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Meteorologia por Satélite Seminário sobre o Catarina: enfoque sobre as informações baseadas em satélites Profa. Leila Maria Véspoli de Carvalho

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Meteorologia por Satélite Seminário sobre o Catarina: enfoque sobre as informações baseadas em satélites Profa. Leila Maria Véspoli de Carvalho Monitor: Michel N. Muza. Introdução – Ciclones Tropicais.

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Presentation Transcript
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Meteorologia por Satélite

Seminário sobre o Catarina: enfoque sobre as informações baseadas em satélites

Profa. Leila Maria Véspoli de Carvalho

Monitor: Michel N. Muza

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Introdução – Ciclones Tropicais

Definição: Intensos vórtices que se desenvolvem preferencialmente em regiões oceânicas com temperaturas superficiais acima de 26,5°C e profundidade da ordem de 80 metros (Charney e Eliassen, 1964).

Furacão é a denominação utilizada nos EUA, América Central e Brasil para ciclones tropicais cuja a velocidade do vento no centro da tempestade deve ser superior a 118 km/h. Em outras regiões do globo os ciclones tropicais recebem diferentes nomes relativo ao mesmo fenômeno meteorológico.

Classificação: Uma escala utilizada a partir da década de 70 para medir a intensidade dos furacões é a de Saffir-Simpson. Este nome homenageia seus dois criadores: o engenheiro Herber Saffir e o diretor do Centro Nacional de Furacões do EUA, Robert Simpson. A escala de Saffir-Simpson considera a velocidade do vento e os danos causados pelos furacões para dividi-los em cinco categorias.

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Estágios dos furacões

Estágio inicial: Caracterizado pelo aglomeramento de nuvens relativamente desorganizadas associadas a um fraco distúrbio tropical. Alguns parâmetros essenciais para a transformação de um fraco distúrbio tropical em uma severa tempestade são:

  • a região de origem e atuação do furacão deve possuir águas com temperatura relativamente quente;
  • a umidade relativa na troposfera média deve ser elevada, visando manter as nuvens convectivas;
  • fraco variação vertical do vento, não permitindo a ventilação do distúrbio.
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Estágios dos furacões

Estágio intermediário: representa a fase de desenvolvimento e manutenção do ciclone.

O desenvolvimento ocorre devido a uma interação de nuvens cumulus e movimentos de escala sinótica. As tempestades tropicais são uma típica fonte de calor que se movem e liberam uma grande quantidade de calor na média e alta troposfera, aquecendo-a e aumentando sua pressão nos níveis superiores.

Este aquecimento produz divergência na alta troposfera, que faz com que o peso da coluna de ar diminua, causando uma queda de pressão na superfície.

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Estágios dos furacões

Estágio intermediário: representa a fase de desenvolvimento e manutenção do ciclone.

Diminuindo a pressão em superfície, um sistema de baixa pressão é estabelecido e ventos de baixos níveis convergem e começam a girar mais rápido em torno do centro de baixa pressão, devido à força de Coriolis. Estes ventos carregam o vapor d’água do oceano para o centro do sistema.

Ao convergir e ascender ao redor do centro de baixa pressão ocorre uma grande quantidade de liberação de energia devido à troca de fase do vapor. O centro de baixa pressão então intensifica-se, aquecendo a coluna atmosférica, causando mais divergência em altos níveis, estabelecendo-se assim uma reação em cadeia.

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Estágios dos furacões

Estágios intermediários: representa a fase de desenvolvimento e manutenção do ciclone.

Durante o estágio maduro os furacões apresentam uma estrutura horizontal de algumas centenas de quilômetros (de 100 a 1000 Km).

Visualmente os ciclones tropicais apresentam um aspecto quase circular, se estendendo verticalmente através de toda troposfera (aproximadamente de 10 a 12 Km).

A circulação associada aos ciclones tropicais apresenta uma rotação ciclônica em baixos níveis, e anticiclônica em níveis superiores. Das observações sabe-se que os ventos horizontais mais intensos (de 50 a 100 m.s-1) são concentrados próximos a 100 Km do centro do distúrbio em baixos níveis. A esta mesma distância são encontradas as mais fortes atividades convectivas presentes na estrutura do furacão.

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Estágios dos furacões

Estágios intermediários: representa a fase de desenvolvimento e manutenção do ciclone.

Os ventos mais intensos são concentrados próximos a uma região livre de nuvens convectivas a 100 Km do centro. Essa região é chamada de olho do furação.

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Estágios dos furacões

  • Fase de decaimento: Último estágio
  • Os principais fatores que ocasionam o enfraquecimento do furacão são:
  • deslocamento para fora do ambiente quente e úmido;
  • passagem sobre continentes ou grandes áreas de terra;
  • deslocamento para regiões com grande variação vertical do vento.
  • Esses fatores são associados a:
  • diminuição da liberação de calor latente;
  • enfraquecimento da divergência em níveis superiores;
  • queda da temperatura média na coluna vertical do furacão;
  • aumento da pressão de superfície no centro do distúrbio.
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O Catarina: enfoque sobre as informações baseadas em satelites

  • Nuvens nas imagens dos satelites
  • 2) Ventos pelos dados de satelites
  • 3) Convecção em imagens realçadas
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Nuvens: Satélite de órbita polar Terra – 26.03.2004 – 13:10 TMG

O Catarina apareceu nas imagens de satélite como um sistema convectivo com um escudo de nuvens de forma circular cercado por um ”olho” livre de nuvens.

