INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E

TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

Departamento Acadêmico de Saúde e Serviços - DASS

Curso Técnico em Meteorologia

Leonardo Edemir Cacilhas

Paulo Ricardo Hames

Jéssica Cristina Régis

Vanessa Cristina Régis

SISTEMAS FRONTAIS E UM CASO DE NEVE NO RIO GRANDE DO SUL

Florianópolis

17 de junho de 2009

2

"Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma". Antoine Lavoisier

3

RESUMO

Como a atmosfera se encontra em constante movimento, por causa das

forças fundamentais que atuam na mesma. Ela está sujeita aos diversos sistemas

que causam variações significativas no tempo. Um dos deles são os Sistemas

Frontais, que englobam diversos elementos meteorológicos essenciais para a

existência desde sistema como o encontro de duas massas de ar de características

termodinâmicas diferentes, formando entre ambas uma zona ou frente. Assim existe

a formação das nuvens associadas a esta frente e finalmente o ciclone, que é um

centro de baixa pressão.

Com base dos conceitos básicos que determinam a compreensão de um

sistema frontal, realizou-se um estudo de caso sobre a neve ocorrida em setembro

do ano 2008 no sul do Rio Grande do Sul. Para tal, foram inseridas cartas sinóticas,

imagens de satélite, bem como a descrição do tempo cronológico e os dados de

temperatura colhida das estações meteorológicas automáticas de Caçapava do Sul,

Bagé, Canguçu, Santana do Livramento, todas no Estado gaúcho. A fim de chegar

até a mais pura realidade dos fatos, foi feita uma entrevista com pessoas que

vivenciaram a neve. Os resultados obtidos foram o estudo detalhado do caso e seu

impacto, visto que chamou a atenção pela época em que ocorreu.

Palavras-chave: massas de ar, sistemas frontais, neve, ciclone extratropical,

nuvens.

4

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. Esquema de Circulação geral da atmosfera......................................................... 7

FIGURA 2 . Massas de ar atuantes no Brasil...........................................................................8

FIGURA 3. Modelo conceitual de uma frente fria.....................................................................10

FIGURA 4. Modelo conceitual de uma frente quente................................................................11

FIGURA 5. Representação de uma frente estacionária.............................................................11

FIGURA 6. Modelo Conceitual de uma frente oclusa................................................................11

FIGURA 7. Imagem de satélite no canal infravermelho realçado...............................................13

FIGURA 8 . Processo de ciclogênese....................................................................................15

FIGURA 9 . Modelo conceitual de um Ciclone Extratropical por Bjerknes..................................16

FIGURA 10 . 03h00min – GMT................................................................................................17

FIGURA 11 - 06h00min – GMT................................................................................................17

FIGURA 12 - 09h00min – GMT ..............................................................................................18

FIGURA 13 – Carta sinótica do dia 04/09/2008 as 12z .............................................................20

FIGURA 14 – Carta sinótica do dia 05/09/2008 as 12z..............................................................21

FIGURA 15 – Carta sinótica do dia 06/09/2008 as 00z . ...........................................................23

FIGURA 16 .Carta sinótica do dia 07/09/2008 as 00z................................................................24

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................................6

2. MASSAS DE AR....................................................................................................................7

3. SISTEMAS FRONTAIS E SEUS COMPONENTES..................................................................10

4. IDENTIFICAÇÃO E TIPOS DE NUVENS NUM SISTEMA FRONTAL........................................13

5. CICLOGÊNESE, CONCEITO E FORMAÇÃO DE UM CICLONE EXTRATROPICAL..................15

6. NEVE, A RELAÇÃO ENTRE AS MASSAS POLARES E CICLONES........................................19

6.1. O evento na metade sul gaúcha.........................................................................................19

6.2. Entrevista com um atingido pela neve....................................................................................24

7. CONCLUSÃO.............................................................................................................................26

REFERÊNCIAS...............................................................................................................................27

ANEXO A........................................................................................................................................28

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INTRODUÇÃO

No passado, a partir de pesquisas e mais desenvolvimentos científicos,

descobriu-se que a atmosfera não é estática como se pensava. Foi aí que adentrou

a teoria de Hadley, a qual diz que a diferença do ângulo de incidência de radiação

solar é diferente entre os pólos e o equador. Fixando-se nesta idéia, Hadley concluiu

que existem diferenças de temperaturas entre ambas as regiões citadas

anteriormente.

