Mestrado: Estudo de caso de Sting Jet num ciclone extratropical do tipo Shapiro-Keyser no Atlântico Sul

 

Sting Jet é o termo cunhado pelo pesquisador inglês Keith Browning em 2004 para se referir a ventos intensos observados próximos à superfície e que acompanham o jato de baixos níveis que ocorre ao longo das frentes frias associadas a ciclones extratropicais do tipo Shapiro-Keyser. Em ciclones Shapiro-Keyser há uma fratura da frente fria, que progride então através do setor quente na direção perpendicular à frente quente. Sting Jet refere-se à aparência em forma de gancho ou à cauda de um escorpião, usada para descrever os fortes ventos observados na porção da seclusão quente que se dobra em direção à retaguarda do seu movimento. Por sua baixa frequência, não se registram estudos sobre Sting Jets para a América do Sul. Este trabalho tem o objetivo de determinar se o evento de fortes ventos observados em superfície entre 24 e 26 de agosto de 2014 na costa sul da América do Sul é ou não um fenômeno do tipo Sting Jet por meio de análise diagnóstica nas escalas sinótica e mesoescala. Em adição, são estudados os mecanismos físicos que contribuem para a formação e o ciclo de vida dos fortes ventos observados. Para análises em mesoescala, é usado o modelo regional WRF. As análises sinóticas baseadas em imagens GOES-13, análises dos campos de transporte de umidade e vorticidade vertical do modelo global GFS, caracterizaram inicialmente o sistema em escala sinótica. Com o auxílio dos resultados do diagrama de fase para ciclones extratropicais, verificou-se que o ciclone tem início assimétrico, com núcleo profundo e frio, evoluindo para um ciclone mais circular de núcleo raso e quente, apresentando região de seclusão quente, semelhante a ciclones tropicais. A confirmação de que o ciclone extratropical estudado é do tipo Shapiro-Keyser veio por meio das análises dos resultados do modelo WRF de 9 km de espaçamento de grade, onde a estrutura de fratura frontal entre as frentes quente e fria fica realçada. A análise frontogenética apontou a região do ciclone estudado mais provável para a ocorrência do Sting Jet, identificando-se um mínimo abaixo de -4 K m-1 s-1 (frontólise) naquela área. O fluxo de calor sensível mostrou um máximo de até 125 W m-2 s-2 na mesma região, o qual, em associação às camadas mais frias do núcleo do ciclone ainda em desenvolvimento, apontou a diminuição da estabilidade estática, o que favorece o surgimento do Sting Jet pela aceleração vertical do movimento descendente local. As simulações WRF de mais alta resolução espacial mostraram que os locais onde foram reproduzidos os núcleos de magnitude do vento horizontal de baixos níveis de até 35 m s-1 e vertical entre -20 e -30 cm s-1 coincidem com boa aproximação com a região da presença do Sting Jet. Verificou-se ainda, por meio de cortes verticais em várias posições do sistema ciclônico simulado, a presença de intrusão de ar estratosférico sobre a área de formação do Sting Jet, identificada pela isolinha de vorticidade potencial isentrópica de -2 UVP. Nesses mesmos cortes, a inclinação do gradiente da temperatura potencial de bulbo úmido designou o caminho estabelecido pela esteira transportadora fria e seca que acompanha os Stings Jets, como relatado em estudos efetuados para o Hemisfério Norte. Esses cortes verticais mostraram a estrutura vertical do sistema como um todo, esmiuçando os componentes da nuvem vírgula associada ao ciclone Shapiro-Keyser, a cabeça da nuvem vírgula invertida, sua cauda e seu entalhe. O aumento da resolução espacial do modelo regional para 3 km de espaçamento entre os pontos de grade não acrescentou maiores detalhes à estrutura tridimensional estudada, concluindo-se que a escala espaço-temporal do fenômeno Sting Jet parece estar muito bem resolvida já na grade de 9 km de espaçamento entre seus pontos. A hipótese de que a presença de gelo teria alguma importância para o fenômeno foi rejeitada pelos experimentos com a parametrização de microfísica de nuvens na grade de 3 km com e sem a inclusão da fase gelo nas simulações. Comparando-se os resultados alcançados nesta pesquisa com aqueles estabelecidos na literatura científica sobre o assunto, conclui-se que o fenômeno aqui estudado pode ser de fato classificado como Sting Jet. Por fim, sugere-se um maior número de estudos de caso de fenômenos semelhantes ao aqui estudado a fim de estabelecer critérios de identificação objetiva, como já feito para o Hemisfério Norte, bem como a elaboração de uma climatologia de Sting Jets para a região da América do Sul.