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Tornados e trombas-d'água no Brasil : modelo de risco e proposta de escala de avaliação de danos / Tornadoes and waterspouts in Brazil : development of a model and proposal of a scale for evaluation of damagesCandido, Daniel Henrique, 1979- 21 August 2018 (has links)
Orientadores: Luci Hidalgo Nunes, Gerhard Held / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-21T21:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2012 / Resumo: O registro de tornados e trombas-d'água no Brasil têm aumentado de forma substancial nos últimos anos. Embora as alterações antrópicas tenham papel fundamental para a elevação de tais ocorrências, uma vez que mais calor disponível significa maior instabilidade atmosférica, há de se considerar que a expansão urbana e o espraiamento da população faça com que os registros visuais desses fenômenos se tornem mais frequentes. Assim, este estudo avaliou a distribuição espacial do fenômeno em território brasileiro por meio do desenvolvimento de um modelo capaz de utilizar parâmetros climatológicos e geomorfológicos para definir os riscos de ocorrência de episódios tornádicos em diferentes setores do Brasil. Tal modelo foi obtido mediante aplicação de técnicas de geoprocessamento, adotando para isso ferramentas de SIG. O trabalho também apresenta a listagem de todos os eventos em território nacional, bem como a proposição de uma nova classificação dos fenômenos relacionados a ventos intensos, uma vez que os modelos atualmente adotados desconsideram as particularidades das estruturas existentes no país, sendo necessária a adoção de uma escala mais adequada à realidade brasileira. Os resultados obtidos mostram que o setor centro-sul do país apresenta elevado risco de ocorrência do fenômeno, sendo que os estados de São Paulo, Santa Catarina e Rio Grande do Sul são particularmente mais afetados / Abstract: The number of tornadoes and waterspouts recorded in Brazil has increased substantially in recent years. Anthropic alterations have key role in the increase of such occurrences, due to more heat being available, which in turn increases the atmospheric instability. But on the other hand, it should also be considered that the urban sprawl as well as an increase in population may result in such phenomena being observed more frequently. Thus, this study seeks to elucidate the spatial distribution of the phenomenon in Brazil by developing a model capable of using climatological and geomorphological parameters to capture the risk of occurrence of tornadoes in different parts of Brazil. This model was developed by applying geoprocessing techniques, adopting GIS tools for this task. The work also presents a list of all events recorded in the national territory. Furthermore, a new classification of events is proposed, since the current methods ignore the particularities of the existing structures in the country, necessitating the adoption of a scale more suitable to the Brazilian reality. Results show that the south-central sector of the country presents a high risk of occurrence of these phenomena, with the states of São Paulo, Santa Catarina and Rio Grande do Sul in particular being more affected / Doutorado / Análise Ambiental e Dinâmica Territorial / Doutor em Ciências
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Condições de tempo severo e formação de tornados em Brasília-DF: um estudo de caso.VILAR, Rafaella de Araújo Aires. 12 July 2018 (has links)
Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-07-12T19:42:05Z
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RAFAELLA DE ARAÚJO AIRES VILAR – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2016.pdf: 3521923 bytes, checksum: 8abe82b0df1c51917eb7f25334055e37 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T19:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016-02-26 / Capes / A formação de tornados é um fenômeno pouco frequente no Centro-Oeste do Brasil. O registro de um tornado em Brasília-DF em 01 de outubro de 2014 evidencia a importância da utilização de métodos que permitam compreender melhor os vários mecanismos atmosféricos dominantes em episódios de tempo severo e monitorar esse fenômeno meteorológico com alto potencial de destruição. Este estudo teve como propósito analisar a estrutura vertical da atmosfera que prevaleceu no desenvolvimento de condições atmosféricas adversas e identificar parâmetros convectivos adequados para determinação de padrões atmosféricos que favoreceram o desenvolvimento de tempo severo. A técnica estatística Análise de Componentes Principais (ACP), índices de instabilidade e imagens de radar meteorológico foram os principais métodos de análise utilizados. Os resultados mostram que a combinação entre o alto grau de instabilidade atmosférica, temperaturas elevadas e vento intenso acompanhado de rajadas foi determinante para o desenvolvimento do tornado. Entretanto, os valores dos índices de instabilidade diferem dos limiares normalmente utilizados como indicadores da formação de tornados. Linhas de instabilidade em forma de arco (“bow echoes”) detectadas pelo radar durante o período de chuva intensa com danos em superfície são os indícios mais fortes do tornado que atingiu a região. Registros fotográficos de linhas de energia, telhados, árvores e carros danificados pelo vento (95 km/h) também são apresentados. / The