Com a variação da temperatura, obviamente logo se pensou na variação de

pressão, pois o ar mais aquecido do equador ascende por ser menos denso,

acumula-se em altitude e acaba se dirigindo para os pólos, onde se resfria por

completo. Esse ar torna-se mais denso e acaba por ter um movimento descendente,

gerando assim uma área com alta pressão atmosférica na região polar, a qual será

levada até o equador em virtude da diferença de pressão atmosférica. Isso origina a

célula de Hadley.

Mediante esse raciocínio, descobriu-se que existem ainda outras células, as

quais formam as altas pressões subtropicais e baixas pressões subpolares. Em

virtude dessa variação de temperatura, pressão e consequentemente umidade, tem-

se a formação das massas de ar, que nada mais são do que porções de ar

estacionadas em um determinado lugar, adquirindo suas características, ou seja,

uma massa formada nos pólos deverá ser fria e seca.

Como a atmosfera é dinâmica, do encontro das massas de ar distintas, forma-se

os sistemas frontais, que exercem grande papel na formação de instabilidades,

causando mudanças bruscas nas condições do tempo por onde passam, além de

causar danos em função dos fortes ventos muitas vezes associados a ciclones extra

tropicais. A combinação frio intenso e umidade alta darão início ao processo da

formação da neve. E é com base neste assunto que neste estudo serão abordados

os sistemas frontais e um caso de neve ocorrido no sul do Rio Grande do Sul em

setembro de 2008, destacando passo a passo a trajetória dos sistemas, bem como

entrevistando pessoas que vivenciaram o fenômeno.

7

MASSAS DE AR

O que é uma massa de ar?

Fonte: http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/

FIGURA 1– Esquema de Circulação geral da atmosfera

De acordo com Rubens Leite Vianello e Adil Rainier Alves (1991, p. 311), Não

existe um constante gradiente de temperatura entre a linha equatorial e os pólos.

Sendo assim, Vianello e Alves afirmam que grandes porções de ar quente podem

permanecer largamente entre o equador e os trópicos, assim como o ar frio pode

permanecer sobre as regiões polares. Com isso há a formação das diferentes

massas de ar, que são grandes porções de ar com praticamente a mesma

propriedade termodinâmica, ou seja, temperatura e umidade uniformes. Elas

deslocam-se pelo globo de acordo com variação da pressão (Figura 1). Partindo

8

desse conceito, surge a classificação das massas de ar, que vai ser apresentada a

seguir:

Massas de ar equatoriais: dominam toda a parte equatorial do globo terrestre,

sendo assim quente e bastante instável.

Massas de ar tropicais: desenvolvidas através do cinturão de altas pressões

subtropicais, tendem a ser geralmente quentes e quando sobre o mar transportam

umidade. Originam-se pela subsidência do ar que subiu no equador.

Massas de ar polares: anticiclones migratórios, secos e frios, que perdem suas

características ao longo do deslocamento.

Massas de ar Antártica: por se originar no continente antártico, elas obviamente

são extremamente frias e secas.

Na figura 2, observa-se as diversas variáveis de massas de ar atuantes na

América do Sul.

9

Fonte: http://www.portaltosabendo.com.br/editor/assets/Figura38.jpg

FIGURA 2 – Massas de ar atuantes no Brasil

Massa equatorial continental: forma-se na floresta Amazônica. Em virtude do seu

lugar de origem, tem-se o predomínio de baixas pressões atmosféricas, as quais irão

constantemente gerar nuvens de desenvolvimento vertical e, consequentemente,

elevados volumes de chuva ao longo do ano.

Massa equatorial marítima: origina-se na Zona de Convergência intertropical e,

consequentemente, é quente e úmida. Tem influência sobre o regime pluviométrico

na região nordeste do Brasil e da América do Sul no verão. No inverno com o

aquecimento maior no Hemisfério Norte e na linha equatorial, essa massa tende a

migrar para essas áreas.

