Use of meteorological radar for the evaluation of polarimetric variables associated with lightning in Eastern Amazonia

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v33i19.16758

Keywords:

Descargas Atmosféricas, Radar Meteorológico, Amazônia

Abstract

Understanding the microphysics of clouds associated with severe storms with high incidence of lightning can serve as a scientific basis for the development of warning systems to protect lives and equipment exposed to the outdoors. In this work, the polarimetric variables of a meteorological radar during storms with high occurrence of lightning in areas of Eastern Amazonia were evaluated, with the aim of subsidizing improvements in the lightning warning system. The study was carried out for events with records above 13.000 lightning/day in the region of interest. The results showed that regions with high electrical activity showed greater production of ice crystals and greater availability of super-cooled drops at higher levels of the cloud, essential mechanisms in the charge separation process, whose main factor that favored this behavior were the movements more intense verticals inside the cloud. In areas of low electrical activity, the frequencies of negative values of polarimetric variables were lower, indicative of less intense electric fields, and consequent lower generation of lightning. Thus, the results suggest that the inclusion of radar data in the lightning warning system has the potential to generate more accurate information.

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Author Biographies

Ana Paula Paes dos Santos, Instituto Tecnológico Vale - Desenvolvimento Sustentável (ITV DS)

Meteorologista, graduada pela Universidade Federal do Pará - UFPA (2011), concluiu o mestrado (2013) em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande - UFCG na área de meteorologia de meso e grande escalas, e doutorado (2017) e pós-doutorado (2019) em Eletricidade Atmosférica pela Divisão de Impactos, Adaptação e Vulnerabilidades (DIIAV) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE. Durante o período do doutorado, realizou estágio no grupo de pesquisa do Laboratório de Física da Atmosfera da National University of Cordoba (UNC) e em 2018 recebeu Menção Honrosa ao Prêmio CAPES de Tese na área de Ciências Ambientais. Participou de Projetos de Pesquisa em âmbito nacional e internacional, financiados pela FADESP, CNPq, CAPES, FAPESP e GIZ (Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit). Desenvolve treinamentos, palestras, consultoria e eventos na área de Meteorologia. É mentora (produtora e apresentadora) do Papo de Meteorologia, que realiza Comunicação Científica entre profissionais da área e a população. Atua como pesquisadora de pós-doutorado no Instituto Tecnológico Vale (ITV) e pesquisadora/colaboradora no Grupo de Eletricidade Atmosférica do INPE (ELAT/INPE). Tem experiência na área de Geociências e Ciências Ambientais, com ênfase em Meteorologia Aplicada e Climatologia, com foco nos seguintes temas: Eletricidade Atmosférica, Previsão de tempo, Eventos Extremos, Inundações, Modulações Climáticas e estudos que avaliam o impacto, a vulnerabilidade e adaptação às Mudanças Climáticas Futuras.

Paulo Maurício Moura de Souza, Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia (CENSIPAM)

Formou-se em Meteorologia pela Universidade do Estado do Amazonas (UEA) em 2013. Em 2014 iniciou o mestrado em Ciências Atmosféricas pelo Instituto de Astronomia e Geofísica (IAG-USP), concluindo o curso em 2017, onde desenvolveu estudo sobre a sazonalidade das descargas elétricas sobre a cidade de Manaus-AM. Recentemente (04/2022) defendeu a Tese de Doutorado no Programa de Pós-graduação em Clima e Ambiente pelo Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (PPG-CLIAMB-INPA), onde desenvolveu pesquisas com o uso da assimilação de dados de radares em modelo meteorológico para a previsão de tempo de curto prazo (nowcasting). Possui mais de 7 anos de experiência em programação voltada para meteorologia. No ano de 2020 juntou-se ao Censipam - AM através da bolsa DTI-B, onde vem contribuindo com o desenvolvimento da estruturação do sistema de previsão de tempo de curto prazo. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Meteorologia Aplicada, atuando principalmente nos seguintes temas: modelagem numérica, sensoriamento remoto da atmosfera e assimilação de dados de radar.

Douglas Batista da Silva Ferreira, Instituto Tecnológico Vale - Desenvolvimento Sustentável (ITV DS)

Meteorologista com mestrado e doutorado em Ciências Ambientais, possui experiência como meteorologista obtida na divisão operacional do Sistema de Proteção da Amazônia, Centro Regional de Belém (PA). Atualmente é pesquisador do Instituto Tecnológico Vale (ITV), onde atua como coordenador técnico-científico e gestor do projeto Radar meteorológico para o desenvolvimento de novas técnicas de previsão de curtíssimo prazo e aprimoramento da modelagem numérica regional, cujo foco está concentrado nas regiões onde se pratica a mineração no Brasil. Como pesquisador do ITV, é responsável por assuntos relacionados ao monitoramento meteorológico, nowcasting, descargas atmosféricas e modelagem numérica em meteorologia. Também colabora nas pesquisas em modelagem climática regional e na melhoria dos prognósticos sazonais e sub-sazonais de precipitação.

Enrique Vieira Mattos, Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)

Atualmente é Professor Adjunto do Instituto de Recursos Naturais (IRN) da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI). Possui Graduação em Física pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP) (2006), Mestrado em Meteorologia pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) (2009) e Doutorado em Meteorologia pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) (2015), com período sanduiche no Massachusetts Institute of Technology (MIT) (2013-2014). Trabalhou no INPE na Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais (DSA) entre 2015-2016 no desenvolvimento de produtos de nowcasting. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sensoriamento Remoto da Atmosfera, atuando principalmente nos seguintes temas: Tempestades Severas, Previsão de Curtíssimo Prazo Usando Radares e Satéĺites, Descargas Elétricas Atmosféricas e Microfísica de Nuvens.

