A análise do estudo de caso investigado no presente trabalho ocorreu no pico da estação seca (setembro), que é raro de acontecer. Principalmente porque eventos desta natureza durante esta época do ano não produzem volumes chuvosos tão significativos.

As imagens do satélite GOES-13 na banda do infravermelho realçado para o dia 30 de setembro de 2013 com frequência temporal variável são apresentadas na figura 2. No entanto, são apresentadas imagens relativas ao ciclo de vida do evento. A partir da figura 2a observa-se na divisa entre os estados do Amazonas e Pará uma região com vários núcleos convectivos às 04:30 Hora Local (UTC-4, HL). Com o passar do tempo é possível observar a intensificação desses núcleos convectivos, de forma que às 05:30 HL os mesmos começam a apresentar temperaturas do topo entre -70 e -80 ◦C (figura 2b).

Entre às 05:30 e 07:00 HL (figuras 2b e 2c) nota-se a junção dos núcleos convectivos em forma de aglomerados, permanecendo ainda sobre o mesmo local de formação. Porém, expandindo-se horizontalmente (figuras 2c e 2d). O aglomerado convectivo se concentra sobre o leste do estado do Amazonas, com temperaturas do topo da nuvem em torno de -80 °C, sugerindo convecção profunda. A figura 2e mostra que às 10:30 HL o aglomerado convectivo passa a tomar forma de linha de instabilidade, com temperaturas mais baixas na parte frontal da direção do deslocamento. E devido sua grande expansão, este sistema já pôde ser monitorado através das imagens de radar situado na região metropolitana de Manaus.

A partir das figuras 2f-h, respectivamente, para os horários 11:30, 12:30 e 13:00 HL, observa-se a propagação do sistema a partir de sudeste em direção à área urbana de Manaus. A propagação no sentido noroeste-sudeste continua e devido a forte instabilidade vários aglomerados convectivos se formam sobre a região norte, alinhando-se e formando uma grande região convectiva entre às 14:00 e 17:30 HL (figuras 2i-j). Na figura 2j é possível observar grande parte da região norte tomada por nebulosidade.

Após a analise, através das imagens de satélite, apresenta-se imagens do radar banda S, mais detalhadas temporal e espacialmente, do sistema convectivo que atingiu Manaus (figuras 3a-l). As imagens provenientes do radar são essenciais para se identificar as áreas da cidade que foram inicialmente e mais atingidas pelo sistema convectivo.

A partir das figuras 3a-c, representativa dos horários 09:53, 10:29 e 10:41 HL, observa-se uma linha de instabilidade proveniente do quadrante sudeste se aproximando de Manaus. Esta linha de instabilidade apresenta valores de refletividade variando entre 42 e 54 dBZ na parte frontal. De acordo com Leal et al. (2012), o limiar de 40 dBZ pode representar um sistema meteorológico com potencial severo. Nos demais quadrantes, observam-se poucas atividades convectivas, principalmente sobre a área urbana de Manaus. A linha de instabilidade avança pelo quadrante sudeste, desta forma aproximando-se da cidade de Manaus. Destaca-se também pequenos aglomerados convectivos identificados no quadrante nordeste (figura 3c) formando uma outra linha de instabilidade, posteriormente.

Observa-se que, à medida que o sistema avança de sudeste em direção a Manaus, é possível identificar regiões de grande instabilidade atmosférica a frente do sistema, nos quadrantes nordeste e sudoeste, até mesmo sobre a cidade. Assim, ocasionando uma intensa convecção local com valores de até 54 dBZ sobre a porção centro-oeste da cidade de Manaus (figuras 3d-f). A convecção intensa sobre a região metropolitana de Manaus teve início às 10:53 HL (figura 3d), sobre o aeroporto de Ponta Pelada, e com o passar do tempo a área convectiva sobre Manaus aumenta espacialmente.

A partir das figuras 3g-i, representativa dos horários 11:29, 11:41 e 11:53 HL, é visível o grande aumento da atividade convectiva sobre a área urbana de Manaus. Aparentemente a convecção teve início antes da passagem da linha de instabilidade nas proximidades de Manaus, sugerindo que a presença da cidade tenha tido papel importante no início da convecção local sobre a cidade. Observa-se que a máxima atividade convectiva, vista a partir dos máximos valores de refletividade, ocorre quando a linha de instabilidade "alinha-se", no sentido sudoeste-nordeste, a cidade de Manaus (figuras 3i e j). A linha de instabilidade abrange grande parte da cidade, principalmente nas zonas norte, sul e oeste, com valores entre 51 e 54 dBZ.

