Análise de mesoescala de evento de tempo severo no Rio Grande do Sul através de simulações no modelo WRF

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Lopes, Murilo Machado
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/0013000018wfb
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Meteorologia
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Meteorologia
Centro de Ciências Naturais e Exatas
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/34362
Resumo: Severe convective storms are common in the La Plata Basin during spring, producing frequent hail; however, long-lived supercells are relatively rare in the region. The formation of a long-duration supercell storm during a severe weather event on October 14, 2015, was responsible for damage associated with hail across a wide swath of the central region of Rio Grande do Sul. Despite the presence of other convective cells, the vast majority of severe weather reports from that day was associated with the main storm, which had a long life cycle, lasting more than 8 hours. This work carried out a storm-scale numerical simulation aiming to reproduce the supercellular characteristics of the main storm recorded in the event and to understand the characteristics of the near-storm atmospheric environment that controlled the storm development. Based on initial and boundary conditions from the global Climate Forecast System version 2 (CFSv2) reanalysis, numerical simulations with the non-hydrostatic model WRF (Weather Research and Forecasting) were configured with three spatial domains of 9, 3 and 1 km horizontal grid spacing nested in a two-way mode. In the 1 km domain, the simulation represented well the discrete mode of the convective cell, its long duration, the surface hail accumulation and the typical characteristics of supercells, such as a long trail of a steady rotating updraft. The presence of an intense low level jet contributed to the convective initiation and to the establishment of long and strongly curved hodographs in the shallow layer, which generally favors the tornadic mode instead of intense hail production. Therefore, the meteorological aspects that led to the high number of hail reports were analyzed. An easterly low-level flow, channeled through the Central Depression of Rio Grande do Sul, played na important role in enhancing the vertical wind shear in the shallow layer and also intensifying the storm-relative winds, favoring a long-lived supercell with a wide updraft. This configuration also contributed to a greater curvature of the hodographs at low levels. However, lack of strong streamwise environmental vorticity at levels closest to the surface hampered the intensification of rotation at the low levels of the storm, making hail production the predominant severe weather phenomenon rather than a tornado or intense surface winds.
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This work carried out a storm-scale numerical simulation aiming to reproduce the supercellular characteristics of the main storm recorded in the event and to understand the characteristics of the near-storm atmospheric environment that controlled the storm development. Based on initial and boundary conditions from the global Climate Forecast System version 2 (CFSv2) reanalysis, numerical simulations with the non-hydrostatic model WRF (Weather Research and Forecasting) were configured with three spatial domains of 9, 3 and 1 km horizontal grid spacing nested in a two-way mode. In the 1 km domain, the simulation represented well the discrete mode of the convective cell, its long duration, the surface hail accumulation and the typical characteristics of supercells, such as a long trail of a steady rotating updraft. The presence of an intense low level jet contributed to the convective initiation and to the establishment of long and strongly curved hodographs in the shallow layer, which generally favors the tornadic mode instead of intense hail production. Therefore, the meteorological aspects that led to the high number of hail reports were analyzed. An easterly low-level flow, channeled through the Central Depression of Rio Grande do Sul, played na important role in enhancing the vertical wind shear in the shallow layer and also intensifying the storm-relative winds, favoring a long-lived supercell with a wide updraft. This configuration also contributed to a greater curvature of the hodographs at low levels. However, lack of strong streamwise environmental vorticity at levels closest to the surface hampered the intensification of rotation at the low levels of the storm, making hail production the predominant severe weather phenomenon rather than a tornado or intense surface winds.Tempestades convectivas severas são comuns na Bacia do Prata durante a primavera, produzindo frequente queda de granizo; contudo, supercélulas de longa duração são eventos relativamente raros na região. A formação de uma tempestade tipo supercélula de longa duração durante um evento de tempo severo em 14 de outubro de 2015, foi responsável por danos associados a queda de granizo em uma ampla faixa da região central do Rio Grande do Sul. Apesar da presença de outras células convectivas, a grande maioria dos registros de tempo severo naquele dia esteve associada à tempestade principal que apresentou um longo ciclo de vida, com duração superior a 8h. Este trabalho realizou uma simulação numérica em escala de tempestade visando reproduzir as características supercelulares da tempestade principal registrada no evento e compreender as características do ambiente atmosférico próximo à tempestade que controlaram seu desenvolvimento. A partir das condições iniciais e de contorno da reanálise global Climate Forecast System version 2 (CFSv2), simulações numéricas com o modelo não-hidrostático WRF (Weather Research and Forecasting) foram configuradas com três domínios espaciais de 9, 3 e 1 km de espaçamento horizontal de grade aninhados em modo mão-dupla (two-way). No domínio de 1 km a simulação representou bem o modo discreto da célula convectiva, sua longa duração, o acúmulo de granizo em superfície e as características típicas de supercélulas, como uma longa trilha de rotação na corrente ascendente. A presença de um intenso jato de baixos níveis contribuiu para o disparo convectivo e para o estabelecimento de hodógrafas compridas e com forte curvatura na camada rasa, o que geralmente favorece o modo tornádico em detrimento da grande produção de granizo. Assim, foram analisados os aspectos meteorológicos que conduziram ao elevado número de relatos de granizo. Um escoamento de leste em baixos níveis, canalizado através da Depressão Central do Rio Grande do Sul, desempenhou um papel importante em acentuar o cisalhamento vertical do vento na camada rasa e também intensificar o escoamento relativo à tempestade, favorecendo uma supercélula de longa duração com uma ascendente larga. Este escoamento também contribuiu para a maior curvatura das hodógrafas em baixos níveis. Contudo, a vorticidade ambiental não se encontrava ao longo do escoamento nos níveis mais próximos à superfície o que desfavoreceu a intensificação da rotação nos baixos níveis da tempestade, tornando a produção de granizo o fenômeno de tempo severo predominante ao invés de um tornado ou ventos intensos em superfície.Universidade Federal de Santa MariaBrasilMeteorologiaUFSMPrograma de Pós-Graduação em MeteorologiaCentro de Ciências Naturais e ExatasNascimento, Ernani de Limahttp://lattes.cnpq.br/1074092256181192Dal Piva, EversonAnabor, VagnerAlonso, Marcelo FelixMenezes, Wallace FigueiraLopes, Murilo Machado2025-03-06T13:49:46Z2025-03-06T13:49:46Z2024-12-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/34362ark:/26339/0013000018wfbporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2025-03-06T13:49:46Zoai:repositorio.ufsm.br:1/34362Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2025-03-06T13:49:46Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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