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@MastersThesis{Araujo:2018:ReRaMi,
               author = "Araujo, Carolina de Souza",
                title = "Rela{\c{c}}{\~a}o entre raios e microf{\'{\i}}sica para 
                         potencial uso em assimila{\c{c}}{\~a}o de dados",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2018",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2018-05-28",
             keywords = "descargas el{\'e}tricas, radar dupla polariza{\c{c}}{\~a}o, 
                         classifica{\c{c}}{\~a}o, GLM, hidrometeoros e 
                         assimila{\c{c}}{\~a}o, lightings, dual-polarization radar, 
                         classification, hidrometeors and assimilation.",
             abstract = "A manifesta{\c{c}}{\~a}o de raios em tempestades {\'e} 
                         resultante da presen{\c{c}}a de um campo el{\'e}trico 
                         suficientemente intenso para romper a rigidez diel{\'e}trica do 
                         ar e permitir a ocorr{\^e}ncia da descarga. A 
                         explica{\c{c}}{\~a}o mais aceita para forma{\c{c}}{\~a}o de 
                         tal campo tem por base a troca de carga que se d{\'a} durante a 
                         colis{\~a}o entre as part{\'{\i}}culas de gelo presente na 
                         nuvem, especialmente graupel e cristais de gelo, e a e posterior 
                         transporte dessas part{\'{\i}}culas carregadas para diferentes 
                         regi{\~o}es formando os polos de carga. Essa rela{\c{c}}{\~a}o 
                         existente entre a descarga e os elementos microf{\'{\i}}sicos da 
                         nuvem {\'e} o principal aspecto no qual se baseia o trabalho. Seu 
                         objetivo principal consiste em elaborar perfis verticais 
                         m{\'e}dios das vari{\'a}veis polarim{\'e}tricas para diferentes 
                         classes de densidade de descargas el{\'e}tricas de acordo com a 
                         grade do GLM e, analisar o uso potencial desses perfis no processo 
                         de assimila{\c{c}}{\~a}o de dados em modelos de alta 
                         resolu{\c{c}}{\~a}o espacial e temporal. As principais 
                         ferramentas utilizadas foram o radar de dupla 
                         polariza{\c{c}}{\~a}o de banda X localizado na cidade 
                         Campinas-SP e a Rede Brasileira de Detec{\c{c}}{\~a}o de 
                         Descargas Atmosf{\'e}ricas (GLM proxy), al{\'e}m disso, os 
                         pixels do GLM sobre a regi{\~a}o foram usados para calcular a 
                         densidade de descargas el{\'e}tricas. As diferen{\c{c}}as 
                         observadas entre os perfis m{\'e}dios de cada classes para as 
                         vari{\'a}veis ZH, ZDR, KDP e \ρHV foram mais not{\'a}veis 
                         entre {\`a} superf{\'{\i}}cie e a camada de derretimento. Nas 
                         classes maiores foi poss{\'{\i}}vel notar assinaturas que podem 
                         estar associadas a uma maior concentra{\c{c}}{\~a}o de 
                         part{\'{\i}}culas de gelo em regi{\~o}es mais altas, a 
                         presen{\c{c}}a de gotas super-resfriadas acima do n{\'{\i}}vel 
                         de congelamento e a ocorr{\^e}ncia de gotas de chuva maiores e 
                         mais oblatas. No entanto, para se observar mais detalhadamente os 
                         aspectos microf{\'{\i}}sicos da nuvem o algoritmo de 
                         classifica{\c{c}}{\~a}o de hidrometeoros, com base na 
                         l{\'o}gica fuzzy, foi utilizado para elaborar uma 
                         distribui{\c{c}}{\~a}o percentual dos hidrometeoros de acordo 
                         com a classe permitindo notar, por exemplo, a presen{\c{c}}a das 
                         part{\'{\i}}culas de graupel e cristais de gelo em maiores 
                         altitudes em classes maiores. Al{\'e}m disso, observou-se que a 
                         dist{\^a}ncia entre a regi{\~a}o com mais 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o dessas duas part{\'{\i}}culas 
                         tamb{\'e}m {\'e} significativamente maior em sistemas mais 
                         intensos, o que {\'e} coerente com a presen{\c{c}}a de um campo 
                         el{\'e}trico mais forte e a ocorr{\^e}ncia de um maior 
                         n{\'u}mero de raios. Os perfis convectivos m{\'e}dios de 
                         refletividade foram utilizados para analisar o seu 
                         poss{\'{\i}}vel uso como forma de relacionar, mesmo que 
                         indiretamente, as informa{\c{c}}{\~o}es de descargas 
                         el{\'e}tricas no processo de assimila{\c{c}}{\~a}o e verificar 
                         o seu impacto. Foi selecionado um evento no dia 3 de dezembro de 
                         2016 e tr{\^e}s rodadas do modelo Weather Research viii and 
                         Forecast (WRF) foram geradas: sem assimila{\c{c}}{\~a}o, 
                         assimilando os dados de refletividade e vento do radar e, 
                         assimilando os perfis m{\'e}dios de refletividade associados 
                         {\`a}s densidades de descargas el{\'e}tricas. De maneira geral, 
                         a previs{\~a}o obtida assimilando os perfis apresentou resultados 
                         melhores do que sem assimila{\c{c}}{\~a}o e, em 
                         rela{\c{c}}{\~a}o {\`a} assimila{\c{c}}{\~a}o com os dados de 
                         radar, os campos gerados com os perfis tiveram um desempenho mais 
