Ciclo de vida de tempestades produtoras de Fadas detectadas com a Rede Leona
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Data
Orientador
Tavares, Eliah Fernanda de Maria São Sabbas 
Custódio, Maria de Souza
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Meteorologia - FC
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A atmosfera está dividida em camadas apenas para fins didáticos, na realidade as camadas
atmosféricas são acopladas de diferentes formas, uma delas é eletrodinâmica. Os fenômenos
que evidenciam esse acoplamento são denominados EFeitos Sinalizadores do Acoplamento
EletroDinâmico Atmosférico e Espacial (FADAS). As FADAS compreendem-se pelos Eventos
Luminosos Transientes (ELTs) e pelas Emissões de Alta Energia de Tempestades (ALETs). Os
ELTs mais conhecidos são os Sprites, Elves, Halos, Jatos azuis e Jatos gigantes, sendo os
Sprites os mais estudados até então. As ALETs conhecidas atualmente são as emissões de
nêutrons, os Flashes de Raio Gama Terrestres (FGTs), Raios-X e emissões de pares elétron-pósitron. A principal fonte desses fenômenos são os campos eletromagnéticos das descargas
elétricas em nuvens de tempestades, ou cumulonimbus, e suas associações. O objetivo principal
deste trabalho foi entender a geração dos ELTs estudando o ciclo de vida de três Sistemas
Convectivos (SCs) que geraram os eventos observados com a Rede Colaborativa LEONA nas
noites 13-14/12/2018, 28-29/10/2019 e 01-02/11/2019. Para isso foram analisados: (1) mapas
da temperatura do topo das nuvens observada no infravermelho (IR) pelo satélite GOES-16 nas
três noites; (2) dados de relâmpagos detectados pela rede BrasilDAT; (3) mapas sinóticos da
reanálise ERA5. Os resultados encontrados estão de acordo com o anteriormente relatado na
literatura científica: os ELTs foram observados predominantemente sobre a região estratiforme
dos três sistemas, adjacentes aos núcleos convectivos, sendo os dois primeiros Sistemas
Convectivos de Mesoescala (SCMs) e o segundo um SC de menor porte. Foram observados
mais ELTs acima dos SCMs, cujas máximas extensões foram de 501.029 km² e 316.515 km²,
respectivamente, do que sobre o SC, que atingiu apenas 74.557 km². Foram observados,
respectivamente, 438, 461 e 33 ELTs sobre esses sistemas. Os ELTs ocorreram durante o
máximo da região convectiva dos três SCs, demonstrando o papel fundamental da região
convectiva na eletrificação das nuvens. Nos três sistemas, as regiões estratiformes sobre as
quais os ELTs foram observados eram alguns graus Celsius mais quentes que os núcleos
convectivos onde ocorreu a maioria dos Nuvem-Solo negativos (NS-) e Nuvem-Solo positivos
(NS+). Nas três tempestades, a taxa de NS-, 268 NS-/min, 69 NS-/min e 26 NS-/min, foi maior
que a taxa de NS+ na etapa de produção de ELTs, 100 NS+/min, 20 NS+/min e 6 NS+/min,
respectivamente, dando suporte a hipótese de que a atividade elétrica representada pela taxa de
NS- influencia a produção de ELTs de forma mais significativa do que se pensava
anteriormente. O ambiente sinótico no qual os sistemas dos dias 13-14/12/2018 e 28-
29/10/2019 se desenvolveram foi caracterizado pelo acoplamento do Jato Subtropical de Altos
Níveis (JSAN) com o Jato de Baixos Níveis da América do Sul (JBNAS), e pela presença da
Baixa do Noroeste da Argentina (BNOA) acoplada ao escoamento do JBNAS, resultando na
formação de tempestades intensas. Na noite em que ocorreu o sistema menor, 01-02/11/2019,
não houve a presença do JBNAS e nem da BNOA, mas da Alta Subtropical do Atlântico Sul
(ASAS). Nas três tempestades o escoamento responsável pelo transporte de umidade, o JBNAS
nas duas primeiras noites e a ASAS na terceira, foi máximo durante a máxima extensão da
região convectiva dos sistemas, dando suporte ao anteriormente relatado na literatura.
Resumo (inglês)
The atmosphere is divided into layers for didactic purposes only, in reality the atmospheric layers are coupled in different ways, one of which is electrodynamic. The phenomena that show this coupling are called EFfects SignAlIng the EletrRodynamic CouplIng between the AtmospherE and Space (FAIRIES). FAIRIES comprise the Transient Luminous Events (TLEs) and the High Energy Emissions from Thunderstorms (HEETs). The best known TLEs are Sprites, Elves, Halos, Blue Jets and Giant Jets, with Sprites being the most studied so far. The HEETs currently known are neutron emissions, Ground-based Gamma Ray Flashes, X-rays, and electron-positron pair emissions. The main source of these phenomena are the electromagnetic fields of the electric discharges in storm clouds, or cumulonimbus, and their associations. The main objective of this work was to understand the generation of TLEs by studying the life cycle of three Convective Systems (CSs) that generated the events observed with the LEONA Collaborative Network on the nights 13-14/12/2018, 28-29/10/2019 and 01-02/11/2019. For this purpose, we analyzed: (1) cloud top temperature maps observed in the infrared (IR) by GOES-16 satellite on the three nights; (2) lightning data detected by the BrasilDAT network; (3) synoptic maps from ERA5 reanalysis. The results found are in agreement with what was previously reported in the scientific literature: TLEs were observed predominantly over the stratiform region of the three systems, adjacent to the convective cores, the first two being Mesoscale Convective Systems (MCSs) and the second a smaller CS. More TLEs were observed above the MCSs, whose maximum extents were 501,029 km² and 316,515 km², respectively, than over the CS, which reached only 74,557 km². A total of 438, 461 and 33 TLEs were observed over these systems, respectively. The TLEs occurred during the maximum of the convective region of the three CSs, demonstrating the key role of the convective region in cloud electrification. In all three systems, the stratiform regions over which the TLEs were observed were a few degrees Celsius warmer than the convective cores where most of the negative Cloud-Ground (CG-) and positive Cloud-Ground (CG+) occurred. In all three storms, the CG- rate, 268 CG-/min, 69 CG-/min, and 26 CG-/min, was greater than the CG+ rate at the TLR production stage, 100 CG+/min, 20 CG+/min, and 6 CG+/min, respectively, supporting the hypothesis that the electrical activity represented by the CG- rate influences the production of TLEs more significantly than previously thought. The synoptic environment in which the systems on 12/13-12/14/2018 and 10/28-10/29/2019 developed was characterized by the coupling of the Subtropical High Level Jet (HLJ) with the South American Low Level Jet (SALLJ), and the presence of the Northwestern Argentina Low (NAL) coupled to the SALLJ runoff, resulting in the formation of intense thunderstorms. On the night when the minor system occurred, 11/01-11/02/2019, there was neither the presence of the SALLJ nor the NAL, but of the South Atlantic Subtropical High (SASH). In all three storms the runoff responsible for moisture transport, the SALLJ on the first two nights and the SASH on the third, was maximum during the maximum extent of the convective region of the systems, supporting what has been previously reported in the literature.
Descrição
Palavras-chave
Descargas elétricas, Eletricidade atmosférica, Tempestades, Mesometeorologia, Meteorologia Sinótica, Sprites, Transient Luminous Events (TLEs), Mesoscale, Synoptics, Lightning, Thunderstorms, Atmospheric and Spatial Electricity
Idioma
Português