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Infravermelho

Visível

nuvens baixas

nuvens com desenvolvimento vertical

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Satélite Terra – 27.03.2004 – 13:55 TMG

As nuvens cirrus são vistas divergindo anticiclonica-mente do centro do Catarina.

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Satélite Terra – 27.03.2004 – 16:00 TMG

Enquanto que nuvens cumulos e estratucumulos são observadas ciclonicamente em aspiral convergindo para o centro do Catarina.

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Ventos do Catarina nas imagens dos satélites

A análise de ventos de cartas meteorológicas associada a imagens de satélite é geralmente utilizada na meteorologia operacional como um produto auxiliar na análise diagnóstica do tempo.

Como exemplo, serão exibidos algumas imagens de barbelas de ventos junto a imagens no infravermelho do satélite geoestácionario GOES-12 (~36.000 km de altura) durante atuação do Catarina no Atlântico Sul, disponibilizadas pelo Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies (CIMSS) – University of Wisconsin-Madison Space Science and Engineering Center.

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Ventos em níveis baixos e médios

Nuvem vírgula invertida

GOES 24.03.2004 18:00 UTC

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Como é calculado a barbela de vento junto a imagens dos satélites?

Um vetor é obtido através do deslocamento de um alvo (nuvem) entre duas imagens.

  • Controle de qualidade da informação:
  • Correlação entre os vários vetores representando um alvo.
  • Rejeição de velocidades menores.
  • Consistência temporal.
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Como é calculado a altura da barbela de vento junto a imagens dos satélites?

Considera-se que o nível de pressão de um dado vetor é igual ao nível de pressão onde a temperatura da atmosfera é igual à temperatura de brilho infravermelho da nuvem. O CPTEC usa o perfil de temperatura e pressão da análise do modelo.

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Ventos em níveis baixos e médios

GOES 25.03.2004 18:00 UTC

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Ventos em níveis baixos e médios

GOES 27.03.2004 18:00 UTC

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Ventos em níveis baixos e médios

GOES 28.03.2004 18:00 UTC

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A seguir, serão exibidas imagens de barbelas de ventos da troposfera superior junto a imagens no infravermelho do satélite GOES, que mostra o comportamento da corrente de jato durante a ocorrência do fenômeno Catarina.

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Ventos em níveis médios e altos

GOES 24.03.2004 18:00 UTC

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Ventos em níveis médios e altos

Ventos com circulação ciclônica

GOES 25.03.2004 18:00 UTC

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Ventos em níveis médios e altos

Ventos divergindo anticiclonicamente

GOES 26.03.2004 18:00 UTC

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Ventos em níveis médios e altos

GOES 27.03.2004 18:00 UTC

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Ventos em níveis médios e altos

GOES 28.03.2004 18:00 UTC

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Um dos problemas geralmente observado é quando tem-se forte cizalhamento do vento na vertical em uma fina camada da atmosfera. Assim, nas análises nota-se que embora os vetores sejam colocados em um mesmo nível, na realidade estão em níveis diferentes próximos entre si.

O mesmo tipo de diagnóstico de vento pode ser feito com imagens do vapor d’água. Porém, a umidade na alta troposfera não é bem representada pelo modelo. Na literatura alguns estudos utilizam a reanálise do NCEP/NCAR. Assim, para níveis menores que 300 hPa os valores de umidade são interpolados linearmente (considerando 0% em 50 hPa).

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Ventos em superfície do Catarina (~10 m de altura) de estimativas baseadas em sensores de satélites (apenas sobre o oceano).

Os dados de ventos atualmente disponibilizado pela NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) são:

A direção e intensidade do vento estimada pelo radiômetro SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager). Essa estimativa tem uma resolução de 25 km e uma precisão de aproximadametne 2 m/s. A bordo do satélite de órbita polar QuikSCAT, oferece um mapeamento global com uma freqüência em geral de 4 horas.

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Exemplo de estimativa de vento baseada em satélite durante ocorrência do Catarina no Atlântico Sul. Dia 25.03.04 as 20:22 TMG

Estimativas de vento na ordem de 75 km/h

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Dia 26.03.04 as 08:45 TMG

Barbelas com ventos acima de 50 nós (>100 km/h)

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Dia 26.03.04 as 08:45 TMG

Dia 27.03.04 as 21:15 TMG

Catarina atingiu o continente.

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Convecção no Catarina mostrada através de imagens realçadas pelos topos frios de nuvens com grande desenvolvimento vertical.

Infravermelho realçado (Satélite GOES-12)

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Referências Bibliográficas:

HOLTON, JR., 1992: An introduction to dynamic meteorology. Academic Press 511 p.

HOUZE, R.A., 1993: Cloud Dynamics. Academic Press, 23, 406-436.

http://cimss.ssec.wisc.edu/ (09/10/2004)

LAURENT, H., N. ARAI, B. FOMIN, L.A.T. MACHADO, e M.ªGONDIM, 2002: Extração do vento utilizando imagens de satélite no CPTEC: Nova versão e avaliação dos dados do WETAMC/LBA e dados operacionais da DAS/CPTEC. Rev.Bras.Meteor., 17, 113-123.