Precipitação - Processos Físicos e Formação da Chuva - UFRGS

Precipitação Processos físicos Prof Walter Collischonn Instituto de Pesquisas Hidráulicas Universidade Federal do Rio Grande do Sul Precipitação Água da atmosfera que se deposita sobre a superfície httpswwwvidevonetvideoraindropsinsuperslowmotion3313 Tipos de precipitação Chuva Neve Granizo Orvalho Geada No Brasil Pode ocorrer granizo e neve em algumas regiões Maior volume de precipitação ocorre na forma de chuva Precipitação na forma de chuva é a mais relevante para a Hidrologia Como se forma a chuva Ar úmido ascendente na atmosfera Temperatura diminui à medida que o ar se eleva Vapor presente no ar se condensa Gotículas aumentam de tamanho e precipitam Quantidade de vapor da água no ar Pressão de saturação de vapor Kpa Temperatura do ar C UA max gm3 TºC Figura 1 Umidade absoluta máxima do ar em função da temperatura Quantidade máxima de vapor da água no ar Quantidade máxima de vapor da água no ar Quantidade máxima de vapor da água no ar Quantidade de vapor condensado em 1 m3 304 100 204 g Quantidade de vapor da água no ar com UR66 Quantidade de vapor condensado em 1 m3 066 x 304 100 10 g Quantidade de vapor de água em 1 m3 de ar Maria Barrero Verdejo University of Cologne ITaRS Network No text to extract from this image Quantidade de vapor de água na coluna de ar Maria Barrero Verdejo University of Cologne ITaRS Network Quantidade de vapor de água na coluna de ar No exemplo anterior a quantidade de vapor de água na coluna de ar correspondia a 10 Kgm2 Considerando a água líquida esta massa de água formaria uma lâmina de 10 mm conforme o exemplo mostrado Entretanto a quantidade de vapor de água na coluna de ar não é constante Ela varia no espaço e no tempo Esta quantidade também é chamada de Água Precipitável Quantidade de vapor de água no ar Uma forma interessante de acompanhar as variações no tempo e no espaço da quantidade de vapor de água no ar está disponível no site earthnullschoolnet Vídeo explicando como usar httpswwwyoutubecomwatch vy6zOYKehS7g httpsearthnullschoolnetpt E por que o ar atmosférico sobe Zonas de convergência Frentes Obstáculos do relevo Convecção Zonas de convergência Regiões em que ventos predominantes se encontram O encontro dos ventos força o movimento ascendente httpswwwyoutubecomwatchvoQYG43eVdA Precipition mmday 19791995 JAN Storm Tracks ITCZ SPCZ SACZ IOCZ Zonas de convergência Formação de frentes Frente é uma zona de transição entre duas massas de diferentes densidades e temperaturas causando uma grande mudança nas variáveis meteorológicas Ar quente e úmido forçado a se elevar por sobre o ar frio leva à condensação do vapor da água e à formação das nuvens Frentes frias na América do Sul Frentes frias ocorrem mais no inverno do que no verão No inverno ocorre aproximadamente 1 frente fria por semana Frente fria é bastante visível em imagens de satélite por causa das nuvens formadas no contato entre o ar frio e o ar quente Frentes frias podem se deslocar para o Norte no Brasil chegando até o Acre no interior do continente e até a Bahia no litoral Ascenção orográfica Em regiões com vento predominante que sopra na direção de grandes montanhas a ascensão do ar úmido favorece a condensação do vapor e a formação de nuvens Image taken by JR Hott of Panhandle Helicopters of Panama City Fl on Sunday 5 Feb 2012 Se o ar está muito próximo da saturação de vapor de água até mesmo obstáculos relativamente baixos podem levar à condensação Ascenção convectiva No processo convectivo o ar em contato com a superfície se aquece durante o dia e ascende na atmosfera Ao atingir altitudes maiores o vapor de água condensa Este processo dá origem às nuvens convectivas como cumulus Nuvens cumulus Formadas por processo convectivo Nuvens convectivas cumulus Nuvens convectivas são dinâmicas Vapor condensado pode voltar a evaporar e a nuvem desaparece httpswwwyoutubecomwatchvwWBGuB4hVhY Lapso de tempo a 15 fps 1 a cada 10 segundos mostrando a dinâmica de nuvens cumulus em Belo Horizonte MG Postado por QuantumElectrOnLine Processo convectivo intenso cumulonimbus Em alguns casos o processo convectivo pode se intensificar Uma nuvem cumulus pode se desenvolver verticalmente Uma quantidade maior de vapor de água condensa liberando energia O topo da nuvem atinge grande altitude Pode formar gelo e granizo Postado por Mathieu Descombes httpswwwyoutubecomwatchv0YatiDf9A8A Processo convectivo intenso tromba dágua Em alguns casos o processo convectivo pode se intensificar Condensação inicia próximo à superfície Formação de tromba dágua Norte de Florianópolis verão de 2008 Trombas dágua sobre as águas do rio Guaíba Porto Alegre Por Alexandre Aguiar Fevereiro 26022014 site METSUL Uma série de quatro trombas dágua foi relatada durante a tarde da segundafeira 24fev2014 na foz do Guaíba entre a área de Itapuã Extremo Sul de Porto Alegre e Viamão As informações são do site de temas náuticos Popa A observação das trombas foi realizada pela comandante Christina Silveiro a bordo da sua embarcação Liberdade Cada tromba durou em média de 2 a 3 minutos conforme a velejadora dissipandose e se formando outras em diferentes locais Processos de crescimento