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Metadados

@PhDThesis{Mattos:2015:ReAsPo,
               author = "Mattos, Enrique Vieira",
                title = "Rela{\c{c}}{\~o}es entre assinaturas polarim{\'e}tricas de 
                         radar e atividade el{\'e}trica das tempestades",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2015",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2015-04-10",
             keywords = "rel{\^a}mpagos, lightning mapper array, radar, assinatura 
                         polarim{\'e}trica, tempestades compactas, lightning, lightning 
                         mapper array, radar, polarimetric signature, compact 
                         thunderstorms.",
             abstract = "O objetivo principal desta pesquisa foi o de avaliar a 
                         rela{\c{c}}{\~a}o entre as assinaturas polarim{\'e}tricas das 
                         tempestades e a produ{\c{c}}{\~a}o de rel{\^a}mpagos. Para 
                         tanto, a pesquisa foi dividida em duas etapas principais. Na 
                         primeira etapa foi avaliado como as assinaturas 
                         polarim{\'e}tricas em diferentes camadas das tempestades (fase 
                         quente, mista e fria) variam em fun{\c{c}}{\~a}o da 
                         frequ{\^e}ncia de rel{\^a}mpagos. Para isto, foram utilizados 
                         dados volum{\'e}tricos do radar polarim{\'e}trico banda X e as 
                         fontes emitidas pelos rel{\^a}mpagos em \emph{Very Higher 
                         Frequency} (VHF) durante a campanha CHUVA-Vale. De maneira 
                         in{\'e}dita, foi criada uma base de dados extensa com 
                         aproximadamente nove milh{\~o}es de perfis verticais das 
                         vari{\'a}veis: refletividade horizontal (Zh), refletividade 
                         diferencial (Z\$_{dr}\$), fase diferencial espec{\'{\i}}fica 
                         (K\$_{dp}\$) e o coeficiente de correla{\c{c}}{\~a}o 
                         (\$\rho\$\$_{hv}\$), que foram combinadas em sinergia com as 
                         fontes de VHF em tr{\^e}s dimens{\~o}es. A camada de fase quente 
                         foi a que apresentou maior sensibilidade {\`a} mudan{\c{c}}a na 
                         frequ{\^e}ncia de rel{\^a}mpagos. Valores positivos altos de 
                         Z\$_{dr}\$(+4 dB) e K\$_{dp}\$ (+5\$^{}\$ km\$^{-1}\$) e 
                         de Z\$_{h}\$ (40 dBZ) foram predominantes para as tempestades 
                         mais intensas e indicaram um processo de forma{\c{c}}{\~a}o de 
                         gotas de chuva grandes e oblatas eficiente. Em contrapartida, as 
                         camadas de fase mista e fria apresentaram uma sensibilidade menor 
                         em rela{\c{c}}{\~a}o {\`a} frequ{\^e}ncia de rel{\^a}mpagos. 
                         Para a primeira camada Z\$_{h}\$ e K\$_{dp}\$ apresentaram as 
                         maiores variabilidades, possuindo valores de at{\'e} 45 dBZ e 
                         +1\$^{}\$ kmS\$^{-1}\$, respectivamente, para as tempestades 
                         mais intensas. Estes resultados foram interpretados como uma forte 
                         intrus{\~a}o de {\'a}gua l{\'{\i}}quida super-resfriada e a 
                         exist{\^e}ncia de graupel nesta camada. No entanto, a assinatura 
                         mais marcante foi um K\$_{dp}\$ (- 0,5\$^ {}\$ km-1) negativo 
                         na camada de fase fria apenas para as tempestades mais intensas. 
                         Esta assinatura indicou a exist{\^e}ncia de alta 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o de part{\'{\i}}culas de gelo alinhadas 
                         verticalmente por um campo el{\'e}trico forte e evidenciando-se 
                         como um importante par{\^a}metro para previs{\~a}o de 
                         rel{\^a}mpagos. Estes importantes resultados abriram perspectivas 
                         para a realiza{\c{c}}{\~a}o da segunda etapa do trabalho. Na 
                         segunda etapa foram avaliadas as caracter{\'{\i}}sticas 
                         microf{\'{\i}}sicas e el{\'e}tricas antes do primeiro 
                         rel{\^a}mpago em 53 tempestades compactas (< 20 km). Esta etapa 
                         foi realizada em tr{\^e}s partes e foram utilizados dados 
                         volum{\'e}tricos de radar, rel{\^a}mpagos nuvem-solo (NS) e 
                         intra-nuvem (IN) e fontes de VHF. Na primeira parte desta etapa 
                         foi observado que o primeiro rel{\^a}mpago NS das tempestades em 
                         sua maioria (90 \% das tempestades) apresenta uma multiplicidade 
                         baixa e com predomin{\^a}ncia de polaridade negativa. Nos 
                         resultados da segunda parte observou-se uma marcante 
                         diminui{\c{c}}{\~a}o do Z\$_{dr}\$ antes da ocorr{\^e}ncia do 
                         primeiro rel{\^a}mpago NS, o que foi interpretado como 
                         assinaturas de \emph{graupel} na camada de fase mista e 
                         part{\'{\i}}culas de gelo alinhadas verticalmente na camada de 
                         fase fria. Por fim, observou-se uma t{\'{\i}}pica estrutura 
                         tripolar para as tempestades com um centro de cargas positiva 
                         positivo inferido em 6 km e outro em 11-12 km. A principal 
                         regi{\~a}o de forma{\c{c}}{\~a}o desses rel{\^a}mpagos IN e NS 
                         foram em torno de 7 km (-17 \$^{}\$C). Al{\'e}m disso, esta 
                         regi{\~a}o foi caracterizada por uma alta refletividade 
                         (\$\sim\$ 50 dBZ) e Z\$_{dr}\$ positivo (\$\sim\$ +3 dB). 
