Mestrado: Distribuição de tamanho de gotas de chuva em tempestades com e sem descargas elétricas na cidade de São Paulo

Este estudo fez uma análise da distribuição de tamanho de gotas de chuva (DSD) observada em sistemas precipitantes com raios (tempestades elétricas) e sem raios na cidade de São Paulo a partir de medidas de um radar de apontamento vertical (micro rain radar – MRR) durante o período de Dezembro de 2015 à Março de 2020. Durante este período foram identificados 94 sistemas precipitantes que resultaram em 117,87 horas de observações (42.431 DSDs), sendo que 43 foram classificadas como tempestades com raios e 51 sem raios. Independente da atividade elétrica, a DSD pode ser representada por uma função gama com parâmetro de forma negativo. As tempestades com raios têm taxa de precipitação e diâmetros medianos maiores do que as tempestades sem raios, ou seja, 7,15 mm/h contra 3,11 mm/h e 1,44 mm contra 1,17 mm respectivamente. Quando se analisa a distribuição de frequência de ocorrência, observa-se que 59% das DSDs das tempestades com raios têm taxa de precipitação inferior a 2 mm/h, enquanto que as tempestades sem raios têm 73% das observações. Já para taxas de precipitação maiores que 10 mm/h, as tempestades com raios têm mais de 18% das observações, enquanto que as tempestades sem raios ficam restritas a 9% das medidas. As tempestades com raios têm maior concentração de gotas acima de 2 mm de diâmetro e as tempestades sem raios para diâmetros menores que 2 mm. Ao analisar a variação da DSD em função da atividade elétrica (ciclo de vida), observou-se que as taxas de precipitação são mais altas durante o estágio de desenvolvimento (9,03 mm/h), seguido da maturação (7,81 mm/h) e dissipação (5,02 mm/h). Já no diâmetro mediano, temos que a fase de dissipação apresentou o maior valor, ou seja, 1,57 mm, seguido da maturação com 1,53 mm e 1,48 mm no desenvolvimento. Por fim, analisou-se como a DSD variava em função da polaridade do campo elétrico. As tempestades elétricas com campo elétrico negativo tinham 81% das observações com taxa de precipitação inferior a 10 mm/h, já as com campo elétrico positivo eram 91% das medidas. As tempestades com campo elétrico negativo têm maior concentração de gotas com diâmetros maiores que 2,3 mm, já as tempestades elétricas com campo elétrico positivo tinham maiores concentrações para diâmetros menores que 1,7 mm. As tempestades com campo elétrico negativo têm diâmetro mediano de 1,53 mm, enquanto que as com campo elétrico positivo têm 1,45 mm. Estes resultados indicam que nas tempestades com raios existe um predomínio do processo de acreção que é potencializado durante o processo de colisão seguido de coalescência abaixo da base da nuvem. Já os sistemas sem raios, o processo de agregação predomina e produz cristais de gelo menos densos que derretem e aumentam a eficiência de quebra das gotas em detrimento da coalescência. Por fim, a atividade elétrica e a polaridade do campo elétrico indicam que na fase de desenvolvimento e maturação e campo elétrico positivo há um predomínio do processo de acreção, enquanto que na dissipação e campo elétrico negativo a agregação domina.