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ANEXO I
ANEXO I
Descrição das atividades CHUVA-GLM Vale do Paraíba relacionadas aos programas de satélite
GOES-R e MTG
Rachel Ifanger Albrecht
([email protected])
1. Histórico
O experimento de campo do Projeto CHUVA na região do Vale do Paraíba foi executado em
conjunto com as atividades de “redução de risco” das próximas gerações de satélites geoestacionários
GOES (NOAA/NASA) e METEOSAT (EUMETSAT): GOES-R e METEOSAT Third Generation (MTG),
respectivamente. Ambos satélites terão a bordo um sensor de detecção de raios, denominados
Geostacionary Lightning Mapper (GLM) and Lightning Imager (LI). Esses sensores são evoluções do
Lightning Imaging Sensor (LIS) a bordo do satelite TRMM e detectarão raios totais (intra-nuvem e
nuvem-solo) na faixa do infravermelho próximo através câmeras CCD a cada 2 ms.
O programa de desenvolvimento desses satélites requer o pré-desenvolvimento de algorítimos e
produtos de previsão e monitoramento do tempo, garantindo que o satélite esteja funcional no seu
primeiro dia de operação, chamado de atividades de redução de risco. Para que essas atividades sejam
realizadas, dados que mimetizam aqueles a serem observados pelos satélites (dados proxy) são
necessários. O GOES-R e o MTG também terão à bordo sensores multi-espectrais baseados no Advanced
Baseline Imager (ABI), a bordo do METEOSAT Second Generation (MSG) que está atualmente em órbita
e operante. O MSG-ABI é então o sensor escolhido para ser o dado proxy do GOES-R ABI e MTG-ABI. Os
dados proxy do GLM e LI são baseado em medidas de descargas atmosféricas em solo, uma vez que ainda
não há sensores de detecção de raios a bordo de satélites geoestacionários. Neste caso, os sensores de
detecção em 3D de fontes eletromagnéticas de raios são utilizados para esse fim. Como o MSG-ABI cobre
praticamente todo território brasileiro e não cobre os Estados Unidos, os programas do GOES-R e MTG
aproveitaram a oportunidade do experimento de campo do CHUVA na região do Vale do Paraíba para
instalar uma rede de detecção de raios 3D afim de obter dados proxy do GLM sobre a cobertura do MSG e
também obter dados de alta qualidade sobre os sistemas convectivos e precipitação a partir da
instrumentação do Projeto CHUVA.
Esse esforço colaborativo entre o Projeto CHUVA, GOES-R e MTG foi apresentando na
conferência anual da American Meteorological Society de 2011, onde os desenvolvedores de outras redes
de detecção de raios se interessaram pelo experimento, e aceitaram também participar do experimento
de campo na região do Vale. Duas empresas privadas (Vaisala Inc. e EarthNetworks) também instalaram
instrumentos para este experimento, e outras redes de detecção de raios já operacionais no Brasil
também concordaram em ceder seus dados para o projeto, formando assim a primeira campanha de
intercomparação de redes de detecção de descargas elétricas já realizada.
Um memorando de entendimento (MOU, do inglês Memorandum of Understanding) foi acordado
entre os responsáveis pelas redes descrevendo os termos de utlização de dados e publicação dos
resultados. Também é pretendido publicar um documento oficial da WMO e um artigo em revista técnica
especializada, contendo os resultados da intercomparação, descrevendo as características de cada rede,
com a participação de todos os envolvidos. Essa iniciativa está sendo coordenada pela Dra. Rachel
Albrecht do INPE/CPTEC.
Neste sentido, o Projeto CHUVA foi beneficiado com uma detalhada caracterização da
eletrificação das tempestades durante o experimento, uma campanha de intercomparação de redes de
detecção de descargas elétricas e contribuiu com as atividades dos programas de satélite do GOES-R e
MTG.
A descrição das redes de detecção de raios e os resultados preliminares da intercomparação entre
elas são apresentados a seguir.
2. Redes de detecção de raios operantes durante o CHUVA-GLM Vale do Paraiba e descrição dos
dados
Quatro redes de detecção de raios totais, ou seja, intra-nuvem (IC, do inglês intracloud) e nuvem-
solo (CG, do inglês cloud-to-ground), foram instaladas na região metropolitana de São Paulo e interior,
cobrindo um raio de 250 km ao redor da cidade de São Paulo, e 5 redes operacionais participaram do
experimento de campo. A descrição das redes, organizações responsáveis/participantes, tipo de
descarga detectada, frequência utilizada, número de sensores instalados para o experimento, área de
cobertura e período de operação são apresentados na Tabela 1.
A São Paulo Lightning Mapping Array(SPLMA) foi instalada com recursos da NASA e NOAA e
mantida e operada pelo INPE, USP e UAH. Essa rede contou com 12 sensores (separados a 15-20 km)
que detectam fontes eletromagnéticas de descargas elétricas na frequência de VHF em 3D em um raio até
150 km do centro da rede, e em 2D (sem definição de altura) até 250 km. A LINET foi instalada com
recursos da DLR e EUMETSAT e mantida e operada pelo INPE, USP e Nowcast, contando com 7 sensores
(separados a ~30 km) que detectam strokes de descargas elétricas nas frequências de VLF à LF em 3D,
num raio de 150 km do centro da rede. Essas duas redes, LMA e LINET, são as redes utilizadas para o
desenvolvimento de dados proxy para os satélites GOES-R e MTG, respectivamente. Sete sensores
adicionais da EarthNetworks foram instalados, com recursos da própria EarthNetworks, nos mesmos
locais da LINET afim de aumentar a eficiência de detecção da rede BrasilDAT. A BrasilDAT é composta
pelos mesmos sensores da EarthNetworks, porém com uma linha de base (distância entre os sensores)
maior (200-300km), e é operada pelo Grupo ELAT do INPE. Esses sensores operam na frequência de
ELF à LF detectando strokes de raios totais (IC e CG). A Vaisala Inc. aproveitou a oportunidade do CHUVA
para instalar, com seus próprios recursos, pela primeira vez uma rede de seu novo sensor de raios totais
TLS200, configurando o “testbed” deste sensor. A rede de TLS200 contou com 5 sensores espaçados a
~100km em um semicírculo ao redor da cidade de São Paulo, medindo fontes eletromagnéticas de
descargas elétricas totais em VHF e strokes de CG em LF. A Figura 1 ilustra a disposição espacial dos
sensores da SPLMA, LINET, TLS200 e sensores adicionais da EarthNetworks para a BrasilDAT. Os locais
(latitude/longitude) desses sensores e instituições/organizações que cederam espaço para a instalação
estão na Tabela 2. Essas instituições/organizações cederam gratuitamente o espaço para instalação e
conexão com a internet (quando disponível). Cinco redes operacionais contribuíram com o experimento
fornecendo gratuitamente seus dados: RINDAT, STARNET, GLD360, WWLLN e ATDnet. A RINDAT opera
na frequência de LF enquanto as demais operam em VLF, observando assim descargas em curta (até 100
km) e longa (até 1000 km) de distância.
Duas câmeras de vídeo rápidas (10.000 frames por segundo) e antenas rápidas (1 e 5 MHz) de
campo elétrico também foram instaladas em São Paulo pelo Dr. Macelo Sabba (INPE/ELAT) afim de
observar raios ascendentes em torres do Pico do Jaraguá e região da Avenida Paulista. O Dr. Macelo Saba
também operou uma câmera rápida em São José dos Campos. O Dr. Antonio Saraiva também participou
do experimento com sua rede de câmeras de vídeo rápida RAMMER, também em São José dos Campos.