                         positivo a partir da a primeira hora de previs{\~a}o e alocaram 
                         melhor sistemas precipitantes um pouco mais intensos. Diante dos 
                         resultados obtidos nesse trabalho, e da grande possibilidade 
                         oferecida pelo rec{\'e}m lan{\c{c}}ado GLM, especialmente no que 
                         diz respeito {\`a} sua cobertura espacial, buscar estudar e 
                         otimizar o uso dos perfis no processo de assimila{\c{c}}{\~a}o 
                         pode contribuir com a previs{\~a}o de curto tempo. ABSTRACT: The 
                         occurrence of lightning in storms is a result of an electric field 
                         strong enough to break the dielectric strength of air allowing the 
                         discharge. The most accepted explanation for the development of 
                         such intense field is based on the charge exchange between the 
                         collision of ice particles in the cloud, especially graupel and 
                         ice crystals, and the subsequent transport of these charged 
                         particles into different regions forming different poles inside 
                         the cloud. This relationship between the lightning and cloud 
                         microphysics is the main aspect on which the work is based. The 
                         main goal is to elaborate average vertical profiles of 
                         polarimetric variables for different classes of lighting density 
                         according to the GLM grid and then, evaluate the potential use of 
                         these profiles for data assimilation in models of high spatial and 
                         temporal resolution. The data was based on a X-band polarimetric 
                         radar located in the city of Campinas-SP and on the Brazilian 
                         Network for the Detection of Atmospheric Discharge (GLM proxy). In 
                         addition to that, GLM pixels over the region were used to 
                         calculate the lightning density. The main differences between each 
                         class averaged profiles for the four variables ZH, ZDR, KDP e 
                         \ρHV was in the region between the surface and the melting 
                         layer. For more intense classes, it was observed signatures 
                         related with higher concentration of ice particles in altitudes, 
                         the presence of supercooled drops above the freezing level and 
                         with the occurrence of larger and more oblate raindrops. However, 
                         to better observe the microphysical aspects of the cloud, a 
                         hydrometeor classification algorithm, based on the fuzzy logic, 
                         was used to elaborate a percentage distribution of the 
                         hydrometeors according to the density class. Observing the 
                         classification results is possible to notice, for example, the 
                         presence of graupel and ice crystals at higher elevations 
                         associated with more electric activity. It was also observed an 
                         increase in the distance between the region of higher 
                         concentration of these two particles in more intense systems, 
                         which is coherent with the presence of a stronger electric field 
                         and therefore greater number of lightning. Aiming to analyze the 
                         impact of the reflectivity profiles on the assimilation process as 
                         a possibility to indirectly correlated them with lighting 
                         information, it was made a study for the December 3th 2016 case. 
                         Using the Weather Research and Forecast (WRF) model three 
                         different forecasts were x generated: without assimilation, 
                         assimilating radar reflectivity and wind data and assimilating the 
                         reflectivity profiles. In general, the forecast obtained with 
                         profiles assimilation presented better results than without 
                         assimilation and, comparing to radar data assimilation, the 
                         reflectivity fields generated with the profiles had a better 
                         performance apart from the first hour of forecasting and they also 
                         allocated better more intense precipitation systems. Considering 
                         the results obtained in this work and all the possibilities 
                         offered by the recently launched GLM, especially regarding its 
                         spatial coverage, it can be interesting to better understand and 
                         optimize the use of the mean profiles aiming to improve 
                         nowcasting.",
            committee = "Vendrasco, {\'E}der Paulo (presidente) and Machado, Luiz Augusto 
                         Toledo (orientador) and Ribaud, Jean-Fran{\c{c}}ois (orientador) 
                         and Kummerow, Christian",
         englishtitle = "A relationship between lightning and microphysics for and its 
                         possible use on data assimilation",
             language = "pt",
                pages = "85",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3R7MA5H",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34R/3R7MA5H",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "29 nov. 2020"
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