Massa tropical continental: tem como região de origem a região do Chaco, onde

predominam regiões com baixas pressões atmosféricas, tendo o ar sempre quente e

seco, porém bastante instável em virtude da convergência de calor e umidade da

massa equatorial continental, sobretudo no verão quando se desenvolvem os

sistemas convectivos de mesoescala.

Massa tropical marítima: localizada sobre o oceano Pacífico e Atlântico, é

dominada por um sistema de alta pressão subtropical desenvolvido pela

descendência do ar que ascendeu no equador. Segundo, Vianello e Alves (2002, p.

313), a parte inferior desses anticiclones é fria e úmida, já a parte superior é quente

e seca. Essa massa exerce influência em todo o território litoral Brasileiro, criando o

clima tropical mais úmido.

Massa polar Marítima: essa é seca e fria, migratória e assim perde um pouco de

suas características no deslocamento em direção ao equador. Quando se encontram

com o ar quente próximo do Equador, acontece o processo de frontogênese,

assunto do próximo capítulo.

10

SISTEMAS FRONTAIS E SEUS COMPONENTES.

Frente é intersecção da superfície frontal com a superfície (PETTERSEN,

1956; VIANELLO, 1991; OLIVEIRA, 2001). Em outras palavras é a linha que separa

massas de ar com discrepâncias termodinâmicas. Esse conceito de sistema frontal

foi proposto por Bjerknes (1919), com intuito de comparar as grandes batalhas da

primeira guerra mundial. As frentes são classificadas em:

Frente fria: é o avanço do ar frio mais denso por baixo do ar quente, fazendo-o

levantar e formar nuvens (figura 3).

Fonte: www.rainhadapaz.g12.br/.../frente_fria.jpg

FIGURA 3 – Modelo conceitual de uma frente fria

Frente quente: dá-se quando o ar quente tem mais força e caminha por cima de

uma espécie de “rampa” formada pelo ar mais frio (figura 4).

11

Fonte: www.rainhadapaz.g12.br/.../frente_quente.jpg

FIGURA 4 – Modelo Conceitual de uma frente quente

Frente Estacionária: ocorre quando nem o ar frio e o ar quente têm força o

suficiente para se deslocarem, causando um equilíbrio (figura 5).

FIGURA 5 – Representação de uma frente estacionária

Frente oclusa: é o avanço do ar muito frio ao encontro do ar menos frio localizado

na vanguarda da frente quente (figura 6).

Fonte:upload.wikimedia.org/.../300px-Frente_oclusa.jpg

FIGURA 6 – Modelo conceitual de uma frente oclusa

12

Frontogênese: Eis a seguinte situação. Há uma frente estacionária sobre o centro

da Argentina, ou seja, um equilíbrio de pressão entre ambas as massas. Por vezes

um cavado (área alongada de baixa pressão) em altos níveis cruza os Andes e

chega próximo ao sistema frontal. Como na borda do cavado em altitude o ar

ascende, acaba derrubando a pressão, formando uma baixa pressão em algum

ponto da frente.

No eixo (centro) do cavado o ar descende, aumentando a pressão em

superfície e intensificando o anticiclone polar. Os ventos desse sistema começam a

girar ciclonicamente ao redor da baixa pressão. Isso ocorre em função da força de

Coriolis, ou seja, a influência do movimento rotacional da terra, fazendo os sistemas

circularem.

Desse processo se formará uma onda frontal, a qual avançará para nordeste

no HS (ou sudeste no HN), carregando o ar frio em sua retaguarda. Em muitos

casos, tem-se a formação de ondas frontais subtropicais, as quais só avançam e

trazem apenas tempo bom em sua retaguarda e não necessariamente frio intenso.

Assim, frontogênese é o processo de formação ou intensificação de uma

frente e frontólise para o enfraquecimento e dissipação (Pettersen, 1956).

13

IDENTIFICAÇÃO E TIPOS DE NUVENS NUM SISTEMA FRONTAL.

