Como e por que foi feito o primeiro recenseamento de nuvens do Brasil?

Censo de nuvens

Para conseguir prever com precisão eventos extremos, como tempestades, ou simular cenários de impactos das mudanças climáticas, é preciso avançar no conhecimento dos processos físicos que ocorrem no interior das nuvens e descobrir a variação de fatores como o tamanho das gotas de chuva, a proporção das camadas de água e de gelo e o funcionamento das descargas elétricas.

As regiões escolhidas para a pesquisa de campo representam os diferentes regimes de precipitação existentes no Brasil. [Imagem: Luiz A. T. Machado et al. – 10.1175/BAMS-D-13-00084.1]

Este é um dos objetivos de uma equipe de pesquisadores de várias universidades brasileiras e estrangeiras reunidos no “Projeto Chuva”, que realizaram uma série de campanhas para coleta de dados em seis cidades brasileiras – Alcântara (MA), Fortaleza (CE), Belém (PA), São José dos Campos (SP), Santa Maria (RS) e Manaus (AM).

As regiões escolhidas para a pesquisa de campo representam os diferentes regimes de precipitação existentes no Brasil. “É importante fazer essa caracterização regional para que os modelos matemáticos possam fazer previsões em alta resolução, ou seja, em escala de poucos quilômetros,” disse Luiz Augusto Toledo Machado, do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

Nuvens sem gelo

Para que as medições pudessem ser comparadas usadas como parâmetros nos modelos computacionais, foi utilizado um conjunto comum de instrumentos, incluindo radares de nuvens de dupla polarização.

O radar de dupla polarização, em conjunto com outros instrumentos, envia ondas horizontais e verticais que, por reflexão, indicam o formato dos cristais de gelo e das gotas de chuva, ajudando a elucidar a composição das nuvens e os mecanismos de formação e intensificação das descargas elétricas durante as tempestades. Também foram coletados dados como temperatura, umidade e composição de aerossóis.

Experimentos adicionais específicos foram realizados em cada uma das seis cidades. No caso de Alcântara, o experimento teve como foco o desenvolvimento de algoritmos de estimativa de precipitação para o satélite internacional GPM (Global Precipitation Measurement), lançado em fevereiro de 2014 pela NASA e pela JAXA (Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial).

“Naquela região, o grande desafio é conseguir estimar a precipitação das chamadas nuvens quentes, que não têm cristais de gelo em seu interior. Elas são comuns na região do semiárido nordestino,” explicou Machado.

Por não abrigarem gelo, a chuva dessas nuvens passa despercebida pelos sensores de micro-ondas que equipam os satélites usados normalmente para medir a precipitação, resultando em dados imprecisos. As medições de nuvens quentes feitas por radar em Alcântara, comparadas com as medições feitas por satélite, indicaram que os valores de volume de água estavam subestimados em mais de 50%.

Instrumentos utilizados no censo das nuvens. Em cima: radar, radiômetro de micro-ondas e LIDAR (“radar de laser”). Embaixo: dois pares de disdrômetros e radar de chuva. [Imagem: Projeto Chuva]

SOS Chuva

Em Fortaleza foi testado um sistema de previsão de tempestades em tempo real e de acesso aberto chamado Sistema de Observação de Tempo Severo (SOS Chuva).

“Usamos os dados que estavam sendo coletados pelos radares e os colocamos em tempo real dentro de um sistema de informações geográficas. Dessa forma, é possível fazer previsões para as próximas duas horas. E saber onde chove forte no momento, onde tem relâmpago e como a situação vai se modificar em 20 ou 30 minutos. Também acrescentamos um mapa de alagamento, que permite prever as regiões que podem ficar alagadas caso a água suba um metro, por exemplo,” contou Machado.

Em Belém os pesquisadores usaram uma rede de instrumentos de GPS para estimar a quantidade de água na atmosfera. Também foram lançados balões meteorológicos capazes de voar durante 10 horas e coletar dados da atmosfera. “O objetivo era entender o fluxo de vapor d’água que vem do Oceano Atlântico que forma a chuva na Amazônia,” contou Machado.

Relâmpagos

Na campanha de São José dos Campos, o foco era estudar os relâmpagos e a eletricidade atmosférica. Para isso, foi utilizado um conjunto de redes de detecção de descargas elétricas em parceria com a Agência de Pesquisas Oceânicas e Atmosféricas (NOAA), dos Estados Unidos, e a Agência Européia de Satélites Meteorológicos (Eumetsat).

