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@PhDThesis{Vendrasco:2015:ImAsDa,
               author = "Vendrasco, {\'E}der Paulo",
                title = "Impacto da assimila{\c{c}}{\~a}o de dados de radar na 
                         previs{\~a}o de curto prazo",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2015",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2015-05-15",
             keywords = "assimila{\c{c}}{\~a}o de dados, radar, 3D-Var, nowcasting, 
                         precipita{\c{c}}{\~a}o, data assimilation, precipitation.",
             abstract = "Nos {\'u}ltimos anos a demanda por previs{\~o}es num{\'e}ricas 
                         de tempo mais precisas tem aumentado em decorr{\^e}ncia do 
                         crescimento da quantidade de desastres naturais observados no 
                         Brasil. Diante desta necessidade e do aumento no n{\'u}mero de 
                         radares meteorol{\'o}gicos operacionais, o objetivo deste 
                         trabalho foi estudar o impacto da assimila{\c{c}}{\~a}o de dados 
                         de radar na previs{\~a}o de curto prazo e aumentar a 
                         efici{\^e}ncia do uso destes dados atrav{\'e}s de sua 
                         assimila{\c{c}}{\~a}o na gera{\c{c}}{\~a}o das an{\'a}lises. 
                         No ver{\~a}o de 2011/2012 ocorreu o experimento CHUVA-Vale onde 
                         foram realizadas observa{\c{c}}{\~o}es com um radar 
                         meteorol{\'o}gico banda X de dupla polariza{\c{c}}{\~a}o e 
                         deste experimento foram selecionados 6 casos com diferentes 
                         regimes de precipita{\c{c}}{\~a}o para o estudo de 
                         assimila{\c{c}}{\~a}o de dados empregando o m{\'e}todo 
                         variacional em 3 dimens{\~o}es (3D-Var). Foram realizados 
                         inicialmente experimentos com o c{\'o}digo original do sistema de 
                         assimila{\c{c}}{\~a}o de dados WRFDA/3D-Var, posteriormente 
                         foram realizadas novas implementa{\c{c}}{\~o}es e comparados os 
                         resultados de ambos os conjuntos de experimentos. Mostrou-se que a 
                         assimila{\c{c}}{\~a}o direta de refletividade apresenta algumas 
                         limita{\c{c}}{\~o}es que podem ser amenizadas com o emprego da 
                         assimila{\c{c}}{\~a}o indireta desta vari{\'a}vel, ou seja, 
                         realizando a convers{\~a}o de refletividade para raz{\~a}o de 
                         mistura de {\'a}gua de chuva antes do processo de 
                         assimila{\c{c}}{\~a}o e ent{\~a}o utilizar esta vari{\'a}vel 
                         como controle. Tamb{\'e}m mostrou-se que o desenvolvimento de uma 
                         rela{\c{c}}{\~a}o Z-q\$_{r}\$ (refletividade - raz{\~a}o de 
                         mistura de {\'a}gua de chuva) espec{\'{\i}}fica para o local 
                         estudado pode melhorar o processo de assimila{\c{c}}{\~a}o e 
                         resultar em melhor previs{\~a}o de precipita{\c{c}}{\~a}o. 
