Microfísica das nuvens

Prever fenômenos extremos no Brasil - como as tempestades que costumam castigar diversas áreas no verão - com maior prazo de antecedência ainda é um desafio para os meteorologistas.

Na tentativa de evitar que tais eventos se tornem catastróficos, um grupo de pesquisadores do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (Cptec) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) busca entender a estrutura interna das tempestades decorrentes dos principais regimes de precipitação do País.

O grupo integra o Projeto Temático financiado pela Fapesp Processos de nuvens associados aos principais sistemas precipitantes no Brasil: uma contribuição à modelagem da escala de nuvens e ao GPM (Medida Global de Precipitação, coordenado por Luiz Augusto Machado, meteorologista e pesquisador titular do Cptec.

Batizada de Projeto Chuva, a iniciativa consiste em estudar a microfísica das nuvens, isto é, os processos físicos no interior delas, para desenvolver um modelo numérico capaz de rodar no supercomputador Tupã, em operação desde janeiro no Cptec, em Cachoeira Paulista (SP).

"Por conta do maior poder de resolução espacial do Tupã, é preciso parametrizar e descrever os elementos com mais detalhes. Isso implica medir o tamanho dos hidrometeoros (partículas encontradas nas nuvens), como as gotas líquidas, o granizo, o graupel (forma de granizo) e a neve, assim como sua distribuição nos sistemas climáticos", disse Machado à Agência Fapesp.

Esse processo de coleta e análise de dados será realizado em sete locais no país que compreendem os principais regimes de precipitação do Brasil. "Nosso objetivo é criar um banco de dados dessas estruturas microfísicas e verificar se elas se ajustam a essa alta resolução espacial, de até 1 quilômetro", contou.

Os experimentos tiveram início em março de 2010 no Centro de Lançamento de Alcântara (MA). De lá, os pesquisadores partiram para Fortaleza (CE), onde construíram uma torre para abrigar o radar móvel de dupla polarização. O equipamento, considerado um dos mais modernos da área, está agora instalado no topo do prédio do Departamento de Meteorologia da Universidade Federal do Pará, em Belém.

Além de fornecer dados e medidas sobre as estruturas das nuvens, o radar, aliado a uma série de equipamentos meteorológicos, permitirá aos cientistas conhecer os processos de precipitação relacionados à microfísica das nuvens, como a formação de descargas elétricas, efeitos radiativos e interação com aerossóis.

"A influência das gotas sobre o clima tem diversas implicações, desde processos radiativos às mudanças climáticas", explicou Machado. Nesse processo definido como tomografia dos sistemas, o foco da pesquisa em Fortaleza foi a precipitação costeira. São as chamadas "nuvens quentes", responsáveis por grande parte das chuvas nos trópicos.

Em Belém, os pesquisadores investigam as chuvas de linhas de instabilidade, formadas por grandes aglomerados de cúmulos-nimbos e que, ao penetrar no interior da Amazônia, provocam chuvas intensas.

Novo satélite - No fim de 2011, será a vez do Vale do Paraíba, no interior paulista, onde predomina a zona de convergência do Atlântico Sul e são formadas as tempestades locais.

Em seguida, o grupo estudará os complexos convectivos de mesoescala em Foz do Iguaçu. Esse sistema é responsável pela formação de grandes aglomerados de nuvens, que representam 90% da precipitação na região Sul do Brasil.

Depois, os cientistas retornarão ao Norte do país para estudar, em Manaus, os diversos tipos de regimes presentes na Amazônia, entre os quais a convecção intensa local e a convecção organizada. De lá, o grupo seguirá para Brasília para pesquisar as chuvas relativas às penetrações de frentes frias, organizadas na parte central do Brasil.

Em cada uma dessas localidades serão ministrados cursos para meteorologistas sobre a instrumentação utilizada. "O sensoriamento remoto por satélite e por radar, a microfísica e a modelagem por computação são áreas novas no setor. Por conta disso, há no Brasil poucos especialistas no assunto", disse Machado.

Além do conhecimento sobre a microfísica das nuvens, os dados obtidos em cada sistema serão aplicados no desenvolvimento de algoritmos de um novo satélite brasileiro.

Com o lançamento previsto para 2015, o satélite irá compor o Programa Internacional de Medidas de Precipitação (Global Precipitation Measurement - GPM, em inglês), liderado pelas agências espaciais Nasa (Estados Unidos) e Jaxa (Japão), para monitorar a precipitação em todo o mundo em áreas de 25 km² a cada três horas.

