Como foi feito o primeiro recenseamento de nuvens do Brasil

Com informações da Agência FAPESP - 01/12/2014

As regiões escolhidas para a pesquisa de campo representam os diferentes regimes de precipitação existentes no Brasil.
[Imagem: Luiz A. T. Machado et al. - 10.1175/BAMS-D-13-00084.1]

Censo de nuvens

Para conseguir prever com precisão eventos extremos, como tempestades, ou simular cenários de impactos das mudanças climáticas, é preciso avançar no conhecimento dos processos físicos que ocorrem no interior das nuvens e descobrir a variação de fatores como o tamanho das gotas de chuva, a proporção das camadas de água e de gelo e o funcionamento das descargas elétricas.

Este é um dos objetivos de uma equipe de pesquisadores de várias universidades brasileiras e estrangeiras reunidos no "Projeto Chuva", que realizaram uma série de campanhas para coleta de dados em seis cidades brasileiras - Alcântara (MA), Fortaleza (CE), Belém (PA), São José dos Campos (SP), Santa Maria (RS) e Manaus (AM).

As regiões escolhidas para a pesquisa de campo representam os diferentes regimes de precipitação existentes no Brasil. "É importante fazer essa caracterização regional para que os modelos matemáticos possam fazer previsões em alta resolução, ou seja, em escala de poucos quilômetros," disse Luiz Augusto Toledo Machado, do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

Nuvens sem gelo

Para que as medições pudessem ser comparadas usadas como parâmetros nos modelos computacionais, foi utilizado um conjunto comum de instrumentos, incluindo radares de nuvens de dupla polarização.

O radar de dupla polarização, em conjunto com outros instrumentos, envia ondas horizontais e verticais que, por reflexão, indicam o formato dos cristais de gelo e das gotas de chuva, ajudando a elucidar a composição das nuvens e os mecanismos de formação e intensificação das descargas elétricas durante as tempestades. Também foram coletados dados como temperatura, umidade e composição de aerossóis.

Experimentos adicionais específicos foram realizados em cada uma das seis cidades. No caso de Alcântara, o experimento teve como foco o desenvolvimento de algoritmos de estimativa de precipitação para o satélite internacional GPM (Global Precipitation Measurement), lançado em fevereiro de 2014 pela NASA e pela JAXA (Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial).

"Naquela região, o grande desafio é conseguir estimar a precipitação das chamadas nuvens quentes, que não têm cristais de gelo em seu interior. Elas são comuns na região do semiárido nordestino," explicou Machado.

Por não abrigarem gelo, a chuva dessas nuvens passa despercebida pelos sensores de micro-ondas que equipam os satélites usados normalmente para medir a precipitação, resultando em dados imprecisos. As medições de nuvens quentes feitas por radar em Alcântara, comparadas com as medições feitas por satélite, indicaram que os valores de volume de água estavam subestimados em mais de 50%.

Instrumentos utilizados no censo das nuvens. Em cima: radar, radiômetro de micro-ondas e LIDAR ("radar de laser"). Embaixo: dois pares de disdrômetros e radar de chuva.
[Imagem: Projeto Chuva]

SOS Chuva

Em Fortaleza foi testado um sistema de previsão de tempestades em tempo real e de acesso aberto chamado Sistema de Observação de Tempo Severo (SOS Chuva).

"Usamos os dados que estavam sendo coletados pelos radares e os colocamos em tempo real dentro de um sistema de informações geográficas. Dessa forma, é possível fazer previsões para as próximas duas horas. E saber onde chove forte no momento, onde tem relâmpago e como a situação vai se modificar em 20 ou 30 minutos. Também acrescentamos um mapa de alagamento, que permite prever as regiões que podem ficar alagadas caso a água suba um metro, por exemplo," contou Machado.

Em Belém os pesquisadores usaram uma rede de instrumentos de GPS para estimar a quantidade de água na atmosfera. Também foram lançados balões meteorológicos capazes de voar durante 10 horas e coletar dados da atmosfera. "O objetivo era entender o fluxo de vapor d'água que vem do Oceano Atlântico que forma a chuva na Amazônia," contou Machado.

Relâmpagos

Na campanha de São José dos Campos, o foco era estudar os relâmpagos e a eletricidade atmosférica. Para isso, foi utilizado um conjunto de redes de detecção de descargas elétricas em parceria com a Agência de Pesquisas Oceânicas e Atmosféricas (NOAA), dos Estados Unidos, e a Agência Europeia de Satélites Meteorológicos (Eumetsat).

"Foram coletados dados para desenvolver os algoritmos dos sensores de descarga elétrica dos satélites geoestacionários de terceira geração, que ainda serão lançados pela NOAA e pela Eumetsat nesta década. Outro objetivo era entender como a nuvem vai se modificando antes que ocorra a primeira descarga elétrica, de forma a prever a ocorrência de raios," contou Machado.

Tempestades mais severas do mundo

Em Santa Maria, em parceria com pesquisadores argentinos, foram testados modelos matemáticos de previsão de eventos extremos. Segundo Machado, a região que abrange o sul do Brasil e o norte da Argentina que ocorrem as tempestades mais severas do mundo.

"Os resultados mostraram que os modelos ainda não são precisos o suficiente para prever com eficácia a ocorrência desses eventos extremos. Em 2017, faremos um novo experimento semelhante, chamado Relâmpago, no norte da Argentina", contou Machado.

"Foi o primeiro recenseamento de nuvens feito no Brasil. Essas informações servirão de base para testar e desenvolver modelos capazes de descrever em detalhes a formação de nuvens, com alta resolução espacial e temporal", concluiu o pesquisador.

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