Estudo de caso: detecção de nevoeiro usando BTD

Após a revisão dos diferentes métodos para detecção de nevoeiro com destaque para imagens de satélite e do script em python para cálculo de Diferença de Temperatura de Brilho (BTD), chegou a hora de colocar algumas dessas ferramentas para um estudo de caso na região sul da América do Sul.

Situação sinótica

Ar frio e úmido com vento calmo é a situação ideal para formação de stratus e nevoeiros. Um cenário sinótico de subsidência inibe a formação de nuvens convectivas, promovendo a permanência de céu claro ou formação de nuvens estratiformes. Um céu noturno sem nuvens permite o resfriamento radiativo da superfície de uma forma mais intensa, aproximando a temperatura do ar e a do ponto de orvalho. Tudo isso costuma acontecer em uma região de ar frio formada após a passagem de um frente fria.

No dia 2 de julho de 2021, começou a se instalar um bloqueio atmosférico sobre o centro-sul do Brasil, decorrente da passagem de uma frente fria associada a uma forte massa de ar polar (veja mais no post Pode uma massa de ar frio atravessar o equador?). Um bloqueio é uma circulação anti-ciclônica na alta atmosfera que empurra o ar para baixo, formando uma massa de ar mais seca/densa e impedindo que os ventos relacionados às frentes frias “subam” para menores latitudes.

Além disso, o cinturão de baixas pressões da Antártida ficou um pouco mais restrita à região do polo, ou seja, os ciclones não avançam para norte e ficam estacionados mais ao sul e ao oceano. Com isso, as frentes frias não “sobem” para provocar chuvas mais pro interior do país, atingindo no máximo Argentina e parte do Uruguai.

Nesse cenário, o frio da massa de ar de origem polar e a umidade do oceano são carregados para as regiões da bacia do Prata, litoral do Uruguai e até o Rio Grande do Sul e Santa Catarina, mas os ventos não chegam com força. No sul do Brasil, as serras gaúcha e catarinense forçam a subida do ar, colaborando com a formação de nuvens baixas. Regiões de vale também são propícias à formação de nevoeiro, devido ao acúmulo do ar mais frio e denso próximo aos corpos d’água.

Análise sinótica próxima ao horário do estudo de caso: superfície, 850 (acima), 500 e 250 hPa (abaixo). Fonte: CPTEC/INPE
Análise sinótica próxima ao horário do estudo de caso: superfície, 850 (acima), 500 e 250 hPa (abaixo). Fonte: CPTEC/INPE

Na análise da carta sinótica de superfície da 00 UTC do dia 07/07, observa-se uma região de alta pressão atuando no Atlântico Sul com núcleo de 1036 hPa, e influenciando com crista o Sudeste, o Uruguai e do leste da Argentina. Na carta de 850 hPa, observa-se o escoamento de sudeste que desvia para sul ao encontrar a barreira do Andes, na figura dos Jatos de Baixos Níveis, direcionando para o Paraguai e norte e nordeste da Argentina. A isoterma de 0°C atua ao sul do paralelo de 35°S no Pacífico Sul e no extremo sul do continente, indicando que o ar mais frio está confinado ao sul desta latitude. Na carta de 500 hPa, observa-se uma circulação anticiclônica bem ampla e típica dessa época do ano no Brasil central, resultado do aprofundamento do escoamento de altitude. Na carta de 250 hPa, além da circulação anticiclônica já citada, observa-se o jato subtropical passando pela Argentina.

Imagens de satélite

Para essa região, foram consideradas as imagens de satélite da madrugada do dia 7 de julho de 2021. A observação de imagens em sequência revela uma movimentação horizontal maior de nuvens mais altas, enquanto nevoeiros tendem a permanecer na mesma região. Com o esfriamento noturno, o nevoeiro tende a aumentar com o tempo, diminuindo sua intensidade com o aquecimento diurno até sua dissipação completa.

Comparando as imagens de infravermelho dos canais 7 e 13 das 10 UTC (7h local), é possível notar uma diferença nos tons de cinza de algumas regiões, o que pode ser evidenciado calculando a diferença da temperatura de brilho das imagens desses canais. Um mapa desse produto (BTD) para esse horário pode ser visto na figura a seguir:

Diferença de temperatura de brilho (GOES-16) e estações de superfície consideradas no estudo.
Diferença de temperatura de brilho (GOES-16) e estações de superfície consideradas no estudo.

Um BTD positivo ocorre com os nevoeiros e as nuvens stratus noturnas. Assim, ganham destaque duas regiões sobre a Argentina (próximo à foz do Rio da Prata e a área que inclui a cidade de Resistência), leste do Uruguai e duas regiões sobre o Brasil (centro-norte gaúcho e divisa central entre Santa Catarina e Paraná). Assim, foram comparadas observações de superfície nessa data e hora para verificar as condições de nevoeiro.

