Trovoadas
Este assunto é exigido nos exames teóricos da ANAC.
Consulte a Instrução Suplementar nº 141-007 Revisão A – Programas de Instrução e Manual de Instruções e Procedimentos
Tópicos disponíveis nesta página:
- Cumulonimbus
- Cumulus
- Estágio de maturidade
- Estágio de dissipação
- Desviando de uma célula de Cumulonimbus
- Mitigação do perigo
- Acidentes e incidentes
- Descargas elétricas
- Efeitos sobre a aeronave
- Efeitos sobre a aeronave - vídeo
- Raios na área de movimento de aeródromos
- Lightning Strike
- Acidentes e incidentes
Cumulonimbus
A tempestade de Cumulunimbus também é um fenômeno meteorológico que pode oferecer perigo para o voo.
Tempestade Cumulunimbus sobre o Oceano Pacífico. Foto: Santiago Borja
Durante uma trovoada podem ser verificados fenômenos como ventos fortes, granizo, saraiva, descargas elétricas, turbulência, tornados, formação de gelo e chuva intensa.
Fonte: http://www.bom.gov.au/aviation/data/education/flying-tropics.pdf
Todos esses fenômenos estão associados a uma nuvem Cumulonimbus (CB).
As nuvens Cumulunimbus (CB), também conhecidas como nuvens de tempestade, podem produzir todas as formas de precipitações, incluindo grandes gotas de chuvas, granizos, pancadas fortes, raios e rajadas violentas.
Em seu interior, ocorrem intensas correntes ascendentes e descendentes e, devido a elas, pode-se encontrar granizo em quase toda a sua extensão, como também, em seu entrono as rajadas de vento podem atingir valores de aproximadamente 100 km/h, a uma distância de até 12km além da nuvem.
As nuvens Cumuloninbus (CB) ocorrem em todos os estados brasileiros, durante todo o ano. No entanto, são mais comuns nos meses mais quentes, no final da tarde.
As nuvens CB podem produzir precipitações sólidas (granizo ou saraiva), relâmpagos, trovões e turbulência.
Fonte: FAA Handbooks Manual
As precipitações em forma de pancadas geralmente não ultrapassam 20 minutos de duração.
Esse tipo de nuvem tem grande desenvolvimento vertical, bem maior do que todos os outros tipos de nuvens.
Leia mais sobre os diferentes tipos de nuvens em Destaques http://www.gov.br/anac/pt-br/pt-br/assuntos/setor-regulado/profissionais-da-aviacao-civil/meteorologia-aeronautica/destaques-1/nuvens.
Fonte: FAA Handbooks Manual
Fonte: FAA Advisory Circular AC 00-6B
São nuvens densas e possantes com imensa dimensão vertical. Suas bases estão entre 700 e 1.500 m, com topos chegando a 24 e 35 km de altura, sendo a média entre 9 e 12 km.
Nota 5-1
As informações do grupo de nuvens no METAR referem-se à altura da base das nuvens em relação ao aeródromo.
Para o desenvolvimento de uma nuvem CB, existem três ingredientes essenciais: umidade, instabilidade e correntes ascendentes.
O ciclo de vida de uma nuvem CB passa por três estágios consecutivos, cuja durabilidade (de 20 a 180 minutos) e intensidade dependerão dos fatores que deram origem ao fenômeno.
Nota 5-2
Como uma nuvem CB pode se formar e se dissipar em menos 45 min, é possível que no momento do pré-voo (briefing ou apronto meteorológico), feito minutos antes, ela não apareça no radar meteorológico. Isso exige maior atenção por parte da tripulação, que precisa estar preparada para ser surpreendida.
Para evitar surpresas, é importante consultar as informações meteorológicas disponíveis, durante a fase de planejamento de voo.
A nebulosidade com nuvens do tipo Cumulunimbus (CB) pode estar indicada na Carta Prognosticada de Ar Superior (Carta PROG).
Veja um exemplo de carta PROG das 18h00min (UTC). Em destaque, há informação quanto à presença de nebulosidade com CB embutido nas proximidades da rota Brasília-Goiânia.