Fonte: Agência Fapesp

Campanha científica em Belém (PA) investiga chuva de linha de instabilidade

Um mês após o encerramento da campanha científica de Fortaleza (CE), começa em junho o segundo experimento de campo do Projeto Chuva, que até o final de 2012 cobrirá seis cidades. 

Desta vez, Belém será a sede da campanha, que terá o mesmo formato da de Fortaleza. Além dos trabalhos de coleta de dados, envolvendo diversas instituições e equipamentos, será montado o Sistema de Observação de Tempo Severo, como em Fortaleza, para a emissão de alertas e avisos meteorológicos, e o minicurso "Processos Físicos das Nuvens", voltado a alunos de graduação e pós-graduação, que será realizado na Universidade Federal do Pará (UFPA).

O Projeto Chuva está sob a coordenação geral do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (Cptec) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e tem financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). O centro operacional da campanha será montado no Sipam, onde serão discutidas diariamente as previsões de tempo e chuva.

Serão estudadas as linhas de instabilidade que se formam na região costeira do Continente, dando origem a grandes aglomerados de nuvens cúmulo nimbos. Nesta época do ano, estes aglomerados penetram o interior da Amazônia, provocando chuva intensa.

Segundo o pesquisador Luiz Augusto Machado, do Cptec, coordenador principal do projeto, estas chuvas são fundamentais ao clima da Floresta Amazônica. Por outro lado, elas também provocam enchentes e prejuízos às cidades e metrópoles da região.

Para acompanhar os sistemas convectivos, o pesquisador Frederico Angelis, do Cptec, um dos coordenadores científicos do projeto, conta que será utilizado na campanha um dos mais avançados radares meteorológicos do mundo, com capacidade de discriminar diferentes formas de precipitação e partículas no interior das nuvens. "O resultado é semelhante a uma tomografia, só que das nuvens", destaca.

A expectativa é de que os dados e as informações obtidos em campo ajudem a conhecer melhor a estrutura das linhas de instabilidades. A partir disso, explica Machado, será possível melhorar a previsão do tempo na região tropical do País. Os dados também poderão ser aplicados em áreas de pesquisa de mudanças climáticas e em análises dos efeitos dos aerossóis (partículas suspensas na atmosfera) na formação de nuvens de chuva.

Os processos de eletrificação das nuvens também serão estudados nesta campanha. O pesquisador da USP, Carlos Augusto Morales, coordena as atividades na área e a coleta de dados.

Outro resultado esperado é a obtenção de dados que permitirão às novas gerações de satélites meteorológicos estimar a chuva da região. As medidas de campo serão úteis na especificação de sensores a bordo de um satélite brasileiro, que fará parte do programa Global Precipitation Measurement (GPM - Medidas Globais de Precipitação), sob a liderança das agências espaciais dos Estados Unidos (Nasa) e do Japão (Jaxa).

Melhoria das previsões - Machado, do Cptec, afirma que os processos físicos associados às nuvens de tempestade, que evoluem em escala de alguns quilômetros, ainda não são totalmente conhecidos e há pouca precisão na sua descrição pelos modelos numéricos de previsão de tempo e clima.

Com o aumento da resolução espacial dos atuais modelos, devido ao maior poder computacional do Tupã, novo supercomputador do Inpe, os processos que envolvem as partículas de chuva e gelo nas nuvens terão que ser descritos com maior detalhamento.

O pesquisador Saulo Freitas, também do Cptece, aplicará na campanha um modelo de alta resolução, com o intuito de testar e validar a previsão imediata para a região.

Em outra frente da campanha, a pesquisadora da UFPA, Júlia Cohen, coordenadora local do experimento, testa, junto com o pesquisador David Fitzjarrald, da Universidade de Nova York, um balão dotado de equipamentos e sensores que acompanhará a linha de instabilidade - área em que são especialistas - até o interior da Amazônia.

Além da UFPA e do Sipam, também participam do projeto o Destacamento de Controle do Espaço Aéreo (DTCEA), a Secretaria do Meio Ambiente do Pará e o Inmet. Além da coordenação geral do projeto, o Cptece está à frente também de duas áreas de abrangência da pesquisa, que tem ainda a liderança de pesquisadores da USP e do Instituto de Aeronáutica e Espaço (Iae/DCTA). A Agência Espacial Brasileira (AEB) e o MCT também apoiam o Projeto Chuva.

Mais informações sobre o projeto e as campanhas podem ser acessadas no portal: http://www.sect.am.gov.br/noticia.php?cod=4723.

Fonte: Ascom do MCT