frequency of tornado formation in Central-West Brazil is low. A tornado observed in Brasília-DF on 01 October 2014 highligths the importance of using methods that allow a better understanding of the various atmospheric mechanisms that dominate in severe weather episodes, and the monitoring of this meteorological phenomenon with high destructive potential. The aim in this study was to analyze the vertical structure of the atmosphere that dominated the development of adverse atmospheric conditions and to identify convective parameters that are adequate for determining atmospheric patterns that favor severe weather development. The statistic technique Principal Component Analysis (PCA), instability indices and meteorological radar images were the main analysis methods employed. The results show that the combination of high degree of atmospheric instability, high temperatures and intense wind with gusts was determinant for tornado development. However, values of the instability indices differ from those normally used as indicators of tornado formation. Arc-shaped squall lines (“bow echoes”) detected by radar during the period of intense rainfall with damages at the surface are the strongest evidence of the tornado that hit the region. Photos of power lines, roofs, trees and cars damaged by the winds (95km/h) are presented also.
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Estudos de caso de tornados, uso e ocupação do solo, topografia e análise meteorológica destes eventos atmosféricos no sul e sudeste do Brasil / Case studies of tornadoes, land use and occupation, topography and meteorological analysis of these atmospheric events in the southern and southeastern regions of Brazil.Bertoni, Bruno Gomez Leguizamon 18 March 2013 (has links)
De acordo com a literatura os tornados são exemplificados como uma violenta coluna de ar giratória, que se forma a partir da base de uma nuvem de tempestade, visualizado como uma nuvem em forma de funil cuja circulação toca o solo. Estes eventos atmosféricos severos causam grandes conseqüências para a sociedade atual e ocorrem com freqüência nas regiões sul e sudeste do território nacional. Diante deste contexto, a presente dissertação tem como objetivo apresentar a análise da ocorrência de tornados nas regiões Sul e Sudeste do Brasil entre o período de 1960 a 2008 e sua correlação entre topografia e uso e ocupação do solo utilizando imagens de satélites da Agência Européia Espacial (sigla em inglês ESA GlobalCover 2009), além de dados de topografia da missão SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) e levantamentos do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) e IGC (Instituto Geográfico e Cartográfico). Para a análise dos tornados foram escolhidos quatro municípios (Indaiatuba-SP, Lins-SP, Guaraciaba-SC e São Gabriel-RS) selecionados pela grande recorrência de eventos ocorridos em seus territórios e exaustivamente estudados, caracterizando sua gênese, desenvolvimento e dissipação, indicando seus parâmetros meteorológicos, além da correlação entre seu traçado, intensidade (Escala E-Fujita) e topografia. Foram também analisadas relações de sazonalidade de ocorrência destes eventos e sua concentração espacial. Conclui-se que o uso e ocupação não é um fator substancial na ocorrência de tornados, a maior parte dos eventos ocorrem em regiões de planalto e com poucas variações topográficas e a topografia interfere na intensidade dos eventos aumentado sua escala de estragos em áreas de menor declividade. / According to literature, tornadoes are defined as violently rotating columns of air that are in contact with both the surface of the earth and a cloud, typically in the form of a funnel whose narrow end touches the earth. These severe atmospheric events have drastic consequences for society today and they occur frequently in the southern and southeastern regions of Brazil. In this context, the purpose of this dissertation is to present an analysis of the occurrence of tornadoes in the southern and southeastern regions of Brazil during the period from 1960 to 2008, and how they are related to local topography and land use and occupation. For this analysis, we used satellite images supplied by the European Space Agency (ESA - Global Cover 2009), as well as topographical data from the SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) mission and research by the IBGE (Brazilian Institute of Geography and Statistics) and IGC (Geographical and Mapping Institute). Four municipalities were chosen for this analysis (Indaiatuba-SP, Lins-SP, Guaraciaba-SC and São Gabriel-RS), selected because of the significant incidence of tornado events within their territories, which have been exhaustively studied. Their origins, development and dispersion were characterized and their meteorological parameters were established, as was the correlation between their trajectories, intensity (EFujita Scale) and the local topography. Seasonal aspects of the occurrence of these events and their spatial concentrations were also analyzed. We conclude that land use and occupation is not a substantial factor in the occurrence of tornadoes, as most of these events occur in highland regions with small topographical variations, considering that topography interferes in the intensity of the events in the sense that the intensity of these events is increased in flatter areas.