“Foram coletados dados para desenvolver os algoritmos dos sensores de descarga elétrica dos satélites geoestacionários de terceira geração, que ainda serão lançados pela NOAA e pela Eumetsat nesta década. Outro objetivo era entender como a nuvem vai se modificando antes que ocorra a primeira descarga elétrica, de forma a prever a ocorrência de raios,” contou Machado.

Tempestades mais severas do mundo

Em Santa Maria, em parceria com pesquisadores argentinos, foram testados modelos matemáticos de previsão de eventos extremos. Segundo Machado, a região que abrange o sul do Brasil e o norte da Argentina que ocorrem as tempestades mais severas do mundo.

“Os resultados mostraram que os modelos ainda não são precisos o suficiente para prever com eficácia a ocorrência desses eventos extremos. Em 2017, faremos um novo experimento semelhante, chamado Relâmpago, no norte da Argentina”, contou Machado.

“Foi o primeiro recenseamento de nuvens feito no Brasil. Essas informações servirão de base para testar e desenvolver modelos capazes de descrever em detalhes a formação de nuvens, com alta resolução espacial e temporal”, concluiu o pesquisador.

Bibliografia:

The Chuva Project: How Does Convection Vary across Brazil?

Luiz A. T. Machado, Maria A. F. Silva Dias, Carlos Morales, Gilberto Fisch, Daniel Vila, Rachel Albrecht, Steven J. Goodman, Alan J. P. Calheiros, Thiago Biscaro, Christian Kummerow, Julia Cohen, David Fitzjarrald, Ernani L. Nascimento, Meiry S. Sakamoto, Christopher Cunningham, Jean-Pierre Chaboureau, Walter A. Petersen, David K. Adams, Luca Baldini, Carlos F. Angelis, Luiz F. Sapucci, Paola Salio, Henrique M. J. Barbosa, Eduardo Landulfo, Rodrigo A. F. Souza, Richard J. Blakeslee, Jeffrey Bailey, Saulo Freitas, Wagner F. A. Lima, Ali Tokay

Bulletin of the American Meteorological Society

Vol.: 95, Issue 9

DOI: 10.1175/BAMS-D-13-00084.1

Abraços e beijos!

Dakir Larara

Cientistas brasileiros vão estudar microfísica das nuvens

Prever a tempo

Prever fenômenos extremos no Brasil – como as tempestades que costumam castigar diversas áreas no país durante o verão – com maior prazo de antecedência ainda é um desafio para os meteorologistas. Esta é a proposta de um grupo de pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Para isso, eles precisam entender a estrutura interna das tempestades que se originam dos principais regimes de precipitação do país.

O objetivo do Projeto Chuva é conseguir prever fenômenos climáticos extremos com maior prazo de antecedência.[Imagem: INPE]

Batizada de “Projeto Chuva”, a iniciativa consiste em estudar a microfísica das nuvens, isto é, os processos físicos no interior delas, para desenvolver um modelo numérico capaz de rodar no supercomputador Tupã, em operação desde janeiro no Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos, em Cachoeira Paulista (SP).

“Por conta do maior poder de resolução espacial do Tupã, é preciso parametrizar e descrever os elementos com mais detalhes. Isso implica medir o tamanho dos hidrometeoros (partículas encontradas nas nuvens), como as gotas líquidas, o granizo, o graupel (forma de granizo) e a neve, assim como sua distribuição nos sistemas climáticos”, explica Luiz Augusto Machado, coordenador do projeto.

Tomografia das nuvens

Esse processo de coleta e análise de dados será realizado em sete locais no país, representativos dos principais regimes de precipitação do Brasil. “Nosso objetivo é criar um banco de dados dessas estruturas microfísicas e verificar se elas se ajustam a essa alta resolução espacial, de até 1 quilômetro”, contou.

Os experimentos tiveram início em março de 2010 no Centro de Lançamento de Alcântara (MA). De lá, os pesquisadores partiram para Fortaleza (CE), onde construíram uma torre para abrigar o radar móvel de dupla polarização. O equipamento, considerado um dos mais modernos da área, está agora instalado no topo do prédio do Departamento de Meteorologia da Universidade Federal do Pará, em Belém.

Além de fornecer dados e medidas sobre as estruturas das nuvens, o radar, aliado a uma série de equipamentos meteorológicos, permitirá aos cientistas conhecer os processos de precipitação relacionados à microfísica das nuvens, como a formação de descargas elétricas, efeitos radiativos e interação com aerossóis.

“A influência das gotas sobre o clima tem diversas implicações, desde processos radiativos às mudanças climáticas”, explicou Machado.