Clique na imagem para ampliar.
Neste outro exemplo, a área marcada em vermelho indica previsão de células de nuvens Cumulonimbus embutidos localizadas próximo ao estado do Mato Grosso do Sul, acompanhando a linha de uma frente semi-estacionária.
Clique na imagem para ampliar.
Há 3 estágios no ciclo de vida de uma nuvem Cumulunimbus: estágio de cumulus, estágio de maturidade, estágio de dissipação.
Embora nem todas as nuvens Cumulus cresçam o suficiente para produzir tempestade, a primeira fase do ciclo de vida de uma trovoada denomina-se "Cumulus".
Nesta fase, as correntes ascendentes predominam desde os níveis inferiores, passando pelo interior da nuvem e atingindo muitas centenas de pés acima do topo. A nuvem cumulus começa a se desenvolver verticalmente, devido às correntes de ar ascendentes que dominam toda nuvem, transformando-se em uma TORRE DE CUMULUS.
É a fase mais perigosa para a aviação, devido à intensidade dos fenômenos associados.
As correntes ascendentes (na vertical) podem chegar a velocidades próximas a 40 nós.
Em seu topo, os ventos em altos níveis (na horizontal) começam a formar sua “bigorna ou cabeleira”, chegando, por vezes, a estendê-la até 100 milhas a favor do vento.
O topo apresenta expansão horizontal devido aos ventos superiores, lembrando a forma de uma bigorna de ferreiro, e é formado por cristais de gelo.
Nesse momento, a nuvem já deve estar atingindo a altura média de 25.000 pés e, à medida que a precipitação se intensifica, as correntes descendentes se fortalecem.
Nesta fase, podem ocorrer ventos fortíssimos e intensas cortantes de vento (Wind Shear), perigosas para as operações de pouso e decolagem.
É uma fase em que as correntes descendentes se intensificam devido ao aumento gradativo da precipitação e as correntes ascendentes se enfraquecem.
Durante esta fase, ventos fortes dos níveis superiores transformam o topo da nuvem numa grande massa de Cirrus em forma de "bigorna", gerando uma expansão lateral da nuvem.
Dentre as condições meteorológicas severas associadas a uma nuvem CB, destacam-se a turbulência, a granizo, rajadas de vento, descargas elétricas e a formação de gelo.
Para mitigar o perigo de turbulência causada pela nuvem CB, o piloto geralmente decide voar pela parte superior, ou contorná-la pela esquerda (no hemisfério sul) ou pela direita (no hemisfério norte).
Desviando de uma célula de Cumulonimbus
Nota 5-3
Uma forma de minimizar os riscos ocasionados pela turbulência severa de uma célula de Cumulonimbus é manter uma separação vertical de 5.000 pés e lateral de 20NM de nuvens dessa natureza.
Nota 5-4
Além de efetuar desvios das formações de nuvens cumulonimbus, outra forma eficiente de gerenciar o risco é retornar para o aeródromo de partida ou prosseguir para um aeródromo alternativa. Um bom planejamento de voo e estudo da rota podem auxiliar na identificação de aeródromos alternativos existentes na região da área do alcance e da autonomia da aeronave.
