CCM

Complexo Convectivo de Mesoescala 

Organizador: Paulo Maurício Moura de Souza

(Revisado por: Lucas Paiva)

Definição: O Complexo Convectivo de Mesoescala (CCM) é um sistema convectivo que se encontra dentro da escala meso-a de acordo com a classificação de Orlanski (1975), cuja  área de cobertura é bastante extensa e  sua permanência pode exceder 12 h. Seu aparecimento é visto através de imagem de satélite devido a uma diminuição da radiação no infravermelho (RI) (Maddox, 1980, Figs. 1 e 2).

Característica:  De acordo com Maddox (1980), o Complexo Convectivo de Mesoescala (CCM) possui características que devem ser estabelecidas, conforme os critérios apresentados na Tabela 1: 

Tabela 1: Critérios para definição de um CCM

Tamanho:	A – Nebulosidade com uma área ≥ 100.000 km2 com uma temperatura contínua do IR de ≤ -32° C; B – A região interior de nuvem fria deve ter uma área ≥ 50.000 km2 com temperatura ≤ -52° C;
Gênese:	Quando os critérios A e B são satisfeitos;
Duração:	A e B devem permanecem por um tempo ≥ 6 h;
Extensão máxima:	Até onde a temperatura do quesito A é estabelecida (≤ -32° C);
Forma:	Excentricidade (eixo menor/eixo menor) ≥ 0.7 durante a extensão máxima;
Dissipação:	Quando A e B não são mais satisfeitos.

De acordo com Maddox (1980), os sistemas convectivos de mesoescala podem ser divididos em:

Fonte: Maddox (1980).


O critério utilizado para a definição da dimensão e do tempo deve-se pela garantia de que o sistema esteja dentro dos fenômenos atmosféricos de mesoescala. Em relação a temperatura, o critério garante a observação da área onde está ocorrendo a precipitação. O critério usado na definição da sua forma garante com que o sistema não tenha uma classificação linear.

1) Gênese (Fig. 2a): forma-se em ambiente com condições favoráveis. Efeitos de escalas menores podem desempenhar um papel importante como: topografia e fonte de calor. Liberação de calor latente e aquecimento devido a compressão do ar próximo ao ambiente podem levar a produção de uma região de meso-b (25-250 km, t < 6 h). Nesta região pode ocorrem fortes correntes descendentes (downdrafts) intensos devido à evaporação das gotas, causada pela entranhamento do ar seco e frio dentro da nuvem;

2) Desenvolvimento (Fig 2b): a partir de uma tempestade isolada, a frente de rajada (gust front) e outflow levam à formação de uma mesoalta. O  fluxo de umidade para dentro do sistema continua, proporcionando um crescimento rápido;

3) Maduro (Figs. 2c e 2d): nesta etapa, o sistema permanece sendo alimentado pelo fluxo de umidade. Os elementos convectivos ocorrem dentro de uma região úmida, com fraco cisalhamento vertical e são bastante eficientes na produção de chuva. Nesta etapa, a característica marcante é a circulação de massa para o sistema e a grande área de precipitação. O núcleo quente da mesocirculação pode levar à formação de uma mesobaixa, que aumenta a convergência para dentro do sistema.

4) Dissipação (Figs. 2e e 2f): esta etapa ocorre quando a alimentação do sistema é cortada ou mudada, fazendo com que sua organização de mesoescala se perca. Na imagem de satélite no canal infravermelho, ele aparece como um aspecto caótico. O CCM pode iniciar esta etapa por vários motivos: devido ao ar frio se intensificar debaixo do núcleo, as regiões de convergência se deslocam, assim como os centros de subsidência; o deslocamento do sistema em diferentes ambientes pode levar a uma redução do fluxo de umidade para si. Embora o CCM perca rapidamente a sua organização, o ar frio e o limite do outflow na superfície podem permanecer por muitas horas.   

Ciclo de vida e locais de ocorrência sobre a América do Sul

Segundo Dias (2009), a gênese geralmente ocorre no final da tarde e início da noite, quando as primeiras células convectivas se desenvolvem em uma região com condições favoráveis à convecção. Nessa etapa a fonte de calor e a topografia podem desempenhar um papel importante. Na parte da noite, a atmosfera se encontra mais estável, o fluxo de calor e umidade proveniente da Amazônia fornece condições necessárias para que esses sistemas cresçam. O estágio maduro geralmente ocorre durante o período da madrugada, coincidindo com o horário de máxima intensidade do Jato de Baixos Níveis (JBN), e que, durante este estágio, ocorrem fortes chuvas localizadas. Já o estágio de dissipação ocorre por volta das 12:00 UTC, quando o fluxo de calor e umidade é reduzido, em razão do aumento dos processos turbulentos que atuam para desacelerar o escoamento de norte canalizados pelos Andes. Outro mecanismo que pode contribuir para o estágio de dissipação é a circulação vale-montanha, que neste caso, os ventos sopram do vale para os Andes, favorecendo uma região de divergência em baixos níveis no interior do vale.

Segundo Velasco e Fritsch (1987), Confote (1997), Torres e Nicolini (2002) e Salio et al. (2007), o CCM ocorre preferencialmente entre as latitudes entre 15 e 30°S e tem um ciclo de vida típico com início à noite ou de madrugada, tendo a sua máxima extensão durante a parte da manhã e dissipando-se por volta do meio-dia. As ocorrências dos CCMs são mais frequentes durante a primavera, outono, verão e inverno (Conforte, 1997).