Além desses intrumentos de solo, também coletamos informações do sensor TRMM-LIS que é um sensor
semelhante ao GLM e LI.
Os dados das redes da Tabela 1 (exceto câmeras de vídeo rápidas) foram enviados em tempo real
(a cada 1-2 minutos) ou quase-real (a cada 5-10 minutos) para o banco de dados do CHUVA situado no
CPTEC/INPE, e eram exibidos na página do SOS-Vale que foi especialmente montada para o
monitoramento do tempo durante o experimento. A NASA e UAH montaram também uma página na
internet especial que atualizava o acumulado de fontes a cada 6 minutos, além de disponibilizar o
histórico
horário,
diário
e
mensal.
Esse
histórico
está
disponível
em
http://branch.nsstc.nasa.gov/PUBLIC/SPLMA/.
Os dados em tempo real ou quase-real foram denominados “Nível 1A” e tinham o propósito
apenas de alimentar a página do SOS-Vale. Esses dados estão agora em fase de reprocessamento e
controle de qualidade, “Nível 1B”, pelos seus respectivos responsáveis, e estarão disponíveis para a
comunidade científica em breve através do banco de dados do CHUVA.
Mais informações sobre as redes podem ser encontradas na página do CHUVA na internet
(http://mogyb.cptec.inpe.br/portal/saoluis/instrumentos.html):
Figura 1 – Distribuição espacial dos sensores instalados durante o experimento do Vale do Paraíba. Os
sensores de detecção de raios são LMA, LINET, EarthNetworks e TLS200, representados plos balões azul,
pinos cianos e balões vermelhos, respectivamente. Os sítios de instrumentação do CHUVA estão
representados pelos pinos amarelos, o radar X-Pol pelo radar cinza, e os radares operacionais banda S de
São Roque, FCTH e IACIT pelos radares branco/preto. O círculo azul representa a área de cobertura de
150 km de raio da SPLMA e a área amarela representa a área de cobertura do X-Pol de 50 km.
Tabela 1 – Redes de detecção de raios operantes durante o experimento de campo CHUVA-GLM Vale do
Paraíba.
Nome da rede
Organização Tipo de raio Frequênc Número
Área
de Período
responsável detectado
ia
de
cobertura
de
utilizada sensores
operação
instalados
SPLMA
INPE/CPTEC, Raios totais
(São Paulo Lightning USP, NASA, (IC+CG)
Mapping Array)
UAH, NOAA
VHF
12
150 km do
centro
da
rede em 3D,
e 250 km do
centro
da
rede em 2D
LINET
(LIghtning
NETwork)
VLF-LF
7
150 km do 2011-10centro
da 18
rede em 3D à
2011-0507
Raios totais
(IC+CG)
LF-VHF
5
150 km ao 2012-01redor de São 01
Paulo
à
2012-0430
BrasilDAT
INPE/ELAT, Raios totais
(rede BRASILeira de EarthNetwor (IC+CG)
detecção de Descargas ks
ATmosféricas)
ELF-LF
7 + rede Região
2012-01operaciona Sudeste e Sul 01
l
à
2012-0430
INPE/CPTEC, Raios totais
location USP,
(IC+CG)
EUMERSAT,
DLR,
Nowcast
TLS200
Vaisala Inc.
(Total
Lightning
Sensor 200)
2011-1021
à
2011-0405
RINDAT
INPE, CEMIG, Principalmen LF
(Rede
Integrada FURNAS,
te CG
Nacional de Detecção SIMEPAR
de
descargas
ATmosfércias)
0
Região
(rede
Sudeste e Sul
operaciona
l)
2011-1101
à
2012-0331
STARNET
USP
(Sferics Timing And
Ranging NETwork)
Principalmen VLF
te CG
0
(rede
operaciona
l)
2011-1101
à
2012-0331
GLD360
Vaisala Inc.
(Global
Lightning
Dataset 360)
Principalmen VLF
te CG
0
Globo
(rede
operaciona
l)
2011-1101
à
2012-0331
WWLLN
University of Principalmen VLF
(World Wide Lightning Washington te CG
Location Network)
0
Globo
(rede
operaciona
l)
2011-1101
à
2012-0331
ATDnet
Met Office
(Arrival
Time
Difference Network)
0
Globo
(rede
operaciona
l)
2011-1101
à
2012-03-
Principalmen VLF
te CG
América do
Sul, Atlântico
Sul e Leste
da África
31
Câmeras de video INPE/ELAT
rápidas
(10.000 frames por
seg)
Raios totais
(IC+CG)
---
2
(1
operaciona
l em SJC)
RAMMER
Câmeras de
rápidas
INPE/ELAT
Raios totais
(IC+CG)
---
0
São José dos Dias
(operacion Campos
alternados
al)
de 201112
à
2012-04
NASA
Raios totais
(IC+CG)
IRpróximo
0
Trópicos
(operacion
al)
TRMM LIS
video
Pico
Jaraguá
Avenida
Paulista
do Dias
e alternados
de 201201
à
2012-04
Órbitas de
2011-10 à
2012-04
Tabela 2 – Localização (latitude e longitude) e instituição/organização que cedeu o espaço para instalação
dos sensores.
Sensor (es) Latitude (o)
Longitude (o) Instituição/Local
LMA
-23.48779667
-46.83164778 Universidade Presbiteriana Mackenzie – Campus
Tamboré
LMA, LINET e -23.70221861
EarthNework
s
-46.82513917 Universidade Aberta do Brasil – Campus Itapecirica
da Serra
LMA
-23.65071083
-46.62188167 Universidade de São Paulo – Estação Meteorológica
da Água Funda
LMA, LINET e -23.72570861
EarthNework
s
-46.57956028 Faculdades de Engenharia Integrada – Campus São
Bernardo
LMA e LINET
-46.73508194 Universidade de São Paulo– Campus Capital, Instituto
de Física
-23.56159639
EarthNework -23.559335
s
-46.733329
Universidade de São Paulo– Campus Capital, Instituto
de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas
LMA
-23.52417361
-46.62184417 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
de São Paulo – Campus São Paulo
LMA
-23.70782389
-46.41002639 Prefeitura Municipal de Ribeirão Pires – Parque
Teresa Bertoldo Zampol
LMA
-23.57665972
-46.45929500 Prefeitura Municipal de São Paulo – Planetário do
Parque do Carmo
LMA, LINET e -23.48188417
EarthNework
s
-46.50059472 Universidade de São Paulo – Campus Zona Leste
LMA, LINET e -23.51375806
EarthNework
s
-46.15566806 EDP Bandeirante Energia – Central de Mogi das
Cruzes
LMA
-23.53595806
-46.32743722 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
de São Paulo – Campus Suzano
LMA
-23.37486917
-46.35028722 Instituição Religiosa Perfect Liberty – Cemitério de
Arujá
LINET
e -23.601934
EarthNetwork
s
-47.094175
Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA)
– DTCEA São Roque
LINET
e -23.3317
EarthNetwork
s
-46.6554
EcoResort & Conventio – Refúgio Cheiro de Mato –
Franco da Rocha
TLS200
-22.815661
-47.058024
Universidade Estadual de Campinas – Campus
Principal
TLS200
-23.501348
-47.397216
Universidade de Sorocaba – Campus Principal
TLS200
-23.944809,
-47.19486
Votorantin Energia – Barragem do França, Juquitiba
TLS200
-22.816509
-46.247785
Prefeitura Municiap de Extrema – Morro da Oi
TLS200
-23.586722
-45.973089
Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE) –
Reservatório de Ponte Nova
3. Resultados preliminares da intercomparação das redes
Em Maio de 2012, a Dra. Rachel Albrecht passou 3 semanas o NSSTC/NASA/UAH em Huntsville,
AL, EUA, e 1 semana no CICS/UMD em College Park, MD, EUA, trabalhando na intercomparação dos
dados das redes de detecção de raios do experimento GLM-Vale, como parte do Programa de Pesquisador
Visitante do GOES-R. Nestas visitas, a pesquisadora trabalhou diretamente com especialistas no assunto:
Dr. Richard Blakeslee, Dr. Steve J. Goodman, Dr. Monte Bateman, Dr. Bill McCaul, Jeffrey Bailey, Dennis
Buechler, John Hall e Dr. Ken Cummins (via teleconferencia). Foram analisadas as órbitas do sensor
TRMM LIS durante o experiment e os dados das 9 redes. A Tabela 3 mostra as órbitas nas quais o TRMM
LIS detectou raios sobre a SPLMA.