A partir das imagens de satélite e visão a olho nu, adquire-se a possibilidade de

identificar os diversos tipos de nebulosidade associados aos sistemas frontais.

Frente fria: caracteriza-se por uma extensa banda de nuvens com milhões de

quilômetros de comprimento com centenas de quilômetros de largura. Na imagem

de satélite infravermelho realçada há uma frente fria bem no canto direito da imagem

(figura 7).

.Fonte: EPAGRI-CIRAM

FIGURA 7 – Imagem de satélite no canal infravermelho realçado

As nuvens formadas na dianteira do observador, primeiramente, em virtude

dos Jatos em altos níveis da troposfera, aparecem nuvens cirrus: “nuvens isoladas

com forma de filamentos brancos e delicados, ou de bancos, ou de faixas estreitas,

brancas ou em sua maioria brancas. Estas nuvens têm um aspecto fibroso ou brilho

sedoso, ou ambas as coisas” (VIANELLO e ALVES, 1991, p.345).

Logo aparecem as derivações dos cirrus, como os cirrocumulus e cirrostratus.

Em seguida entram médias, com os altocumulus, que de acordo com Vianello e

Alves são um lençol ou camada de nuvens brancas ou cinzentas, ou

simultaneamente brancas e cinzentas, apresentando geralmente sombras próprias,

compostos de pequenas lâminas, seixos, rolos, etc., de aspecto muitas vezes

parcialmente fibroso ou difuso.

14

Posteriormente chegam os Cumulunimbus, os quais são nuvens com enorme

desenvolvimento vertical e as únicas a produzir descargas elétricas e granizo. Por

último vem os Nimbostratus, que é uma nuvens cinzenta e sombria, provocadora de

tempo chuvoso constante, inclusive é a partir desses tipos de nebulosidade que vão

ocorrer precipitações de neve.

Frente quente: Aparecem menos nítidas nas imagens e também bem

reduzidas em relação às frentes frias.

15

CICLOGÊNESE, CONCEITO E FORMAÇÃO DE UM CICLONE

EXTRATROPICAL.

O processo de formação de um ciclone frontal é chamado de Ciclogênese.

Ciclones Extratropicais:

Também chamados ciclones de latitudes médias, são sistemas de baixa

pressão frios, sempre associados a sistemas frontais, sendo causadores de ventos

fortes e mar agitado por onde passam.

Formação:

Segundo Mario Adelmo Varejão-Silva (2006, p. 380), na linha onde se

posiciona a zona frontal, ou seja, o encontro de massas de ar distintas

termodinamicamente, o ar frio por ter uma densidade maior em relação ao ar quente,

naturalmente forma ondas atmosféricas. Tais ondulações são ciclônicas,

favorecendo a convergência de massa e a conseqüente formação de um núcleo de

baixa pressão à superfície. Na figura 8, podemos acompanhar as etapas do

processo.

Fonte: www.master.iag.usp.br/.../AULA04/AULA04.HTML (2004).

FIGURA 8 – Processo de ciclogênese.

Ainda no estágio inicial da onda, o ar frio avança de sul (HS) e o ar quente de

norte. Rubens Leite Vianello (2002, p.321) em seu livro, complementa que à medida

que o ar frio avança ao encontro da frente quente, a circulação ciclônica adquire

ainda mais intensidade e, consequentemente, o ciclone também. Desta forma o

rebaixamento de pressão acentuado causa os ventos característicos dos Ciclones

16

Extratropicais. Também afirma que em altos níveis da troposfera se desenvolve um

cavado igualmente ao padrão de superfície. Na figura 9, tem-se o modelo conceitual

de um Ciclone Extratropical (HN), elaborado por Bjerknes em 1919:

.

Fonte: REBOITA (2008).

FIGURA 9 – Modelo conceitual de um Ciclone Extratropical por Bjerknes

Outro ponto a citar é que, de acordo com A. S. Oliveira (1986 apud

MONTEIRO, 2007, p. 71), em latitudes médias como o litoral norte da Argentina e

Rio Grande do Sul, é preciso que se tenha uma frente estacionária por um

determinado período de tempo em superfície, para dar início ao processo de

formação de um Ciclone Extratropical.

