Impacto da microfísica das tempestades nas características físicas e elétricas dos relâmpagos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: PEREIRA, Raquel Gonçalves
• Orientador(a): MATTOS, Enrique Vieira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos
• Departamento: IRN - Instituto de Recursos Naturais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Radares meteorológicos; rede de detecção de relâmpagos; microfísica; tempestades
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HIDRICOS
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3725

O Brasil possui anualmente alta incidência de relâmpagos (aproximadamente 96 milhões), tornando os setores de energia, telecomunicação e a própria população brasileira altamente suscetíveis aos impactos desse fenômeno. O estudo dos relâmpagos e das propriedades das nuvens de tempestades é estratégico e de fundamental importância para subsidiar o desenvolvimento e melhorias de ferramentas de previsão imediata do tempo. No entanto, ainda existe uma lacuna no entendimento de como as propriedades microfísicas das nuvens de tempestades impactam as características dos relâmpagos (como: tipo, polaridade, tamanho e duração). Para isto, os radares meteorológicos e redes de detecção de relâmpagos em superfície têm sido instrumentos empregados amplamente ao longo das últimas décadas. Nesse contexto, o objetivo geral do presente estudo é avaliar o impacto da microfísica das tempestades nas características físicas e elétricas dos relâmpagos. As tempestades foco desta pesquisa são aquelas ocorridas na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) entre novembro de 2011 e março de 2012, que foram obtidas durante a campanha CHUVA-Vale do Paraíba. Na primeira etapa do trabalho foram utilizadas fontes de Very Higher Frequency (VHF) provenientes da rede São Paulo Lightning Mapper Array (SPLMA) e descargas de retorno da rede Brasileira de Detecção de Descargas Atmosféricas (BrasilDAT). Com esta base de dados foi avaliado o ciclo diurno das propriedades dos relâmpagos. Os resultados mostraram que a maior quantidade de relâmpagos ocorre no período da tarde, aproximadamente das 14 às 17 hora local. Embora a frequência de relâmpagos seja maior no período da tarde, nesse período predominam relâmpagos de comprimento menor. Foi observado também que o período do dia com maior ocorrência de relâmpagos não coincide com o período do dia que apresenta os maiores picos de corrente, indicando que tempestades causadas por instabilidade termodinâmica de final de tarde envolvem relâmpagos menos intensos em termos de correntes elétricas. Na segunda e terceira etapa do trabalho foi examinada a relação entre as propriedades microfísicas e as propriedades físicas e elétricas dos relâmpagos. Tanto a duração quanto o comprimento dos relâmpagos apresentaram uma relação positiva com a variável Eco Top de 45 dBZ, ou seja, quanto maior a duração/comprimento são encontrados hidrometeoros grandes em maiores alturas. Em contrapartida, a área dos relâmpagos apresentou maior correlação com as variáveis microfísicas volume de cristal e graupel; enquanto a quantidade de fontes dos relâmpagos foi mais bem correlacionada com a Altura de Waldvogel. Em adição, os relâmpagos intranuvem e nuvem-solo são bem correlacionados ao Vertically Integrated Ice. Em termos de ciclo de vida, as tempestades começaram a apresentar relâmpagos na fase 1 (iniciação) do seu ciclo de vida, e aumentam até atingir seu pico na fase entre a iniciação e a maturação. Comportamento semelhante ocorreu em relação a quantidade de fontes, área e duração dos relâmpagos, que aumentam desde o início da tempestade e atingem seu máximo na fase 2. Após o pico na fase 2 (tempo intermediário entre o primeiro eco do radar e a maturação), as variáveis citadas anteriormente decresceram durante seu ciclo de vida até sua dissipação. Em contrapartida, a variável pico de corrente da rede BrasilDAT atingiu seu pico na fase 3 (maturação). Também foi analisado em maiores detalhes um estudo de caso de duas tempestades, uma com poucos relâmpagos e outra com muitos. Este projeto aprofundou o conhecimento sobre o impacto da microfísica nas propriedades dos relâmpagos e abriu oportunidades para a melhoria de modelos de previsão do tempo, e como consequência poderá propiciar a minimização dos prejuízos ligados aos efeitos negativos das tempestades.