Um exemplo das medições das diversas as redes está apresenteado nas Figuras 2 e 3. A Figura 2
mostra a refletividade (dBZ) do radar de São Roque, fontes da SPLMA, strokes da LINET e eventos, grupos
e flashes do LIS, além dos strokes da RINDAT, GLD360, STARNET, WWLLN e ATDnet, durante a passagem
do satélite TRMM sobre São Paulo em 10 Fevereiro 2012 1900 UTC (~200 segundos). Esse sistema
convectivo foi uma linha de instabilidade que atravessou São Paulo de NW-SE. Podemos observar que as
fontes do LMA estão bem centralizadas no centro convectivo do sistema. Os eventos, grupos e flashes do
TRMM LIS estão deslocados em algums dezenas de metros, indicando um possível erro de paralaxe que
está sendo estudado. As descargas detectadas pela RINDAT coincidem com os centros convectivos do
radar e LMA. As descargas das redes de VLF (GLD360, STARNET, WWLLN e ATDnet) mostram uma
dispersão espacial maior pois apresentam um erro de localização intrinsicamente maior devido à
tecnologia empregada. A Figura 3 mostra a evolução temporal das fontes e strokes detectados pelas redes
na área destacada na Figura 2. Podemos observar que todas redes foram capazes de detectar as descargas
desta linha de instabilidade, sendo que as redes de raios totais (LMA, LINET, EarthNetworks e TLS200)
detectaram naturalmente mais fontes/strokes que as demais. As redes WWLLN e ATDnet detectaram,
respectivametne, apenas 4 e 1 stroke.\
Podemos observar por este exemplo descrito acima que cada redes observa etapas diferentes da
descarga elétrica. O próximo passo será descrever melhor quais as etapas das descargas elétricas cada
rede mede, e assim caracterizarmos cada rede.
Tabela 3 – Órbitas do TRMM LIS que detectaram flashes sobre a SPLMA.
Órbita Distância do Nadir Orientação
da Data e hora da passagem sobre a SPLMA
(km)
órbita
(UTC)
80095 300
Descending / NE
2011-12-07 2013
80202 120
Descending / NE
2011-12-14 1700
80207 260
Ascending / SE
2011-12-14 2333
80482 40
Ascending / NW
2012-01-01 1502
80767 160
Descending / SW
2012-01-19 2302
80843 220
Descending / NE
2012-01-24 2002
81062 20
Ascending
2012-02-07 2008
81077 300
Ascending / SE
2012-02-08 1912
81108 260
Ascending / NW
2012-02-10 1900
81123 60
Ascending / SE
2012-02-11 1804
81169 200
Ascending / NW
2012-02-14 1655
81230 120
Ascending / NW
2012-02-18 1450
81362 180
Descending / NE
2012-02-27 0312
81576 180
Descending / SW
2012-03-11 2046
81591 140
Descending / NE
2012-03-12 1950
81825 220
Ascending / SE
2012-03-27 1901
Figura 2 – (esquerda) Refletividade (dBZ) do radar de São Roque, fontes da SPLMA, strokes da LINET e
eventos, grupos e flashes do LIS; e (direita) área de cobertura do sistema convectivo classificado pelo
ForTraCC (rosa), eventos e flashes do LIS, e strokes da RINDAT, GLD360, STARNET, WWLLN e ATDnet,
durante a passagem do satélite TRMM sobre São Paulo em 10 Fevereiro 2012 1900 UTC (~200
segundos). O quadrado preto representa a área de intercomparação das redes da Figura 3.
Figura 3 – Evolução temporal e altura das fontes do LMA (topo) e strokes da LINET (centro), evolução
temporal das fontes do TLS200 e strokes do TLS200, EarthNetworks/BrasilDAT, RINDAT, STARTNET,
GLD360, WWLLN e ATDnet, e eventos, grupos e flashes do TRMM LIS (base).
ANEXO II
Report to FAPESP on Activity of Earle Williams during the November 2011 CHUVA
Campaign in São José dos Campos
Introduction
This report summarizes the status of work by Earle Williams (and his Brazilian
collaborators) through the one-month period of November 2011 during the on-site
participation of the PI in the CHUVA field campaign. Areas of activity are (1) X-band
polarimetric radar observations, (2) Microwave Radar (MRR), (3) Lightning Mapping Array,
(4) high-speed video camera observations on lightning, (5) proposed sprite observations, and
(6) seminars and presentations and a summary of storms of interest during the November
period is included in the Appendix.
X-band Polarimetric Radar Observations
(Collaborators: Luiz Machado, Enrique Mattos, Carlos Morales, Thiago Biscaro)
One objective of our FAPESP proposal was the search for +ZDR anomalies in regions of
stratiform precipitation characterized by radar bright bands near the 0o C isotherm, of the kind
that have been documented earlier in Indiana snowstorms with a C-band polarimetric radar
(Williams et al., 2011). Preliminary analysis of stratiform cases on November 13, 22 and 26
has shown evidence for this phenomenon (in a ring sector) on November 13 at 2330 UT, as
shown in Figure 1. But the general sparsity of the findings in summer storms in Brazil is in
keeping with checks in the trailing stratiform regions of African squall lines in X-PORT
polarimetric radar data in conjunction with the French Megha-Tropiques program (M. Gosset,
personal communication) in August 2010.
(a)
(b)
Figure 1: Reflectivity (a) and differential reflectivity (b) for X-band PPI measurements at an
elevation angle of 17.5o on November 13, 2011 at 2330 UT. A ring sector in differential
reflectivity is evident in the east, at an elevation higher than the conventional radar bright
band ring.
A second objective that has developed since the submission and approval of the FAPESP
proposal is the examination of the ZDR anomalies with the X-band radar in the region just
above the freezing level. These studies have pertained to both stratiform and convective
regions. Figure 2 shows an excellent example of the radar bright band in stratiform conditions
on November 13, depicted in both reflectivity (Fig. 2a) and differential reflectivity (Fig. 2b).
A distinct ring is discernible in both cases, in the first case (reflectivity) primarily because
melting snowflakes are characterized by an increase in dielectric constant of liquid water, and
in the second case (differential reflectivity) primarily because large snowflakes are oriented
horizontally). Figure 3 shows the stratiform region in RHI scans on November 22 at 2330UT ,
for both reflectivity (Fig. 3a) and differential reflectivity (Fig. 3b).