de gotas Para ocorrer a chuva é necessário que as gotas ou partículas de gelo aumentem de tamanho Como é o processo de crescimento das gotas nas nuvens Cloudcondensation nuclei 2 μm diameter 250 μm 001 in Moisture droplets 20 μm diameter Typical raindrop 2000 μm diameter O tamanho das gotas Tamanho das gotas pedras de granizo httpswwwyoutubecomwatchvTjxEUjk9LLg Processos de crescimento das gotas Vapor condensa sobre núcleo de condensação Gotas maiores em queda colidem e absorvem gotas menores coalescência Cristais de gelo crescem por sublimação reversa processo de Bergeron Processo de colisão e coalescência No processo de colisão e coalescência as gotas crescem porque gotas grandes colidem com gotas pequenas absorvendoas Processo de Bergeron No processo de Bergeron o vapor sublime ou seja se transforma diretamente em gelo Este processo faz com que pequenos cristais de gelo cresçam rapidamente É um processo mais eficiente do que o processo de coalescência Derretimento de cristais de gelo O processo de Bergeron pode levar à formação de grandes cristais de gelo Enquanto se precipitam o gelo destes cristais pode derreter fusão E a precipitação acaba sendo percebida como chuva líquida Tipos de nuvens Idealized Cloud Phase vs Temperature Mixed Phase or Ice Supercooled Liquid Ice Crystals Supercooled Drops The COMET Program CURIOSIDADE POR QUE AS NUVENS SÃO BRANCAS E ÀS VEZES SÃO ESCURAS As nuvens parecem ser brancas porque são formadas de gotículas de água que refletem boa parte da luz solar que as atinge espalhando a luz e não a deixando se espalhar A cor branca ocorre quando a luz visível é mais ou menos espalhada igualmente Quando as nuvens ficam carregadas a luz tem mais dificuldade de atravessar como consequência a nuvem de chuva aparece mais escura Investigando a Terra Meteorologia uspbr Tipos de chuva Os tipos de chuva estão associados com o processo de ascensão do ar atmosférico Chuvas frontais Chuvas convectivas Chuvas orográficas Chuvas frontais Ocorrem na zona de contato entre as massas de ar quente e fria Típicas de zonas de clima temperado no Brasil Características das chuvas frontais Longa duração horas a dias Atingem grandes áreas ao mesmo tempo ver mapa ao lado Intensidade relativamente baixa Chuva acumulada total pode ser elevada Causam cheias em bacias grandes Frente fria sobre o Sul do Brasil em 10032017 Chuvas frontais Outra característica das chuvas frontais é que normalmente há um padrão de movimento No Sul do Brasil as chuvas frontais tipicamente atingem inicialmente a região da fronteira com Uruguai e Argentina e se movimentam para NorteNordeste Velocidade de deslocamento da frente 20 kmhora Seluchi et al 2017 Ver Bras de Meteorologia httpswwwyoutubecomwatchvhuKYKykjcm0t64s Vídeo postado por Keith Meldahl Chuvas convectivas Alta intensidade Concentrada no espaço Curta duração Causam cheias em pequenas bacias e alagamentos por insuficiência inadequação ou falta de manutenção na infraestrutura de drenagem pluvial Chuva convectiva httpswwwyoutubecomwatchvObYRYF3d38Y Vídeo postado por Piet Flosse Chuva convectiva Em grandes cidades as chuvas convectivas podem atingir apenas um bairro enquanto no restante da cidade não ocorre chuva httpswwwyoutubecomwatchvdWZ50wcYJ0t19s Extremos Granizo Em alguns casos os eventos de chuva convectiva podem ocorrer na forma de granizo Granizo pode trazer prejuízos para a agricultura Granizo pode danificar os telhados das casas Granizo pode danificar e colocar em risco os meios de transporte Formação do Granizo Explicando o Tempo Como se forma o granizo YouTube Meteorologia A formação de GRANIZO YouTube Mecanismos formadores de chuva podem atuar juntos Neste exemplo chuvas orográficas e frontais se combinam httpswwwyoutubecomwatchvdWZ50wcYJ0t19s Complexos convectivos de mesoescala Um sistema convectivo de mesoescala ou Complexo Convectivo de Mesoescala é um conjunto de tempestades que se organiza em uma escala maior que as tempestades individuais mas menor que os ciclones extratropicais e normalmente persiste por várias horas ou mais Pode trazer chuva intensa em duração de várias horas No Sul do Brasil Chuvas convectivas são típicas dos meses de verão novembro a março Ocorrem preferencialmente ao final da tarde ou início da noite Duração curta 10 a 30 minutos Chuvas frontais são típicas dos meses de inverno Pode chover o dia inteiro ou até durante vários dias Resumo da aula 12 Ar quente pode conter mais água na forma de vapor do que ar frio Vapor de água se condensa quando o ar úmido com vapor se eleva na atmosfera Nuvens são formadas por água líquida ou gelo Diferentes mecanismos de elevação na atmosfera definem diferentes tipos de chuva Frontal contato entre grandes massas de ar Convectiva aquecimento do ar em contato com a superfície Orográfica Vento predominante encontra obstáculo do relevo Resumo da aula 22 Curta duração Alta intensidade Localizadas Importância para Hidrologia causam cheias em pequenas bacias Chuvas convectivas Longa duração Baixamédia intensidade Extensas Importância para Hidrologia causam cheias em grandes bacias Chuvas frontais Duração variável Intensidade variável Ocorrem sempre na mesma região Chuvas orográficas