Nas seqüências de imagens de satélite GOES no canal infravermelho

colorido, identifica-se nitidamente a afirmação dita anteriormente. O evento foi um

Ciclone Extratropical a leste do Sul do Brasil no dia 20 de agosto de 2007 (figuras

10, 11 e 12).

17

FIGURA 10 – Ciclone desenvolvendo-se. 03h00min – GMT

FIGURA 11 – Fase madura. 06h00min – GMT

18

FIGURA 12 – Deslocamento para o oceano Atlântico. 09h00min – GMT

Fonte: CPTEC/INPE

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NEVE, A RELAÇÃO ENTRE AS MASSAS POLARES E OS CICLONES

A neve é um tipo de precipitação, porém na forma de cristais de gelo, que

podem ser flocos, pelotas ou grãos de neve. Seu processo de formação se dá

quando partículas de água super resfriadas dentro da nuvem encontram núcleos de

congelamento, nos quais esta particular acaba congelando. Os núcleos podem ser

poeiras ou qualquer outra particular carregada pelo vento.

Após algum tempo, a neve não é mais sustentada pelo ar e acaba caindo. Se

a temperatura na superfície for baixa, a neve consegue cair sob sua forma original.

Caso contrário acontece a chuva congelada.

Geralmente, sobretudo nas latitudes médias, a associação de uma massa de

ar muito frio com um Ciclone Extratropical (que traz umidade e forma nuvens) pode

acarretar a neve.

O evento de neve na metade sul gaúcha:

No dia 4 de setembro de 2008, havia um sistema frontal com ramo

estacionário sobre o Sul do Brasil. No sul da Argentina deslocava-se uma ampla e

intensa massa de ar polar, como podemos ver na carta sinótica de superfície,

disponível no site do CPTEC (Centro de Previsão do tempo e estudos climáticos)

(figura 13).

20

FIGURA 13 – Carta sinótica do dia 04/09/2008 às 12z

Na noite do mesmo dia a Metsul Meteorologia já previa em seu blog chamado

Direto da Metsul, chance de neve na Argentina, Uruguai e sul do RS.

A sexta-feira será de frio intenso para setembro com valores de temperatura

raramente observados durante a tarde em algumas cidades do Estado. Instala-se um

complexo cenário atmosférico em que sistema de baixa pressão passa a atuar junto ao

ar polar, trazendo chuva que pode ser forte e rajadas de vento. Não se descarta a

possibilidade de neve ou queda de gelo em pontos de menor altitude do Sul, Centro e

parte do Oeste, onde o frio será muito mais intenso.

No dia 05 de setembro de 2008, o avanço de um Vórtice Ciclônico (baixa

pressão) em níveis médios da troposfera diminui de forma significativa as

temperaturas nessa altitude, o que junto ao ar muito frio e úmido em superfície

acabou formando a neve. De acordo com a MetSul Meteorologia, houve neve

granular em Santana do Livramento, Herval, Arroio Grande, Hulha Negra, Candiota,

Bagé, Aceguá, Dom Pedrito, Morro Redondo e pontos isolados da área urbana de

Pelotas. A neve em flocos ocorreu em Pedras Altas, Canguçu, Piratini e sobretudo

21

em Pinheiro Machado, cuja cidade teve duas horas seguidas de precipitação nival e

acumulação no solo. No anexo A, são apresentadas as fotos da nevasca no RS.

Na carta sinótica de superfície das 12 UTC do 05/09/2008, pode-se notar o

avanço da grande Alta pressão polar pela Argentina. A frente estacionária continua

sobre o Sul do Brasil, porém mais deslocada para norte (figura 14).

FIGURA 14 – Carta sinótica do dia 05/09/2008 as 12z

Esse dia teve temperaturas extremamente baixas para Setembro no Rio

Grande do Sul (tabela 1).

22

TABELA 1 – Temperaturas mínimas no dia 5 de setembro de 2008 no RS.