(a)
(b)
Figure 2: Illustration of radar bright band in reflectivity (a) and in differential reflectivity
(b) for PPI scans at 17.5o elevation angle on November 13, 2011 at 22:42 UTC, for a
stratiform region exhibiting a sequence of lightning flashes lowering positive charge.
(a)
(b)
Figure 3: Illustration of RHI scans for November 22, 2011 at 2333 UTC
In cases of electrified convection, we can expect the existence of graupel particles in this
region, and if the turbulence level of the convection is sufficiently light, we can expect conical
graupel with a preferred stable vertical orientation, and the possibility of negative ZDR
signatures. In other cases in which graupel ice has still not had a chance to form, we may
expect supercooled raindrops in the mixed phase region. Figure 4 shows RHI scans in both
reflectivity (Figure 4a) and differential reflectivity (Figure 4b). One cell (closer to the radar)
exhibits negative ZDR values in the mixed phase region, and another (further from the radar)
shows positive values. One difficulty with looking for negative anomalies aloft is the strong
differential attenuation through rain at X-band that will preferentially diminish the return in
the H channel, and so tend to make the ZDR signals more negative. A specific example of this
behavior is shown in Figure 5 for RHI scans on November 13 at 2109 UT,, showing a much
more pronounced negative ZDR anomaly behind a rain echo in uncorrected observations
(Figure 5a) than in corrected (Figure 5b) observations. Much attention has been given to the
examination of the mixed phase region with radar RHIs, in both uncorrected and corrected (for
differential attenuation) observations. We have also had a look at the classification rules for
cloud microphysical conditions (ECLASS, Rainbow document; see references) from
polarimetric radar observations, and find that the preferred identifier for graupel is a positive
ZDR value. In the polarimetric observations themselves, we have found evidence for both
positive and negative anomalies in the mixed phase regions of convective cells. In light of the
expectations that a positive anomaly is linked with supercooled raindrops (which would not
produce strong electrification) and a negative anomaly is linked with graupel particles (which
would produce strong electrification in collisions with ice crystals), new attention is being
given to the attendant electric field at the ground under these cells, and to the polarimetric
classifications. The apparent rapid transitions in the ZDR signatures in the sub-freezing zone
points up the value of the LMA analysis superimposed on the radar data, to document the
electrical polarity of new electrified regions visited by initial lightning flashes.
(a)
(b)
Figure 4: Illustration of RHI scans through the leading convection of a weak squall line
without lightning at 2121 UT on November 22, 2011. (a) reflectivity Z, (b) differential
reflectivity ZDR.
(a)
Figure 5
RHI scans on November 13, 2011, with (a)
attenuation-corrected differential reflectivity at 21:09 UTC.
(b)
attenuation-uncorrected and (b)
A brief look has been given to the microphysical classifications in the radar RHI scans
from the polarimetric radar. There appears to be a surplus of graupel 2 km (and sometimes
more) below the melting level. The storms studied so far are only weakly electrified (flash
rates of 1 flash per minute or less) and so the graupel particles should be small and hence
should melt entirely within a kilometer of so of the melting level. We have also noted an
abundance of drizzle in the classifications. Drizzle is formed microphysically in the warm
part of the cloud with drop diameters less than 200 microns, and cannot result from melting of
particles in the stratiform region. Owing to the D6 dependence of reflectivity on hydrometeor
size, the reflectivity of drizzle is generally very small, and the 35 dBZ upper limit for drizzle
in the classification rules may be substantially too large. Careful attention needs to be given to
what is shown in RHIs in comparison to the rules that are used to transform polarimetric to
microphysical information.
Microwave Radar (MRR)
(Collaborators: Carlos Morales, Luiz Machado, Izabelly Costa)
A major objective in the FAPESP proposal was to make use of the full Doppler spectra
from the vertically pointing MRRs to obtain information on where the air overhead was rising
and where descending, and to use this information to interpret the evidence in the polarimetric
radar data for pristine plate-like ice crystal formation. It should be noted that in preliminary
analysis here with radar bright band/stratiform precipitation periods, we have found evidence
for +ZDR anomalies (in layers) above the conventional radar bright band (which does show
the traditional +ZDR signature associated with horizontally extended snowflakes) in only one
case (Figure 1). The raw spectra do appear to have a bipolar form (e.g., positive and negative
Doppler velocities) and we have some preliminary evidence that the updraft speeds just above
the melting layer (and raindrop zone) can be assessed. A case study of particular interest (see
Appendix for a brief summary of case study days during November, 2011) is the lightning-less
squall line on November 22, which showed a pronounced episode of dominant positive charge
overhead.
Work is in progress on these data.
The vertical profiles were much better
understood relative to the melting layer once it was realized that a gate spacing of 300 m for
SJC observations replaced the earlier 200 m spacing for CHUVA in Belem. The co-location
of an electric field mill and MRR would be beneficial in understanding the connection
between cloud vertical development and electrification. (At present, the Campbell field mill at
the church is displaced 10 km from the MRR.)
Lightning Mapping Array (LMA)
(Collaborators: Enrique Mattos, Rachel Albrecht, Carlos Morales)
At the time of this writing (12/1/2011), the Lightning Mapping Array is presently
functional, but is in urgent need of finalization in its eastern end to enable the kind of analysis
we have proposed to FAPESP related to lightning type and meteorological context. (By
02/01/12 the LMA is complete, but maps of lightning flashes in the eastern end in the vicinity
of Sao Jose dos Campos have not yet been examined.) The absence of real-time data feeds
from three stations (ARJ, PQC and MGC) closest to the SJC X-band radar site (where our
lightning observations are centered) are believed to be largely responsible for the small
realtime location point totals for individual flashes. A second reason for these sparsely
documented flashes is the limitation on data transfer for the real time system, with only 20%
of all locations provided. Even with this small subset of LMA data, favorable comparisons
have been noted between LMA clusters of points and X-band radar PPI echoes, but offsets of
5-10 km have also been noted in RHI comparisons that deserve greater scrutiny.
The radiation amplitude for each VHF source point has been identified in the real time
LMA data listings, and Enrique Mattos is in the process of making 3D maps of sources for
individual flashes, color-coded in this quantity. The objective here is to see to what extent the
radiation amplitudes are asymmetrical between the positive and negative ends of the lightning
tree. If the radiation source points are dominated by the tips of extending leaders, we can
expect a pronounced difference in radiation amplitude. On the other hand, if recoil leaders in
the positive end of the lightning “tree” are dominating the radiation amplitudes there, the
asymmetry between amplitudes between positive and negative ends may be much diluted.
Studies of this kind have not been undertaken to our knowledge, and so there is much to be
done once the expected improvements in the present LMA are enacted.
Discussions with Enrique Mattos are underway about a possible visit to MIT following the
SJC CHUVA field program. By this time, the LMA data (and polarimetric classification
results) are expected to be in better form for more detailed studies of the kind we outlined in
the FAPESP proposal.
High-Speed Video Observations on Lightning
(Collaborators:
Antonio Saraiva, Leandro Campos, Osmar Pinto, Marcelo Saba, Carina
Schumann)
Prior to coming to Brazil, Williams engaged in discussions with two groups at INPE
(Antonio Saraiva, Leandro Campos, and Osmar Pinto on the one hand, and Marcelo Saba and
Carina Schumann on the other) about the possibility of making high-speed video observations
of lightning aimed at capturing all aspects of the lightning current, from the bright return
stroke of tens of thousands of amperes, down to the few ampere level present just prior to
current cutoff.
