This study presents a climatology of convectively-generated strong wind gusts (SWG) occurred in Southern Brazil in the 2005-2015 period. The selection of these events was based on surface hourly data from the operational network of automated weather stations (AWSs) operated by Brazil’s National Meteorological Institute (INMET, in portuguese) and geostacionary meteorological satellite imagery. The time series of the atmospheric variables recorded by the AWSs during the SWGs events were evaluated aiming at detecting cold pools and mesohighs. Proximity soundings and Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) and Climate Forecast System Version 2 (CFSv2) reanalysis data were used to assess the atmospheric environment during the occurence of the wind gust events. It was evalueted whether the atmospheric conditions highlight environments that discriminates the occurence of the SWG of those less intense. Moreover, a comparision was conducted among atmospheric profiles generated from CFSR/CFSv2 reanalysis and profiles obtained from operational soundings taken in Southern Brazil in the 1996-2015 period. The results showed that INMET’s AWS were able to sample convectively-driven cold pools and mesohighs following the wind gusts. The highest frequency of SWGs was in the spring and summer months. Most SWGs were detected from mid-afternoon to overnight hours. The western portion of Southern Brazil displayed the largest frequency of SWGs. The median value of pressure variations following the SWG +4,6 hPa, with extreme values (95% percentile) reaching +8,2 hPa. The median value for temperature variations was -6,5 C, with extremes values below -13,0 C. Overall, the results showed that the atmospheric parameters demonstrate some discrimination between SWGs and weaker wind gusts. The Downdraft Convective Available Potential Energy (DCAPE) and the Derecho Composite Parameter (DCP) were the atmospheric parameters that better discriminate the atmospheric environment favorable to the occurence of SWGs. The comparision between atmospheric profiles generated from CFSR/CFSv2 data and observed soundings showed that the reanalysis reproduce well the thermodynamic parameters, but significantly underestimates the kinematic parameters. / Neste trabalho é apresentada uma climatologia de rajadas (RAJ) de vento convectivas intensas ocorridas na região sul do Brasil entre 2005 e 2015. A seleção destes eventos foi feita com base nos dados horários da rede operacional de estações meteorológicas automáticas (EMAs) de superfície do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e imagens de satélites meteorológicos geoestacionários. As séries temporais das variáveis atmosféricas registradas pelas EMAs durante os eventos de RAJ foram avaliadas para detectar piscinas de ar frio e mesoaltas. O ambiente atmosférico durante a ocorrência das RAJ foi analisando utilizando-se perfis atmosféricos extraídos de sondagens de proximidade e de dados de reanálise do Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) e Climate Forecast System Version 2 (CFSv2). Avaliou-se se as condições atmosféricas ressaltam ambientes que discriminem a ocorrência das rajadas convectivas mais intensas daquelas menos intensas. Foi conduzida também uma comparação entre os perfis atmosféricos extraídos da reanálise CFSR/CFSv2 e os perfis obtidos de sondagens operacionais realizadas no sul do Brasil para o período entre 1996 e 2015. Os resultados mostraram que as EMAs-INMET conseguiram amostrar as piscinas de ar frio e mesoaltas que acompanham as rajadas convectivas. As rajadas intensas ocorreram com mais frequência na primavera e verão, e predominantemente entre o final da tarde e a madrugada. Em geral, houve uma ligeira tendência para uma maior ocorrência de RAJ nas EMAs-INMET do setor oeste da Região Sul. A mediana das variações de pressão acompanhando a RAJ foi de +4,6 hPa, com valores mais extremos (percentil 95%) atingindo +8,2 hPa. A mediana das variações de temperatura foi -6,5 C, com valores extremos abaixo de -13,0 C. De maniera geral, os parâmetros atmosféricos conseguiram demonstrar alguma discriminação entre a classe de RAJ intensas e as rajadas mais fracas. O Downdraft Convective Available Potential Energy (DCAPE) e o Derecho Composite Parameter (DCP) foram os parâmtros que melhor discriminaram ambientes atmosféricos favoráveis à ocorrência de rajadas de vento intensas. A comparação entre reanálise CFSR/CFSv2 e sondagens observadas mostrou que a reanálise reproduziu bem os parâmetros termodinâmicos, mas subestimou significativamente os parâmtros cinemáticos.