Meteorologia Sinótica: Cumulonimbus (Cb)

Cumulonimbus (Cb)

São nuvens isoladas, densas e de contorno bem definido, que desenvolvem-se verticalmente. Sua base é horizontal, possui grande dimensão vertical em forma de torres ou montanhas (até bigornas, pois parte da região superior, que pode atingir valores de 10 a 15 km, é quase sempre achatada) constituem-se principalmente de gotículas de água nas porções inferiores, e apresentam cristais de gelo nas superiores. As cumulonimbus geralmente são acompanhadas de trovões, relâmpagos e fortes pancadas de chuva, com casos de granizo e formação de tornados.

Figura 1: Cumulonimbus vista na região do terminal de ônibus Butantã no dia 09/11/2015 às 11:54. Foto tirada por Ana Carolina Crespo.

Figura 2: A mesma Cumulonimbus vista na região do km 22 da Raposo Tavares (Cotia) no dia 09/11/2015 às 12:19. Foto tirada por Ana Carolina Crespo.

Formação

O desenvolvimento de uma Cumulonimbus deve-se as correntes ascendentes de ar que propiciam a convecção de uma massa de ar quente e úmida, impulsionando um crescimento vertical e ganho de volume. Ao atingir os altos níveis da tropopausa, ocorre um alongamento em seu topo, devido aos ventos horizontais, esse achatamento tem o formato característico conhecido como anvil ou bigorna.

Fases de desenvolvimento de uma Cb:

Cumulus bem desenvolvida
Cumulus congestus
Cumulonimbus calvus, quando a nuvem já possui limite definido, porém ainda não há fibras, franjas, ou a estrutura superior de bigorna. Nessa fase iniciam-se fortes pancadas de chuva
Cumulonimbus capillatus, fase madura com rápido desenvolvimento

*A Cb pode se desenvolver também de uma Altocumulus ou de uma Altostratus, desde que sua porção superior possua uma protuberância.

Figura 3: Formação de uma Cb. Fonte: NSSL - NOAA

Figura 4: Esquema de uma Super célula. Fonte: Eastern Illinois University

Figura 5: Esquema da extensão vertical de uma Cb de acordo com as regiões polar, temperada e tropical. Fonte: NOAA

Encontra-se no interior da nuvem correntes ascendente e descendente, acarretando turbulência. O ramo descendente transporta ar frio podendo formar uma frente de rajada.

Figura 6: Representação dos movimentos ascendentes ( transportando ar quente e úmido ) e movimentos descendentes ( transportando ar frio) em uma Cb. Fonte: Wikipedia.

Condições Atmosféricas

Com o objetivo de estudar as características de uma nuvem Cumulonimbus registrada no dia 28/09/2015 às 00:00 UTC na cidade de São Paulo, coletamos dados meteorológicos em diferentes fontes. Abaixo, encontra-se o resultado com uma análise informativa das particularidades relevante da atmosfera este instante.

Tabela 1: Dados traduzidos do código METAR para a estação meteorológica do aeroporto de Congonhas (SP). Período de 27/09/2015 a 12Z até 28/09/2015 a 12:59 Z.

Tabela 2: Dados traduzidos do código METAR para a estação meteorológica do aeroporto de Guarulhos (SP). Período de 27/09/2015 a 12Z até 28/09/2015 a 12:59 Z.

Tabela 3: Dados traduzidos do código METAR para a estação meteorológica do Campo de Marte (SP). Período de 27/09/2015 a 12Z até 28/09/2015 a 12:59 Z.

Tabela 4: Dados traduzidos do código SYNOP para a estação meteorológica do aeroporto de Congonhas (SP). Período de 27/09/2015 a 11:30Z até 28/09/2015 a 9:30 Z.

Tabela 5: Dados da estação meteorológica IAG/USP (Água Funda - SP). Período de 27/09/2015 a 12Z até 28/09/2015 a 12:59 Z.

Comparando os dados das estações, chegamos que as 00:00 do dia 28/09/2015, a atmosfera encontrava-se instável, com presença de precipitação, trovoadas, raios e relâmpagos, destacamos o registro do aeroporto de congonhas que apresentou chuva com cumulus de grande extensão vertical.

O vento variou sua intensidade entre 1,0 e 2,0 m/s tendo 1,4 m/s como média. Todas as estações registraram a temperatura do ar com 21°C, e a temperatura do ponto de orvalho ficou entre 18,0 e 20,0°C.

Tabela 6: Valores de todas as tabelas às 00:00 UTC do dia 28/09/2015.

Tabela 7: Valores máximos de todas as tabelas no período analisado.

Tabela 8: Valores máximos de todas as tabelas no período analisado.

Figura 7: Análise sinótica para o nível de 250hPa em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 8: Análise sinótica para o nível de 500hPa em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 9: Análise sinótica para o nível de 850hPa em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 10: Análise sinótica para o nível de 1000hPa em 28/09/2015 a 00Z.

Observamos, sobre São Paulo uma difluência do ar na carta de 250hPa e que consequentemente induz a convergência em baixos níveis, como observado nas imagens 10 e 11, onde podemos notar claramente a divergência dos ventos positiva em altos níveis e negativa em superfície; propiciando a formação de nuvens.

Figura 11: Divergência (shaded, apenas valores positivos) com o vento em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 12: Convergência (shaded, apenas valores negativos de divergência) com o vento em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 13: Perfil vertical de temperatura em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 14: Perfil vertical de umidade relativa (shaded) com o vento em 28/09/2015 a 00Z.

Analisando a imagem, observamos sua grande extensão vertical, a parte superior atinge uma altura, onde próximo

a tropopausa notamos um formato de uma bigorna. Semelhante ao modelo, como na imagem 4, diagnosticamos uma corrente ascendente quente e úmida, e uma descendente fria, essa corrente de ar frio forma, conforme observado na figura 13, uma região de temperaturas inferiores em entre 59 à 54 W .

O núcleo da nuvem é a região com maior umidade, gerando chuva de grande intensidade. Ocorre precipitação também na região da bigorna, porém grande parte evapora antes mesmo de atingir o solo.

Figura 15: Perfil vertical de umidade relativa em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 16: Perfil vertical de temperatura em 28/09/2015 a 00Z.

Figura 17: Radiossondagem obtida no laboratório Master IAG

Observando o perfil vertical, notamos que a temperatura decai gradativamente com a altura. No mesmo instante, a umidade relativa oscila entre 60-90 até a altura de 600 hP, após apresenta uma queda paulatina até 400 hPa, a partir de onde ocorre um elevação característica do núcleo de uma Cb até atingir seu máximo em aproximadamente 250hPa ou seja na bigorna da nuvem.

Índices de instabilidade para o dia 28 de setembro de 2015 às 00Z (obtido da radiossondagem da Universidade de Wyoming, EUA):