RBAC 121 – Requisitos operacionais: operações domésticas, de bandeira e suplementares
121.135 Conteúdo do sistema de manuais
(b) O manual pode ser composto por dois ou mais volumes separados, podendo conter cópias de publicações originais dos fabricantes dos aviões e componentes, desde que o conjunto contenha todas as informações abaixo, sendo que cada volume deve conter todas as informações concernentes a cada grupo específico de pessoas:
(1) política geral do detentor de certificado; e
(15) procedimentos para operação em gelo, granizo, tempestade, turbulência e outras condições atmosféricas potencialmente perigosas;
RBAC 121 – Requisitos operacionais: operações domésticas, de bandeira e suplementares
121.419 Pilotos e mecânicos de voo; treinamento de solo inicial, de transição e de elevação de nível
(a) O treinamento de solo inicial, de transição ou de elevação de nível para pilotos e mecânicos de voo deve incluir pelo menos o seguinte, como aplicável para cada função:
(1) assuntos gerais:
(iii) conhecimentos de meteorologia suficientes para assegurar conhecimento prático de fenômenos atmosféricos, incluindo os princípios de sistemas frontais, gelo, nevoeiro, trovoadas e alterações atmosféricas de grande altitude;
(2) para cada tipo de avião:
(vi) procedimentos para:
(A) reconhecer e evitar condições atmosféricas adversas;
(B) livrar-se de condições atmosféricas severas no caso de entrada inadvertida nas mesmas, incluindo tesouras de vento em baixa altitude; e
(C) operar dentro ou próximo a tempestades (incluindo melhor altitude de penetração), ar turbulento (incluindo turbulência de céu claro), gelo, granizo e outras condições meteorológicas potencialmente perigosas;
Durante o voo em rota, formações severas de CB podem ser ocultadas por nuvens estratificadas de pequeno porte. Estas funcionam como se formassem uma “cortina” no para-brisa, escondendo as nuvens do tipo cumulonimbus que estão milhas à frente da aeronave.
Nota 5-5
A topografia da região pode contribuir para geração de novas células ativas e isoladas de tempestade, os downdrafts (correntes descendentes) peculiares a nuvens cumulonimbus. Dependendo das circulações atmosféricas, a topografia da região pode disparar condições de levantamento do ar.
Fonte: Eurocontrol Publications
Fonte: FAA Handbooks and Manuals
Nota 5-6
O voo nas proximidades do CB pode oferecer elevado risco, em razão de turbulências severas. As aeronaves podem sofrer acelerações verticais superiores a 8 metros por segundo ao quadrado, quando em área de turbulência severa.
Nota 5-7
Uma informação meteorológica que pode auxiliar o piloto na identificação da presença de nuvem CB ao longo da rota é o SIGMET, código que identifica a informação emitida por um órgão de vigilância meteorológica e relativa à existência, real ou prevista, de fenômenos meteorológicos em rotas especificadas, que possam afetar a segurança das operações de aeronaves.
Um Sistema de Tempo Severo Convectivo – STSC foi desenvolvido pelo DECEA, com o objetivo de fornecer a localização e o monitoramento de células convectivas em seu estágio mais ativo, nuvens cumulonimbus (CB), que devido ao seu desenvolvimento vertical impactam consideravelmente o espaço aéreo e assim a operação das aeronaves em voo.
Visando atender aos sistemas de Gerenciamento e Controle do Tráfego Aéreo, cada célula convectiva identificada é registrada e são identificadas suas demais características associadas como a posição geográfica, horário e fonte originadora (Radar e/ou DEA - Descargas Elétricas Atmosféricas).
Clique na imagem para ampliar.
Para visualizar a posição reinante das células convectivas, acesse: https://www.redemet.aer.mil.br/stsc/public/produto
Equipamentos instalados em aeronaves para a detecção de trovoadas (tipo “storm-scope”) ou radares meteorológicos podem identificar células convectivas.
RBAC 135 - Requisitos operacionais: operações complementares e por demanda.
135.173 Requisitos para equipamentos de detecção de trovoadas
Acesse o RBAC 135
RBAC 135 - Requisitos operacionais: operações complementares e por demanda.
135.293 Requisitos de exame inicial e periódico para pilotos
Ver itens 135.293(a)(6), 135.293(a)(7).
Acesse o RBAC 135
RBAC 135 - Requisitos operacionais: operações complementares e por demanda.
135.345 Piloto: treinamento de solo inicial, de transição e de elevação de nível
Ver itens 135.345(3)(b), 135.345(6).
Acesse o Acesse o RBAC 135
A ação de fortes correntes de ar ascendentes e descendentes podem afetar a estabilidade da aeronave. Na tentativa de manter o controle, o piloto precisa estar atento às decisões que podem ser tomadas, para não comprometer a segurança do voo.