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A climatological and synoptic evaluation of the atmospheric environments prone to severe weather under N-NW low-level flow over Rio Grande do Sul (RS) State is conducted. Atmospheric profiles from 00Z, 06Z, 12Z and 18Z were calculated using Reanalysis data for two geographically distinct regions of the state: the Serra Gaúcha (SG) and the Campanha Gaúcha (CG). Several convective parameters were calculated to identify the atmospheric ingredients useful to severe storm forecasting, which are: conditional instability, moisture availability and Vertical Wind Shear (VWS). To verify the occurrence of convective storms during, or up to 6 hours the low-level N-NW flow events, cold cloud tops were identified using images from GOES 10 and 12 satellites, associating each event with a brightness temperature category. The seasonal, annual and the distribution of the parameters as a function of depth of the convective activity is based on a quantile analysis. The parameter space between conditional instability and VWS is also investigated. The synoptic environments in which the storms develop across RS were analyzed by using mean and anomaly mean composite patterns of the relevant meteorological fields for convective weather forecasting. The climatology showed that the differences between the large-scale environments favorable to the development of storms in SG and CG are small. The expected seasonal behavior of conditional instability and VWS was well represented in this climatology. The transitional seasons are those which present both conditions of high instability and VWS and also record more storms in this regime. The analysis of the mean composites fields highlights the lack of pronounced Lapse Rates in pre-convective environments in RS. The pressure fall induced by a mid-level trough accelerates the N-NW flow which assumes a low-level jet character, responsible for increasing the supply of heat, moisture and low-level VWS. The deeper storms stand out from the others because they develop in environments with enhaced moisture and conditional instability anomalies. / Uma avaliação climatológica e sinótica dos ambientes atmosféricos conducentes à ocorrência de tempestades severas em situações de vento de N-NO em baixos níveis sobre o Rio Grande do Sul (RS) é realizada neste trabalho. Perfis atmosféricos das 00Z, 06Z, 12Z e 18Z foram calculados utilizando-se dados de Reanálise para duas regiões geograficamente distintas do estado: a Serra Gaúcha (SG) e a Campanha Gaúcha (CG). Foram calculados diversos parâmetros convectivos utilizados na identificação dos ingredientes atmosféricos necessários para o desenvolvimento de tempestades severas, que são: instabilidade condicional, oferta de umidade e cisalhamento vertical do vento (CVV). Para verificar a ocorrência de nebulosidade convectiva durante, ou até 6 horas após os eventos de escoamento de N-NO em baixos níveis, topos frios de nuvem foram identificados utilizando-se imagens dos satélites GOES 10 e 12, associando cada evento a uma classe de temperatura de brilho. A climatologia sazonal, anual e a distribuição dos parâmetros como função da profundidade da atividade convectiva é feita com base em uma análise de quantis. O espaço de parâmetros entre instabilidade condicional e CVV é também investigado. Os ambientes sinóticos em que as tempestades se desenvolvem no RS foram analisadas através de composições e anomalias médias dos campos meteorológicos relevantes para a previsão convectiva. A climatologia mostrou que as diferenças entre os ambientes em grande escala favoráveis ao desenvolvimento de tempestades na SG e CG são pequenas. O comportamento sazonal esperado da instabilidade condicional e do CVV foi bem representado nesta climatologia. A estações de transição são aquelas que apresentam simultaneamente as condições de alta instabilidade e CVV e também registram mais tempestades neste regime. A análise das composições médias ressalta a ausência de Lapse Rates acentuados nos ambientes pré-convectivos no RS. A queda de pressão induzida por um cavado em níveis médios acelera o escoamento de N-NO que assume a forma de um jato de baixos níveis, responsável por aumentar a oferta de calor, umidade e CVV em baixos níveis. As tempestades mais profundas destacam-se das demais por se desenvolverem em ambientes com acentuada anomalia de umidade e instabilidade condicional.