| Summary: | Esta pesquisa avaliou, principalmente, a relação entre os processos físicos e elétricos que contribuem para a ocorrência de fenômenos atmosféricos que causam alto impacto na região Sul do Brasil, como as tempestades de granizo. A severidade dos sistemas meteorológicos que atuam na região representa uma importante justificativa para o estudo. Através de registros de granizo, nas estações meteorológicas convencionais de superfície do INMET, foi determinada uma climatologia das tempestades de granizo no Sul do Brasil. Além disso, diagnosticou-se a circulação atmosférica, para os eventos de tempestades de granizo, através de dados de reanálises da componente zonal e meridional do vento. Analisou-se o ciclo de vida, das tempestades de granizo, através de dados dos radares meteorológicos Banda-S do DECEA e da rede de detecção de descargas elétricas em solo da Earth Networks. Os eventos de tempestades foram definidos para este trabalho, como qualquer sistema convectivo capaz de gerar queda de granizo que causa alto impacto socioeconômico. A fim de atingir o objetivo proposto, a metodologia será abordada em etapas. A primeira etapa deteve-se um obter cientificamente uma climatologia das tempestades de granizo nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina visando contribuir com a carência de registros oficiais de tempo severo na região Sul do Brasil, a qual apresenta as mais intensas tempestades da Terra. Na segunda etapa são identificados os principais padrões de circulação atmosférica em escala sinótica durante a ocorrência das tempestades de granizo no Sul do Brasil. A terceira etapa refere-se à caracterização da estrutura da precipitação das tempestades de granizo, visando compreender como a estrutura da precipitação modula os processos de eletrificação e a ocorrência de tempo severo. Esta etapa também se caracteriza pelo estudo da atividade elétrica observada nas tempestades de granizo. Os resultados promovem informações para o entendimento das intensas tempestades de granizo do Sul do Brasil. A análise climatológica, baseada em 31 anos de registros de granizo, mostra a maior frequência de ocorrência das tempestades de granizo durante os meses da primavera (SON) onde, dos 1330 casos de granizo levantados, 613 ocorreram neste trimestre. O pico de precipitação de granizo no Sul do Brasil ocorre durante o mês de setembro. A distribuição espacial dos casos de granizo mostra um máximo sobre regiões de serra dos estados do RS e SC. Já a análise sinótica, dos casos de granizo, diagnosticou um intenso fluxo de noroeste-sudeste em baixos níveis, evidenciando a entrada de ar quente e úmido sobre a região. A condição sinótica, baseada na circulação atmosférica, mostra uma condição pré-frontal como condição atmosférica precursora para a ocorrência das tempestades de granizo. Em altos níveis da atmosfera observa-se um máximo de vento sobre a Argentina. O estudo do ciclo de vida das tempestades de granizo mostra que as células isoladas e de grande extensão vertical é que são as responsáveis pela precipitação de granizo e apresentam um rápido ciclo de vida pelo menos até a fusão com sistema convectivo de características de mesoescala. O máximo incremento de água líquida e gelo ocorrem em curtos intervalos de tempo, possibilitando determinar um crescimento explosivo destas células isoladas. A precipitação do granizo ocorre no momento de expansão da área do sistema convectivo, geralmente, antes da sua maturação. Verificou-se a ocorrência de lightning-jump através da metodologia proposta com uma média de antecedência, entre o salto de raios e a ocorrência de granizo, de aproximadamente 45 minutos para os sistemas convectivos analisados. Por fim, partes dos resultados obtidos servirão de base para a validação de algoritmos, como o lightning-jump, através do sensor de raios GLM a bordo do satélite GOES-16. === This research evaluated the relationship between the physical and electrical process that contribute to the occurrence of atmospheric phenomena that cause high impact in the southern region of Brazil, such as hailstorms. The severity of the meteorological systems that operate in the region represents an important justification for the study. Through hail records, in the INMET meteorological stations, was determinate a climatology of hailstorms in Southern Brazil. In addition, the atmospheric circulation was diagnosed for hailstorm events, using data from reanalysis of the wind. The life cycle of hailstorms was analyzed using data from SBand weather radar and the Earth Networks lightning detection network. Storm events were defined for this work, as any convective system capable of generating hailstones that cause high socioeconomic impact. In order to achieve the proposed objective, the methodology will be approached in stages. The first step was to obtain scientifically a climatology of hailstorms in the states of Rio Grande do Sul and Santa Catarina, aiming to contribute to the lack of official records of severe weather in the southern region of Brazil, which presents the most intense storms of the Earth. The second stage identifies the main atmospheric circulation patterns in the synoptic scale during the occurrence of hailstorms in southern Brazil. The third stage refers to the characterization of precipitation structure of the hailstorms, aiming to understand how the precipitation structure modulates the processes of electrification and the occurrence of severe weather. This stage is also characterized by the study of the electrical activity observed in hailstorms. The results provide information for understanding the intense hail storms in the South of Brazil. The climatology analysis, based on 31 years of hail records, shows the highest occurrence of hailstorms during the spring months, where 613 occurred in this quarter of the 1330 hail cases surveyed. The peak of hail precipitation in southern Brazil occurs during the month of September. The spatial distribution of the hail cases shows a maximum on the mountain regions of the RS and SC states. On the other hand, the synoptic analysis of the hail cases diagnosed an intense flow of northwest-southeast at low levels, evidencing the entry of warm and humid air over the region. The synoptic condition, based on atmospheric circulation, shows a pre-frontal condition as a precursor for the occurrence of hailstorms. At high levels of the atmosphere, a maximum of wind is observed on Argentina. The study of the lifecycle of hailstorms shows that the small and deep convective cells are responsible for the precipitation of hail and present a rapid life cycle at least until the fusion with mesoscale convective system characteristics. The maximum increase of liquid water and ice occurs in short time intervals, making it possible to determine the explosive growth of these isolated cells. Hail precipitation occurs at the moment of expansion of the convective system area, usually before its maturation. Lightning-jump was observed through the proposed methodology with an average of approximately 45 minutes for the convective systems analyzed, between jump and hail occurrence. Finally, parts of the results obtained will serve as a basis for the validation of algorithms, such as lightning-jump, through the GLM sensor on board the GOES-16 satellite.
|
|---|