This discussion has continued without interruption during the ongoing
CHUVA campaign in Brazil, and a number of other lightning experts have been entrained in
the discussion (H. Christian, V. Cooray, G. Diendorfer, P. Krider, V. Mazur, R. Orville, V.
Rakov, M. Uman, and D. Wang).
This effort is motivated by a substantial number of
observations in the literature (Idone and Orville, 1985; Colvin et al., 1987; Diendorfer et al.,
2003; Amarasinghe et al., 2007; Wang et al., 2007) that the brightness of lightning (and
laboratory) arc channels is quasi-linear with current, over a wide range of current. (The
shortcoming of many of these published results is that the channel brightness is not absolutely
calibrated.) The main scientific goal of this effort is to quantify the lightning current in the
subcloud region over the entire lightning flash, for testing predictions on the stability of the
lightning channel (Williams and Heckman, 2012). In virtually all previous work with video
observations of lightning, the bright return stroke is saturating the camera’s recording system,
causing severe blooming of the image, and preventing any quantitative analysis on the return
stroke. Figure 6 shows an example of a cloud-to-ground lightning flash over Sao Jose dos
Campos, showing one frame (a) with saturated channel at the time of a return stroke, and
another frame (b) which is unsaturated.
Figure 6 Frames from a high speed video camera observation of a cloud-to-ground lightning
flash over Sao Jose dos Campos: (a) condition of saturation by a return stroke, (b) unsaturated
condition for the same channel to ground. The goal we have pursued is to retain unsaturated
conditions for entire lightning flashes.
Our discussions have been aimed at exploiting the full 56 dB of camera dynamic range, and
the prevention of blooming. In discussions with Tom Warner at South Dakota School of
Mining and Technology, who has much familiarity with Phantom high-speed cameras, and
with Marcelo Saba, one strategy has been identified to make high-frame rate observations (10
microsecond sampling) during the bright return stroke phase (thereby reducing the light the
camera receives), and then with software switch the frame rate to something closer to 1 msec
(allowing 100 times more light per camera frame) to record on the long continuing current
down to current cutoff and the cessation of the flash. A second strategy for documenting the
entire flash is to use two cameras aimed at the same event, one running only at high speed (10
microsecond framing) on the return stroke, and the second running only at low speed (1 msec
framing) on the dimmer continuing current (and presumably saturating on the return stroke).
Toward implementing these measurements, two observation sites have been established.
Antonio Saraiva has installed a Phantom 9.1 high-speed camera in the church a few hundred
meters due east of the X-band polarimetric radar, on the campus of the University of Paraiba
(UNIVAP). The camera now points out an east-facing window of the church, overlooking a
broad expanse of the Paraiba Valley. Toward establishing the polarity of the cloud-to-ground
lightning documented with the camera, and to document the electrical evolution of the storms
under camera surveillance (for comparison with the nearby X-band polarimetric radar), a
Campbell electric field mill has been established on the east end of the roof of the church,
directly over Saraiva’s video camera. We tentatively plan to leave this field mill in operation
during the full extent of the CHUVA wet season campaign (November 2011 through March
2012). The two collaborating groups intend to continue with the proposed observational
strategies throughout the wet season (the Saraiva group in Sao Jose dos Campos and the Saba
group in Sao Paulo).
Leandro Campos has recently suggested an experiment at the rocket-triggered lightning
site at Camp Blanding in Florida, for purposes of obtaining quantitative high-speed video data
on lightning for which the channel current is continuously measured. This project would form
the basis for his PhD thesis with Osmar Pinto at INPE. We are currently in discussion with
Martin Uman and Vlad Rakov at the University of Florida about the possibility of a program
there sometime in the future.
Discussions on Sprite Observations
Two students of Fernanda Sao Sabbas at INPE, Ronald Winkelmann and André Morais,
visited the UNIVAP radar site with another INPE student (Claudia Madeiros) on Monday,
November 21.
Their interest in identifying a suitable site for sprite observations was
discussed with Luiz Machado. The objective of finding a site for making such observations
over the Sao Paulo LMA was given particular consideration, toward the goal of exploring in
detail the structure of the lightning responsible for different kinds of TLEs (carrot sprites, Abomb sprites, halos, elves), a new opportunity afforded by CHUVA. Follow- on discussion
with Carlos Morales, Maria Assuncao Silva Dias, Luiz Machado, Rachel Albrecht and
Enrique Mattos was concerned with the expected seasonal variation of mesoscale convective
systems over Sao Paulo and Sao Jose dos Campos. Discussion between Fernanda Sao Sabbas
and Cesar Beneti (SIMEPAR) on November 29 affords the possibility for her sprite
observations from one of the operational radar sites near Curitiba.
Seminars and Presentations
Presentations by Williams during his November visit in Brazil are summarized below.
(1) Seminar at INPE, Sao Jose dos Campos, Nov. 18, 2011 (45 persons attending)
Stability Analysis on Lightning Flashes: Discrete Strokes or Continuing Current?
(2) Two lectures for meteorology students at INPE, Sao Jose dos Campos
Wednesday, Nov. 23, 2011 (30 students in attendance)
Basic Knowledge and Principles of Lightning
Severe Weather Detection and Warning Based on Radar Echo Features
(1) Seminar at CPTEC, Cachoeira Paulista,
Monday, Nov. 28, 2011 (40 persons
attending)
Mesoscale Lightning: Global Detection, Meteorological Context, Sprite Production and the
Resolution of the Sprite Polarity Paradox
References
Colvin, J.D., C.K. Mitchell, J.R. Greig, D.P. Murphy and R.E. Pechacek, An empirical study
of the nuclear explosion-induced lightning seen on IVY-MIKE, J. Geophys. Res., 92, 56965712, 1987.
Amarasinghe, D. U. Sonnadara, M. Berg and V. Cooray, Correlation between brightness and
channel currents of electrical discharges, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical
Insulation, 14, 1154-1160, 2007.
Diendorfer, G., Viehberger, M. Mair and W. Schulz, An attempt to determine currents in
lightning channel branches from optical data from a high-speed video system, ICOLSE, 2003.
Echo Classification, Chapter 9.8 (ECLASS) in Rainbow® 5 • Products & Algorithms Preprocessing Algorithms, Release 5.31.0 Selex Systems Integration GmbH Page 333
Rainbow® 5 • Products & Algorithms Pre-processing Algorithms
Idone, V.P. and R.E. Orville, Correlated peak relative light intensity and peak current in
triggered lightning subsequent return strokes, J. Geophys. Res., 90,6159-6164, 1985.
Wang, D., T.N. Takagi, T. Watanabe, V.A. Rakov, M.A. Uman, K.J. Rambo, M.V. Stapleton,
A comparison of channel-base currents and optical signals for rocket-triggered lightning
strokes, Atmos. Res., 76, 412-422, 2005.
Williams, E.R., Problems in lightning physics—the role of polarity asymmetry, Plasma
Sources Science and Technology, 15, S91-S108, 2006.
Williams, E. and S. Heckman, Polarity asymmetry in lightning leader speeds:
Implications for current cutoff and multiple strokes in cloud-to-ground lightning flashes,
International Conference on Atmospheric Electricity, Rio de Janeiro, August, 2011.
Williams, E.R., D. J. Smalley, M. F. Donovan, R.G. Hallowell, K.T. Hood, B. J. Bennett, R.
Evaristo, A. Stepanek, T. Bals-Elsholz, J. Cobb, J. Ritzman, Dual polarization radar winter
storms studies supporting development of NEXRAD-based aviation hazard products,
Conference on Radar Meteorology, AMS, Pittsburgh, PA, September 2011.