Caso o piloto seja surpreendido e não consiga desviar de uma nuvem Cumulonimbus presente na rota de seu plano de voo, ele deve tomar alguns cuidados:
- Fixar todos objetos que estejam soltos;
- Confeccionar mensagem de posição (AIREP);
- Efetuar varredura com radar, para uma melhor avaliação da nuvem;
- Desligar o rádio e retirar os fones;
- Manter o rumo de penetração e nunca tentar voltar;
-
Manter altitude de voo baseado no horizonte artificial;
Mesmo tendo tomado todos esses cuidados, o piloto pode ser surpreendido com algumas avarias no radome, no para-brisa, e outros danos a aeronave.
Fonte: Infomoney
Na fase de planejamento de voo, a presença de células de Cumulonimbus no aeródromo de partida, ao longo da rota ou no aeródromo de destino pode ser identificada através da consulta de boletins meteorológicos.
As nuvens Cumulunimbus foram mencionadas nos relatórios de investigação dos seguintes acidentes/incidentes
- A-515/CENIPA/2016
- A-520/CENIPA/2016
- A - 519/CENIPA/2016
- A - 507/CENIPA/2015
- A-052/CENIPA/2014
- A-560/CENIPA/2014
- A - 040/CENIPA/2013
- A-029/CENIPA/2013
- A-050/CENIPA/2013
- A-064/CENIPA/2013
- A-122/CENIPA/2012
- A-001/CENIPA/2011
Relatórios do CENIPA disponíveis em http://prevencao.potter.ne#mce_temp_url#t.br/relatorio/page/1
- A321, en-route, Gimpo South Korea, 2006
-
A321, en-route, Vienna Austria, 2003
Fonte: http://www.santiagoborja.com/myportfolio/lightning-strike/
Descargas elétricas de grande intensidade podem ocorrer internamente a uma nuvem, entre nuvens, e entre nuvem e solo.
A corrente elétrica, na casa de centenas de amperes, pode provocar altas temperaturas, altas pressões ao longo de sua trajetória e criar campos eletromagnéticos.
Essas descargas são causadas pelo atrito entre as partículas da nuvem.
Elas podem ser de grande extensão (alguns quilômetros) e de grande intensidade (picos de intensidade de corrente acima de um quiloàmpere).
Globalmente, as descargas elétricas intra-nuvem representam cerca de 70% do número total de descargas elétricas.
O Brasil registra diariamente uma série de descargas elétricas.
Os efeitos das descargas elétricas atmosféricas numa aeronave em voo são um pouco diferentes do que os efeitos sobre alvos na superfície (solo), em grande parte devido à falta de aterramento, o que impede a corrente de causar todo o seu potencial de dano.
Os principais riscos envolvidos quando uma aeronave é atingida por raios são: ignição do vapor de combustível dos motores, falhas e danos em equipamentos eletro/eletrônicos, incluindo sistemas de comunicação, navegação, elétrico, controle e atuadores, dano mecânico, entre outros.
Como a fuselagem das aeronaves é feita de metal, o que faz com que com a incidência do raio produza um efeito chamado de “Gaiola de Faraday”, que é a distribuição elétrica potencial uniformemente sobre a superfície do metal, os efeitos danosos das descargas para os componentes internos se tornam mais reduzidos.
Além disso, as aeronaves possuem o descarregador estático nas pontas das asas e estabilizador (vertical e horizontal), que ajudam a eliminar as cargas estáticas acumuladas ao longo de um voo, minimizando assim os efeitos dos raios nos aviões.
Efeitos sobre a aeronave - vídeo
Embora o número de acidentes relacionados com descargas elétricas tenha reduzido consideravelmente nas últimas décadas, este assunto torna-se relevante nas aeronaves mais modernas, devido ao uso crescente de materiais compostos, geralmente mais leves, e de sistemas digitais em funções críticas. Devido à sua menor condutividade elétrica os materiais compostos reduzem a proteção geralmente obtida com alumínio, material usado anteriormente.