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Estudos de caso de tornados, uso e ocupação do solo, topografia e análise meteorológica destes eventos atmosféricos no sul e sudeste do Brasil / Case studies of tornadoes, land use and occupation, topography and meteorological analysis of these atmospheric events in the southern and southeastern regions of Brazil.Bruno Gomez Leguizamon Bertoni 18 March 2013 (has links)
De acordo com a literatura os tornados são exemplificados como uma violenta coluna de ar giratória, que se forma a partir da base de uma nuvem de tempestade, visualizado como uma nuvem em forma de funil cuja circulação toca o solo. Estes eventos atmosféricos severos causam grandes conseqüências para a sociedade atual e ocorrem com freqüência nas regiões sul e sudeste do território nacional. Diante deste contexto, a presente dissertação tem como objetivo apresentar a análise da ocorrência de tornados nas regiões Sul e Sudeste do Brasil entre o período de 1960 a 2008 e sua correlação entre topografia e uso e ocupação do solo utilizando imagens de satélites da Agência Européia Espacial (sigla em inglês ESA GlobalCover 2009), além de dados de topografia da missão SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) e levantamentos do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) e IGC (Instituto Geográfico e Cartográfico). Para a análise dos tornados foram escolhidos quatro municípios (Indaiatuba-SP, Lins-SP, Guaraciaba-SC e São Gabriel-RS) selecionados pela grande recorrência de eventos ocorridos em seus territórios e exaustivamente estudados, caracterizando sua gênese, desenvolvimento e dissipação, indicando seus parâmetros meteorológicos, além da correlação entre seu traçado, intensidade (Escala E-Fujita) e topografia. Foram também analisadas relações de sazonalidade de ocorrência destes eventos e sua concentração espacial. Conclui-se que o uso e ocupação não é um fator substancial na ocorrência de tornados, a maior parte dos eventos ocorrem em regiões de planalto e com poucas variações topográficas e a topografia interfere na intensidade dos eventos aumentado sua escala de estragos em áreas de menor declividade. / According to literature, tornadoes are defined as violently rotating columns of air that are in contact with both the surface of the earth and a cloud, typically in the form of a funnel whose narrow end touches the earth. These severe atmospheric events have drastic consequences for society today and they occur frequently in the southern and southeastern regions of Brazil. In this context, the purpose of this dissertation is to present an analysis of the occurrence of tornadoes in the southern and southeastern regions of Brazil during the period from 1960 to 2008, and how they are related to local topography and land use and occupation. For this analysis, we used satellite images supplied by the European Space Agency (ESA - Global Cover 2009), as well as topographical data from the SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) mission and research by the IBGE (Brazilian Institute of Geography and Statistics) and IGC (Geographical and Mapping Institute). Four municipalities were chosen for this analysis (Indaiatuba-SP, Lins-SP, Guaraciaba-SC and São Gabriel-RS), selected because of the significant incidence of tornado events within their territories, which have been exhaustively studied. Their origins, development and dispersion were characterized and their meteorological parameters were established, as was the correlation between their trajectories, intensity (EFujita Scale) and the local topography. Seasonal aspects of the occurrence of these events and their spatial concentrations were also analyzed. We conclude that land use and occupation is not a substantial factor in the occurrence of tornadoes, as most of these events occur in highland regions with small topographical variations, considering that topography interferes in the intensity of the events in the sense that the intensity of these events is increased in flatter areas.
