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Título: Relâmpagos no Nordeste do Brasil: ocorrência, variabilidade espaço-temporal e relação com microfísica das nuvens
Autor(es): Abreu, Lizandro Pereira de
Palavras-chave: Sensoriamento remoto;Relâmpagos;TRMM;LIS;Nuvens de tempestade
Data do documento: 21-Set-2018
Referência: ABREU, Lizandro Pereira de. Relâmpagos no Nordeste do Brasil: ocorrência, variabilidade espaço-temporal e relação com microfísica das nuvens. 2018. 130f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: It is estimated that about 60-75 million lightning occur annually, killing an average of 132 people every year in Brazil. The Northeast region of Brazil (NEB) accounts for 18% of the total deaths in the national territory. Considering the population of all Brazilian regions, the state of Piauí presented the highest mortality rate (1.8 deaths per million); which is higher than the country’s total rate (0.8) and the NEB rate (0.5). Studies have shown that lightning formation is associated with the collision between ice particles (crystal and graupel) in the presence of supercooled water droplets in regions with strong updrafts. Therefore, the objective of this study is to evaluate lightning spatial and temporal distribution in NEB, as well as to investigate the relationship between lightning and cloud microphysics, during the period from 1998 to 2013. Data from two orbital plataforms were used: i) Lightning Imaging Sensor (LIS), TRMM Microwave Imager (TMI) and Precipitation Radar (PR) from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite to provide information on the occurrence of total lightning (intracloud and cloud-to-ground) and vertical content of the atmosphere (hydrometeors, precipitation rate, rain type); ii) Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), on board of Terra platform provide the ground elevation data, to verify the influence of topography on lightning rates. The analysis was performed monthly, seasonaly and general spatial distribution . The general spatial distribution was based on Cluster Analysis and aided the identification of the greatest points of lightning occurrence (hotspots). Finally, the lightning was analyzed according to the quantiles technique, finding the characterization according to the microphysical characteristics of clouds. In the NEB territory, it was registered great spatial and temporal variability in the lightning rates, with mean varying from 0 to 44.5 flashs.km-2 .year-1 . All the hotspots are located in Piauí, Maranhão states and west region of Bahia. The topography of NEB seems to act as a facilitator of the convective process, by the increases of intense updrafts formation, an essential factor for the generation of electric charges inside the thunderclouds. The cluster analysis together with the investigation of the characteristics of each of the hostspots allowed to infer that the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) and Mesoscale Convective Systems (MCS) are the systems most associated with lightning in NEB territory, being the lightning hotspots characterized as occurrence sites of these systems. Regarding the microphysical parameters of the cloud, it was observed that when the lightning happens, the atmosphere has lower values of liquid water in the cloud, high amounts of ice water, high convective precipitation rate, lift of height freezing level and high probability of precipitation (or the occurrence of this); this information allowed the conceptual model proposition of the microphysical characteristics present when lightning occurs in the NEB.
Resumo: Estima-se que cerca de 60-75 milhões de relâmpagos ocorram anualmente, sendo esses responsáveis pela morte de, em média, 132 pessoas todos os anos no Brasil. A região Nordeste do Brasil (NEB) concentra 18 % da totalidade de óbitos ocorrida em todo o território nacional, e se considerarmos a população das diferentes regiões, o estado do Piauí apresentou a maior taxa de mortalidade da região (1,8 mortes por milhão); sendo esse valor bastante superior à taxa nacional (0,8) e do próprio NEB (0,5). Estudos têm evidenciado que a formação dos relâmpagos está associada à colisão entre as partículas de gelo (cristal e graupel), na presença de água líquida super-resfriada em regiões com fortes correntes ascendentes. Nesse sentido, este trabalho busca avaliar a distribuição espaço-temporal dos relâmpagos no NEB, bem como investigar a relação dos relâmpagos com a microfísica das nuvens, compreendendo o período de 1998 a 2013. Dentro deste escopo, foram utilizados dados de duas plataformas orbitais: i) a partir do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) foram utilizados os dados dos sensores Lightning Imaging Sensor (LIS), TRMM Microwave Imager (TMI) e Precipitation Radar (PR), que fornecem informações sobre a ocorrência de relâmpagos totais (intranuvem e nuvem-solo) e conteúdo vertical da atmosfera (hidrometeoros, taxa de precipitação, tipo de chuva); ii) a partir da plataforma Terra, por meio do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) foram utilizados os dados de elevação do terreno, para verificarmos a influência do relevo na taxa de relâmpagos. Os dados foram analisados na forma de distribuição mensal, sazonal e geral. A distribuição geral foi trabalhada com base na análise de agrupamentos, além de auxiliar na identificação dos pontos de maior ocorrência de relâmpagos (hotspots). Por fim, os relâmpagos foram analisados de acordo com a técnica dos quantis, onde buscou-se a distinção em função das características microfísicas das nuvens. O NEB possui grande variabilidade espacial e temporal nas taxas de relâmpagos registradas em seu território, com média variando de 0 a 44,5 relâmpagos/km²*ano. As regiões onde foram registrados índices elevados de relâmpagos totaislocalizam-se nos estados do Piauí, Maranhão e parte oeste Bahia (compreendendo todos os 20 hotspots do NEB). A topografia da região parece agir como facilitador do processo convectivo propiciando a formação de intensas correntes ascendentes imprescindíveis para geração de cargas elétricas no interior das nuvens de tempestade. A análise de agrupamentos em conjunto com a investigação das características de cada um dos hostspots nos permitiu inferir que a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e os Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), são os principais sistemas associados aos relâmpagos no território do NEB, estando os hotspots de relâmpagos caracterizados como locais de ocorrências destes sistemas. Quanto aos parâmetros microfísicos da nuvem, foi observado que associado à ocorrência de relâmpagos, a atmosfera possui menores valores de água líquida na nuvem, quantidades elevadas de gelo, elevada taxa de precipitação convectiva, elevação na altura do nível de congelamento e alta probabilidade de precipitação (ou a ocorrência desta); estas informações permitiram a proposição de um modelo conceitual das características microfísicas presentes quando ocorrem relâmpagos no NEB.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26328
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