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / An investigation of the atmospheric environments prone to severe convective weather is conducted for the subtropics of South America, east of the Andes Mountain Range. Upper air soundings valid at 00Z and 12Z for six sounding sites in subtropical South America (namely, Porto Alegre/BRA, Florianópolis/BRA, Curitiba/BRA, Foz do Iguaçu/BRA, Resistência/ARG e Buenos Aires/ARG) are employed to generate a short 12-yr climatology (from January 1998 to December 2009) of some of the main necessary ingredients for severe thunderstorm development: moisture availability, conditional instability, and vertical wind shear (VWS). The goal of the climatology is to document the typical magnitudes and seasonal variability of those ingredients with the aid of convective parameters. Threshold magnitudes for such parameters were objectively determined (via quantile analysis) and tested as cut-off criteria utilized to discriminate the severe weather environments. To that end, classic North-American threshold values extracted from the literature were also tested and the results compared vis-à-vis the South-American counterparts. Distinct combinations of such thresholds were employed to select atmospheric profiles theoretically conducive to severe thunderstorms and tornadoes. Atmospheric profiles obtained from the NCEP-NCAR Reanalysis data valid at 18Z were also used. The time and space distribution of the selected severe weather profiles were examined, emphasizing the seasonal variation and geographic distribution. From these sampled profiles, composite analysis were built for and Principal Component Analysis were applied to relevant meteorological variables at distinct vertical levels in order to search for the associated synoptic-scale patterns. The climatology succesfully reproduced the expected seasonal behavior of parameters that are indicative of conditional instability and VWS. Compared to the North-American climatology, the magnitudes found for the 700-500hPa lapse rates, 0-6km bulk shear and height of the LCL were lower in South America. The seasonal variability and space distribution of the severe weather profiles suggest that there exists an equatorward [poleward] displacement of the severe weather activity as winter [summer] approaches. The synoptic pattterns associated with the severe weather environments is different from those traditionally recognized for North America, particularly at the surface. / Neste trabalho é realizada uma investigação dos ambientes favoráveis ao desenvolvimento de convecção severa nos subtrópicos da América do Sul (AS) à leste dos Andes. Sondagens de ar superior das 00Z e 12Z de seis estações distribuídas na região subtropical da AS (quais sejam: Porto Alegre/BRA, Florianópolis/BRA, Curitiba/BRA, Foz do Iguaçu/BRA, Resistência/ARG e Buenos Aires/ARG), foram utilizadas para gerar uma pequena climatologia (12 anos; de janeiro de 1998 a dezembro de 2009) de alguns dos principais ingredientes necessários para o desenvolvimento de convecção severa: oferta de umidade, instabilidade condicional termodinâmica e cisalhamento vertical do vento (CVV). A climatologia visou documentar as magnitudes típicas e a variação sazonal destes parâmetros para a região de interesse. Valores significativos dos parâmetros foram objetivamente identificados via análise de quantis e testados como limiares combinados para salientar ambientes favoráveis ao desenvolvimento de tempestades severas. Limiares para a América do Norte documentados na literatura também foram testados para este fim e confrontados com os respectivos valores da amostragem sul-americana. Diferentes combinações destes limiares foram empregadas para se extrair os perfis atmosféricos considerados teoricamente favoráveis a tempestades severas e tornados. Perfis de tempo severo também foram extraídos dos dados da Reanálise do NCEP-NCAR válidos às 18Z. Foi examinada a distribuição temporal e espacial destes ambientes de tempo severo explorando sua sazonalidade e distribuição geográfica. Partindo destes perfis, foram analisados os padrões sinóticos predominantes na região através da composição média e Análise de Componentes Principais para as variáveis meteorológicas mais relevantes em diferentes níveis verticais. A climatologia reproduziu bem o comportamento sazonal esperado dos parâmetros de instabilidade termodinâmica e CVV. Em comparação com a climatologia da América do Norte encontrou-se para a América do Sul valores mais baixos de lapse rates na média troposfera, CVV na camada entre 0-6km, e altura do NCL. A distribuição sazonal e espacial dos perfis de tempo severo sugere uma migração geográfica das condições de tempo severo das latitudes mais baixas [altas] para as latitudes mais altas [baixas] à medida que nos aproximamos dos meses de verão [inverno]. O padrão sinótico de tempo severo na América do Sul é diferente daquele tradicionalmente documentado para a América do Norte, especialmente em superfície.