Appendix: Summary of Storm Cases in November, 2011 (Sao Jose dos Campos)
Wednesday, November 9 Isolated thunderstorm to the ENE at 50 km range; photographs
Thursday, November 10 First set of radar GIF images to examine with Carlos Morales;
negative ZdR values in mixed phase region in observations uncorrected for differential
attenuation
Friday, November 11 In CTA Tower for video camera observations of very close
thunderstorm with Marcelo Saba; camera tests on fluorescent light bulb
Saturday, November 12
Two distinct cells in afternoon at 2 pm
Sunday, November 13 Nighttime spider lightning flashes observed from UNIVAP church;
Marcelo Saba identifies one positive CG (22:16:12 UT); field mill record showing evidence
for lowering of positive charge
Tuesday, November 22 Lightning-less squall line with leading convective structure, transition
region and trailing stratiform (with inverted electrical polarity) in MRR observations
Saturday, November 26-27 Nighttime case of cold frontal passage; low lightning activity (1-2
fpm) in new cells to the south and west; single stroke ground flash in a developing cell.
Possible candidate for LMA analysis.
Monday, November 28 Late afternoon isolated thunderstorm over INPE. Maximum flash rate
6 per minute, making it the most vigorous storm so far this month. The general
meteorological regime has changed around this date.
Wednesday, November 30 Mid-afternoon thunderstorm ENE of the radar site and well suited
for high speed video camera observations. Video camera triggers on several good ground
flashes, outside the rain area. Distance to storm estimated to be less than 10 km.
Figure Captions
Figure 1: Reflectivity (a) and differential reflectivity (b) for X-band PPI measurements at an
elevation angle of 17.5o on November 13, 2011 at 2330 UT. A ring sector is evident in the
east, at an elevation higher than the conventional radar bright band ring.
Figure 2: Illustration of radar bright band in reflectivity (a) and in differential reflectivity (b)
for PPI scans at 17.5o elevation angle on November 13, 2011, for a stratiform region
exhibiting a sequence of lightning flashes lowering positive charge.
Figure 3: Illustration of radar bright band in reflectivity (a) and differential reflectivity (b) for
PPI scans at 17.5o elevation angle for a trailing stratiform region on November 22, 2011 at
2242UT without lightning activity.
Figure 4: Illustration of RHI scans through the leading convection of a weak squall line
without lightning at 2121 UT on November 22, 2011. (a) reflectivity Z, (b) differential
reflectivity ZDR
Figure 5: RHI scans on November 13, 2011, with (a) attenuation-uncorrected and (b)
attenuation-corrected differential reflectivity.
Figure 6: Frames from a high speed video camera observation of a cloud-to-ground lightning
flash over Sao Jose dos Campos: (a) condition of saturation by a return stroke, (b) unsaturated
condition for the same channel to ground. The goal we have pursued is to retain unsaturated
conditions for entire lightning flashes.
Seminários do Dr. Earle Williams:
Primeiro Seminário
Seminar Friday Nov. 18, 2011 at INPE - LIT - 14:00
Stability Analysis on Lightning Flashes: Discrete Strokes or Continuing
Current?
Earle Williams MIT
Current in lightning channels is maintained by their extension into the electric field of the
thundercloud. The extending lightning channel is treated as an equivalent circuit, with
negative differential resistance and a capacitance per unit length. Stability analysis on this
equivalent circuit shows the existence of two regimes: (1) an unstable one with current cutoff
and multiple strokes, and (2) a stable one with sustained continuing current. Evidence is
presented that the channel current provided by extending negative leaders is systematically
larger than by slower positive leaders, making it plausible that negative flashes to ground will
often exhibit instability and discrete strokes, and positive flashes will exhibit single strokecontinuing current, consistent with well-established observations. In general, two parameters
are needed to characterize the equivalent circuit regimes for lightning: the channel current and
the channel length. Ongoing collaborative efforts in the CHUVA field campaign involving
INPE, CPTEC and MIT are described, aimed at estimating channel current from high-speed
video observations, and channel length from observations with the Lightning Mapping Array.
Lista de participantes:
Segundo Seminário:
Lista de Participantes:
Aula - Nowcasting and lighting - Pos - gradução da Meteorologia - Dia 23/11/2011
Aula#1 - 14:00-15:30
Aula#2 - 16:00-17:30.
Participantes:
ANEXO III
PROJETO CHUVA
Relatório Integrado dos Cursos Ministrados durante 2011 por o Projeto Chuva
Durante o ano 2011 o Projeto Chuva teve três experimentos sob coordenação geral do
CPTEC/INPE e financiamento da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP):
O primeiro experimento foi realizado em Fortaleza, CE. A campanha científica, organizada com a
Fundação Cearense de Meteorologia (FUNCEME), coletou dados de nuvens "quentes", típicas de regiões
tropicais, que evoluem sem formar partículas de gelo em seu interior.
O segundo experimento foi desenvolvido em Belém, PA. Além dos trabalhos de coleta de dados,
envolvendo diversas instituições e equipamentos, foi montado o Sistema de Observação de Tempo
Severo, para a emissão de alertas e avisos meteorológicos. O foco principal da pesquisa foram as linhas
de instabilidades que se formam na região costeira do continente, dando origem a grandes aglomerados
de Cúmulo Nimbos.
O terceiro experimento foi realizado no Vale do Paraíba, SP. A campanha contou com um radar
instalado na UNIVAP que se converteu na central de operações cujo objetivo foi estudar as mudanças
nas características das nuvens e tempestades entre o litoral e o Vale e a atividade elétrica dessas
nuvens.
Durante cada uma destas campanhas científicas foi ministrado o curso intitulado
“Sensoriamento Remoto e Modelagem dos Processos de Formação da Precipitação” com a participação
de especialistas nacionais e internacionais nas áreas de sensoriamento remoto por satélite, radar e
Lidar, descargas elétricas, microfísica das nuvens, camada limite e modelagem em alta resolução.
O curso ministrado durante a campanha em Fortaleza, originalmente previsto para o auditório
da FUNCEME, foi transferido para o Instituto Aldy Mentor (parceiro da FUNCEME na realização de
treinamentos), pois o curso teve 110 alunos inscritos, um número bastante superior a capacidade do
auditório da FUNCEME.
O curso ministrado durante a campanha em Belém foi realizado nas instalações da Universidade
Federal de Pará (UFPA) e contou com 122 alunos inscritos.
O curso ministrado durante a campanha no Vale do Paraíba foi realizado nas dependências do
CEMA (Centro de Estudos de Mudanças Ambientais), pertencente ao Instituto de Geociências do Centro
de Ciências Matemáticas e da Natureza da Universidade Federal do Rio de Janeiro. O curso teve 121
alunos inscritos. As aulas contaram com uma média de 70 participantes.
O perfil dos alunos foi bastante diverso, envolvendo, de graduandos a doutores, professores,
pesquisadores e profissionais de áreas diversas, tais como: Meteorologia, Engenharia, Geologia,
Geografia, Ciências Ambientais, entre outras.
1
PROJETO CHUVA
Uma vez finalizado cada um dos cursos, um questionário de avaliação, cujo modelo encontra-se
em anexo, foi preenchido pelos alunos. Mais da metade dos participantes (54%) responderam a esse
questionário.
