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Cumulus (Cu)

Cumulus (Cu)


Bianca Cristina Buzati

Danielle A. da Mota


Definição/ Descrição:

            São nuvens densas, que apresentam perfil de contorno bem marcado/ondulados, com desenvolvimento vertical, sua base relativamente plana e com coloração mais escura, e na parte superior formato de cúpula com protuberâncias arredondadas, essa parte é mais clara/brilhante devido a iluminação do sol.

               Classificação da espécies, segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET):

Cumulus humilis (Cu hum): Chamada de Cumulus de bom tempo, são planas sem  protuberâncias, com evolução diurna e dissipação lenta durante a noite.

Cumulu mediocris (Cu med): Apresenta pouco crescimento vertical. É a nuvem de transição entre humilis e congestus. Formam-se comumente na primavera, devido a instabilidade.

Cumulus congestus (Cu con): Grande crescimento vertical transformando-se em grandes nuvens isoladas, em seu topo apresenta aspecto de uma couve-flor, e estão associadas a precipitação.  

Cumulos fractus (Cu fra): Contornos não definidos, apresentam-se fraccionadas.

              Na bibliografia Cloud and Wrather Atlas, James H. Kimball apresenta mais uma espécie, além citadas pelo INMET, a Cumulus de transição. Essa nuvem, em seu nível superior assemelha-se com grandes pilhas de algodão e a base quase horizontal, está em constante mudança, num processo de transição para cumulonimbus, em uma das bordas uma bigorna está em formação, em outra apresenta sinais de formação de cirrus, não pode ser classificada como cumulonimbus, devido a presença de cirrus.



Fotos:

Imagem 1: Cumulus - 28/08/2015 às 15h30 - Cidade Universitária
Fonte: Danielle Mota

Imagem 2: Cumulus - 28/08/2015 às 15h30 - Cidade Universitária
Fonte: Danielle Mota

Imagem 3: Cumulus -  28/08/2015 às 15h30 - Cidade Universitária
     Fonte: Bianca Buzati
                                       
                                                            
Imagem 4: Cumulus  28/08/2015 às 15h30 - Cidade Universitária
Fonte: Bianca Buzati

Imagem 5: Cumulus -  28/08/2015 às 15h30 - Cidade Universitária
Fonte: Bianca Buzati


        
          Formação da nuvem:

         Sua formação se dá tipicamente em dias de céu “limpo” e claro. Se desenvolvem em correntes de convecção diurnas, que ocorrem quando o lapse rate nas camadas mais baixas é suficientemente acentuado, ou seja, quando a variação da temperatura com a altura em baixos níveis é marcante.
O lapse rate acentuado pode ser configurado de várias formas, das quais as mais comuns são: Aquecimento do solo durante o dia pela radiação solar ou o aquecimento da base de uma massa de ar fria sobre uma superfície quente. Para ambas as formas, a parcela próxima da superfície quente que se eleva, encontrará um ambiente mais frio (nas camadas mais baixas em que há a variação acentuada de temperatura) atingindo altura que o vapor da parcela condensa e ocorre a formação da nuvem. Portanto, nuvens Cu, geralmente aparecem na parte da manhã se desenvolvem durante o dia e se dissipam no final da tarde ou durante a noite.
Além do levantamento pelo aquecimento da superfície, há outras formas de desenvolvimento de nuvens Cumulus. Na RMSP, e outras regiões próximas de áreas costeiras, há formação de Cu por meio da penetração da brisa marítima. A entrada do fluxo marítimo pode ser equiparado a um fraco avanço de frente fria, Se o vento que ascende possui umidade suficiente, há formação de uma linha de nuvens Cumulus (Wallace and Hobbs,).
A nuvem pode ser também originada a partir da transformação de outras nuvens como Altocumulus, Stratocumulus ou Stratus. No qual as duas últimas ocorrem frequentemente pela manhã .


Condições atmosféricas


Local: Estação de Congonhas



Tabela 1
Fonte: OGIMET
       

IAG:

Tabela 2
Fonte: Estação Água Funda (IAG)



Analisando as tabelas acima, dos dados de vento, nebulosidade e pressão para a estação do aeroporto de Congonhas (dados Synop) e do IAG, verificou-se a presença de Autocumulus, Autostratus,Cirrostratus e Cirrus pela manhã. No período da tarde há o registro de Stratus, Stratocumulus, Cirrus, Cirrustratus e Cumulus. A temperatura máxima (para as duas estações) foi de 20,6°C e a mínima de 12°C. Através dos dados de Congonhas, verifica-se que há intensificação dos ventos e aparentemente dominância de ventos de SE e SSE no período da tarde.

