@PhDThesis{Braga:2017:InCoAe,
author = "Braga, Ramon Campos",
title = "Influ{\^e}ncias das concentra{\c{c}}{\~o}es de aeross{\'o}is
na microf{\'{\i}}sica de nuvens convectivas formadas sobre a
Amaz{\^o}nia",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2017",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2017-08-28",
keywords = "microf{\'{\i}}sica de nuvens convectivas. Amaz{\^o}nia.
aeross{\'o}is. chuva. raios. convective cloud microphysics.
Amazon. aerosols. rain. lightning.",
abstract = "Esta pesquisa teve o objetivo de avaliar o impacto das
concentra{\c{c}}{\~o}es de part{\'{\i}}culas de aeross{\'o}is
na forma{\c{c}}{\~a}o de precipita{\c{c}}{\~a}o e raios em
nuvens convectivas formadas sobre a Amaz{\^o}nia. Os processos de
forma{\c{c}}{\~a}o de gotas de nuvem e de inicia{\c{c}}{\~a}o
da forma{\c{c}}{\~a}o de chuva e de part{\'{\i}}culas de gelo
dentro de nuvens convectivas s{\~a}o discutidos a partir de
medi{\c{c}}{\~o}es in-situ de distribui{\c{c}}{\~a}o de
tamanhos de hidrometeoros com instrumentos montados a bordo da
aeronave HALO durante a campanha ACRIDICON-CHUVA, realizada sobre
a Amaz{\^o}nia em Setembro de 2014. A partir dos dados medidos
com o avi{\~a}o HALO, parametriza{\c{c}}{\~o}es utilizadas para
forma{\c{c}}{\~a}o de nuvens convectivas tamb{\'e}m foram
testadas. Al{\'e}m disso, foi investigado como os aeross{\'o}is
de polui{\c{c}}{\~a}o afetam a microestrutura de c{\'e}lulas
convectivas de chuva (CRCs) na regi{\~a}o central da
Amaz{\^o}nia. A an{\'a}lise foi desenvolvida pr{\'o}xima ao
s{\'{\i}}tio T3 em Manacapuru (3.2ºS; 60.6ºW), regi{\~a}o do
experimento GoAmazon. Dados do radar banda S localizado na cidade
de Manaus (3.15 ºS; 59.9 ºW) foram utilizados para analisar perfis
verticais de refletividade dos CRCs durante as
esta{\c{c}}{\~o}es chuvosa (limpa) e seca (polu{\'{\i}}da) em
2014. Ademais o impacto das concentra{\c{c}}{\~o}es de
aeross{\'o}is na ocorr{\^e}ncia de raios nuvem-solo produzidas
pelas CRCs {\'e} discutido. Os resultados das
parametriza{\c{c}}{\~o}es de nuvens convectivas testadas
demonstraram concord{\^a}ncia (± 20%) entre os valores medidos do
n{\'u}mero de gotas de nuvem (Nd) com os valores esperados
teoricamente baseados em medi{\c{c}}{\~o}es de
concentra{\c{c}}{\~o}es de CCN em diferentes
condi{\c{c}}{\~o}es de supersatura{\c{c}}{\~a}o (S) abaixo da
base das nuvens, correntes ascendentes (Wb) na base da nuvem e com
o perfil vertical de do raio efetivo de gotas de nuvem (re).