Além disso, no quadrante nordeste, uma outra linha de instabilidade desloca-se em direção a cidade (figura 3j), com valores entre 54 e 57 dBZ. À medida em que se propaga, o sistema tende a se "acoplar" com outros aglomerados (figura 3k). A passagem mais intensa deste sistema se deu sobre o extremo norte da cidade, porém sua retaguarda adentra a região metropolitana de Manaus causando precipitação do tipo estratiforme sobre o leste e extremos norte (figura 3l).

Os resultados a seguir apresentam uma descrição da variação temporal das seguintes variáveis meteorológicas: precipitação, temperatura, pressão e umidade específica para o evento extremo de chuva ocorrido no dia 30 de setembro de 2013. A variação diurna da chuva, em intervalos de 5 minutos, para 8 estações meteorológicas localizadas no município de Manaus, é apresentada na figura 4a. Apresenta-se também a média das chuvas acumuladas para as 8 estações (linhas pontilhadas). Neste caso, a média foi realizada apenas para valores de chuva diferente de zero. De acordo com esta figura, nota-se, a partir da média do volume chuvoso, que as chuvas tiveram início por volta das 10:50 HL e cessaram aproximadamente às 15:55 HL, tal como observado nos diferentes pontos de observação. Por exemplo, o início da chuva na estação da EST ocorreu por volta das 10:55 HL, enquanto que na estação EMB a chuva ocorreu a partir das 12:25 HL, mostrando que a precipitação teve início em momentos diferentes sobre a área urbana. Esta defasagem de horário em ambas as estações meteorológicas está associada à propagação do sistema de nordeste que, ao se aproximar da cidade, ocasionou grande instabilidade formando convecção local e posteriormente precipitação sobre o extremo norte da cidade, assim atingindo a estação EMB. Ademais, observa-se que, nas estações CALD, MUSA e CMM a precipitação teve início, praticamente, no mesmo instante, mostrando a dimensão do sistema que se propagou de sudeste. Particularmente, chama a atenção o volume chuvoso na estação EST que foi de 103,8 mm (figura 4b), entre às 10:55 e 12:25 HL, o maior observado entre todas as estações meteorológicas. A chuva na estação EST foi provocada pela forte atividade convectiva formada sobre o centro-oeste da zona urbana de Manaus a medida em que o sistema meteorológico se aproximava da cidade. Por outro lado, o término tardio das chuvas deveu-se somente a estação EMB, cujas chuvas cessaram por volta das 12:15 HL. A chuva média acumulada durante o dia foi de aproximadamente 101 mm. Todavia, como observado a partir da figura 4b, nota-se que existem diferenças na quantidade de chuva acumulada entre as estações meteorológicas.

Com o propósito de verificar o padrão espacial das chuvas apenas sobre a área urbana de Manaus e tendo em vista que os maiores danos à população ocorreram sobre este local, apresenta-se a figura 5. A partir desta, mostra-se a distribuição espacial do acumulado chuvoso ocorrido no dia 30 de setembro de 2013 na área urbana de Manaus. Nota-se, que o maior acumulado chuvoso ocorreu no setor centro-oeste da cidade, com núcleo bem definido sobre a estação da EST, acompanhado de mínimos valores nos setores leste e sudoeste. Nota-se, ainda, um padrão bastante heterogêneo das chuvas sobre a cidade. Mesmo sendo os resultados baseados em uma distribuição de chuvas fundamentada em interpolação, os mesmos trazem informações importantes a respeito da não homogeneidade das chuvas. A razão pela qual o centro-oeste da cidade foi o mais impactado pelas chuvas está associado a formação convectiva que ocorreu nesta área a medida em que a linha de convecção se aproximava de Manaus (ver figuras 3e-j). Esta convecção ficou bem localizada no setor central e oeste da cidade provocando uma quantidade significativa de chuva neste setor.

A distribuição temporal da temperatura em intervalos de 5 minutos, medidas por estações (representadas por linhas de diferentes cores) localizadas no município de Manaus e medidas a 2 metros de altura, é apresentada na figura 6. É notório que todas as estações destacadas na figura apresentam um comportamento semelhante, com taxas de crescimento e decrescimento de temperatura próximo à superfície. Assim, baseando-se na média (linha pontilhada na cor preta), observa-se que houve um aumento local no valor da temperatura da ordem de 7,2 ◦C em um intervalo de tempo de 4 horas, entre 06:00 e 10:00 HL. Em média, no inicio do evento a temperatura decresceu abruptamente e manteve esse comportamento por aproximadamente 2 horas e 10 minutos (entre 10:20 e 12:30 HL) chegando a um decrescimento de, aproximadamente, 8,0 ◦C nesse intervalo de tempo. Os padrões de variação da temperatura apresentados na figura indicam que houve uma distribuição ampla do evento extremo de chuva em Manaus, pois todas as estações registraram comportamentos de temperatura similares. Na estação da EST, onde observou-se o maior volume chuvoso, nota-se que a temperatura tem aumento gradual de aproximadamente 26 ◦C a 34 ◦C, entre 06:00 e 10:00 HL, isto é, 8 ◦C em 4 horas. No entanto, há queda de aproximadamente 12 ◦C em um intervalo de tempo de 1 hora (entre 10:00 e 11:00 HL) durante o período das chuvas torrenciais. Após o término das chuvas, a temperatura volta a aumentar, permanecendo abaixo de 30 ◦C durante o restante do dia. Comportamento semelhante a estação da EST é observado na estação da Policlínica, contudo, com volume chuvoso muito menor.

