Defesa de Dissertação de Mestrado em Meteorologia
Estudante: Gabriel Ghiraldello Balestra
Programa: Meteorologia
Título: "Analisando os efeitos dos aerossóis e da umidade na organização de campos de nuvens rasas na Amazônia"
Orientador: Prof. Dr. Micael Amore Cecchini
Comissão Julgadora:
- Prof. Dr. Micael Amore Cecchini - Presidente e Orientador - IAG/USP
- Prof. Dr. Jorge Alberto Martins – UTFPR (por videoconferência)
- Prof. Dr. Thiago Souza Biscaro – INPE (por videoconferência)
Membros suplentes:
- Profa. Dra. Rachel Ifanger Albrecht - IAG/USP
- Prof. Dr. Dirceu Luis Herdies – INPE
- Prof. Dr. Henrique de Melo Jorge Barbosa – UMBC
- Prof. Dr. Luiz Augusto Toledo Machado - IF/USP
Resumo:
A floresta amazônica desempenha um papel fundamental na climatologia da América do Sul, influenciando balanço radiativo, fluxos de superfície e regimes de precipitação. A presença de aerossóis afeta a microfísica de nuvens ao atuar como núcleos de condensação (CCN), alterando processos de difusão de vapor, colisão dos hidrometeoros e a formação de chuva. Em ambientes poluídos, a supressão da chuva quente pode gerar instabilidade e favorecer o desenvolvimento de nuvens mais profundas, enquanto a umidade atmosférica modula a disponibilidade de vapor para condensação e a energia potencial convectiva disponível (CAPE), influenciando a transição da convecção rasa para profunda. A organização de campos de nuvens é um aspecto central para compreender como esses processos se manifestam. Este estudo investigou os efeitos da concentração de aerossóis e da umidade atmosférica sobre a organização de campos de nuvens convectivas na Amazônia. Foram realizadas simulações numéricas idealizadas com o modelo RAMS, variando a carga de aerossóis (100 a 3200 núcleos/mg de ar seco) e o perfil de umidade (Low, Mid, High). A partir das saídas do modelo, analisaram-se variáveis microfísicas (i.e. conteúdo de água líquida e de chuva), dinâmicas (i.e. velocidades verticais), estatísticas das nuvens (i.e. raio médio) e seis índices de organização convectiva (SCAI, MCAI, COP, ABCOP, Iorg e OIDRA). Uma análise de sensibilidade normalizada foi aplicada para quantificar a resposta de cada índice a variações graduais dos parâmetros. Os resultados mostraram que o conteúdo de água líquida integrado verticalmente aumentou com ambos os forçantes, mas por mecanismos distintos: a umidade promoveu aprofundamento das nuvens, aumentando a coluna contendo água líquida, enquanto o aerossol atuou pelo efeito microfísico, incrementando a quantidade de gotículas. O conteúdo de chuva integrado verticalmente apresentou máximos em níveis intermediários de aerossol (200–800 núcleos/mg de ar seco), indicando um regime ótimo. A altura do topo e o raio médio das nuvens também maximizaram em condições moderadas de aerossol e alta umidade, com evidências de agregação convectiva entre a quinta e a oitava hora. Os índices SCAI e MCAI mostraram-se fortemente correlacionados ao número de nuvens, enquanto COP e ABCOP foram mais sensíveis ao tamanho horizontal dos aglomerados. O ABCOP destacou-se como o índice mais consistente com a física esperada para a Amazônia, capturando adequadamente o ciclo diurno da convecção e os regimes ótimos de aerossol. O Iorg classificou todas as cenas como organizadas, e o OIDRA não apresentou comportamento claro. Os resultados indicam que a resposta da convecção a aerossóis e umidade é não-linear e dependente da métrica de organização, com implicações importantes para a parametrização de interações em modelos climáticos. A efetividade do ABCOP para o contexto proposto promove a ideia da utilidade dos índices de organização para parametrizações dos campos de nuvens em modelos climáticos em escala global.
Palavras-chave: Amazônia, Organização convectiva, Modelagem numérica, Aerossol, Umidade, Índices de organização