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segunda-feira, 18 de maio de 2015

Neblina

Nevoeiro

Organizado por: Víctor Raúl Chávez Mayta 

             I.INTRODUÇÃO

ü  Nevoeiro é um tipo de nuvem estratiforme que se forma na superfície ou muito próximo a ela, e que afeta seriamente a visibilidade. Os nevoeiros surgem quando o vapor de água que permanece no ar, condensa-se próximo da superfície terrestre, formando-se nuvens constituídas de gotículas microscópicas de água líquida (Wallace and Hobbs, 2006).
ü  Por isso, existe muita preocupação por parte dos órgãos gerenciadores dos meios de transportes aéreos, marítimos e rodoviários, pois muitas vezes, o nevoeiro é situação precursora de acidentes.
ü  Pode trazer benefícios às atividades humanas, como por exemplo no Peru, que se coleta entre 5-15 litros de água por dia através de 1 coletor de 1 m2 (Fonte: www.ana.gob.pe).
ü  Atualidade: Um nevoeiro atingia vários bairros da Zona Sul de São Paulo na manhã desta sexta-feira (05-06-2015). A queda acentuada da temperatura, falta de vento e a alta umidade provocam a névoa que compromete a visibilidade. Por conta da neblina, o Aeroporto de Cumbica, em Guarulhos, chegou a ficar fechado para pousos das 7h26 às 8h15. Nesse período, seis voos foram desviados para outros aeroportos. (Fonte: g1.globo.com).


          II.-  DEFINIÇÃO
Nevoeiro e Neblina


World Meteorological Organization - WMO (1966),

O nevoeiro pode ser descrito como uma suspensão de gotículas de água ou cristais de gelo na atmosfera que reduz a visibilidade horizontal na superfície a menos de 1 km.

Meteorological Office (1994)

O nevoeiro é caracterizado quando a visibilidade for menor que 1 km e a Umidade Relativa (UR) próxima a 100%, com um mínimo de 95%.
-          Nevoeiro.- quando a visibilidade horizontal no solo é inferior a 1 km.
-          Neblina.- quando a visibilidade horizontal no solo é superior a 1 km.



Fig. 1. Diferenças entre nevoeiro (esq.), neblina (der.). 


  
         III.- CARACTERÍSTICAS 

A classificação mais utilizada é a de Willett (1928), no qual os nevoeiros são agrupados em termos de processos de formação e características, em duas classes distintas : nevoeiros de massas de ar e nevoeiros frontais.

 a)       Nevoeiros de massas de ar
Os nevoeiros de massas de ar formam-se no interior de uma massa de ar, quente ou fria, e subdividem-se em:

   Nevoeiros de radiação
É o tipo de nevoeiro que mais ocorre no São Paulo. Segundo CPTEC o nevoeiro de radiação geralmente ocorre em noites com predominância de vento calmo na superfície, céu claro ou somente com nuvens altas, a sua formação se origina devido ao resfriamento da superfície, assim a superfície e camada adjunta ficam mais frias que a camada de ar acima, criando deste modo a camada de inversão e as demais condições para o surgimento do nevoeiro. 


Fig. 2. Formação de nevoeiros de radiação. Fonte: INPE/CPTEC

Normalmente estes tipos de nevoeiros se dissipam em 1 a 3 horas após o nascer do sol. Em inverno pode ser, mas persistente.

   Advectivo-radiativo
Se forma sobre o continente por resfriamento radiativo noturno de ar procedente do mar durante o dia. Ocorre principalmente no fim do verão e outono quando a água está relativamente mais quente e é, portanto, capaz de produzir alta temperatura do ponto de orvalho no ar sobrejacente e também quando as noites são longas o bastante para haver um resfriamento considerável.

   Nevoeiros de advecção
Nevoeiros do tipo advectivo são produzidos pelo transporte de ar quente sobre uma superfície fria, ou pelo transporte de ar frio sobre uma superfície quente, característico de regiões costeiras, e ocorrem praticamente durante todo o ano (Wallace and Hobbs, 2006). Nesse tipo, têm-se os nevoeiros associados a:

1.       Nevoeiros associados a brisas marítima e terrestre.- Se forma pelo resfriamento de ar continental sobre o oceano. Este tipo de nevoeiro também ocorre sobre grandes corpos de água no continente. Exemplos: nevoeiros produzidos em lagos Lago Titicaca (Peru-Bolívia), em rios Amazonas.
2.       Nevoeiro de ar marítimo.- Se dá pelo resfriamento do próprio ar marítimo sobre uma corrente marítima fria, podendo ocorrer em qualquer lugar do oceano onde houver significativa diferença de temperatura. Exemplos: nevoeiros de verão nas costas do Peru, Chile.
3.       Nevoeiro de ar tropical.- O nevoeiro de ar tropical está relacionado ao resfriamento gradativo do ar tropical (quente) à medida que ele se move sobre o oceano em direção aos polos (frio)
4.       Nevoeiro de vapor.- São formados quando ar frio com baixa pressão de vapor passa sobre água relativamente quente. Em geral esses nevoeiros são rasos (15-30m).
Características e duração.- São frequentemente profundos (300-600 m) e persistentes.