                         Outro resultado importante da tese foi a avalia{\c{c}}{\~a}o do 
                         impacto relativo que cada vari{\'a}vel, refletividade e 
                         velocidade radial, tem na previs{\~a}o de 
                         precipita{\c{c}}{\~a}o. Mostrou-se que a refletividade {\'e} 
                         capaz de melhorar a previs{\~a}o de precipita{\c{c}}{\~a}o logo 
                         no in{\'{\i}}cio da integra{\c{c}}{\~a}o, mas este ganho 
                         n{\~a}o consegue manter-se por muito tempo, enquanto que o ganho 
                         com a velocidade radial {\'e} menor, mas mais robusto e 
                         relativamente constante ao longo do tempo, n{\~a}o apresentando 
                         quedas bruscas como no caso da refletividade. Al{\'e}m disso, os 
                         melhores resultados s{\~a}o obtidos utilizando ambas as 
                         vari{\'a}veis ao mesmo tempo. Finalmente, notou-se que o processo 
                         de assimila{\c{c}}{\~a}o 3D-Var tem uma defici{\^e}ncia, cuja 
                         relev{\^a}ncia {\'e} maior em assimila{\c{c}}{\~a}o na escala 
                         convectiva, no que diz respeito ao balan{\c{c}}o da an{\'a}lise 
                         entre os campos din{\^a}micos e microf{\'{\i}}sicos, aumentando 
                         a convec{\c{c}}{\~a}o esp{\'u}ria. Portanto, foi desenvolvida 
                         uma nova metodologia com o objetivo de amenizar este efeito 
                         negativo da assimila{\c{c}}{\~a}o 3D-Var e os resultados 
                         mostraram redu{\c{c}}{\~a}o significativa do ru{\'{\i}}do 
                         gerado no processo de assimila{\c{c}}{\~a}o e melhoria no campo 
                         de precipita{\c{c}}{\~a}o prevista. ABSTRACT: In the last few 
                         years the demand for more accurate weather forecasts has been 
                         increased due to the increase of natural disasters observed in 
                         Brazil. Given this need and the increase in the amount of 
                         operational meteorological radars, the goal of this work was to 
                         study the impact of the radar data assimilation in the short range 
                         forecast and to increase the efficiency of the use of these data 
                         through the assimilation while generating the analysis. During the 
                         Summer of 2011/2012, as part of the CHUVA-Vale field experiment, 
                         observations have been made using a dual-polarized X-band 
                         meteorological radar and 6 cases were selected with different 
                         precipitation regimes to be studied using data assimilation 
                         applying the 3D variational method (3D-Var). It was performed 
                         experiments using the original code of the data assimilation 
                         system WRFDA/3D-Var, then new implementations were applied and 
                         compared against the results from the original version. It was 
                         shown that the direct assimilation of reflectivity has some 
                         limitations that can be reduced when using the indirect 
                         assimilation, i.e., converting the reflectivity to rainwater 
                         mixing ratio before the assimilation process and then to use the 
                         rainwater mixing ratio as a control variable. It has also shown 
                         that the development of a new Z-q\$_{r}\$ (reflectivity - 
                         rainwater mixing ratio) relationship specific to the studied area 
                         can improve that assimilation process resulting in a better 
                         precipitation forecast. Another important result was the 
                         evaluation of the impact of each variable, reflectivity and radial 
                         velocity, on the precipitation forecast. It was shown that the 
                         reflectivity is able to improve the beginning of the precipitation 
                         forecast, however, the skill drops quickly. In the case of radial 
                         velocity the skill is lower, but it is almost constant and does 
                         not show any drastic decay. The overall evaluation has shown that 
                         best results were achieved when using both variables at the same 
                         time. Finally, it was observed that the 3D-Var assimilation method 
                         cannot generate a balanced analysis regarding the dynamical and 
                         microphysical field, mainly in the convective-scale, and it can 
                         increase the spurious convection. Therefore, it was developed a 
                         new methodology to alleviate this problem in the 3D-Var system and 
                         the results have shown reduction in the noisy from the 
                         assimilation process and the precipitation forecast has also been 
                         improved.",
            committee = "Gon{\c{c}}alves, Luis Gustavo Gon{\c{c}}alves de (presidente) 
                         and Herdies, Dirceu Luis (orientador) and Angelis, Carlos 
                         Frederico de (orientador) and Dias, Maria Assun{\c{c}}{\~a}o 
                         Faus da Silva and Calvetti, Leonardo",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "The impact of radar data assimilation in the short-range 
                         forecast",
             language = "pt",
                pages = "208",
                  ibi = "8JMKD3MGP8W/3JDJQU2",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP8W/3JDJQU2",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "28 nov. 2020"
}


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