Climatology and trends of severe storm environments in subtropical South America

Abstract

Tempestades severas geram fenômenos meteorológicos destrutivos, como granizo grande, ventos fortes e tornados. No entanto, relações entre parâmetros convectivos e tempestades severas confirmadas são pouco exploradas no centro-sul do Brasil. Este estudo investiga relatos de granizo, ventos destrutivos e tornados, obtidos do projeto PREVOTS de junho de 2018 a dezembro de 2021, além de medidas de rajadas de vento induzidas por convecção obtidas de códigos METAR e da rede operacional de estações meteorológicas automáticas do INMET, de 1996 a 2019. Parâmetros convectivos foram calculados a partir da reanálise ERA5 e usados em uma análise discriminante utilizando MLCAPE e cisalhamento (0-6 km, DLS). Comparados com outras regiões, os parâmetros termodinâmicos associados a tempo severo exibem magnitudes mais baixas no centro-sul do Brasil. DLS apresenta melhor desempenho em distuinguir diferentes tipos de tempo severo, embora apresente dificuldade em discriminar níveis de severidade. Para abordar a sensibilidade em diferentes ambientes atmosféricos e tipos de tempo severo, cinco discriminantes foram avaliados. Estes incluem discriminantes para qualquer tempestade severa, apenas granizo severo, apenas rajadas de vento severas, e todos os ambientes categorizados em regimes de CAPE "alto" e "baixo". O melhor desempenho foi encontrado para o regime de CAPE "alto", seguido pelo de vento severo. Todos os discriminantes demonstram que DLS desempenha um papel mais importante no condicionamento de ambientes de tempestades severas no Brasil, confirmando a necessidade de ajustar parâmetros e discriminantes às condições locais de tempo severo. Aplicando um dos discriminantes (CAPE alto) como indicador de ambiente favorável a tempestades severas, foi desenvolvida uma climatologia da frequência destes ambientes na América do Sul subtropical, de 1980 a 2021. As duas principais regiões de ambientes de tempestades severas são a região à sotavento dos Andes e Sierras de Córdoba na Argentina e a tríplice fronteira (Argentina-Brasil-Paraguai). Sazonalmente, a estação quente se destaca, com o hotspot argentino no verão e o da tríplice fronteira na primavera. O ciclo diurno na Argentina exibe frequências mais altas durante tarde, enquanto a tríplice fronteira à noite. Em relação às tendências, a frequência de ambientes de tempestades severas diminui consideravelmente sobre a região de hotspot na Argentina e na parte mais a norte do domínio, no Brasil. Essa redução é principalmente impulsionada pela diminuição de MLCAPE. Sazonalmente, as tendências são negativas no hotspot argentino em todas as estações. Ao contrário, condições cada vez mais favoráveis para tempestades severas são observadas durante o verão na fronteira entre Argentina e Uruguai e, na primavera, na tríplice fronteira. A queda consistente nos ambientes de tempestades severas na Argentina está relacionada à redução de MLCAPE. No verão e na primavera, a tendência positiva, mas não significativa, de MLCAPE em áreas com aumento robusto em DLS determina o aumento nos ambientes de tempestades severas. Em relação à variabilidade interanual, anos de El Niño apresentam mais horas propícias para convecção profunda, enquanto anos de La Niña e neutros apresentam um número reduzido em comparação à climatologia. O principal fator que contribui para as variações nos ambientes de tempestades severas em diferentes fases do ENOS é o MLCAPE.