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Simulação numérica de tornados usando o método dos elementos finitosAguirre, Miguel Angel January 2017 (has links)
O presente trabalho tem como objetivo estudar escoamentos de tornados e sua ação sobre corpos imersos empregando ferramentas numéricas da Engenharia do Vento Computacional (EVC). Os tornados constituem-se atualmente em uma das causas de desastres naturais no Brasil, especialmente nas regiões sul e sudeste do país, como também em alguns países vizinhos. Os efeitos gerados são geralmente localizados e de curta duração, podendo ser devastadores dependendo da escala do tornado. Tais características dificultam a realização de estudos detalhados a partir de eventos reais, o que levou ao desenvolvimento de modelos experimentais e numéricos. A abordagem numérica é utilizada neste trabalho para a simulação de tornados, a qual se baseia nas equações de Navier-Stokes e na equação de conservação de massa, considerando a hipótese de pseudo-compressibilidade e condições isotérmicas. Para escoamentos com turbulência utiliza-se a Simulação Direta de Grandes Escalas com o modelo clássico de Smagorinsky para as escalas inferiores à resolução da malha (Large Eddy Simulation ou LES em inglês). A discretização das equações fundamentais do escoamento se realiza com um esquema explícito de dois passos de Taylor-Galerkin, onde o Método dos Elementos Finitos é empregado na discretização espacial utilizando-se o elemento hexaédrico trilinear isoparamétrico com um ponto de integração e controle de modos espúrios Na presença de corpos imersos que se movem para simular os deslocamentos dos tornados, o escoamento é descrito cinematicamente através de uma formulação Arbitrária Lagrangeana-Euleriana (ALE) que inclui um esquema de movimento de malha. Tornados são reproduzidos através da simulação numérica de dispositivos experimentais e do Modelo de Vórtice Combinado de Rankine (RCVM). Exemplos clássicos da Dinâmica dos Fluidos Computacional são apresentados inicialmente para a verificação das ferramentas numéricas implementadas. Finalmente, problemas envolvendo tornados móveis e estacionários são analisados, incluindo sua ação sobre corpos imersos. Nos modelos baseados em experimentos, a variação da relação de redemoinho determinou os diferentes padrões de escoamento observados no laboratório. Nos exemplos de modelo de vórtice, quando o tornado impactou o corpo imerso gerou picos de forças em todas as direções e, após a passar pelo mesmo, produziu uma alteração significativa na estrutura do vórtice. / Analyses of tornado flows and its action on immersed bodies using numerical tools of Computational Wind Engineering (CWE) are the main aims of the present work. Tornadoes are currently one of the causes of natural disasters in Brazil, occurring more frequently in the southern and southeastern regions of the country, as well as in some neighboring countries. Effects are usually localized, presenting a short time interval, which can be devastating depending on the scale of the tornado. These characteristics difficult to carry out detailed studies based on real events, leading to the development of experimental and numerical models. The numerical approach is used in this work for the simulation of tornadoes, which is based on the Navier-Stokes equations and the mass conservation equation, considering the hypothesis of pseudo-compressibility and isothermal conditions. For turbulent flows, Large Eddy Simulation (LES) is used with the classical Smagorinsky model for sub-grid scales Discretization is performed the explicit two-step Taylor-Galerkin scheme, where the Finite Element Method is used in spatial discretization using isoparametric trilinear hexahedral elements with one-point quadrature and hourglass control. In the presence of immersed bodies that are moving in order to simulate translating tornadoes, the flow is kinematically described through a Lagrangian-Eulerian Arbitrary (ALE) formulation, which includes a mesh motion scheme. Tornadoes are reproduced using numerical simulation of experimental devices and the Rankine Combined Vortex Model (RCVM). Classical examples of Computational Fluid Dynamics are presented initially for the verification of the numerical tools implemented here. Finally, problems involving moving and stationary tornadoes are analyzed, including their actions on immersed bodies. For models based on experiments, the variation of the swirl ratio determined the different flow patterns observed in the laboratory. In the vortex model examples, when the tornado impacted on the immersed body, peaks of forces were generated in all directions and, after passing over it, a significant change in the structure of the vortex was produced.