Nesse processo definido como tomografia dos sistemas, o foco da pesquisa em Fortaleza foi a precipitação costeira. São as chamadas “nuvens quentes”, responsáveis por grande parte das chuvas nos trópicos. Em Belém, os pesquisadores investigam as chuvas de linhas de instabilidade, formadas por grandes aglomerados de cúmulos-nimbos e que, ao penetrar no interior da Amazônia, provocam chuvas intensas.

Novo satélite brasileiro

Em cada uma das localidades pesquisadas, serão ministrados cursos para meteorologistas sobre a instrumentação utilizada.

“O sensoriamento remoto por satélite e por radar, a microfísica e a modelagem por computação são áreas novas no setor. Por conta disso, há no Brasil poucos especialistas no assunto”, disse Machado.

Além do conhecimento sobre a microfísica das nuvens, os dados obtidos em cada sistema serão aplicados no desenvolvimento de algoritmos de um novo satélite brasileiro. Com o lançamento previsto para 2015, o satélite irá compor o Programa Internacional de Medidas de Precipitação (Global Precipitation Measurement – GPM, em inglês), liderado pelas agências espaciais Nasa (Estados Unidos) e Jaxa (Japão), para monitorar a precipitação em todo o mundo em áreas de 25 km2 a cada três horas.

Zona de convergência

No fim de 2011, será a vez do Vale do Paraíba, no interior paulista, onde predomina a zona de convergência do Atlântico Sul e são formadas as tempestades locais. Em seguida, o grupo estudará os complexos convectivos de mesoescala em Foz do Iguaçu. Esse sistema é responsável pela formação de grandes aglomerados de nuvens, que representam 90% da precipitação na região Sul do Brasil.

Depois, os cientistas retornarão ao Norte do país para estudar, em Manaus, os diversos tipos de regimes presentes na Amazônia, entre os quais a convecção intensa local e a convecção organizada. De lá, o grupo seguirá para Brasília para pesquisar as chuvas relativas às penetrações de frentes frias, organizadas na parte central do Brasil.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br

Raios cósmicos induzem formação de nuvens e influenciam temperatura na Terra

Físicos da Dinamarca e do Reino Unido demonstraram que os raios cósmicos podem estimular a formação de gotas de água na atmosfera da Terra, conduzindo à formação de nuvens. Segundo os pesquisadores, este é o mais forte indício experimental já obtido de que o Sol influencia o clima da Terra e como ele o faz – alterando o fluxo de raios cósmicos que atinge a superfície da Terra.

As implicações da descoberta são significativas e de grande alcance não apenas científico, mas também político.

Raios cósmicos semeiam nuvens

Ainda se sabe pouco sobre como exatamente o Sol influencia, e em que magnitude, o clima e a temperatura na Terra. A hipótese de Henrik Svensmark, da Universidade Técnica da Dinamarca, em Copenhague, é a de que os raios cósmicos representam um papel importante nesse mecanismo.

Segundo Svensmark e seus colegas, os raios cósmicos “semeiam” as nuvens de baixa altitude, que refletem uma parte da radiação solar de volta para o espaço. A quantidade de raios cósmicos que atingem a Terra, por sua vez, depende da intensidade do campo magnético solar. Quando esse campo magnético é mais forte – o que se evidencia pela presença de mais manchas solares -, mais raios são desviados, menos nuvens se formam e, assim, a Terra se aquece. Se o contrário acontecer no Sol, a temperatura na Terra cai.

O que os cientistas fizeram agora foi demonstrar experimentalmente que um fluxo de raios cósmicos atua positivamente na formação de nuvens.

Simulação dos raios cósmicos

Para se transformar em gotículas e formar as nuvens, o vapor de água na atmosfera precisa de uma alguma superfície em torno da qual se condensar. Esse papel é desempenhado principalmente pelos chamados aerossóis, partículas líquidas ou sólidas presentes no ar.

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 Os pesquisadores agora demonstraram que os raios cósmicos também desempenham esse papel, ionizando moléculas na atmosfera, moléculas estas que atraem o vapor de água, agregando-o até formar uma estrutura grande o suficiente para funcionar como superfície de condensação.

O experimento consiste em um recipiente com uma mistura de gases representando uma atmosfera típica da Terra – oxigênio, nitrogênio, vapor de água, ozônio, dióxido de enxofre etc. Uma fonte de luz ultravioleta gerou as moléculas de ácido sulfúrico, que servem como “semente” às quais as moléculas de água podem se aglomerar.