Cidade Temperatura mínima Obs

Caçapava do Sul 2,5ºC 6,9ºC (3,4ºC as

14h)

Bagé 2,5ºC 8,6ºC (3,5ºC as

14h)

Canguçu 2,2ºC 5,5ºC (3,2ºC as

14h)

Santana do

Livramento

2,7ºC 7,8ºC (3,4ºC as

13h)

Fonte: Inmet.

Pela noite, o Vórtice Ciclônico em médios níveis, comentado anteriormente

acabou intensificando o sistema frontal e dando início ao processo de ciclogênese,

ou seja, formação de um ciclone extratropical. Conforme a carta da 00 UTC do dia

06, equivalente às 21h no Brasil (figura 15).

23

FIGURA 15 – Carta sinótica do dia 06/09/2008 às 00z

No dia 06 de setembro de 2008 o ciclone extratropical está formado sobre o

oceano próximo da costa Sul brasileira, de acordo com a figura 16. Sua pressão

atmosférica central é de 1000 hPa.

24

FIGURA 16 – Carta sinótica do dia 07/09/2008 AS 00z

6.2 Entrevista com um atingido pela neve.

Entrevistador: Paulo Ricardo Hames

Entrevistado: Renato Farias

Local: Piratini, RS

Em que período do dia começou a precipitar a neve?

Por volta das 10 horas da manhã

Qual foi a intensidade?

Começou fraca mas depois ficou forte

Qual foi sua duração?

Permaneceu o dia inteiro

Então houve bastante acumulação?

Sim, acumulou muito

25

Qual foi o último evento de neve que presenciou na região?

Em julho de 1994, época da Copa do Mundo.

Já havia visto neve em setembro?

Nunca. Achei anormal.

26

CONCLUSÃO

Mediante esta pesquisa envolvendo o assunto Sistemas Frontais, foi

extremamente importante conhecer e conceituar passo a passo cada variável do

tema, bem como as palavras de pesquisadores que no passado descobriram

tesouros de conhecimento e hoje dão o prazer de entender que a atmosfera é

dinâmica, ou seja, nada está parado. Observando-se uma nuvem neste exato

momento, se pode afirmar com definitiva certeza que daqui a alguns minutos ela não

será a mesma e não estará no mesmo lugar.

No estudo de caso apresentado ao fim da pesquisa, foi analisado a evento de

neve ocorrido em setembro de 2008, usando imagens, dados e entrevista. Assim foi

breve, mas detalhadamente relatado a fenômeno, deixando claramente as

características climáticas do Sul do Brasil, bem como mostrar as diversas anomalias

e acontecimentos que nem todos os anos são observados sobre um mesmo lugar.

27

REFERÊNCIAS

RODRIGUES, Maria Laura Guimarães; FRANCO, Davide; SUGAHARA, Shigetoshi.

Climatologia de frentes frias no litoral de Santa Catarina. Revista Brasileira de

Geofísica. Vol.22(2), maio/setembro 2004. Disponível em:

< http://www.sbgf.org.br/publicacoes/revista.html>. Acesso em 25/05/09

CAMARGO, Ricardo; FREDIANI, Maria Eugenia B. Meteorologia sinótica. MASTER,

julho 2004. Disponível em:

< http://www.master.iag.usp.br/ind.php?inic=00&pos=1&prod=ensino>. Acesso em

22/05/09

AYODE, J.O. Introdução à climatologia para os trópicos. 9.ed.. Rio de Janeiro,

RJ: Bertrand Brasil, 2003.

SILVA, Varejão M.A. Meteorologia e climatologia. Recife, PE: VD2, 2006.

VIANELLO, Rubens Leite; ALVES, Adil Rainier. Meteorologia básica e aplicações.

Viçosa, MG: UFV, 2000.

COSTA, Carlos Cezar Lobo. Meteorologia na aeronáutica. 2006

ANDRADE, Kelen Martins. Climatologia e comportamento dos sistemas frontais

sobre a América do Sul. 2007

MONTEIRO, Maurici Amantino. Dinâmica atmosférica e a caracterização dos

tipos de tempo na bacia hidrográfica do Rio Araranguá. 2007

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ANEXO A- Fotos da neve ocorrida no Rio Grande do Sul.

29

30

Fonte: METSUL