   b)    Nevoeiros frontais
Os nevoeiros frontais formam-se associados com frentes (fria ou quente), resultante da evaporação de precipitação proveniente de nuvens estratiforme que cai dentro do ar frio. Os nevoeiros frontais tomados de Souza, Marcos Paulo (2008) subdividem-se em:

   Pós-frontal (frente fria)
Se forma nevoeiro através da umidade da precipitação frontal. Apenas frentes frias que se tornaram quase-estacionárias, usualmente orientadas na direção leste-oeste, apresentam extensas áreas de nevoeiro.
   Pré-frontal (frente quente)
O efeito da precipitação em colunas estáveis de ar pode aumentar a Td até que o nevoeiro seja formado sem resfriamento da camada de ar inferior. Estas condições são mais facilmente obedecidas no lado frio adiante de uma frente quente.

        IV.-      IDENTIFICAÇÃO

Existe um problema na diferenciação de nevoeiro e stratus através de imagens de satélite. Geralmente, VIS e IV são usadas em combinação para localizar o nevoeiro. Quando múltiplas ou imagens espaçadas no tempo estão disponíveis, uma boa regra a seguir é que se a superfície lisa, branca da não se desloca, e sua dispersão sempre se dá das bordas para dentro, ou seja, de onde ele é menos denso para onde é mais denso, tais como montanhas ou vales de rios, que limitam a área em que o nevoeiro pode cobrir. Nevoeiro de superfície pode ser identificado porque está frequentemente restrito a áreas de vales. O CPTEC tem um produto de detecção de nevoeiros através do satélite Geostationary Operational Environmental Satellite - 13 (GOES-13.  Ver figura seguinte:


Fig. 3. Imagem do satélite de nevoeiro referentes à região Sudeste para 05/06/2015 às 0900 UTC. Fonte: INPE/CPTEC


   a)    Determinação de nevoeiro durante a noite
Durante a noite, as diferenças de temperatura de brilho entre os canais 4 e 2 permitem a determinação das áreas de ocorrência de nevoeiros, estratos e cirros.  As diferenças positivas representam as áreas com nevoeiro e/ou estratos. As diferenças negativas destacam as regiões com cirros.

 b)      Determinação de nevoeiro durante o dia
Na faixa espectral centrada em torno de 3,9 µm, a refletância das nuvens é sensível principalmente ao tamanho das partículas (neste caso, gotas ou cristais de gelo). Além disso, ela é dependente da fase da nuvem, ou seja, gotículas d’água refletem de modo mais eficiente do que partículas de gelo do mesmo tamanho. Outra característica conhecida é que as gotas menores refletem mais do que as maiores.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

Identificação de um evento de nevoeiro: Um nevoeiro atingia vários bairros da Zona Sul de São Paulo na manhã da sexta-feira (05-06-2015). Segundo a rede O’ Globo este evento do nevoeiro afeto o aeroporto de Cumbica, em Guarulhos, chegando a ficar fechado para entre 7h26 às 8h15.



ANÁLISE DAS CONDIÇÕES METEOROLÓGICAS

As condições para formação de nevoeiro foram verificadas em médios (500 hPa) e baixos níveis (pressão reduzida ao nível médio do mar; PNMM) na atmosfera.

Em médios níveis (500 hPa)


Fig. 4 . Carta sinótica em 500 hPa. Fonte: Análises Sinóticas. Aulas de meteorologia sinótica 2015.


Na área de estudo para o dia 04/06/2015 se pode identificar uma região de alta pressão em médios níveis gerando movimento  subsidente, desfavorecendo a formação de  nuvens e, portanto, influenciando a perda radiativa. Estas condições foram favoráveis para formação de nevoeiros no dia seguinte.

Em baixos níveis (PRNM)


Fig. 5. Carta sinótica em superfície. Fonte: Análises Sinóticas. Aulas de meteorologia sinótica 2015.


A análise em baixos níveis mostra ventos fracos de noroeste sobre a região sudeste do Brasil. Além isso, se pode ver a influência da Alta Subtropical do Atlântico Sul   (ASAS) que desfavoreceu a formação de nebulosidade e atuou de forma a estabilizar a atmosfera em baixos níveis. Estas condições são favoráveis para a formação de nevoeiros.

