imagem de satélite com campos sobrepostos em 850hPa para o dia 02/05/2005 às 18UTC: PNM (hPa) e LC; Cθe(K) e advecção de temperatura (°C/s*103); CAθe(K/s*103). Fonte: Cruz et al., 2008.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO– EXEMPLO
Modelo conceitual para evolução de um ciclone mostrado na baixa troposfera, com campo de pressão, CAθ e e frentes: (I) disparo ciclogenético; (II) perturbação na onda; (III) estreitamento do setor quente; (IV) oclusão e (V) fratura das zonas frontais. Fonte: Cruz et al., 2008.
• Síntese para o modelo conceitual do evento: aplicável a sistemas que surgem próximo a regiões subtropicais e se deslocam para baixas latitudes.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CICLO DE VIDA– CICLO DE VIDA
Modelo conceitual para evolução de um ciclone mostrado na baixa troposfera, com campo de pressão, CAθ e e frentes: (I) disparo ciclogenético; (II) perturbação na onda; (III) estreitamento do setor quente; (IV) oclusão e (V) fratura das zonas frontais. Fonte: Cruz et al., 2008.
• Variação de temperatura de até 20°C ao longo do sistema frontal.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO TRIDIMENSIONAL– EXEMPLO TRIDIMENSIONAL
Frente Termal – isoterma de 10°C, 24/08/2005 às 00UTC.Fonte: Czarnobai et al., 2006.Imagem de satélite GOES, 24/08/2005 às 12UTC.
Fonte: Czarnobai et al., 2006.
• As linhas de corrente na vertical correspondem a 10000 vezes o valor real.
• O centro da circulação ciclônica (em vermelho, latitude 40°S) indica que ocorre convergência do vento, caracterizando-se assim o centro da baixa pressão.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO TRIDIMENSIONAL– EXEMPLO TRIDIMENSIONAL
Velocidade vertical relativa e linha de corrente do vento, 24/08/2005 às 00UTC. Fonte: Czarnobai et al., 2006.
Imagem de satélite GOES, 24/08/2005 às 12UTC. Fonte: Czarnobai et al., 2006.
• Para a identificação do sistema, geralmente observa-se a área em que ocorre confluência dos ventos.
• Essa convergência do vento estende-se até 700 hPa, sendo associada à atuação do sistema frontal.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – EXEMPLO TRIDIMENSIONAL– EXEMPLO TRIDIMENSIONAL
Convergência do vento, 24/08/2005 às 00UTC.Fonte: Czarnobai et al., 2006.
Imagem de satélite GOES, 24/08/2005 às 12UTC. Fonte: Czarnobai et al., 2006.
• Frontogênese: formação ou intensificação de uma frente através do aumento do gradiente de temperatura (densidade), isto é, quando ocorre um aumento na concentração de isotermas (isopicnas).
• Mecanismos que favorecem a frontogênese:
• Campo de deformação horizontal (frentes frias entre dois anticiclones).
• Campo de cisalhamento horizontal (confluência de massas de ar).
• Campo de dilatação vertical (região de baixa pressão).
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – FORMAÇÃO– FORMAÇÃO
Deformação horizontal.
Dilatação vertical.
Cisalhamento horizontal.
Situação sinótica esquemática na qual o campo de deformação horizontal é dominante sobre o continente sul americano. Linhas cheias são isóbaras, linhas tracejadas são isotermas, as flechas representam o campo do fluxo no qual o eixo de dilatação é destacado.
• Frontólise: enfraquecimento ou destruição de uma frente (Petterssen, 1956) através da diminuição do gradiente de temperatura.
• Mecanismos que favorecem a frontólise: liberação de calor latente, atrito com a superfície, turbulência e mistura, e radiação.
• Movimentos verticais diferenciados podem ser frontogenético ou frontolítico.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – DISSIPAÇÃO– DISSIPAÇÃO
Movimento vertical.
Satyamurty e Mattos, 1989
• Dados mensais do National Meteorological Center (NMC) de 1975-1981.
• Função frontogenética depende da deformação horizontal (D) e do campo de divergência (ς) (Pettersen, 1956):
onde é o ângulo entre o eixo de dilatação e o gradiente de temperatura. Se F é positivo (negativo) as isotermas tendem a se aproximar (afastar) – frontogênese (frontólise).
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
2cosDT2
1F
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T
x
TT
2/122
21 DDD
y
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D)2tan(
x
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Representação esquemática do eixo de dilatação e contração do campo de deformação.Fonte: Satyamurty e Mattos, 1989.
• Regiões frontogenéticas: na ZCPS, sudoeste da África e da Austrália, na parte sul da AS e no Oceano Atlântico Subtropical.
• A frontogênese no HS é menos intensa do que no HN.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
Função frontogenética climatológica em 850hPa para os meses de janeiro, abril, julho, outubro e anual. As linhas tracejadas (contínuas) representam frontólise (frontogênese). Fonte: Satyamurty e Mattos, 1989.
ZCPSZCPS
• Uma linha orientada NW-SE passando pelo Rio de Janeiro separa a região frontogenética, ao sudoeste, da região frontolítica, ao nordeste.
• As bandas frontogenéticas e frontolíticas no HS são alinhadas NW-SE.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
Função frontogenética climatológica em 850hPa para os meses de janeiro, abril, julho, outubro e anual. As linhas tracejadas (contínuas) representam frontólise (frontogênese). Fonte: Satyamurty e Mattos, 1989.
ZCPSZCPS
• Relação com as zonas de convergência do HS (ZCPS e ZCAS).
