Climatology and trends of severe storm environments in subtropical South America | Climatologia e tendências dos ambientes favoráveis a tempestades severas na América do Sul subtropical

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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Severe storms produce hazardous weather phenomena, such as large hail, damaging winds, and tornadoes. However, relationships between convective parameters and confirmed severe weather occurrences are poorly quantified in south-central Brazil. This study explores hail, damaging wind, and tornado reports sourced from the PREVOTS project from June 2018 to December 2021. Measurements of convectively-induced wind gusts from 1996 to 2019 are obtained from METAR reports and the INMET operational network of automated weather stations. Convective parameters were computed from ERA5 reanalysis and used to perform a discriminant analysis using mixed-layer CAPE and shear (0-6 km, DLS). Compared to other regions, thermodynamic parameters associated with severe weather episodes exhibit lower magnitudes in south-central Brazil. DLS performs better in distinguishing different types of hazardous weather, although it struggles to discriminate between distinct severity levels. Five discriminants were evaluated to address the sensitivity of the discriminant analysis to distinct environmental regimes and hazard types. These include discriminants for any severe storm, severe hail only, severe wind gust only, and all environments categorized into high and low CAPE regimes. The best performance was found for the high CAPE regime, followed by the severe wind. All discriminants demonstrate that DLS plays a more important role in conditioning severe storm environments in Brazil, confirming the need to ensure that parameters and discriminants are tuned to local severe weather conditions. By applying one of the discriminants (high CAPE) as a proxy for severe storm environments in subtropical South America, a climatology of the frequency of these environments from 1980 to 2021 was developed. The two primary regions of severe storm environments are the Andes foothills and Sierras de Cordoba in Argentina and the triple border (Argentina-Brazil-Paraguay). Seasonally, the warm season stands out, with the Argentinean hotspot in summer and the triple border in spring. The diurnal hotspot in Argentina exhibits higher frequencies during mid-afternoon, and the triple border presents a higher frequency overnight. Concerning trends, severe storm environment frequency decreases considerably over the hotspot region in Argentina and in the northernmost part of the domain in Brazil. This reduction is primarily driven by the decrease in MLCAPE. Seasonally, trends are negative in Argentinas hotspot throughout all seasons. Conversely, increasingly favorable conditions for severe storms are observed during summer across the Argentina/Uruguay border and, in spring, in the triple border. The consistent drop in severe storm environments in Argentina is related to the reduction of MLCAPE. In summer and spring, the positive but not significant trend of MLCAPE in areas with a robust increase in DLS determines the increase in severe storm environments. Concerning interannual variability, El Niño years present more hours favorable to deep convection, whereas La Niña and Neutral years a reduced number compared to the climatology. The primary factor contributing to variations in severe storm environments across different ENSO phases is MLCAPE.