SBSP: Congonhas


Tabela 3
Fonte: OGIMET

SBMT: Campo  de Marte


Tabela 4
Fonte: OGIMET

SBGR: Guarulhos

Tabela 5
Fonte: OGIMET

    As tabelas acima são uma síntese dos dados Metar colhidos para o dia 28 de agosto de 2015 das estações de Guarulhos, Campo de Marte e Congonhas. Da mesma forma que na tabela 1, verificou-se nas três estações aumento da intensidade do vento após as 10 UTC e também dominância de SE e SSE após as 14:00 UTC. Com base na análise do CPTEC e das cartas sinóticas do DNH , vimos que há a passagem de uma frente fria pelo estado de São Paulo, o que explica a dominância de ventos de SE e SSE.
     Semelhantemente aos registros das tabelas 1 e 2 as temperaturas se mantiveram abaixo de 21°C e acima de 12°C.


    Quanto à nebulosidade, nenhumas das estações realizaram registros de nuvens médias ou altas, apesar de haver registros delas pelos códigos Synop da estação de congonhas. Os registros de nuvens baixas ocorrem após 13 UTC.

Radiossondagem :


Showalter
7.0
Tempestades improvável
lifted
7.4
Condições muito estáveis
k
-7.4
Probabilidade de tempestades próxima de zero
TT
36.9
Tempestades improváveis
Cape
0.0
Potencial convectivo marginalmente instável
Cine
0.0


Tabela 6
Fonte:University Wyoming

Figura 6
Fonte:University Wyoming

           Através da Radiossondagem obtida do dia 28 de agosto de 2015 das 12 UTC e dos índices Showalter, Lifted Index, K, Total-totals, Cape e Cine, pode-se verificar que apesar da passagem da frente fria citada anteriormente, a atmosfera apresentava forte estabilidade com possibilidade de formação de tempestades nula. Pela imagem essa situação pode ser evidenciada pelo grande afastamento entre os perfis de T e Td na maior parte da extensão vertical.
        Apesar da forte estabilidade, entre 1000hPa e 800hPa verifica-se um pequeno intervalo em que T e Td apresentam maior proximidade, ou seja, maiores valores de UR. Apesar de não ser possível identificar formação de nuvens nessa radiossondagem, ele apresenta condições favoráveis à formação de nuvens.


Análise sinótica com o GFS: 

A fim de analisar a situação sinótica para o dia 28 de Agosto e encontrar indícios da presença de Cumulus na região da cidade de São Paulo, foram criados os gráficos abaixo através dos dados do modelo GFS http://rda.ucar.edu/.
Nas figuras 7, 8, 9 e 10 verificam-se respectivamente as cartas de 250 hPa com altura geopotencial e linhas de correntes ( com magnitude indicada pelas cores das LC) e as regiões de ventos com intensidade de 35-55m/s, 55-75m/s e acima de 75m/s evidenciadas pelas cores verde, azul claro e azul escuro, respectivamente. A carta de 500 hPa com também valores de altura geopotencial e linhas de corrente (com magnitudes de intensidade do vento também destacadas pelas cores). A carta de 850 hPa com os valores de altura geopotencial e linhas de correntes acrescido de valores de temperatura do nível de pressão em questão. E por fim a Carta de superfície (aproximação de 1000hPa) que também apresenta valores de altura geopotencial, a representação do vento na forma vetorial e a espessura entre 500 e 1000hPa.
Para as imagens seguintes foram fixados Latitude e longitude (-23°,-46°) e traçados perfis verticais de Temperatura na figura 11,  Umidade Relativa 12, Velocidade vertical na figura 13 e divergência de Umidade Relativa na figura 14.