Resultado da Avaliação
Quanto ao Curso:
Na primeira questão, foram atribuídas notas de 1 a 4, correspondendo aos conceitos: 1- Ruim,
2- Razoável, 3- Bom e 4- Muito Bom. Nesta questão foram avaliados os seguintes itens: Temas
abordados, Professores, Carga horária, Organização do curso, Auditório e Infraestrutura.
A nota média dada aos itens em cada um dos cursos e a nota média obtida em cada item nos
três cursos é mostrada na Tabela 1, a seguir. De modo geral, os cursos foram muito bem avaliados pelos
participantes, com nota média entre Bom e Muito Bom.
Tabela 1 – Nota média dos cursos, por item avaliado e nota média dos itens.
FORTALEZA
BELÉM
RIO DE JANEIRO
TEMAS ABORDADOS
3,74
3,79
3,85
MÉDIA DOS
CURSOS
3,79
PROFESSORES
3,78
3,61
3,76
3,71
CARGA HORÁRIA
3,32
3,09
3,31
3,24
ORGANIZAÇÃO DO CURSO
3,72
3,21
3,61
3,51
AUDITÓRIO E
INFRAESTRUTURA
3,74
3,09
3,10
3,31
A Figura 1 mostra os percentuais das notas médias dadas a cada um dos itens nos três cursos
ministrados. O que se observa é que a maior parte dos alunos avaliou como Muito Bom, principalmente,
os itens: Temas abordados e Professores.
O quesito “Auditório e Infraestrutura” e o quesito “Organização do Curso” receberam as
avaliações mais baixas: Ruim. Porém também receberam as valorações mais altas: Bom e Muito Bom, e
a soma destas qualificações supera amplamente as qualificações baixas.
O quesito “Carga Horária” recebeu uma qualificação média de Bom, com a menor presença da
qualificação de Muito Bom. Nos três cursos ministrados foi observada muita diversidade de opiniões:
para alguns participantes a carga horária foi insuficiente, e para outros, foi demais, tornando as aulas
cansativas (vide Tabela 2).
2
PROJETO CHUVA
Figura 1: Avaliação média dos cursos ministrados
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Ruim
Razoável
Bom
Muito Bom
Tabela 2- Observações dos alunos em relação aos itens avaliados
ITENS
TEMAS ABORDADOS
PROFESSORES
CARGA HORÁRIA
ORGANIZAÇÃO DO CURSO
AUDITÓRIO E INFRAESTRUTURA
OBSERVAÇÕES
- Todos os temas de ponta no Brasil.
- Foram ótimos os temas abordados.
- Muito específicos e relevantes.
- Poderia ocorrer mais vezes e com áreas variadas.
- Com conhecimentos fantásticos.
- A maioria foi muito bem.
- Com boa didática.
- Alguns bons, outros ruins.
- Foi suficiente.
- Carga horária bastante corrida para abordar temas tão complexos.
- Intensidade exagerada.
- Poderia ser mais extenso, com mais palestrantes.
- Nada a reclamar, satisfatória.
- Falaram pouco sobre o projeto.
- Faltou material didático.
- Poderia circular resumos das palestras
- Nada a reclamar.
- Falta de conforto nas cadeiras.
- Problemas de som, computador e cadeiras quebradas.
- Auditório apertado e inadequado.
3
PROJETO CHUVA
Quanto aos temas abordados:
Para uma melhor apreciação das valorações dos participantes acerca dos temas
abordados, se colocou o calendário de cada um dos cursos ministrados nas diferentes
campanhas científicas:
Fortaleza, CEARÁ
DE 28 DE MARÇO A 1 DE ABRIL
PROGRAMAÇÃO
Horário
28/3
09h00m Camada Limite
às
Planetária:
12h00m Conceitos
Básicos
Gilberto Fish
(CTA)
Roberto Lyra
(UFAL)
29/3
30/3
A
Microfísica
Parametrização das Nuvens
de Nuvens e
Carlos
Convecção
Augusto
Henrique
Morales
Barbosa
Rodrigues
(USP)
(USP)
31/3
Satélites
Meteorológicos
e Observação
em Microondas
Luiz Augusto
Toledo
Machado
(INPE)
1/4
Eletrificação
das Nuvens
Carlos
Augusto
Morales
Rodrigues
(USP)
14h00m Princípios
às
Básicos
17h00m da
Modelagem
em alta
Resolução
Henrique
Barbosa
(USP)
Camada Limite
Planetária e o
Processo de
Convecção
Gilberto Fish
(CTA)
Roberto Lyra
(UFAL)
Radar:
Princípios
Básicos
Carlos
Frederico de
Angelis
Jojhy Sakuragi
Marc
Schneebeli
(INPE)
Ferramentas
para Previsão
Imediata
utilizando
Radar e
Satélites
Luiz Augusto
Toledo
Machado
(INPE)
Estimativa de
Precipitação
por Satélite e
Radar
Carlos
Frederico de
Angelis
(INPE)
O resultado da pesquisa em relação aos temas que despertaram maior atenção dos
alunos é mostrado na Figura 2, a seguir. A pesquisa permitia múltiplas escolhas. O tema que
despertou maior interesse foi: Camada Limite Planetária: Conceitos Básicos. Contudo, como
mostrado na Figura 2, praticamente todos os temas mostraram-se atraentes para os alunos.
4
PROJETO CHUVA
Figura 2 – Percentual de seleções de temas de maior interesse
Ferramentas para
Previsão Imediata
utilizando Radar e…
Eletrificação das Nuvens
Estimativa de
Precipitação por Satélite
e Radar
Satélites Meteorológicos
e a Observação em
Microondas
Radar: Princípios Básicos
Microfísica das Nuvens
A Parametrização de
Nuvens e Convecção
Camada Limite Planetária
e o Processo de
Convecção
Princípios Básicos de
Modelagem em Alta
Resolução
Camada Limite
Planetária: Conceitos
Básicos
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
0%
Belém, PARÁ
DE 2 DE JUNHO A 26 DE JUNHO
PROGRAMAÇÃO
2/6
I) O Projeto
Chuva
II) Satélites
Meteorológicos
e a Observação
em Microondas
Luiz Augusto
Toledo
Machado
(INPE)
3/6
IV)
Princípios
Básicos da
Modelagem
em alta
resolução
Henrique
Barbosa
(IFUSP)
9/6
VI)
O
uso do GPS
na
meteorologia
David
(UEA)
De 9h00m às 12h00m
10/6
16/6
VIII)
Radar de
Dupla
Polarização
17/6
21/6
XII)
Camada
Limite
Planetária:
Conceitos
Básicos
Gilberto
Fish
(IAE-DCTA)
22/6
XIV)
Camada
Limite
Planetária e
o Processo
de
Convecção
Gilberto
Fish
(IAE-DCTA)
XI)
Introduction
to the LIDAR
technique
Riad
Bourayou
(INPE)
XIII)
(David
Fitzjarrald
SUNY)
XV)
(David
Fitzjarrald
SUNY)
Marc
Schneebeli
(INPE)
De 14h00m às 17h00m
III)
Ferramentas
para Previsão
Imediata
utilizando
Radar e
Satélites
Luiz Augusto
Toledo
Machado
(INPE)
V)
A
Parametrização
de Nuvens e
Convecção
Henrique
Barbosa
(IFUSP)
VII)
Microfísica
das nuvens
IX)
Eletrificação
das Nuvens
Carlos
Morales
(IAG-USP)
Carlos
Morales
(IAG-USP)
X)
Estimativa
de
Precipitação
por Radar e
Satélites
Carlos
Frederico de
Angelis
(INPE)
5
PROJETO CHUVA
O resultado da pesquisa em relação aos temas que despertaram maior atenção dos alunos é
mostrado na Figura 3, a seguir. A pesquisa permitia múltiplas escolhas. O tema que despertou maior
interesse foi: Estimativa de Precipitação por Satélite e Radar. Contudo, como mostrado na Figura 3,
praticamente todos os temas mostraram-se atraentes para os alunos.