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Simulação numérica de tornados usando o método dos elementos finitosAguirre, Miguel Angel January 2017 (has links)
O presente trabalho tem como objetivo estudar escoamentos de tornados e sua ação sobre corpos imersos empregando ferramentas numéricas da Engenharia do Vento Computacional (EVC). Os tornados constituem-se atualmente em uma das causas de desastres naturais no Brasil, especialmente nas regiões sul e sudeste do país, como também em alguns países vizinhos. Os efeitos gerados são geralmente localizados e de curta duração, podendo ser devastadores dependendo da escala do tornado. Tais características dificultam a realização de estudos detalhados a partir de eventos reais, o que levou ao desenvolvimento de modelos experimentais e numéricos. A abordagem numérica é utilizada neste trabalho para a simulação de tornados, a qual se baseia nas equações de Navier-Stokes e na equação de conservação de massa, considerando a hipótese de pseudo-compressibilidade e condições isotérmicas. Para escoamentos com turbulência utiliza-se a Simulação Direta de Grandes Escalas com o modelo clássico de Smagorinsky para as escalas inferiores à resolução da malha (Large Eddy Simulation ou LES em inglês). A discretização das equações fundamentais do escoamento se realiza com um esquema explícito de dois passos de Taylor-Galerkin, onde o Método dos Elementos Finitos é empregado na discretização espacial utilizando-se o elemento hexaédrico trilinear isoparamétrico com um ponto de integração e controle de modos espúrios Na presença de corpos imersos que se movem para simular os deslocamentos dos tornados, o escoamento é descrito cinematicamente através de uma formulação Arbitrária Lagrangeana-Euleriana (ALE) que inclui um esquema de movimento de malha. Tornados são reproduzidos através da simulação numérica de dispositivos experimentais e do Modelo de Vórtice Combinado de Rankine (RCVM). Exemplos clássicos da Dinâmica dos Fluidos Computacional são apresentados inicialmente para a verificação das ferramentas numéricas implementadas. Finalmente, problemas envolvendo tornados móveis e estacionários são analisados, incluindo sua ação sobre corpos imersos. Nos modelos baseados em experimentos, a variação da relação de redemoinho determinou os diferentes padrões de escoamento observados no laboratório. Nos exemplos de modelo de vórtice, quando o tornado impactou o corpo imerso gerou picos de forças em todas as direções e, após a passar pelo mesmo, produziu uma alteração significativa na estrutura do vórtice. / Analyses of tornado flows and its action on immersed bodies using numerical tools of Computational Wind Engineering (CWE) are the main aims of the present work. Tornadoes are currently one of the causes of natural disasters in Brazil, occurring more frequently in the southern and southeastern regions of the country, as well as in some neighboring countries. Effects are usually localized, presenting a short time interval, which can be devastating depending on the scale of the tornado. These characteristics difficult to carry out detailed studies based on real events, leading to the development of experimental and numerical models. The numerical approach is used in this work for the simulation of tornadoes, which is based on the Navier-Stokes equations and the mass conservation equation, considering the hypothesis of pseudo-compressibility and isothermal conditions. For turbulent flows, Large Eddy Simulation (LES) is used with the classical Smagorinsky model for sub-grid scales Discretization is performed the explicit two-step Taylor-Galerkin scheme, where the Finite Element Method is used in spatial discretization using isoparametric trilinear hexahedral elements with one-point quadrature and hourglass control. In the presence of immersed bodies that are moving in order to simulate translating tornadoes, the flow is kinematically described through a Lagrangian-Eulerian Arbitrary (ALE) formulation, which includes a mesh motion scheme. Tornadoes are reproduced using numerical simulation of experimental devices and the Rankine Combined Vortex Model (RCVM). Classical examples of Computational Fluid Dynamics are presented initially for the verification of the numerical tools implemented here. Finally, problems involving moving and stationary tornadoes are analyzed, including their actions on immersed bodies. For models based on experiments, the variation of the swirl ratio determined the different flow patterns observed in the laboratory. In the vortex model examples, when the tornado impacted on the immersed body, peaks of forces were generated in all directions and, after passing over it, a significant change in the structure of the vortex was produced.