ANALISE DE DADOS FORNECIDOS PELOS PRINCIPAIS CENTROS METEOROLÓGICOS

a.       Fenômeno de inversão térmica 

A inversão térmica é um fenômeno natural que ocorre devido ao rápido aquecimento e resfriamento da superfície. Os dados de rádiosondagem correspondente à estação 83779 SBMT campo de marte fornecidos pelo website da universidade do Wyoming (http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html) para o dia 04/06/2015 mostra um aquecimento em baixos níveis. Neste fenômeno mostra uma condição favorável para a formação de nevoeiro no dia seguinte.


Fig. 6. Sondagem referente para 04/06/2015 às 1200 UTC.  Fonte: Universidade do Wyoming.


b.       Dados fornecidos pelo REDEMET (Rede de meteorologia do comando da Aeronáutica)

A Rede de Meteorologia do Comando da Aeronáutica tem como objetivo integrar os produtos meteorológicos voltados à aviação civil e militar. Pelo tanto tem informação atualizada principalmente para os aeroportos. É justamente o nevoeiro que afeto o aeroporto do Guarulhos no dia 05/06/2015 ficando fechado por um período de dois horas. Os dados justamente mostram presença de nevoeiro para o período 0900Z até 1300Z.
Para uma melhor interpretação a REDEMET, fornece uma interpretação de código METAR, o qual foi resumido na seguinte figura:


Fig. 7. Interpretação do código METAR.  Fonte: Elaboração própria tomando como referência REDEMET.


Com a codificação da figura anterior se pode dizer que as condições registradas são:

1.      Data e hora de observação: 05/06/2015, hora 0900Z-1300Z.
2.      Direção e velocidade do vento (nós): Velocidade oscila entre 0-7 nós (ventos fracos).
3.      Visibilidade predominante (m): as velocidades ao início do fenômeno de nevoeiro têm 700 m., logo têm uma queda até 100 m. e ao final do evento é de 900 m.
4.    Fenômeno do tempo identificado e intensidade: nesse período foi identificado a presença de nevoeiro de intensidade moderada a forte.
5.      Razão entre a temperatura de ar e temperatura ao ponto de orvalho. Em todas os reportes indicam temperatura de ar igual a temperatura ponto de orvalho, consequentemente umidade relativa perto a 100%.  


Fig. 8. Condições meteorológicas fornecidas pelo REDEMET.  Fonte: REDEMET



INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS DE SATÉLITE

As características para interpretação de imagens foram tomadas das aulas Interpretação de imagens. ACA0413 - Meteorologia por Satélite e tem as seguintes características:

   Canais do visível (VIS)
   Em geral, é a imagem com maior resolução espacial  
   Representa a radiação solar refletida pela superfície e atmosfera (só durante o dia)  
   Áreas com tons mais claros indicam superfícies com alta refletância
   As nuvens baixas são menos brilhantes, uma vez que elas não têm grande quantidade de gelo. Suas gotículas absorvem mais no VIS do que refletem.

   Canais do infravermelho (IR)
   Representa a radiação emitida pela superfície e atmosfera. 
   Proporcional à temperatura (lei de Planck / Tb).  
   Nos dá a temperatura de superfícies e topos de nuvem.  
   Regiões com temperaturas menores aparecem mais brancas. 
   Superfícies mais quentes aparecem com tonalidades mais escuras. 
   Medições também à noite:  cobertura contínua da evolução das nuvens num período de 24 horas.
As imagens do canal infravermelho do satélite meteorológico GOES (canal 4) e (canal 2) tem as seguintes características:

Canal
Comprimento de onda nominal central (µm)
2
3,9
4
11,3

Em geral, a informação não é redundante, mas complementar e ajuda a remover incertezas ou ambiguidades na interpretação dos processos e a distinguir características de nuvens, fumaça, e da superfície mais facilmente.
Como resultado tem-se valores positivos ou negativos, que são normalizados e escalados para fins de visualização em forma de imagens. Áreas com nevoeiros ou status apresentam valores positivos, os quais foram associados a cor azul. Esta metodologia é usada pelo CPTEC para elaborar seu produto de nevoeiro (Figura 11). Nevoeiros apresentam diferenças de temperaturas positivas porque a emissividade das gotículas de água em 3,9 micra é menor do que em 11,3 micra.
Abaixo, está uma serie de imagens (figura 9) acompanhando a ocorrência de nevoeiro o dia 05 de junho de 2015. 


Figura 9– Sequência de imagens de satélite em canais do infravermelho durante o dia 5 de junho de 2015, mostrando nevoeiro se formando na costa de São Paulo e região metropolitana e posterior dissipação. Fonte: INPE/CPTEC.




Figura 10– Sequência de imagens de satélite em canais do visível durante o dia 5 de junho de 2015, mostrando nevoeiro se formando na costa de São Paulo e região metropolitana e posterior dissipação. Fonte: INPE/CPTEC.



