Aprendizado Basico: Radar x Satelite

Dois dos principais metodos de monitoramento das condições meteorologicas de uma região são as imagens  de satelite e de radares. Infelizmente muitas pessoas confundem as duas, achando que representam basicamente a mesma coisa, mas isso é uma concepção completamente errada.

Vamos começar pelas imagens de satelite, mais conhecidas e mais presentes no nosso dia-a-dia no jornal da tv e no site do instituto X. Imagens de satelite são capturadas por satelites que podem ser Geostacionarios (GOES, METEOSAT, etc)  que ficam estacionados em sua posição fazendo imagens em um curto periodo de tempo (média de 1 a 30 minutos) de uma mesma região ou de orbita polar (POES, METOP, Suomi NPP, etc), que não possuem posição fixa, orbitam a terra passando sobre varias regiões e fazendo imagens de maior resolução, porém com uma cobertura mais limitada.

A cobertura do Brasil é feita pelo satelite GOES 12, da NASA, antigo GOES East ("cargo" que cobre a costa leste dos Estados Unidos) que cede as imagens ao INPE e outros institutos da América Latina. O GOES 12 tem como produtos basicos imagens do canal Visivel (como uma câmera comum que precisa de luz para tirar uma foto, portanto só funciona de dia), algumas bandas do canal Infravermelho (registra a temperatura das estruturas como solo, nuvens, corpos d'agua) e Vapor D'agua (registra a quantidade de vapor d'agua na atmosfera).

Exemplos dessas imagens:

Canal Visivel

Canal Infravermelho

Canal de Vapor D'Agua

A função de cada canal é bem óbvia de se perceber pelas imagens. Porém, existem algumas caracteristicas observaveis que podem indicar coisas não tão óbvias. Como pequenos pontos mais frios em uma imagem de Infravermelho podem indicar os topos de cada tempestade, uma grande área seca no canal de Vapor D'agua pode ser uma corrente de jato em altos niveis e uma longa trilha de pequenas nuvens cumulus no canal visivel podem indicar um canal de umidade em baixos niveis.

Porém, em relação a tempestades (afinal, esse é um blog sobre tempo severo) os radares meteorologicos são bem mais uteis no que se refere ao Nowcasting (acompanhamento em tempo real). Isso se deve ao fato dos satelites "verem" apenas o topo das nuvens, e a ação está na parte inferior, proxima a superficie.

Isso se deve ao fato dos satelites "verem" apenas o topo das nuvens, e a ação está na parte inferior, próxima a superficie

Os radares doppler funcionam emitindo um sinal que é refletido pelas particulas presentes na atmosfera. Através de softwares esse sinal refletido é interpretado, podendo indicar a quantidade de precipitação, movimentação das particulas, estimativas do tamanho de granizo, etc.

As imagens mais importantes e basicas para o acompanhamento de tempestades são a de refletividade e de velocidade do vento. Através delas, é possivel indentificar a força da precipitação, possibilidade de granizo, velocidade e direção do vento, deslocamento da tempestade e a presença de um mesociclone.

A imagem de refletividade é composta por uma escala de cores (geralmente na sequencia: azul, verde, amarelo, laranja, vermelho e rosa) que indica um aumento na refletividade (em dBZ). Refletividades de 5 a 20 indicam chuva fraca, de 20 a 40 chuva moderada e acima de 40 chuva forte. Acima de 60dBZ existem grandes chances de precipitação de granizo.

A imagem de velocidade geralmente é caracterizada por dois tons contrastantes. Na maior parte das vezes temos a seguinte situação: Tons de verde indicam o vento inbound (que se move na direção do radar) e tons de vermelho indicam o vento outbound ( que se move para a direção contraria do radar, se afastando). A escala geralmente aparece com a unidade de kts, mas no Brasil é mais comum a unidade m/s. 

Importante: É apenas através das imagens de velocidade que se pode identificar, com certeza, uma supercelula, ja que a rotação é visualizada pelo contraste dos ventos como aparece nas imagens abaixo (chamado de couplet). Não é possivel identificar um mesociclone por imagens de Refletividade, e valores altos não indicam uma supercelula, ao contrario do que vemos sendo compartilhado pelas redes sociais.

É apenas através das imagens de velocidade que se pode identificar, com certeza, uma supercelula

Alguns exemplos:

Hook Echo na supercelula de Tuscaloosa em 27/04/2011

Supercelulas em Oklahoma em 25/05/2011 

Infelizmente essas imagens são de radares nos Estados Unidos, que possui mais de 150 radares dopplers pertencentes ao NWS (National Weather Service), que produzem imagens de alta definição a, geralmente, cada 5 minutos, e a totalidade de seus produtos são disponiveis ao público, SEM CUSTOS (sem falar do monitoramento 24 horas por parte de uma equipe enorme de meteorologistas que emitem alertas em tempo real de tempo severo e tornados). 

No Brasil, temos que nos contentar com aproximadamente 20 radares, com dados em baixa definição (em sua maioria) e com publicação limitada de imagens a cada 15 minutos, com um numero limitado de produtos. As imagens de velocidade por exemplo, são extremamente limitadas e seu uso quase impossivel.