                         Assim, o conhecimento adquirido neste trabalho apresenta uma 
                         contribui{\c{c}}{\~a}o cient{\'{\i}}fica in{\'e}dita para a 
                         previs{\~a}o de rel{\^a}mpagos e de tempo severo. ABSTRACT: The 
                         main objective of this research was to analyze the relationship 
                         between polarimetric signatures from thunderstorms and lightning. 
                         The work was divided into two parts. In the first part we 
                         evaluated how the polarimetric signatures for the different 
                         regions of the thunderstorms changes as a function of lightning 
                         frequency. Data from X-band radar and sources emitted by lightning 
                         in Very Higher Frequency (VHF) were used during the CHUVA-Vale 
                         campaign. A merged dataset between radar information and lightning 
                         was created and nine million of the vertical profiles were 
                         analyzed. The following variables were used: horizontal 
                         reflectivity (Z\$_{h}\$), differential reflectivity 
                         (Z\$_{dr}\$), specific differential phase (K\$_{dp}\$) and 
                         correlation coefficient (\$\rho\$\$_{hv}\$). The warm phase 
                         region presented the greater variability as a function of the 
                         lightning frequency. This region was characterized with an 
                         enhanced positive Z\$_{dr}\$ (+4 dB) and K\$_{dp}\$ 
                         (+5\$^{}\$ km\$^{-1}\$), related for higher Z\$_{h}\$ (40 
                         dBZ) for the strongest thunderstorms. These results indicated the 
                         formation of flattened large raindrops for the thunderstorms with 
                         the highest lightning frequency. In contrast, the mixed and cold 
                         phase region showed lower variability as a function of the 
                         lightning frequency. For the mixed phase region Z\$_{h}\$ and 
                         K\$_{dp}\$ showed the greater variability with values up to 45 
                         dBZ and +1\$^{}\$ km-1, respectively for the strongest 
                         thunderstorms. These signatures suggested the existence of 
                         supercooled rain drops and graupel in this region. However, the 
                         remarkable signatures was the enhanced negative K\$_{dp}\$ (- 
                         0.5\$^{} \$km\$^{-1}\$) in the cold phase region in higher 
                         electrification situations. It was suggested higher concentration 
                         of ice particles aligned vertically by strong electric field and 
                         suggested this signature as an important parameter for the 
                         lightning nowcasting. These previous results showed a good 
                         opportunity for the development of the second part of this work. 
                         In the second part we evaluated the lightning and microphysics 
                         characteristics before of the first lightning in compact/isolated 
                         thunderstorms. A total of 53 thunderstorms were analyzed through 
                         Plan Position Indicator (PPI) volumes, intra-cloud (IC) and 
                         cloud-to-ground (CG) flashes and VHF sources. In the first step of 
                         this part we found that the majority (90 \%) of the first CG 
                         flash in incipient thunderstorms showed a remarkable single-stroke 
                         behavior and negative polarity. The results of the second step 
                         showed a remarkable decreased in Z\$_{dr}\$ before the first CG 
                         flash suggesting signatures from graupel in the mixed phase region 
                         and ice particles aligned vertically by strong electric field in 
                         the cold phase region. A thunderstorm that occurred close to LMA 
                         center was selected to evaluate the electrical structure. A 
                         tripolar structure was observed with positives centers close to 6 
                         km and 11-12 km. These flashes initiated close to 7 km 
                         (-17\$^{}\$C) on the top of column with higher reflectivity 
                         (\$sim\$ 50 dBZ) and positive Z\$_{dr}\$ (\$\sim\$ +3 dB). 
                         This work provides an important knowledge to the contribution for 
                         the lightning nowcasting.",
            committee = "Coelho, Simone Marilene Sievert da Costa (presidente) and Machado, 
                         Luiz Augusto Toledo (orientador) and Saraiva, Antonio Carlos 
                         Varela and Williams, Earle and Albrecht, Rachel Ifanger",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Relationship between polarimetric radar signatures and lightning",
             language = "pt",
                pages = "246",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3JK5HDP",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3JK5HDP",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "30 nov. 2020"
}


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