Comparação com dados de superfície

Foram acessadas as informações horárias dos aeroportos argentinos de Resistencia (SARE) e Aeroparque de Buenos Aires (SABE). Em SARE, não houve registro de algum fenômeno que restringisse a visibilidade – inclusive, a diferença entre temperatura do ar (T) e temperatura do ponto de orvalho (Td) foi de 5°C às 10 UTC – e vento NE de 6 nós. Assim, os altos valores de BTD dessa região estavam mais acompanhando nuvens baixas estratiformes do que nevoeiro. Provavelmente exista um movimento levemente convectivo associado ao jato de baixos níveis presente na região, perturbando a formação de nuvens juntas à superfície. Já m SABE, nesse mesmo horário, a diferença foi de 2°C entre T e Td, sendo que depois foi registrado chuva leve e névoa, mas sem igualar T e Td, e vento variável de apenas 2 nós.

Na região leste do Uruguai, estava a mancha mais brilhante de BTD. Foram acessados os dados da estação de Santa Vitória do Palmar – Barra do Chuí (A899 INMET) no Brasil, assim como as estações de Rocha e Treinta y Tres no Uruguai (INUMET). Na estação brasileira, às 10 UTC, havia umidade de 95%, chegando a atingir 98% algumas horas antes e depois. Na estação de Rocha, foi registrado um máximo local de 95%, e em Treinta y Tres, foi registrado 100% de umidade entre 8 e 13 UTC (5h e 10h local). Nelas também foram registrados valores de visibilidade horizontal de 800 metros e de 200 metros, respectivamente, às 10 UTC. As estações de Trinidad (600 m), Melo (200 m), Florida (50 m) e Rivera (500 m) também tiveram quedas significativas de visibilidade por volta desse horário.

A região marcada com altos valores de BTD no RS é marcada pelo início do planalto Meridional brasileiro. Santa Maria está situada exatamente sobre um divisor d’água de duas bacias importantes do Rio Grande do Sul: Bacia do Uruguai e Bacia do Jacuí. Observando-se os dados de METAR (SBSM), existe registro de nevoeiro desde a noite do dia 6 até às 12 UTC, sendo registrada névoa às 13 UTC – entre 9 e 12 UTC, T e Td tiveram o valor de 9°C. Nesse intervalo de tempo, o vento alternou entre E e SE, não passando de 7 nós.

A região central da divisa entre os estados de Santa Catarina e Paraná possui relevo mais elevado com relação ao seu entorno, facilmente ultrapassando 900. Essa região ainda possui valores positivos grandes de BTD, com uma mancha menos evidente a leste, na região do vale do Itajaí. A estação de General Carneiro (A875 INMET) registrou 96% de umidade relativa às 10 UTC, Campos Novos 95% (A898), Rio do Campo 97% (A861) e Lajes 97% (A865) também. Umidade relativa alta em várias regiões, mas não houve casos de 100% nesses locais registrados pelas estações automáticas.

Conclusão

Uma imagem de Diferença de Temperatura de Brilho obtida através do satélite GOES-16 indica locais de formação de nuvens baixas e estratiformes. No entanto, como é uma visão de cima, existe uma limitação para decidir se a nebulosidade forma-se junto ao solo, caracterizando um evento de nevoeiro, ou não. A orografia (vales e morros), proximidade de corpos d’água e situação sinótica devem ser levados em consideração para esse tipo de análise, assim como outras ferramentas disponíveis em superfície.

Durante a passagem de 2021-07-07 10 UTC, foram analisadas algumas regiões de altos valores de BTD no mapa. Nos locais da Argentina, não houve ocorrência de nevoeiro, embora Buenos Aires tivesse registros bem próximos desse cenário, provavelmente devido à influência convectiva do jato de baixos níveis. Na região leste do Uruguai (incluindo extremo sul brasileiro), foram registrados altos valores de umidade relativa do ar, incluindo 100% na estação Treinta y Tres, e diversos casos de visibilidade horizontal abaixo de 1 km. Em Santa Maria/RS, houve registro de nevoeiro por toda a noite anterior adentrando a manhã desse dia. Em Santa Catarina, as estações automáticas registraram valores de umidade relativa próximas da saturação em vários pontos, mas sem registros de nevoeiro na região.

Agradecimento ao meteorologista Marcos Lourenço pelo apoio nas análises e dados do INMET, e também à Dra. Lucía Chipponelli pelos dados de visibilidade horizontal do INUMET.

Compartilhe :)

One comment

Leave a Reply

O seu endereço de e-mail não será publicado.

Esse site utiliza o Akismet para reduzir spam. Aprenda como seus dados de comentários são processados.