Os raios cósmicos foram simulados por um feixe de elétrons de 580 MeV. O grupo verificou que o feixe de elétrons levou a um aumento substancial na quantidade de aglomerados de moléculas. Segundo os pesquisadores, os elétrons, assim como os raios cósmicos na atmosfera real, ionizam as moléculas no ar, resultando na aglomeração das moléculas de água.

Divergências climáticas

O IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas) afirma que a maior parte do aquecimento registrado no clima da Terra nos últimos 50 anos deve-se a emissões de gases de efeito estufa gerados pela atividade humana.

Mas outros cientistas argumentam que o Sol tem uma influência significativa nas mudanças do clima da Terra porque, ao longo dos últimos séculos, tem havido uma estreita correlação entre as temperaturas globais e a atividade solar – embora essa correlação pareça ter sido interrompida ao longo dos últimos 40 anos.

Sem dados suficientes para uma conclusão mais precisa, o debate científico logo deu lugar a algo mais parecido com um debate religioso – os grupos se dividiram e estabeleceram uma fronteira intransponível entre o chamado “grupo do consenso” e o “grupo dos céticos”.

O “grupo do consenso” saiu vencedor por larga margem numérica entre os cientistas, e estabeleceu uma ortodoxia que tem resistido firmemente.

A nova descoberta vem dar força ao grupo daqueles que exigem um comportamento mais científico do IPCC, largamente acusado de ser mais político do que científico em suas conclusões.

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 Nos modelos do IPCC, as variações do brilho solar tiveram um impacto sobre o aquecimento global de apenas alguns centésimos de grau ao longo dos últimos 150 anos.

Bibliografia:Cosmic ray decreases affect atmospheric aerosols and clouds
Henrik Svensmark, Torsten Bondo, Jacob Svensmark
Geophysical Research Letters
Vol.: 36, L15101
DOI: 10.1029/2009GL038429

Pulverizar nuvens para fazer chover não funciona, dizem cientistas

Um novo estudo indica que a pulverização de nuvens para a produção “forçada” de chuva não funciona tão bem como se imaginava.

Chuva artificial

Em muitas áreas do mundo, como o sertão nordestino, a chuva é um recurso raro e precioso. Para estimular a precipitação, há décadas tem-se experimentado semear as nuvens com produtos químicos, como iodeto de prata ou dióxido de carbono congelado (gelo seco).

Há muitos defensores do método, que já teve usos famosos, como em 2008 nos Jogos Olímpicos de Pequim, quando grande quantidade de partículas foi pulverizada em nuvens para que chovesse antes – e não durante – as provas esportivas. Mas, de acordo com a nova pesquisa, feita por cientistas do Departamento de Geofísica da Universidade de Tel Aviv, em Israel, o mecanismo não é eficiente. Os resultados foram publicados na revista Atmospheric Research.

Pulverização de nuvens

O estudo analisou dados sobre pulverização de nuvens nos últimos 50 anos, detendo-se particularmente nos efeitos da atividade em uma área no norte de Israel. O grupo comparou estatísticas de períodos sem pulverização e com pulverização, bem como a precipitação em áreas adjacentes e em que não houve tentativas de produção de chuvas.

“Ao comparar as estatísticas de chuva com períodos de pulverização, conseguimos ver que os aumentos na precipitação ocorreram ao acaso. Os aumentos foram devidos a mudanças de padrões climáticos e não à semeadura de nuvens”, disse Pinhas Alpert, um dos autores do trabalho.

O mais destacado foi um período de seis anos de aumento na precipitação, que se acreditava ter sido um bem-sucedido resultado da chuva artificial. Pinhas e seus colegas verificaram que a elevação correspondeu à manifestação de um tipo específico de ciclone, consistente com o aumento de chuvas sobre as regiões montanhosas em Israel que foram pulverizadas. Os pesquisadores observaram que no período também houve um aumento nas chuvas sobre os montes da Jureia, área na qual não foi feita a semeadura de nuvens.

Nuvens sobre montanhas

Apesar de ser um método caro, há atualmente mais de 80 projetos de pulverização de nuvens em andamento no mundo, de acordo com a Organização Meteorológica Mundial. A despeito das iniciativas, segundo Pinhas não há, até o momento, provas de que o método realmente funciona. A exceção, ressalta o cientista, é se a semeadura for feita em nuvens orográficas, que são formadas sobre montanhas e duram pouco.

Fonte: Reassessment of rain enhancement experiments and operations in Israel including synoptic considerations Zev Levinlow, Noam Halfon, Pinhas Alperta.

