@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/ibi/8JMKD3MGP8W/3JDJQU2",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}