Figura 7: Carta de 250hPa - 28/08/2015 às 12Z

Figura 8: Carta de 500hPa - 28/08/2015 às 12Z

Figura 9: Carta de 850hPa - 28/08/2015 às 12Z

Figura 10: Carta de 1000hPa - 28/08/2015 às 12Z

Direcionando a análise para as áreas vizinhas ao estado de São Paulo, verifica-se que as cartas de 250hPa e 500 hPa mostram um cavado acentuado que se estende meridionalmente (aproximadamente) de -10° à -60° em 250hPa e 500hPa, se deslocando inclusive sobre a região Sudeste do país. Mostram também uma crista acentuada sobre o atlântico. Possível identificar também (pela carta de 250 hPa) grande proximidade do Jato Subtropical ao sul do Estado de São Paulo.
Para a Carta de 850hPa é possível verificar indícios de formação de um sistema de alta pressão entre 20°S e 35°S sobre o Sul e Sudeste do país. Na carta de superfície e uma alta (já formada) pós frontal Por meio da análise do CPTEC para o dia 28/08/2015 das 12 UTC verifica-se um sistema frontal com ramo frio entre o litoral norte do Paraná e o extremo sul de São Paulo, se estendendo pelo oceano Atlântico até a baixa pressão em torno de 47°S/42°W.

Figura 11: Perfil Vertical da Temperatura

Observando perfil vertical de temperatura entre 1000hPa e 650hPa, é valido destacar dois comportamentos importantes na identificação da nuvem Cumulus. O primeiro deles é queda marcante da temperatura entre 1000hPa e 850hPa, o que exemplifica o que foi explicado anteriormente a respeito da formação de nuvens Cumulus, da importância de um lapse rate acentuado em camadas mais baixas. O segundo é a pequena variação, repentina, da temperatura entre 850hPa e 750hPa (principalmente entre 820hPa e 750hPa, onde o Lapse rate é aproximadamente zero).


Figura 11.1



Figura 12: Perfil Vertical da Umidade Relativa

Contrariamente ao que ocorre com o perfil vertical de temperatura, a Umidade relativa de 1000hPa à 850hPa apresenta variação quase nula. Entre 850hPa e 750hPa há uma queda acentuada da umidade (principalmente entre 820hPa e 750hPa) em seguida continua caindo de forma mais contida. 



Figura 13: Perfil Vertical da Velocidade Vertical


Para o perfil de velocidade vertical verifica-se inicialmente valores negativos (movimento vertical ascendente) aproximadamente constantes entre 1000hPa e 930hPa, logo após há um aumento na magnitude da velocidade até 850hPa. Em seguida a intensidade da velocidade vertical passa a diminuir acentuadamente até ser nula em 810hPa. O movimento passa então a ser descendente (velocidade vertical positiva) e sua intensidade a aumentar até 710hPa.

Figura 14 : Perfil Vertical da Divergência de Umidade

Inicialmente para os níveis mais baixos da atmosfera registra-se divergência e valores constantes. Coincidindo com o intervalo em que há aumento da velocidade vertical negativa, há aumento da divergência até 900hPa. A partir disso a divergência começa a decrescer até o nível de 830hPa, quando é nula. Em seguida começa a ocorrer convergência e atinge seu maio valor em 800hPa. O padrão volta a mudar e vemos divergência novamente a partir de 770hPa.

Imagens de Satélite:

Figura 15: Canal do Visível - 1km
Fonte: CPTEC


Figura 16: Canal do Visível - 1km
Fonte: CPTEC


Figura 17: Canal do Visível - 1km
Fonte: CPTEC

Para a identificação da nuvem Cumulus via imagens de satélite, foram coletadas imagens no canal do visível de 1Km para a Região Sudeste do satélite Goes-13, devido sua menor extensão horizontal (e pequena extensão vertical também, já que foram observadas nuvens Cumulus de bom tempo), foi necessária a escolha de imagens que mostrassem maior riqueza de detalhes, com maior aproximação da região de observação. É possível identificar uma área com nebulosidade com brilho médio com elementos individuais com forma irregular nas proximidades do Estado de São Paulo.


Referências:






Wallace, J. M., Hobbs, P. V. 2006: Atmospheric science an introductory survey. 2ºEd. Elsevier Inc. Vol 92 na international Geophysics series.

Kimball, J. H. 1944: Cloud and Wrather Atlas. Late Principal Meteorologist, United States Weather Bureau, New York.


DMGH, Argentina 1944. Las Nubes. 4°Ed. Ministério de Agricultura. Buenos Aires, Argentina.


Organização Meteorológica mundial. International clouds atlas Abridged atlas. Geneva 1956, reprinted 1969.








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