September 2010
Vol.: 97, Issue 4, Pages 513-525
DOI: 10.1016/j.atmosres.2010.06.011

Pirocumulonimbus: super nuvem supera força de um vulcão

Olá Pessoas!!! O texto a seguir é no mínimo curioso.

Vale a rápida leitura!

Uma cumulonimbus é uma nuvem impressionante – uma torre gigantesca em forma de bigorna, que pode chegar por volta dos 12km de altura, disparando raios, ventos e chuvas.

Adicione fumaça e fogo a essa mistura e você terá uma pirocumulonimbus, um verdadeiro dragão das nuvens, capaz de cuspir fogo, gerando uma tempestade explosiva realmente criada pela fumaça e pelo calor do fogo, capaz de devastar milhares de hectares. E, nesse processo, a tempestade de pirocumulonimbus vai criar um funil que, como uma chaminé, levará sua fumaça até a estratosfera da Terra, com efeitos adversos duradouros.

Uma pirocumulonimbus combina fumaça e fogo com as características de uma tempestade violenta. Poluentes dessas tempestades são canalizados até a estratosfera. [Imagem: Naval Research Lab/Mike Fromm]

Nuvem dragão

Estudando esses dragões das nuvens, que cospem o fogo que as gera para áreas enormes, os cientistas agora acreditam que estas tempestades intensas podem ser a fonte do que anteriormente se acreditava serem partículas vulcânicas arremessadas até a estratosfera. Eles também sugerem que as pirocumulonimbus aparecem com mais frequência do que se pensava, e afirmam que elas são responsáveis por um grande volume dos poluentes aprisionados na atmosfera superior da Terra.

“Um pirocumulonimbus individualmente pode injetar partículas na baixa estratosfera em altitudes de até 16 km,” afirma o Dr. Glenn K. Yue, um cientista atmosférico do Centro de Pesquisas Langley, da NASA. Yue é um dos oito autores de um artigo sobre pirocumulonimbus, publicado no Boletim da Sociedade Meteorológica Americana, intitulado “A História Não Contada das Pirocumulonimbus”.

Nuvem vulcânica

O artigo reavalia dados anteriores para concluir que muitos eventos de poluição na estratosfera têm sido erroneamente atribuídos a partículas de erupções vulcânicas. Três “fenômenos de nuvens misteriosas” foram citados como exemplos que foram na verdade o resultado de tempestades pirocumulonimbus, incluindo um inicialmente atribuído à erupção de 1991 do Monte Pinatubo, nas Filipinas. A coluna de fumaça que se pensava ter sido criada pelo Pinatubo foi, concluem eles, de uma tempestade pirocumulonimbus no Canadá.

Uma razão para essa interpretação errônea, diz Yue, é que os cientistas acreditavam que nenhum fenômeno natural teria tanta energia quanto uma erupção vulcânica para penetrar a “tropopausa” da Terra em um período tão curto de tempo. A tropopausa é a barreira entre a atmosfera baixa e a estratosfera.

Imagem real de uma pirocumulonimbus registrada no dia 19 de Junho de 1991 em Quebec, no Canadá. [Imagem: Fromm et al.]

Chuva de fogo

Yue e seus colegas reavaliaram dados do instrumento SAGE II, a bordo do Earth Radiation Budget Satellite satélite. O SAGE II foi lançado em 1984 e desativado em 2005.

“Nosso trabalho também mostra que as pirocumulonimbus acontecem com mais frequência do que as pessoas imaginam,” acrescenta Yue. Em 2002, por exemplo, vários instrumentos de sensoriamento detectaram 17 eventos distintos de pirocumulonimbus apenas na América do Norte. Os seres humanos têm sido responsáveis por muitas tempestades pirocumulonimbus, diz Mike Fromm, primeiro autor do artigo.

O pior incêndio da história do Colorado foi iniciado por um funcionário do serviço florestal “e dentro de 24 horas houve uma tempestade pirocumulonimbus,” diz Fromm, um meteorologista do Laboratório de Pesquisas Navais em Washington. Impulsionado pela tempestade que que ele próprio gerou, o incêndio de 2002 destruiu 138.000 acres (558,5 quilômetros quadrados) em quatro municípios, deslocou mais de 5.000 pessoas de suas casas e causou seis mortes.

Se as ações humanas influenciam a atividade das pirocumulonimbus o suficiente para afetar significativamente o clima global é uma questão em aberto. Acredita-se que a atividade humana cause o aquecimento global, que aumenta o número de incêndios florestais.

“É uma história convincente. Mas não sabemos o bastante para dizer se há provas suficientes disso,” diz Fromm.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br