Figura 3 – Percentual de seleções de temas de maior interesse
Ferramentas para Previsão
Imediata utilizando Radar
e Satélites
Eletrificação das Nuvens
Estimativa de Precipitação
por Satélite e Radar
Satélites Meteorológicos e
a Observação em
Microondas
Radar: Princípios Básicos
Microfísica das Nuvens
A Parametrização de
Nuvens e Convecção
Camada Limite Planetária
e o Processo de Convecção
Princípios Básicos da
Modelagem em Alta
Resolução
Camada Limite Planetária:
Conceitos Básicos
18%
16%
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
0%
Vale do Paraíba – São Paulo (o curso aconteceu no Rio de Janeiro, RJ).
DE 24 DE OUTUBRO A 31 DE OUTUBRO
Horário
9h00m
às
12h00m
24/10
Satélites
Meteorológicos
e a Previsão
Imediata
PROGRAMAÇÃO
25/10
26/10
27/10
Microfísica das
Radar de Dupla Princípios
Nuvens
Polarização
Básicos da
Modelagem
Carlos Morales
Jojhy Sakuragi
em Alta
(IAG/USP)
(CPTEC/INPE)
Resolução
Luiz Augusto
Toledo Machado
(INPE)
14h00m
às
17h00m
Estimativa de
Precipitação por
Satélite
Daniel Vila
(CPTEC/INPE)
Radar
Meteorológico
Eletrificação
das Nuvens
Carlos Frederico
de Angelis
(CPTEC/INPE)
Rachel
Albrecht
(CPTEC/INPE)
Henrique
Barbosa
(IFUSP)
Interação
AerossolChuva
Maria
Assunção
(IAG/USP)
31/10
Camada Limite
Planetária e a
Convecção
Gilberto Fish
(IAE/CTA)
O uso do GPS
(GNSS) na
Meteorologia
Luiz Sapucci
(CPTEC/INPE)
6
PROJETO CHUVA
O resultado da pesquisa em relação aos temas que despertaram maior atenção dos alunos é
mostrado na Figura 4, a seguir. A pesquisa permitia múltiplas escolhas. O tema que mais despertou a
atenção dos alunos foi: Satélites Meteorológicos e a Previsão Imediata. Contudo, como mostrados na
Figura 4, muitos outros temas mostraram-se também atraentes para os alunos.
Figura 4 – Percentual de seleções de temas de maior interesse
16%
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
Uso do GPS (GNSS) na
Meteorologia
Camada Limite Planetária e a
Convecção
Interação Aerosol-Chuva
Princípios Básicos da
Modelagem em Alta Resolução
Eletrificação das Nuvens
Radar de Dupla Polarização
Radar Meteorológico
Microsífica das Nuvens
Estimativa de Precipitação por
Satélite
Satélites Meteorológicos e a
Previsão Imediata
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Quanto aos Comentários:
Alguns dos alunos fizeram comentários em sua avaliação. A maioria destes comentários traz
elogios aos cursos, porém, também indicam aspectos que podem ser melhorados, tais como a carga
horária, a existência de material de apoio ou didático, como mencionado. Por outro lado é gratificante
perceber nesses comentários que os cursos despertaram o interesse para o experimento e para os
temas, servindo de apoio para os estudos atuais, e abrindo possibilidades para o futuro.
Comentários Gerais:
Foi de grande importância este curso. Notamos o empenho dos professores para conosco, alunos, em
nos proporcionar esse grande momento de aprendizagem. (Fortaleza)
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PROJETO CHUVA
O curso foi muito bem organizado e de conteúdo muito atrativo. Apesar de estar na área de
instrumentação eu me interessei muito pelos sistemas de radares. (Fortaleza)
Excelente idéia de conciliar os estudantes em um projeto tão conceituado e promissor para as diversas
áreas. (Fortaleza)
Deveria haver seminários de aprofundamento dos temas abordados. (Fortaleza)
O projeto CHUVA foi uma boa aprendizagem que deu para ter uma boa visão e ver na prática a
funcionalidade. (Belém)
O curso além de proporcionar-me peso curricular, será de grande ajuda nas atividades de pesquisa
acadêmica que desempenho. Buscou-se uma abordagem simples dos temas, já que o público-alvo não
era exclusivamente de meteorologistas, o que facilitou a compreensão. Resultado satisfatório! (Belém)
Gostaria de participar de um curso mais detalhado sobre microfísica das nuvens e Satélites
Meteorológicos e a observação em microondas. (Belém)
Este tipo de ciclo de palestra poderia ser ministrado mais vezes (pelo menos uma vez cada dois anos)
para mostrar para os alunos, principalmente de graduação que realmente pode ser trabalhado na área
de meteorologia. Além de incentivar na pesquisa. (Belém)
Um curso de suma importância, porém senti falta da parte mais prática apesar de não saber dos
procedimentos para participar das coletas de dados. Mas no geral o curso foi excelente e tenho certeza
que ira contribuir bastante para futuras pesquisas. (Belém)
Esses temas (satélite, estimativa e radares) foram importantes, pois pretendo trabalhar com eles no
mestrado. Foi uma forma de me capacitar um pouco mais, e fazer contatos com pesquisadores da área.
(Rio de Janeiro)
Sugiro que haja uma abordagem além da teórica, mais aplicada à previsão de curto prazo e
“nowcasting” de forma prática, que é onde encontramos as maiores dificuldades de identificação e
determinação dos processos atmosféricos. Com base nisso tomaremos decisões que afetarão
diretamente a sociedade como um todo. (Rio de Janeiro)
Parabenizo a organização do curso pelo projeto. Achei também muito interessante a escolha de
palestrantes de diversas instituições, algo que é mais visto em congressos e grandes eventos. (Rio de
Janeiro)
Adorei a iniciativa, nota dez, esse tipo de curso (palestra) poderia ocorrer uma vez por semestre. (Rio de
Janeiro)
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PROJETO CHUVA
ANEXO - O questionário de avaliação aplicado
Curso
Sensoriamento Remoto e
Modelagem dos Processos de Formação da Precipitação
Nome (opcional)_________________________________________________________
Dê a nota, considerando a seguinte pontuação:
Nota
1.
2.
3.
4.
Item
Temas abordados
Professores
Carga horária
Organização do curso
Auditório e Infraestrutura
Avaliação
Ruim
Razoável
Bom
Muito bom
Nota
Observação
Marque com (x) o tema ou os temas que despertaram mais a sua atenção e você gostaria de aprofundar
seus conhecimentos:
( ) Camada Limite Planetária: Conceitos Básicos
( ) Princípios básicos da Modelagem em Alta Resolução
( ) Camada Limite Planetária e o Processo de Convecção
( ) A Parametrização de Nuvens e Convecção
( ) Microfísica das Nuvens
( ) Radar Princípios Básicos
( ) Satélites Meteorológicos e a Observação em Microondas
( ) Estimativa de Precipitação por Satélite e Radar
( ) Eletrificação das Nuvens
( ) Ferramentas para Previsão Imediata Utilizando Radar e Satélites
Os temas abordados serão úteis para você? ( ) sim ( ) não
Comentários:
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