• Sobre o centro-sul da Argentina, na AN e Japão a função frontogenética é mais forte em janeiro (verão no HS e inverno no HN).
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
Função frontogenética climatológica em 850hPa para os meses de janeiro, abril, julho, outubro e anual. As linhas tracejadas (contínuas) representam frontólise (frontogênese). Fonte: Satyamurty e Mattos, 1989.
ZCPSZCPS
• O sul da AS é a única região do HS que apresenta condições frontogenéticas quase o ano todo.
• A região equatorial não é frontogeneticamente ativa devido ao fraco .
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
Função frontogenética climatológica em 850hPa para os meses de janeiro, abril, julho, outubro e anual. As linhas tracejadas (contínuas) representam frontólise (frontogênese). Fonte: Satyamurty e Mattos, 1989.
ZCPSZCPS
T
• A região frontogenética mais intensa em janeiro está situada no sul da Argentina e migra para norte em julho ocupando o noroeste da Argentina e vizinhança.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
Função frontogenética climatológica em 850hPa para os meses de janeiro, abril, julho, outubro e anual. As linhas tracejadas (contínuas) representam frontólise (frontogênese). Fonte: Satyamurty e Mattos, 1989.
ZCPSZCPS
• Relação com as montanhas (Cordilheira dos Andes, Himalaia e Rochosas).
• As ondas baroclínicas de latitudes médias modificam-se ao atravessar os Andes e interagem com a circulação atmosférica sobre a AS.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
Função frontogenética climatológica em 850hPa para os meses de janeiro, abril, julho, outubro e anual. As linhas tracejadas (contínuas) representam frontólise (frontogênese). Fonte: Satyamurty e Mattos, 1989.
ZCPSZCPS
• Os cavados vindos do Pacífico Sul se desenvolvem como frentes depois de atravessarem a Cordilheira dos Andes sobre o norte e leste (sul) da Argentina no inverno e primavera (verão e outono). Estas frentes adquirem um movimento para nordeste e estão associadas a centros de baixa pressão com movimento leste-sudeste (Satyamurty e Mattos, 1989).
• As frentes podem se acoplar com mecanismos típicos de convecção, intensificando-se e permanecendo ativas durante vários dias (meses de primavera e verão).
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA– CLIMATOLOGIA
Dametto e Rocha, 2006
• Os dados utilizados para estabelecer a climatologia das passagens frontais na cidade de São Paulo são as observações diárias entre 1981 e 2002 realizadas na estação meteorológica do IAG-USP.
• O critério utilizado para a identificação das frentes considerou o giro do vento meridional do quadrante norte para sul, sua manutenção no quadrante sul por pelo menos 24 horas e queda de temperatura entre o dia e mais dois dias após o giro do vento.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA: CIDADE DE SP– CLIMATOLOGIA: CIDADE DE SP
• No litoral Sudeste do Brasil, Oliveira (1986) e Justi da Silva e Silva Dias (2000) encontraram um número de sistemas frontais relativamente maior no inverno comparado ao verão.
• No verão as frentes frias tendem a atuar por mais tempo (frentes estacionárias), associadas à Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), produzindo chuvas por uma vasta região por muitos dias.
• No inverno, são as principais (senão a única) causadoras das bruscas e acentuadas quedas de temperatura.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA: CIDADE DE SP– CLIMATOLOGIA: CIDADE DE SP
Frequência absoluta de frentes frias sobre São Paulo entre 1981-2002. Fonte: Dametto e Rocha, 2006.
• Os maiores valores de frequência para o intervalo entre uma passagem frontal e outra são de 3 a 5 dias.
• Presença de eventos extremos: São Paulo fica mais de 15 dias sem ser afetada por passagem frontal, em ambas as estações.
FRENTES E FRONTOGÊNESE FRENTES E FRONTOGÊNESE – CLIMATOLOGIA: CIDADE DE SP– CLIMATOLOGIA: CIDADE DE SP
Distribuição de frequência do número de dias de intervalo entre passagens de frentes frias para o verão e inverno (1981-2002).Fonte: Dametto e Rocha, 2006.
05/06 – 28/07/198207/01 – 10/02/1998
CICLONES E CICLOGÊNESE CICLONES E CICLOGÊNESE – REFERÊNCIAS– REFERÊNCIAS
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CAVALCANTE, I. F. A.; KOUSKY, V. E. Climatology of Sout American cold fronts In: VII International Conference on Southern Hemisphere Meteorology and Oceanography, Ellington, New Zealand, 2003.
CRUZ, C. D.; FIGUEIREDO, E. L.; FEDOROVA, N.; LEVIT, V. Utilização do campo de advecção de temperatura potencial equivalente para análise de um sistema frontal na região tropical In: XV Congresso Brasileiro de Meteorologia, São Paulo – SP. Anais do XV Congresso Brasileiro de Meteorologia. SBMET, 2008.
CZARNOBAI, A. F.; COMBAT, D. A. A.; BORTOLOTTO, J.; SANTIS, R. F.; ARAUJO, C. E. S. Visualização tridimensional de sistemas frontais: análise do dia 24 de agosto de 2005 In: IX Congresso Brasileiro de Meteorologia, Campos do Jordão – SP. Anais do IX Congresso Brasileiro de Meteorologia, 1331-1332, 1996.
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CICLONES E CICLOGÊNESE CICLONES E CICLOGÊNESE – REFERÊNCIAS– REFERÊNCIAS
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CICLONES E CICLOGÊNESE CICLONES E CICLOGÊNESE – REFERÊNCIAS– REFERÊNCIAS
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