Características dos relâmpagos gerados por nuvens de tempestades em ambientes sob a influência das queimadas em Rondônia

Autor: Widinei Alves Fernandes
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2005
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEInstituto Nacional de Pesquisas EspaciaisINPE.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Dados de descargas nuvem-solo (pico de corrente para ambas polaridades e percentual de raios positivos) e a razão entre as descargas intra-nuvens e os raios (IN/NS) foram estudados para o período de 01 de Agosto de 2002 a 12 de fevereiro de 2003 e 01 de Agosto a 25 de Dezembro de 2003, na região norte do Brasil, entre as latitudes 8° S e 14°S e longitudes 59°W e 66°S, em função da presença de aerossóis de queimadas. Neste período de estudo, esta região apresenta uma atmosfera altamente poluída devido às queimadas na estação seca (agosto-setembro), moderadamente poluída no período de transição (outubro) e limpa do começo da estação úmida (novembro-dezembro) até março. Os dados de relâmpagos foram obtidos através de uma rede formada por quatro antenas IMPACT situadas no solo e pelo sensor imageador de relâmpagos (Lightning Imaging Sensor), conhecido como LIS, que está a bordo do satélite TRMM. A rede de superfície fornece a localização, o horário e o pico de corrente dos raios, enquanto que o LIS fornece a localização e o horário de todos os relâmpagos, sem discriminar relâmpagos intra-nuvem dos raios. Os dados da concentração de aerossóis foram obtidos do modelo de emissão e transporte CATT-BRAMS. A comparação entre os dados do LIS e da rede permitiu calcular a razão (IN/NS) para essa região durante a passagem do satélite. No presente trabalho, o período de estudo foi separado em quatro janelas de 49 dias, devido ao fato do LIS levar esse tempo para passar pela região em todos as horas do dia. As quatros janelas foram consideradas da seguinte forma: 01 Aug. a 18 de Set. (Jan_01), 19 de Set. a 06 de Nov. (Jan_02), 07 de Nov. a 25 de Dez. (Jan_03) e 26 de Dez. a 12 de Fev. (Jan_04). Os resultados encontrados neste trabalho mostram que a razão (IN/NS), o percentual de raios positivos e o pico de corrente positiva aumentaram da Jan_01 para Jan_04, enquanto que o pico de corrente negativa diminuiu. Estas observações podem ser explicadas considerando-se que haja uma alteração na altura dos centros de cargas das nuvens ao longo das quatro janelas. As nuvens formadas na Jan_01 possuem um desenvolvimento vertical maior, com os centros de cargas mais elevados, devido às altas concentrações de aerossóis que afetam a microfísica das nuvens e a termodinâmica que, por sua vez, contribui para o desenvolvimento das nuvens. Os centros de cargas estando mais elevados passam a encontrar uma rigidez dielétrica do ar menor, pois esta diminui com a altura. Isto, facilita a ocorrência de descargas dentro da nuvem, como também, gera raios com picos de corrente negativa menores, porém gera raios positivos com picos de corrente maiores, pelo fato destes últimos agora serem gerados a partir da intensificação do centro de carga inferior mais próximo da base da nuvem.
Lightning data obtained by a four-sensor Impact network installed in the state of Rondônia, in the North region of Brazil, were analyzed for the months from August 2002 to February 2003 and August to December of 2003, in terms of percentage of positive flashes and the peak current of negative and positive flashes. During the months of August and September, this region is characterized by a high pollute atmosphere due to fires (dry season), gradually change to a clean atmosphere at the period (December - February), the wet season. For the same period, total lightning data obtained by the Lightning Imaging Sensor (LIS) were compared to the ground network in order to estimate the intracloud to cloud-to-ground (IC/CG) ratio. An emission and transport model associated with remotely sensed vegetation fires was used. This system provides a useful tool for understanding the main atmospheric dynamic controls on the distribution and transport of biomass burning emissions. The coordinates of the region of study were latitudes from 8° S to 14°S and longitudes from 59°W to 66°S. In the data analysis, the above period was divided in four 49 days-windows to minimize local time effects in the LIS data. The four windows were defined as: 01 Aug. to 18 Sept. (W1), 19 Sept. to 06 Nov. (W2), 07 Nov. to 25 Dec. (W3) and 26 Dec. to 12 Feb. (W4). The results of the analysis show that the IC/CG ratio, the percentage of positive flashes and the peak current of positive flashes decreased from W1 to W4, while the peak current of negative flashes increased. Based on previous studies, these changes in the lightning characteristics are in agreement with it is expected to thunderstorms influenced by smoke from fires. In order to explain these variations, a thunderstorm electrical structure model was developed taken as a reference a tripole charge structure. The model assumes that the altitudes of the charge centers change from window W1 to W3, due to thermodynamic and microphysical effects of the smoke on the cloud formation, as well as that the breakdown electric field decreases with height. The model results indicate that the thunderstorms in the W1 window have a deep development in the atmosphere, resulting in an increase in the altitude of the charge centers and explaining all lightning characteristics observed by the ground network and the LIS sensor.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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