Frontogênese na América do Sul e precursores de friagem no estado de São Paulo

• Ano de defesa: 2003
• Autor(a) principal: Luiz Fernando de Mattos
• Orientador(a): Prakki Satyamurty
• Banca de defesa: Iracema Fonseca de Albuquerque Cavalcanti, Antonio Divino Moura, Enio Pereira de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Meteorologia
• País: BR
• Resumo em Inglês: Intense cold air incursions in São Paulo (freezes) occur on the average once a year during the months of April through September and 80% during the months of May through August. The central part of the South American continent is frontogenetic due to the horizontal deformation field in the lower troposphere on winter. Composites of the frontogenesis function, potential vorticity (PV), surface pressure, temperature, lower and upper troposphere winds, 500 hPa geopotential are constructed using the reanalyses data from the National Centers for Environmental Prediction and the European Center for Medium Range Weather Forecasts for 14 freeze events (1979-93). The precursors of the freezes are summarized here. (i) A cold frontal passage over northern Argentina and southern Brazil during day -7 through day -5 precedes the passage of a second front responsible for the freeze event. (ii) A surface high pressure anomaly off southern Chile coast favors anticyclogenesis on day -5 to day -1 over Argentina. (iii) Two surface cyclogeneses during day -3 to day -1 create a low pressure center in the Atlantic off the Uruguay coast. (iv) The lower tropospheric frontolysis region over the Andes expands eastward into northern Argentina on day -2, into Paraguay and Uruguay on day -1, and into southern Brazil and Bolivia on day 0. (v) An upper troposphere (500-200 hPa) trough deepens over western Argentina on day -3. (vi) A cyclonic anomaly in the PV on the 325 K isentrope intensifies gradually over Argentina north of 45°S from day -7 to form a well defined center of -2.0 PVU over southern Brazil on day 0. The cooling trends at 925 hPa start on day -4 in Patagonia and propagate north-northeastward to Paraná, São Paulo and Mato Grosso do Sul on day 0 and the -8°C/day isotherm occupies the region of the states of Paraná, São Paulo and Mato Grosso do Sul. The advection is mostly responsible for the cooling (-3°C/day), however, the diabatic affects (-2 to -3°C/day) are important in the western and central parts of the continent. The numerical simulations with the T62L28 model of the Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos show that when the strength of the precursor synoptic perturbation on day -4 is weakened the situation does not evolve into a freeze, indicating that the amplitude of the precursor has a strong bearing on the subsequent evolution. The skill of the model forecasts remains above 60% up to 7 days lead time. It is conjectured that the cyclogenesis on day -1 is triggered by the approach of cyclonic PV anomaly and the difluent 500 hPa trough. The strong zonal surface pressure gradient over eastern Argentina is responsible for intense cold advection into the central parts of Brazil. The radiative cooling over the surface high pressure center intensifies further the thermal contrast across the front. The two reanalysis data sets agree well in describing the evolution of the freezes and, therefore, the reliability of the results is high. These findings are helpful to improve the forecasts of the severe cold air incursions into Brazil. The PV field shows capability to extend the lead time up to 8 days.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/jeferson/2004/01.05.09.13

Os sistemas frontais que causam friagem em São Paulo ocorrem em média uma vez por ano. Oitenta por cento (80%) das incursões frias intensas acontecem de maio a agosto. A configuração do campo de deformação horizontal na região central do continente sulamericano favorece frontogênese no inverno. Os compostos de campos diagnósticos de função frontogenética, vorticidade potencial, pressão à superfície, ventos na baixa e alta troposfera e geopotencial em 500 hPa foram compilados, usando as reanálises do European Center for Medium Range Weather Forecasts e do National Centers for Environmental Prediction para 14 casos (1979-93). Os precursores de friagem identificados são: (i) uma passagem de frente fria sobre a Argentina e sul do Brasil nos dias - 7 a - 5; (ii) um centro de alta pressão a oeste da costa sul do Chile, favorecendo anticiclogênese na Argentina nos dias -5 a -1; (iii) ocorrência de duas ciclogêneses à superfície entre os dias -3 e -1 no Atlântico Sul; (iv) uma expansão da região frontolítica localizada nos Andes, para o norte da Argentina no dia -2, para o Paraguai e Uruguai no dia -1, e para o sul do Brasil e Bolívia no dia 0; (v) um cavado baroclínico na troposfera alta em 500-200 hPa amplificando-se sobre o oeste argentino no dia -3; (vi) uma anomalia ciclônica de vorticidade potencial isentrópica em 325 K intensificando-se ao norte de 45°S sobre a região sulamericana no dia -7, gerando um centro de -2,0 UVP sobre o sul do Brasil e Uruguai no dia 0. Observou-se que as tendências de esfriamento da ordem de -4 C/dia em 925 hPa começam na Patagônia no dia -4 e se propagam para norte-nordeste, e no dia 0 a isaloterma de -8 C/dia ocupa os Estados do Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul. A advecção térmica é a maior responsável pelo esfriamento (-3 C/dia nos subtrópicos do Brasil), porém os efeitos diabáticos também são importantes (2 a 3 C/dia) no oeste e centro do continente. As simulações numéricas do modelo T062L28 do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos mostram que, quando a perturbação sinótica precursora é enfraquecida nas condições iniciais do dia -4, a situação não evolui para um evento de friagem, indicando que as amplitudes dos precursores determinam a evolução subseqüente para friagem. A destreza do modelo na previsão do evento mantém-se superior a 60 % até 7 dias de previsão. Conjetura-se que a ciclogênese no Atlântico no dia -1 é propiciada pela aproximação da vorticidade potencial ciclônica e difluência do cavado em 500 hPa. O forte gradiente zonal de pressão entre o ciclone no Atlântico e a alta pressão sobre a Argentina gera ventos de sul desde o mar de Weddell até o Brasil central, advectando ar frio para latitudes tropicais. A perda radiativa de energia durante a noite, no oeste da América do Sul, ajuda a aumentar o contraste térmico horizontal na região frontal. Uma boa concordância entre as evoluções do fenômeno obtidas das duas reanálises independentes mostra que os resultados são confiáveis. O estudo fornece subsídios para melhoramento de previsões de friagens no Brasil e o campo de vorticidade potencial possui capacidade para estender as previsões até oito dias de antecedência.