| Summary: | Esta pesquisa teve o objetivo de avaliar o impacto das concentrações de partículas de aerossóis na formação de precipitação e raios em nuvens convectivas formadas sobre a Amazônia. Os processos de formação de gotas de nuvem e de iniciação da formação de chuva e de partículas de gelo dentro de nuvens convectivas são discutidos a partir de medições in-situ de distribuição de tamanhos de hidrometeoros com instrumentos montados a bordo da aeronave HALO durante a campanha ACRIDICON-CHUVA, realizada sobre a Amazônia em Setembro de 2014. A partir dos dados medidos com o avião HALO, parametrizações utilizadas para formação de nuvens convectivas também foram testadas. Além disso, foi investigado como os aerossóis de poluição afetam a microestrutura de células convectivas de chuva (CRCs) na região central da Amazônia. A análise foi desenvolvida próxima ao sítio T3 em Manacapuru (3.2°S; 60.6°W), região do experimento GoAmazon. Dados do radar banda S localizado na cidade de Manaus (3.15 °S; 59.9 °W) foram utilizados para analisar perfis verticais de refletividade dos CRCs durante as estações chuvosa (limpa) e seca (poluída) em 2014. Ademais o impacto das concentrações de aerossóis na ocorrência de raios nuvem-solo produzidas pelas CRCs é discutido. Os resultados das parametrizações de nuvens convectivas testadas demonstraram concordância (± 20%) entre os valores medidos do número de gotas de nuvem (Nd) com os valores esperados teoricamente baseados em medições de concentrações de CCN em diferentes condições de supersaturação (S) abaixo da base das nuvens, correntes ascendentes (Wb) na base da nuvem e com o perfil vertical de do raio efetivo de gotas de nuvem (re). Além disso, a evolução vertical de re com a altura reproduziram as concentrações de gotas calculadas considerando um modelo adiabático, Na, suportando a hipótese de que o entranhamento e a mistura de ar em nuvens convectivas é aproximadamente não-homogêneo. Em relação à iniciação da formação de chuva e gelo em nuvens convectivas em desenvolvimento, os resultados mostraram que, para condições limpas e poluídas, a altura de iniciação de chuva (Dr) através de processos de colisão e coalescência é correlacionada linearmente com Nd nucleadas na base da nuvem (Dr ≈ 5Nd) [para Dr em metros e Nd em cm-3). Quando Nd é maior do que 1000 cm-3, Dr se torna maior do que 5000 m, e partículas com tamanho para precipitar são iniciadas na forma de hidrometeoros de gelo. No que se refere às características microfísicas de CRCs na Amazônia Central, os resultados indicam que as concentrações de aerossóis suprimem a formação de precipitação em nuvens pequenas e envigoram nuvens profundas. Durante a época seca os CRCs apresentaram uma probabilidade de ocorrência de raios nuvem-solo duas vezes maior do que durante a época chuvosa. Essas características dos CRCs mostraram que o aumento da poluição do ar promove a formação de tempestades mais intensas sobre a região da Amazônia. === This study aims to evaluate the impact of the concentration of aerosol particles on precipitation and lightning produced by convective clouds formed over the Amazon. Processes of cloud droplets formation and the initiation of raindrops and ice particles formation within convective clouds are discussed from in-situ measurements of hydrometeors size distributions from cloud probes mounted on board the HALO aircraft during ACRIDICON-CHUVA campaign peformed over Amazon during September 2014. Aircraft measurements were also used to test and validate convective clouds parameterization. In addition, we have investigated how pollution aerosols affect the cloud microstructure of convective rain cells (CRCs) in Central Amazon. The analysis is developed near the T3 site in Manacapuru (3.2°S; 60.6°W), region of GoAmazon experiment. Data from SIPAM S-band radar located at Manaus are used to analyze CRCs vertical reflectivity profiles during the wet (clean) and dry (polluted) seasons of 2014. Moreover, the impact of aerosol concentrations on cloud-to-ground lightning (CG) activity produced by CRCs is discussed. The measurements of drop concentrations (Nd) at cloud base were also compared (± 20%) with drop concentrations derived on the basis of an adiabatic assumption (Na) and obtained from the vertical evolution of cloud drop effective radius (re) above cloud base. Importantly, the vertical evolution of re with height reproduced the observation-based nearly adiabatic cloud base drop concentrations, Na, supporting the hypothesis that the entrainment and mixing of air into convective clouds is nearly inhomogeneous. Regarding the initiation of raindrop and ice formation within clouds the results show that the height of rain initiation by collision and coalescence processes (Dr, in units of meters above cloud base) is linearly correlated with the number concentration of droplets (Nd in cm-3) nucleated at cloud base (Dr ≈ 5·Nd). When Nd exceeded values of about 1000 cm-3, Dr became greater than 5000 m, and the first observed precipitation particles were ice hydrometeors. Regarding the microphysical characteristics of CRCs in the Central Amazon, the results shows that the increase of aerosol concentrations suppress the rain formation in smaller convective clouds and invigorates deep convective clouds. During the dry season the CRCs have shown a probability of CG lightning occurrence twice larger than during the wet season. These characteristics of CRCs have shown that the increase of air pollution promotes the formation of stronger thunderstorms over the Amazon.
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