@PhDThesis{Garcia:2014:RaEsCl,
author = "Garcia, Jo{\~a}o Victor Cal",
title = "Rainfall estimation from cloud-to-ground lightning data",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2014",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2014-03-31",
keywords = "lightning, weather Radar, rainfall estimation, Python, descargas
el{\'e}tricas atmosf{\'e}ricas, radar meteorol{\'o}gico,
estima{\c{c}}{\~a}o de precipita{\c{c}}{\~a}o, python.",
abstract = "ABSTRACT: The correlation between convective activity and the
occurrence of lightning has been exploited in several works. The
monitoring and tracking of convective activity is conventionally
achieved by the use of weather radars, but many countries, like
Brazil, lack an extensive coverage of such radars. On the other
hand, Brazil has a network of lightning detectors that covers most
of its territory and such detectors are quite less expensive than
weather radars. Assuming that convective activity and lightning
are correlated to some degree, lightning data is currently
employed to monitor and track convective activity by means of the
EDDA software in the Center for Natural Disasters Monitoring and
Alert in Brazil. Besides this correlation, some works also address
a quantitative relationship between the number of lightning and
the precipitated mass. While some approaches were proposed to
estimate rainfall using lightning data, they seem to have poor
accuracy and to be limited to the same region and conditions where
their specific parameters were obtained, limiting the application
of lightning-estimated rainfall. This thesis proposes a new and
more reliable approach to estimate the accumulated rainfall mass
and distribution from lightning occurred in a preceding interval
of time for a defined grid. The estimation of the rainfall mass is
accomplished by a function inferred using grid points covered by
weather radar data. This function is then mapped to the remaining
grid points based on Brazilian rainfall statistics of recent
years, making it applicable outside the range of weather radars.
Rainfall spatial distribution is also estimated based on the
density of occurrence of lightning. Rainfall estimation in this
thesis is implemented by the Edda-chuva software that is being
evaluated in the same center. Besides convective rainfall amount
and distribution, the software presented in this thesis als o
allows to estimate the amount and distribution of the total
rainfall, including thus the stratiform rainfall. Test results
show an improvement of the accumulated rainfall monitoring over
most of the Brazilian territory covered by the network of
electrical discharge detectors. RESUMO: A correla{\c{c}}{\~a}o
entre a atividade convectiva e a ocorr{\^e}ncia de descargas
el{\'e}tricas atmosf{\'e}ricas foi explorada em v{\'a}rios
trabalhos. O monitoramento e rastreamento de atividade convectiva
{\'e} convencionalmente feita por meio de radares
meteorol{\'o}gicos, mas muitos pa{\'{\i}}ses, como o Brasil,
n{\~a}o t{\^e}m uma extensa cobertura de tais radares. Por outro
lado, o Brasil tem uma rede de detectores de descargas
el{\'e}tricas atmosf{\'e}ricas que cobre a maior parte de seu
territ{\'o}rio e esses detectores s{\~a}o muito menos caros do
que radares meteorol{\'o}gicos. Supondo-se que a atividade
convectiva e descargas el{\'e}tricas atmosf{\'e}ricas estejam
correlacionadas em algum grau, dados de descarga el{\'e}trica
s{\~a}o atualmente empregados para monitorar e rastrear a
atividade convectiva por meio do software EDDA no Centro Nacional
de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden), no
Brasil. Al{\'e}m dessa correla{\c{c}}{\~a}o, alguns trabalhos
tamb{\'e}m abordam uma rela{\c{c}}{\~a}o quantitativa entre o
n{\'u}mero de descargas el{\'e}tricas atmosf{\'e}ricas e a
massa precipitada. Alguns trabalhos propuseram estimar
precipita{\c{c}}{\~a}o a partir de dados de descargas, mas seus
resultados foram imprecisos e limitados a mesma regi{\~a}o e
condi{\c{c}}{\~o}es na qual foram obtidos, limitando o uso de
precipita{\c{c}}{\~a}o estimada por descargas. Esta tese
prop{\~o}e uma nova metodologia para estimar a
precipita{\c{c}}{\~a}o acumulada a partir do n{\'u}mero de
descargas ocorridas em um intervalo de tempo anterior para uma
grade definida. Esta estima{\c{c}}{\~a} {\'e} realizada por uma
fun{\c{c}}{\~a}o inferida usando pontos de grade cobertos pelos
dados de radar meteorol{\'o}gico e foi mapeada para os pontos de
grade restantes com base em estat{\'{\i}}sticas de
precipita{\c{c}}{\~a}o no Brasil para anos recentes, sendo
utilizavel fora do alcance de radares meterorol{\'o}gicos. A
distribui{\c{c}}{\~a}o espacial da precipita{\c{c}}{\~a}o
tamb{\'e}m {\'e} estimada com base na densidade de
ocorr{\^e}ncia das descargas. A estima{\c{c}}{\~a}o de
precipita{\c{c}}{\~a}o {\'e} implementada neste tese pelo
software EDDA-chuva que est{\'a} sendo avaliado no mesmo centro.
Al{\'e}m da quantidade e distribui{\c{c}}{\~a}o da
precipita{\c{c}}{\~a}o convectiva, o software permite estimar a
quantidade e distribui{\c{c}}{\~a}o da precipita{\c{c}}{\~a}o
total, incluindo portanto a precipita{\c{c}}{\~a}o estratiforme.
Os resultados do teste mostram uma melhoria do monitoramento
precipita{\c{c}}{\~a}o acumulada sobre a maior parte do
territ{\'o}rio brasileiro coberto pela rede de detectores de
descargas el{\'e}tricas atmosf{\'e}ricas.",
committee = "Sandri, Sandra Aparecida (presidente) and Stephany, Stephan
(orientador) and Santos, Walter Abrah{\~a}o dos and Ferreira,
Nelson Jesuz and Calheiros, Roberto Vicente and Forster, Carlos
Henrique Quartucci",
englishtitle = "Estima{\c{c}}{\~a}o de precipita{\c{c}}{\~a}o atrav{\'e}s de
dados de descargas el{\'e}tricas atmosf{\'e}ricas nuvem-solo",
language = "en",
pages = "173",
ibi = "8JMKD3MGP5W34M/3FTKT5L",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP5W34M/3FTKT5L",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}