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Exemplo para avaliação:

No dia 03 de Dezembro de 2013, um evento de CCM ocorreu nas regiões fronteiriças da Argentina, Paraguai e Sul do Brasil. Para avaliar a condição de Complexo Convectivo de Mesoescala deste sistema dentro dos critérios de Maddox (1980), lançar-se-á mão de métodos visuais, qualitativos e quantitativos.

A animação a seguir mostra imagens de satélite de Temperatura realçada, durante todo o dia do fenômeno:

Animação 1: Canal de Temperatura realçada do satélite GOES-13, de 03.DEZ.2013. (Fonte: DSA-CPTEC)

Às 04Z, nota-se o aparecimento de nuvens profundas ao norte da Argentina, próximas de 65°W, que vão se desenvolvendo e rapidamente adquirem temperaturas inferiores a -80 em seu topo. O sistema assume dimensões consideráveis a partir das 10Z e, entre 11Z e 12Z30, atinge seu tamanho máximo. A partir de então, avança mais para o Brasil e Paraguai, começando a dissipar-se. Observa-se uma diminuição da temperatura de brilho até a senescência completa do complexo, em aproximadamente 16Z, ultrapassando as 6h mínimas de duração.

A figura a seguir (1) ilustra a média diária de radiação de onda longa reemitida. Quanto menor o valor das curvas, em W/m², mais profundas eram as nuvens que permaneceram ou passaram por determinada região. Com isso, duas áreas destacam-se: um pequeno núcleo, em torno de 28°S e 63°W, indica a região de formação e desenvolvimento do complexo; outro, em 26°S e 55°W, pode indicar os momentos de dissipação, bem como a presença de nuvens remanescentes.

Figura 1: Média diária da radiação de onda longa reemitida, em W/m². (Fonte: ESLR-NOAA)

Tomando o horário das 14Z, no qual o complexo atinge sua máxima proporção de tamanho, pode-se calcular tanto as áreas para os critérios A e B de Maddox (1980) quanto sua excentricidade.

Figura 2: Imagem instantânea ampliada da Animação (1), às 14Z. Estão esquematizadas elipses de área com para os critérios de Maddox (1980): A, em vermelho, e B, em verde. A legenda de T é a mesma da Animação (1). (adaptado de DSA-CPTEC)

Admitindo uma geometria elíptica para o complexo de nuvens, sendo que a e b são os semi-eixos da área de T  ≤ -32°C e a' e b' para T ≤ - 52°, a área S de cobertura é calculada por:

S = πAB

onde A e B são semi-eixos de elipse. Considerando também que 1° nas coordenadas geográficas equivalem a, aproximadamente, 100 km em comprimento, calculam-se áreas para o critério A de SA = 560.000 km² e, para o critério B, de SB = 400.000 km², aproximadamente. A excentricidade E, dada por:

E = B/A

onde B < A, resulta em E = 0,67.

Pode-se constatar ainda altos acumulados de precipitação para o dia em questão. Na Figura 3, três estações mostram dados de SYNOP de 32mm, 43mm e 42mm, localizados nos arredores da trajetória do CCM.

Figura 3: Precipitação acumulada em 24h na América do Sul (Fonte: Ogimet)

Considerando todas as incertezas e aproximações envolvidas, é correto caracterizar o evento como um CCM, por atender a todos os critérios propostos por Maddox.

Para visualizar melhor a caracterização de um CCM, poderia ter plotados algumas variáveis dinâmicas ou termodinâmicas de algum caso conhecido.

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Referências: 

Conforte, J. C. Um estudo de complexo convectivo de mesoescala sobre a América do Sul. 1997. 140 f. Tese (Doutorado) – INPE, São José dos Campos, 1997.

Dias, S. F. A. M; Rozante, R. J.; Machado, T. A. L. Complexos Convectivos de Mesoescala na América do Sul. In: Cavalcante, I. F. A. et al. Tempo e Clima no Brasil. São Paulo: Oficina de Texto, 2009. p. 181-194.

Salio, P.; Nicolini, M.; Zipser, E. J. Mesoscale convective systems over Southeastern South America and their relationship with the South American Low Level Jet. Monthly Weather Review, v. 135, p. 1290-1309, 2007.

Torres, J. C.; Nicolini, M. A composite if mesoscale convective systems over Southern South America and its relationship to low level jet events. VAMOS/CLIVAR/WRCP Conference on South American low-level jet, Santa Cruz de la Sierra, Bolívia, 2002.

Velasco, I.; Fritsch, J. M. Mesoscale convective complex in the Americas. J. Geophys. Res., v. 92, p. 9591-9613, 1987.

Ogimet - SYNOP: http://ogimet.com/cgi-bin/gsynop?zona=amersurc&base=bluem&proy=orto&ano=2013&mes=12&day=04&hora=00&vr4=R4&enviar=Ver

DSA - CPTEC/INPE: http://satelite.cptec.inpe.br/acervo/goes.formulario.logic

ESRL-NOAA - OLR reanalysis: http://www.esrl.noaa.gov/psd/cgi-bin/DataAccess.pl?DB_dataset=NOAA+Interpolated+OLR&DB_variable=Outgoing+Longwave+Radiation&DB_statistic=Mean&DB_tid=40081&DB_did=24&DB_vid=905