Alguns incidentes com raios provocaram danos à estrutura de aeronaves. As regiões da aeronave mais propensas para entrada e saída das descargas elétricas variam de aeronave para aeronave e dependem essencialmente de sua geometria, material utilizados e fatores operacionais.
Nota 5-8
Os perigos da turbulência, da cortante de vento e da formação de gelo associados às nuvens Cumulonimbus são muito maiores do que a ameaça do raio. Portanto, recomenda-se que se permaneça no mínimo 20 milhas náuticas deslocadas de qualquer nuvem Cumulonimbus.
Se estiver voando nas proximidades de nuvens Cumulonimbus e relâmpagos forem identificados perto da aeronave, é recomendável consultar as diretrizes do manual da aeronave para a ação a ser tomada em caso de incêndio.
A National Transportation Safety Board (NTSB) investigou vários eventos envolvendo raios que levaram à perda total de sistemas hidráulicos ou foram responsáveis por danos estruturais que afetaram significativamente os controles das aeronaves. Como resultado do estudo, recomendou que a Federal Aviation Administration (FAA) estudasse a viabilidade técnica de apresentar, através do sistema WARP ou de outros meios, dados de relâmpagos em tempo real nos displays do controlador de voo nas instalações ARTCC e TRACON:
Therefore, the NTSB recommends that the FAA study the technical feasibility of presenting, through the use of the WARP system or other means, real-time total lightning data on controller displays at both ARTCC and TRACON facilities, and, if feasible, incorporate real-time total lightning data on controller displays and in associated weather products for current and future display systems.
the NTSB recommends that the FAA incorporate real-time total lightning data into the products supplied to pilots through the FIS–B data link.
Therefore, the National Transportation Safety Board makes the following recommendations to the Federal Aviation Administration: Study the technical feasibility of presenting, through the use of the weather and radar processor system or other means, real-time total lightning data on controller displays at both air route traffic control centers and terminal radar approach control facilities, and, if feasible, incorporate real-time total lightning data on controller displays and in associated weather products for current and future display systems. (A-12-18)
To the extent practicable, incorporate direct center weather service unit briefings on new weather-related air traffic control equipment and information services into controller training. (A-12-19) Incorporate real-time total lightning data into the products supplied to pilots through the flight information services – broadcast data link. (A-12-20)
(Fonte: National Transportation Safety Board Washington, D.C. Safety Recommendation. May 18, 2012. In reply refer to: A-12-18 through -20).
Fonte: Oilandgaspeople.com
Em outubro de 2013, o instituto Oil and Gas People fez algumas pesquisas sobre um fenômeno conhecido como Triggered Lightning.
As pesquisas investigaram eventos de raios em helicópteros do Mar do Norte que faziam operação offshore, durante a temporada de inverno, nos campos de petróleo e gás do Mar do Norte.
Fonte: Wilkinson, J. M., Wells, H., Field, P. R. and Agnew, P. (2013), Investigation and prediction of helicopter-triggered lightning over the North Sea. Met. Apps, 20: 94-106.
O relatório do estudo relacionou as descargas elétricas sobre os helicópteros com as nuvens de Cumulonimbus que ocorrem durante períodos de inverno, em que grandes massas de ar frio atuam sobre águas relativamente quentes.
O estudo analisou os casos em que helicópteros foram atingidos por raios, enquanto faziam o percurso entre o aeroporto e as plataformas offshore.
Fonte: Oilandgaspeople.com
Utilizando as informações desse relatório e os dados de previsão do Met Office Unified Model, a UK Civil Aviation Authority (CAA) desenvolveu um modelo-teste de previsão para o risco que os raios oferecem, que permite que os operadores de helicópteros planejem os voos, considerando as regiões de alto risco. As informações podem ser transmitidas diretamente para as empresas que operam helicópteros no Mar do Norte.
Raios na área de movimento de aeródromos
As descargas elétricas que ocorrem durante as tempestades podem ser potencialmente perigosas, se houver incidência na área de movimento de aeródromos, pois os raios representam perigo para as equipes de funcionários que trabalham no solo (equipes de rampa).