O que podemos, e gostamos de fazer, afinal é nosso hobby, é procurar por sinais classicos de uma supercelula. Observamos seu forma, refletividade, movimentação e associando com as condições do ambiente, postamos como curiosidade no Facebook e no blog. Como exemplo, uma imagem muito interessante, que conversando com especialistas, estudantes de meteorologia e amantes em geral, chegamos ao consenso de que varias dessas tempestades tinham caracteristicas supercelulares:

Supercelulas no Rio Grande do Sul no dia 18/09/2012

Fonte: NWS, Wikipedia

Aprendizado Basico - Introdução as estruturas de uma tempestade

Tempestades são comuns em grande parte do Brasil e a maioria da população espera chuvas e ventos. Porém, algumas vezes as tempestades são caracterizadas como tempestades severas, que podem trazer chuva torrencial, ventos intensos, granizo e tornados.
As tempestades são caracterizadas por serem nuvens do tipo cumulusnimbus com grande desenvolvimento vertical, que em alguns casos podem passar dos 15km de altura. A maioria das tempestades são pequenos sistemas multicelulares (possuem mais de um nucleo de chuva) e pequenas celulas isoladas de curta duração.
Porém, no ambiente com condições favoraveis tempestades severas podem se formar. Essas tempestades são caracterizadas por possuírem um ciclo de vida longo, superior a uma hora. Para uma tempestade ser caracterizada como severa, segundo o NWS (National Weather Service) ela deve conter um ou mais dos seguintes: granizo igual ou superior a 1" (2,54cm) de diametro, ventos superiores a 90km/h ou tornados.
As estruturas comumente observadas em tempestades severas são:

Anvil (Bigorna)
A bigorna é a parte superior da tempestade e pode se estender por dezenas de quilômetros.
Na parte inferior da bigorna, em alguns casos, é possivel observar formações com forma de bolhas. Esse tipo de formação é chamado de mammatus. Ao contrario do que é senso comum, mammatus não são indicadores de severidade da tempestade. Mammatus podem ocorrer em qualquer fase da vida de uma tempestade, e podem adquirir diferentes cores de acordo com o angulo com que o sol incide sobre elas.

Exemplo de mamatus

Cortina de chuva

A cortina de chuva é a área de precipitação da tempestade. Ela pode assumir diferentes tamanhos e é comumente confundida com tornados, em casos em que a cortina de chuva parece ter uma forma de funil. Porém, quando observada com mais atenção, é possivel ver que não há rotação.
A região da cortina de chuva pode aprensentar uma coloração esverdeada ou azulada. Ao contrario do que diz o senso popular, esse fato não representa a precipitação de granizo, mas sim de chuva intensa, possivelmente torrencial. Granizo pode, ou não, estar presente na precipitação.

Updraft

O Updraft é a região com correntes ascedentes da tempestade. É o "sistema de alimentação" desse "motor". As correntes ascedentes são compostas de ar quente e umido, que sobe por ser menos denso que o ar frio ao seu redor. Ao se elevar, a umidade condensa e a nuvem se forma. Esse processo libera calor, acelerando a corrente ascedente que continuará subindo até sua temperatura entrar em equilibrio com o ar so seu redor. A partir disso, as particulas de agua condensada começam a se agrupar e ao ficarem pesadas, caem. Em alguns casos, dependendo de fatores como força das correntes ascedentes, nivel de congelamento, etc, ocorre a formação de particulas de gelo. Conforme os fatores mencionados, essas particulas podem se agrupar até formar pedras superiores a 2cm de diametro, e podem atingir o solo com tamanho consideravel, podendo causar danos e ferimentos. O recorde de maior pedra de granizo ja registrada é de 45cm de diametro e foi registrada em Vivian, Dakota do Sul, Estados Unidos.

O Updraft forma a torre que é vista na tempestade, que pode ser vertical ou inclinada. Uma torre inclinada indica uma tempestade com potencial de vida mais longa, pois a área de precipitação fica afastada do updraft, que se mantém por mais tempo.

O updraft pode ser identificado também como a área livre de precipitação em uma tempestade. É nessa região que a maioria dos tornados se formam.




Wall Cloud (Nuvem parede)
A nuvem parede é uma nuvem acessório que se forma sob a base do updraft. Ela é caracterizada como uma sub-base, geralmente obtendo a forma de um pedestal. A nuvem parede pode ser identificada também pelo movimento ascedente das nuvens. Vale lembrar que a nuvem parede só apresenta rotação se estiver na base de uma supercelula. Nesse caso, é sob a nuvem parede que a maioria dos tornados se formam, geralmente prescedidos por uma nuvem funil.

Gust Fronts (Outflow Boundary)

Uma Gust Front, ou frente de rajada, é uma formação de nuvens que marca o avanço de ar frio proveniente de uma frente fria, ou do outflow (ar frio proveniente de uma tempestade). Quando o ar frio avança, ele permanece perto do solo por ser mais denso, e empurra o ar mais quente para cima, que condensa. Frentes de rajada podem vir acompanhadas de ventos fortes, acima de 120km/h e em casos em que a tempestade está proxima ou junto da frente de rajada, chuva. 

Na parte inferios da Frente de rajada se encontra a Shelf Cloud, ou nuvem prateleira. Essa estrutura geralmente apresenta rotação com sentido vertical, como um rolo. No caso da shelf cloud não estar conectada a uma estrutura superior, ela é chamada de roll cloud, ou nuvem rolo. Shelf clouds podem apresentar uma estrutura "limpa", de chapada, ou nuvens fracionadas, que são comumente confundidas com nuvens funis ou tornados. Vale lembrar que um tornado nunca se forma na shelf cloud.

Fonte: NOAA/NWS
Fotos: Vortex Brasil