Al{\'e}m disso, a evolu{\c{c}}{\~a}o vertical de re com a
altura reproduziram as concentra{\c{c}}{\~o}es de gotas
calculadas considerando um modelo adiab{\'a}tico, Na, suportando
a hip{\'o}tese de que o entranhamento e a mistura de ar em nuvens
convectivas {\'e} aproximadamente n{\~a}o-homog{\^e}neo. Em
rela{\c{c}}{\~a}o {\`a} inicia{\c{c}}{\~a}o da
forma{\c{c}}{\~a}o de chuva e gelo em nuvens convectivas em
desenvolvimento, os resultados mostraram que, para
condi{\c{c}}{\~o}es limpas e polu{\'{\i}}das, a altura de
inicia{\c{c}}{\~a}o de chuva (Dr) atrav{\'e}s de processos de
colis{\~a}o e coalesc{\^e}ncia {\'e} correlacionada linearmente
com Nd nucleadas na base da nuvem (Dr \≈ 5Nd) [para Dr em
metros e Nd em cm-3). Quando Nd {\'e} maior do que 1000 cm-3, Dr
se torna maior do que 5000 m, e part{\'{\i}}culas com tamanho
para precipitar s{\~a}o iniciadas na forma de hidrometeoros de
gelo. No que se refere {\`a}s caracter{\'{\i}}sticas
microf{\'{\i}}sicas de CRCs na Amaz{\^o}nia Central, os
resultados indicam que as concentra{\c{c}}{\~o}es de
aeross{\'o}is suprimem a forma{\c{c}}{\~a}o de
precipita{\c{c}}{\~a}o em nuvens pequenas e envigoram nuvens
profundas. Durante a {\'e}poca seca os CRCs apresentaram uma
probabilidade de ocorr{\^e}ncia de raios nuvem-solo duas vezes
maior do que durante a {\'e}poca chuvosa. Essas
caracter{\'{\i}}sticas dos CRCs mostraram que o aumento da
polui{\c{c}}{\~a}o do ar promove a forma{\c{c}}{\~a}o de
tempestades mais intensas sobre a regi{\~a}o da Amaz{\^o}nia.
ABSTRACT: This study aims to evaluate the impact of the
concentration of aerosol particles on precipitation and lightning
produced by convective clouds formed over the Amazon. Processes of
cloud droplets formation and the initiation of raindrops and ice
particles formation within convective clouds are discussed from
in-situ measurements of hydrometeors size distributions from cloud
probes mounted on board the HALO aircraft during ACRIDICON-CHUVA
campaign peformed over Amazon during September 2014. Aircraft
measurements were also used to test and validate convective clouds
parameterization. In addition, we have investigated how pollution
aerosols affect the cloud microstructure of convective rain cells
(CRCs) in Central Amazon. The analysis is developed near the T3
site in Manacapuru (3.2ºS; 60.6ºW), region of GoAmazon experiment.
Data from SIPAM S-band radar located at Manaus are used to analyze
CRCs vertical reflectivity profiles during the wet (clean) and dry
(polluted) seasons of 2014. Moreover, the impact of aerosol
concentrations on cloud-to-ground lightning (CG) activity produced
by CRCs is discussed. The measurements of drop concentrations (Nd)
at cloud base were also compared (± 20%) with drop concentrations
derived on the basis of an adiabatic assumption (Na) and obtained
from the vertical evolution of cloud drop effective radius (re)
above cloud base. Importantly, the vertical evolution of re with
height reproduced the observation-based nearly adiabatic cloud
base drop concentrations, Na, supporting the hypothesis that the
entrainment and mixing of air into convective clouds is nearly
inhomogeneous. Regarding the initiation of raindrop and ice
formation within clouds the results show that the height of rain
initiation by collision and coalescence processes (Dr, in units of
meters above cloud base) is linearly correlated with the number
concentration of droplets (Nd in cm-3) nucleated at cloud base (Dr
\≈ 5·Nd). When Nd exceeded values of about 1000 cm-3, Dr
became greater than 5000 m, and the first observed precipitation
particles were ice hydrometeors. Regarding the microphysical
characteristics of CRCs in the Central Amazon, the results shows
that the increase of aerosol concentrations suppress the rain
formation in smaller convective clouds and invigorates deep
convective clouds. During the dry season the CRCs have shown a
probability of CG lightning occurrence twice larger than during
the wet season. These characteristics of CRCs have shown that the
increase of air pollution promotes the formation of stronger
thunderstorms over the Amazon.",
committee = "Coelho, Simone Marilene Sievert da Costa (presidente) and Vila,
Daniel Alejandro (orientador) and Albrecht, Rachel Ifanger
(orientador) and Angelis, Carlos Frederico de and Rizzo, Luciana
Varanda and Artaxo Netto, Paulo Eduardo",
englishtitle = "Influences of aerosol concentrations on convective clouds
microphysics formed over the Amazon",
language = "pt",
pages = "267",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3PELPDE",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3PELPDE",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}