@MastersThesis{Lanes:2022:EvWiPr,
author = "Lanes, Leandro de Brito",
title = "Evaluation of wind products from satellites and reanalysis using
in situ data sampled in the Bransfield Strait, Antarctic",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2022",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2021-08-18",
keywords = "SAR, ASCAT, ERA5, wind field, regional wind analysis, campo de
vento, an{\'a}lise regional de vento.",
abstract = "The lack of availability of a robust long-term high-quality
database with regional sea surface wind field data is a demand in
the studies of ocean-atmosphere interaction in the Bransfield
Strait region at Antarctic Peninsula. It was explored the
comparison of level 2 satellite scenes from Sentinel-1 and
Advanced Scatterometer, in addition with reanalysis data against
in situ measurements. These in situ measurements were made by
buoys deployment from Antarctic Modeling Observation System
(ATMOS) project, near King George Island (Antarctica) in November
2019 on board the Polar Ship Admiral Maximiano of the Brazilian
Navy. Time series were also presented in order to demonstrate the
consistency of all analyzed data. Overall, the satellite-derived
data set showed a reliable accuracy when compared with data set
from wind sensor installed in the anchored buoy, while reanalysis
data set overestimated the wind sensors measurements. To execute
an spatial analysis, it was necessary at least two sources of
data. In due to expected errors (temporal separation, spatial
separation, sampling variability, satellite sensor and algorithm)
all sources should be studied with attention. The statistical
error analysis showed availability and feasibility of satellite
scenes and reanalysis data for comparison against in situ
measurements according to defined matchup criteria (previously
defined) applied between the data, and found BIAS and RMSE values
that are outside the ASCAT mission requirements (0.5 and 2.0 m/s,
respectively) as well as the RMSE value of Sentinel-1 (2.0 m/s).
However, this work endorses that the satellite-derived data are
accurate and reliable, if the user can disconsider the mission
requirements and uses them with attention. Then, it is possible to
employ these data in Numerical Weather Prediction models and also
for other applications in the regional analyses enhancement.
Finally, the present work demonstrated the superior performance of
ERA5 in wind speed measurements, and the slightly superior
performance of ASCAT for wind direction measurements when compared
with meteorological buoy and wave buoy. RESUMO: A falta de
disponibilidade de um banco de dados robusto de longo prazo e de
alta qualidade com dados regionais de campos de vento na
superf{\'{\i}}cie do mar {\'e} uma demanda nos estudos de
intera{\c{c}}{\~a}o oceano-atmosfera na regi{\~a}o do Estreito
de Bransfield na Pen{\'{\i}}nsula Ant{\'a}rtica. Foi explorada
a compara{\c{c}}{\~a}o de cenas de sat{\'e}lite de
n{\'{\i}}vel 2 do Sentinel-1 e do escater{\^o}metro
avan{\c{c}}ado, em adi{\c{c}}{\~a}o com dados de rean{\'a}lise
contra medi{\c{c}}{\~o}es in situ. Essas medi{\c{c}}{\~o}es in
situ foram feitas por meio da implanta{\c{c}}{\~a}o de
b{\'o}ias do projeto Antarctic Modeling Observation System
(ATMOS), pr{\'o}ximo {\`a} Ilha King George (Ant{\'a}rtica), em
novembro de 2019, a bordo do Navio Polar Almirante Maximiano da
Marinha do Brasil. Tamb{\'e}m foram apresentadas s{\'e}ries
temporais para demonstrar a consist{\^e}ncia de todos os dados
analisados. No geral, o conjunto de dados derivados do
sat{\'e}lite mostrou uma precis{\~a}o confi{\'a}vel quando
comparado com o conjunto de dados do sensor de vento instalado na
b{\'o}ia ancorada, enquanto o conjunto de dados de rean{\'a}lise
superestimou as medi{\c{c}}{\~o}es do sensor de vento. Para
realizar uma an{\'a}lise espacial, foram necess{\'a}rias pelo
menos duas fontes de dados. Devido aos erros esperados
(separa{\c{c}}{\~a}o temporal, separa{\c{c}}{\~a}o espacial,
variabilidade de amostragem, sensor de sat{\'e}lite e algoritmo),
todas as fontes devem ser estudadas com aten{\c{c}}{\~a}o. A
an{\'a}lise de erro estat{\'{\i}}stico mostrou a
disponibilidade e a viabilidade de cenas de sat{\'e}lite e dados
de rean{\'a}lise para compara{\c{c}}{\~a}o com
medi{\c{c}}{\~o}es in situ de acordo com os crit{\'e}rios de
confronto (previamente definidos) aplicados entre os dados, e
encontrou valores de BIAS e RMSE que est{\~a}o fora dos
requisitos de miss{\~a}o ASCAT (0,5 e 2,0 m/s, respectivamente),
bem como o valor RMSE do Sentinel-1 (2,0 m/s). No entanto, este
trabalho confirma que os dados derivados do sat{\'e}lite s{\~a}o
precisos e confi{\'a}veis, se o usu{\'a}rio puder desconsiderar
os requisitos da miss{\~a}o e us{\'a}-los com
aten{\c{c}}{\~a}o. Assim, {\'e} poss{\'{\i}}vel empregar
esses dados em modelos de Previs{\~a}o Num{\'e}rica de Tempo e
tamb{\'e}m para outras aplica{\c{c}}{\~o}es no aprimoramento de
an{\'a}lises regionais. Finalmente, o presente trabalho
demonstrou o desempenho superior do ERA5 em medi{\c{c}}{\~o}es
de velocidade do vento, e o desempenho levemente superior do ASCAT
para medi{\c{c}}{\~o}es de dire{\c{c}}{\~a}o do vento quando
comparado com b{\'o}ia meteorol{\'o}gica e b{\'o}ia de ondas.",
committee = "Santini, Marcelo Freitas (presidente), and Pezzi, Luciano Ponzi
(orientador), and Carvalho, Jonas Takeo (orientador), and
Arigony-Neto, Jorge",
englishtitle = "Avalia{\c{c}}{\~a}o de produtos de vento de sat{\'e}lites e
rean{\'a}lise usando dados in situ amostrados no Estreito de
Bransfield, Ant{\'a}rtica",
language = "en",
pages = "104",
ibi = "8JMKD3MGP3W34T/45A8A4B",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34T/45A8A4B",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "31 maio 2024"
}