Como geralmente estão trabalhando em áreas planas e abertas, estes funcionários estão mais expostos ao perigo de raios.
Fonte: Panrotas
Um caso recente aconteceu em 22 de julho de 2017, no aeroporto da Flórida, onde um operador, durante procedimento de pushback recebeu a descarga de Lightning strike que atravessou fuselagem da aeronave.
A Transportation Research Board, através do Airport Cooperative Research Program elaborou um relatório (ACRP 8 – Ligtning-Warming Systems for Use by Airports) em que fornece meios para avaliar os benefícios operacionais que sistemas de detecção de raios podem gerar à operação de aeródromos.
Nesse relatório, ressaltou-se a importância da coordenação das informações meteorológicas com as redes de monitoramento de raios para uso como sistemas de alerta contra o risco de raios em aeroportos:
Página 51 do ACRP 8:
“Summary and Recommendations:
(…)
Of particular importance is the consideration and evaluation of remote sensing observations, most likely meteorological radars and total lightning systems, as replacements for EFMs in operational lightning detection and warning systems. Warning systems based exclusively on routine surface observations, numerical models, and remote sensing may be able to remove any need for lightning-specific detection hardware to be installed or maintained at individual airports. If successful, this transformation should result in lower costs to airports and airlines, while preserving or improving lightning hazard identification. Airport-specific studies should also be directed at evaluating the performance of currently available lightning systems, optimizing the warning criteria for these systems, and quantifying the potential tradeoff between safety and efficiency.”
No ACRP Report 131 - A Guidebook for Safety Risk Management for Airports (clique no link para acessar), um guia com orientação aos operadores de aeródromos sobre potenciais riscos aeroportuários, consta no item 9.5 uma orientação para os operadores de aeródromos cancelarem ou adiarem as atividades de rampa, quando o sistema de detecção/previsão de raios indicar a probabilidade de ocorrência deste fenômeno num raio de 2 milhas do aeródromo.
No Brasil, a ANAC estabeleceu a seguinte obrigação no RBAC 153 para operadores de aeródromos, quando for identificada a ocorrência de raios durante a operação de abastecimento e transferência de combustível da aeronave:
153.125 Abastecimento e transferência do combustível da aeronave
(b) O operador de aeródromo deve assegurar a interrupção das atividades de abastecimento ou transferência de combustível de aeronave durante a incidência de raios ou tempestades elétricas nas imediações do aeródromo.
Acesse o RBAC 153
As descargas elétricas por raios foram mencionadas nos relatórios de investigação dos seguintes acidentes/incidentes
- I-011/CENIPA/2010
Relatório do CENIPA disponível em http://prevencao#mce_temp_url#.potter.net.br/relatorio/page/1
- SB20, vicinity Sumburgh, UK 2014
- A332, Perth WA Australia, 2014
- AAIB Report No: 1/2005. Report on the accident to Sikorsky S-76A+, G-BJVX near the Leman 49/26 Foxtrot platform in the North Sea on 16 July 2002.
- AS3B, en-route, northern North Sea UK, 2008
- D228, vicinity Bodø Norway, 2003
- Kato Air – 603, Bodoe, Noruega, Avisa Nordland, 2003.
- E145, vicinity Manchester UK, 2001
- B752, Girona Spain, 1999
- AAIB Report No: 2/1997. Report on the accident to Aerospatiale AS332L Super Puma, G-TIGK, in North Sea south west of Brae Alpha Platform on 19 January 1995.
- Nurnberger Flugdienst – NFD, Mulheim, IFCAO Adrep Summary 2/90 (#32), 1988
- Iran Air Force, Madrid, NTSB AAR-78-12, 1976.
- Líneas Aéreas Nacionales – 508, Puerto Inca, 1971
- Pan American World Airlens, Elkton Maryland, EUA, NTSB – DCA64A003, 1963.
- Air Inter, Lyon, ICAO Accident Digest n.15 – Volume II, Circular 78-AN/66 (179-185), 1963.
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