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Simulação numérica de tornados usando o método dos elementos finitosAguirre, Miguel Angel January 2017 (has links)
O presente trabalho tem como objetivo estudar escoamentos de tornados e sua ação sobre corpos imersos empregando ferramentas numéricas da Engenharia do Vento Computacional (EVC). Os tornados constituem-se atualmente em uma das causas de desastres naturais no Brasil, especialmente nas regiões sul e sudeste do país, como também em alguns países vizinhos. Os efeitos gerados são geralmente localizados e de curta duração, podendo ser devastadores dependendo da escala do tornado. Tais características dificultam a realização de estudos detalhados a partir de eventos reais, o que levou ao desenvolvimento de modelos experimentais e numéricos. A abordagem numérica é utilizada neste trabalho para a simulação de tornados, a qual se baseia nas equações de Navier-Stokes e na equação de conservação de massa, considerando a hipótese de pseudo-compressibilidade e condições isotérmicas. Para escoamentos com turbulência utiliza-se a Simulação Direta de Grandes Escalas com o modelo clássico de Smagorinsky para as escalas inferiores à resolução da malha (Large Eddy Simulation ou LES em inglês). A discretização das equações fundamentais do escoamento se realiza com um esquema explícito de dois passos de Taylor-Galerkin, onde o Método dos Elementos Finitos é empregado na discretização espacial utilizando-se o elemento hexaédrico trilinear isoparamétrico com um ponto de integração e controle de modos espúrios Na presença de corpos imersos que se movem para simular os deslocamentos dos tornados, o escoamento é descrito cinematicamente através de uma formulação Arbitrária Lagrangeana-Euleriana (ALE) que inclui um esquema de movimento de malha. Tornados são reproduzidos através da simulação numérica de dispositivos experimentais e do Modelo de Vórtice Combinado de Rankine (RCVM). Exemplos clássicos da Dinâmica dos Fluidos Computacional são apresentados inicialmente para a verificação das ferramentas numéricas implementadas. Finalmente, problemas envolvendo tornados móveis e estacionários são analisados, incluindo sua ação sobre corpos imersos. Nos modelos baseados em experimentos, a variação da relação de redemoinho determinou os diferentes padrões de escoamento observados no laboratório. Nos exemplos de modelo de vórtice, quando o tornado impactou o corpo imerso gerou picos de forças em todas as direções e, após a passar pelo mesmo, produziu uma alteração significativa na estrutura do vórtice. / Analyses of tornado flows and its action on immersed bodies using numerical tools of Computational Wind Engineering (CWE) are the main aims of the present work. Tornadoes are currently one of the causes of natural disasters in Brazil, occurring more frequently in the southern and southeastern regions of the country, as well as in some neighboring countries. Effects are usually localized, presenting a short time interval, which can be devastating depending on the scale of the tornado. These characteristics difficult to carry out detailed studies based on real events, leading to the development of experimental and numerical models. The numerical approach is used in this work for the simulation of tornadoes, which is based on the Navier-Stokes equations and the mass conservation equation, considering the hypothesis of pseudo-compressibility and isothermal conditions. For turbulent flows, Large Eddy Simulation (LES) is used with the classical Smagorinsky model for sub-grid scales Discretization is performed the explicit two-step Taylor-Galerkin scheme, where the Finite Element Method is used in spatial discretization using isoparametric trilinear hexahedral elements with one-point quadrature and hourglass control. In the presence of immersed bodies that are moving in order to simulate translating tornadoes, the flow is kinematically described through a Lagrangian-Eulerian Arbitrary (ALE) formulation, which includes a mesh motion scheme. Tornadoes are reproduced using numerical simulation of experimental devices and the Rankine Combined Vortex Model (RCVM). Classical examples of Computational Fluid Dynamics are presented initially for the verification of the numerical tools implemented here. Finally, problems involving moving and stationary tornadoes are analyzed, including their actions on immersed bodies. For models based on experiments, the variation of the swirl ratio determined the different flow patterns observed in the laboratory. In the vortex model examples, when the tornado impacted on the immersed body, peaks of forces were generated in all directions and, after passing over it, a significant change in the structure of the vortex was produced.
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CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS CONDUCENTES À OCORRÊNCIA DE TEMPESTADES CONVECTIVAS SEVERAS NA AMÉRICA DO SUL / ATMOSPHERIC CONDITIONS CONDUCIVE TO THE OCCURRENCE OF SEVERE CONVECTIVE STORMS IN SOUTH AMERICAFoss, Marilei 02 February 2011 (has links)
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.
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