Ivan Saraiva, Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia (CENSIPAM)

Possui Bacharelado em Meteorologia pela Universidade Federal de Pelotas (2006), Mestrado em Meteorologia pela Universidade de São Paulo (2010) e Doutorado pelo programa de pós-graduação em Clima e Ambiente do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia e Universidade do Estado do Amazonas (2016). Atualmente é Analista em Ciência e Tecnologia Pleno em Meteorologia pelo Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia (CENSIPAM). Tem experiência na área de Meteorologia, com ênfase em Sensoriamento Remoto da Atmosfera, atuando principalmente em meteorologia por radar meteorológico. Título da dissertação: Características dos Sistemas Precipitantes observados via Radar Meteorológico de Manaus. Título da Tese: Variabilidade Regional das Nuvens de Chuva na Bacia Amazônica visto por uma Rede de Radares Meteorológicos.

Francisco José Lopes de Lima, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)

Possui graduação em Física pela Universidade Estadual do Ceará (2008), mestre em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2011), doutorado em Meteorologia pelo Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais (2015) com parte de sua tese sendo desenvolvida na Universidade de Oldenburgo, na Alemanha e pós-doutorado na Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista (2018). Atualmente é pesquisador bolsista do Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais com atividades sendo desenvolvidas no Laboratório de Modelagem e Estudos de Recursos Renováveis de Energia (LABREN), Centro de Ciência do Sistema Terrestre (CCST/INPE) e está envolvido nas atividades desenvolvidas no âmbito do INCT - Mudanças Climáticas. Colaborador do Laboratório de Modelagem aplicada à Recursos Renováveis de Energia, Instituto do Mar, Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista, desenvolve atividades de aquisição e certificação de dados meteorológicos e ambientais aplicados à geração de eletricidade a partir de energia eólica e solar. Também desenvolve estudos na área de aproveitamento de recurso energético de oceanos. Nos últimos anos vem participando em projetos de pesquisa desenvolvidos pelo INPE em colaboração com instituições de pesquisa nacionais e internacionais como UNIFESP, UNIFEI, UFAL, Universidade de Oldenburgo e UNEP. Tem experiência profissional nas áreas de Geociências, Modelagem Atmosférica e em levantamento de Recursos Energéticos Renováveis, Solar e Eólica, com ênfase em Modelagem Computacional, Meteorologia Física, Meteorologia Dinâmica, atuando principalmente nos seguintes temas: Solar, Eólica, Previsão Eólica, Previsão Solar, Recursos Eólicos, Recursos Solares e Modelagem Numérica de Mesoescala, Modelos Estatísticos: Redes Neurais Artificiais e Regressão Linear Múltiplas. As atividades de pesquisa apresentam foco em: energia renováveis, sensoriamento remoto, sistemas de informação geográfica. Atualmente é revisor de periódicos nacionais e internacionais como Revista Brasileira de Meteorologia entre outras.

Renata Tedeschi, Instituto Tecnológico Vale - Desenvolvimento Sustentável (ITV DS)

Possui graduação, licenciatura e bacharelado, em Física (2004) e mestrado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental (2008) pela Universidade Federal do Paraná, doutorado em Meteorologia (2013) pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e realizou um Pós-doutorado na Universidade de Exeter (2013-2015). Tem experiência na área de Física, com ênfase em Climatologia, atuando principalmente nos seguintes temas: precipitação, El Niño e La Niña ENOS), eventos extremos e diferentes tipos de ENOS (Modoki e Canônico, ou Central e Leste).

Paulo Afonso Fischer Kuhn, Universidade Federal do Pará (UFPA)

Possui graduação em Meteorologia pela Universidade Federal de Pelotas (1994), mestrado em Meteorologia pela Universidade de São Paulo (1997) e doutorado em Agronomia pela Universidade Federal de Pelotas (2002). Atualmente é professor da Faculdade de Meteorologia da UFPA desde 2008. Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em modelagem numérica, códigos radiativos e computação paralela. Implementou um aglomerado de servidores (cluster) para utilização em previsão do tempo no Sistema de Proteção da Amazônia (SIPAM/CTO-MN) e no Núcleo de Hidrologia e Meteorologia do Estado do Amapá (NHMET-AP). Na condição de chefe do Laboratório da Amazônia (LAMAZ), reestruturou suas instalações e ampliou sua capacidade computacional com um cluster com 128 processadores e 6.0 TB de capacidade de armazenamento. Foi coordenador do Laboratório de Recursos Hídricos do Departamento de Engenharia Agrícola e Solos (DEAS) na Faculdade de Ciências Agrárias (FCA), na Universidade Federal do Amazonas no período de 2012-2014, quando esteve cedido àquela instituição. Foi Coordenador do Laboratório ATMOS (Atmospheric Modelling Systems Lab) na Faculdade de Meteorologia/UFPA no período de 2016-2022. Atualmente é Diretor da Faculdade de Meteorologia da UFPA.

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Published

15/07/2023

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Paes dos Santos, A. P., Moura de Souza, P. M., Batista da Silva Ferreira, D., Vieira Mattos, E., Saraiva, I., Lopes de Lima, F. J., … Fischer Kuhn, P. A. (2023). Use of meteorological radar for the evaluation of polarimetric variables associated with lightning in Eastern Amazonia. Brazilian Journal of Climatology, 33(19), 50–80. https://doi.org/10.55761/abclima.v33i19.16758

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Vol. 33 (2023)

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