Aproximadamente 30 minutos antes do início das chuvas, os setores mais aquecidos da cidade eram o centro-oeste e leste (figura 7a). Os setores nordeste e sudoeste apresentavam as menores temperaturas do ar próximo à superfície. Nota-se que, no domínio avaliado, um setor zonalmente mais quente, com maiores valores de temperatura sobre as redondezas da estação IFAM. Nas estações MUSA e CMM a temperatura era aproximadamente 3 ◦C mais baixa, mostrando que mesmo dentro da zona urbana a temperatura não é necessariamente homogênea. A partir da figura 7b, que mostra a anomalia de temperatura, aqui representada pela diferença de temperatura entre a estação considerada e a média da temperatura para todas as estações, nota-se um gradiente de temperatura meridional.

Em torno de 1 hora após o término das chuvas na zona urbana (13:00 HL), o centro oeste da zona urbana de Manaus registrava temperaturas entre 25,0 e 25,5 ◦C (figura 8a). Temperaturas amenas também eram observadas em outros pontos da cidade, no entanto no setor leste de Manaus a temperatura ficava em torno de 28 ◦C, mostrando que ainda existe heterogeneidade nos valores de temperatura sobre a cidade. A tendência de temperatura entre às 10:00 e 13:00 HL em Manaus (figura 8b) mostra que a maior redução de temperatura ocorreu no setor centro-oeste da cidade. Os menores resfriamentos devido a precipitação na cidade são observados sobre os setores sudoeste, leste e nordeste da cidade.

A figura 11 apresenta a distribuição temporal da umidade específica em intervalos de 5 minutos, calculada para as 8 estações meteorológicas localizadas no município de Manaus. A partir desta figura, nota-se que a evolução temporal da umidade específica na maioria das estações apresenta variação similar, com taxa de crescimento e decrescimento ao longo do dia 30 de setembro. Ao se observar o comportamento médio da umidade específica, nota-se um aumento local da ordem de 2,0 g/kg em um intervalo de tempo de 4 horas (entre 06:00 e 10:00 HL), antes de ocorrer a precipitação. Este resultado indica que o ar está sendo abastecido de vapor d’água à superfície. No entanto, a partir do início das chuvas o valor da umidade específica decresce abruptamente de 4,8 g/kg, indicando que a atmosfera está perdendo umidade.

O comportamento da umidade específica durante o evento chuvoso mostra similaridade com os padrões de temperatura. O maior volume de chuva foi observado na estação da EST, com isso, nota-se que a umidade específica para esta estação mostrou um aumento gradual de 1,73 g/kg por aproximadamente 4 horas (entre 06:05 e 10:15 HL). No entanto, no início das chuvas ocorreu uma queda abrupta da umidade específica de aproximadamente 5 g/kg em um intervalo de tempo de 30 minutos (entre 10:30 e 11:00 HL). Após o término das chuvas, a umidade específica apresentou aumento, permanecendo abaixo de 20 g/kg durante o restante do dia.

De forma a se avaliar a distribuição horizontal da umidade específica sobre a área urbana de Manaus antes e após o evento extremo chuvoso, apresenta-se a figura 12. Observa-se que às 10:00 HL, 30 minutos antes de começarem as chuvas sobre a estação da EST, são observados máximos valores (acima de 20 g/kg) de umidade específica nas estações MUSA e CMM, acompanhadas de mínimos valores (abaixo de 20 g/kg) sobre as estações do IFAM e POLI (figura 12a). Nota-se a partir desta figura que o padrão espacial apresenta heterogeneidade dentro da cidade. Por outro lado, após o evento chuvoso (figura 12b), nota-se que a atmosfera, próximo a superfície está mais seca, sugerindo que o conteúdo de vapor d’água na atmosfera diminuiu significativamente. O padrão espacial apresenta ainda não homogeneidade sobre a cidade, com considerável redução de umidade sobre a estação MUSA.