Figura 11– Imagem do satélite fornecido pelo CPTEC, mostrando nevoeiro se formando na costa de São Paulo e região metropolitana e posterior dissipação. Fonte: INPE/CPTEC.



Seguindo a metodologia proposto anteriormente se pode identificar a presença de nevoeiro. Inicialmente se uso as imagens dos canais infravermelho. As Nuvens mais baixas são mais quentes e aparecem mais escuras nas imagens do infravermelho, pelo qual temos dificuldades de identificar com certeza. Lembrar que é nevoeiro não são observados durante a noite pois tem temperaturas similares às da superfície (refletem quasi igual) (Figura 9).
Segundo se pode usar as imagens dos canais visível em a qual as áreas com nuvens rasas são menos brilhantes (cor cinza), estão associadas com presença de nevoeiros (Figura 10).
Finalmente como temos uma sequência de imagens a área identificada não se desloca desde 0900Z até 1200Z, também se mostra que sua dispersão sempre se dá das bordas para dentro até desaparecer completamente perto das 1300Z (Figuras 9 e 10).
A identificação de nevoeiro usando os canais visível fig. 9 e infravermelho fig. 10 mostram similitudes com a imagem fornecida pelo CPTEC fig. 11, para uma mesma hora (0900Z). 



     V.-       REFERÊNCIAS

BIBLIOGRAFIA

· MARCELO DE PAULA CORRÊA. Nuvens, nevoeiros e neblina: condensação e precipitação. Fundamentos de Meteorologia, IRN/UNIFEI. 2006.

·  NELSON J. FERREIRA; ANA M. B. NUNES; NIVALDO S. FERREIRA; EDUARDO DE BRITO BASTOS. Determinação de nevoeiros sobre as regiões sul e sudeste do brasil utilizando-se imagens multiespectrais do satélite goes-8. INPE, 1999.

·  NELSON J. FERREIRA. Utilização de imagens transmitidas por satélites meteorológicos. São José dos Campos, INPE, 2000, 30 p.

·  RACHEL IFANGER ALBRECHT. Interpretação de imagens. ACA0413 - Meteorologia por Satélite, IAG/USP.

·  SOUZA, MARCOS PAULO. Previsão de duração de nevoeiro no aeroporto internacional de são Paulo utilizando analise de sobrevivência. Dissertação de mestrado em Meteorologia. São José dos Campos, INPE, 2008, 109 p.

·  WALLACE, J. M.; HOBBS, P. V. Atmospheric Science – An introductory Survey. 2.. ed. Amsterdam: Elsevier, 2006. 483 p.

·  WILLET, H. C. Fog and haze, their causes, distribution, and forecasting. Monthly Weather Review, v. 56, n0 11, nov. 1928.

·  WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATIONS (WMO) International meteorological vocabulary. World Meteorological Organization, Geneva, 1966. 275 p.


PAGINAS WEB CONSULTADAS

-     Website do CPTEC/INPE: http://www.cptec.inpe.bR
-     Website do IAG/USP: http://master.iag.usp.br
-     Rede de meteorologia do comando da Aeronáutica (REDEMET): http://www.redemet.aer.mil.br/
-      https://www.meted.ucar.edu/fogstrat






Avaliação

Por Alexandre Manenti

Visão Geral:


O trabalho descreve e exemplifica de maneira adequada o Sistema proposto. Existem alguns erros estruturais no texto, provavelmente devido ao fato dele ter sido escrito por um estrangeiro, o que não prejudica de maneira crucial o entendimento do mesmo. A Subseção “Interpretação de Imagens de Satélite” deveria ser colocada antes da explicação sobre a Fig.3, para que o restante do trabalho fique mais claro.


Exemplo:


O nevoeiro que ocorreu dia 27/05/2015 no Rio de Janeiro foi analisado utilizando o método proposto pelo trabalho.

Na imagem de satélite no canal IR (Figura 12), podemos observar alguns pontos em tons de cinza mais claro, que se dissipam a partir das bordas conforme o tempo passa. Isso indica que o nevoeiro estava presente nesses pontos e se dissipa com o passar do tempo. 


Figura 12: Imagem de satélite no canal IR mostrando a evolução do nevoeiro.


Na imagem de satélite no canal visível (Figura 13) a identificação dos pontos do nevoeiro são feitas mais facilmente. Novamente o nevoeiro e identificado pelos pontos em cinza claro na imagem, que se dissipam conforme o tempo passa.


Figura 13: Imagem de satélite no canal VIS mostrando a evolução do nevoeiro.

A Figura 14 mostra a imagem de satélite do CEPTEC que identifica o nevoeiro automaticamente. Podemos notar que a posição do nevoeiro nesta imagem é coerente com a posição observada nas imagens das Figuras 12 e 13.


Figura 14: Imagem do satélite fornecido pelo CPTEC, mostrando o nevoeiro se formando no Rio de Janeiro.




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