@MastersThesis{VargasJr:2015:EsCa,
author = "Vargas Junior, Vanderlei Rocha de",
title = "Assimila{\c{c}}{\~a}o de dados de superf{\'{\i}}cie no modelo
WRF para o estudo de atividade el{\'e}trica na regi{\~a}o
sudeste do Brasil: estudo de casos",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-08-25",
keywords = "3DVAR, WRF, rel{\^a}mpagos, assimila{\c{c}}{\~a}o de dados,
lightning, data assimilation.",
abstract = "Este trabalho tem como objetivo geral estudar e executar o
procedimento de assimila{\c{c}}{\~a}o de dados de
esta{\c{c}}{\~o}es meteorol{\'o}gicas de superf{\'{\i}}cie e
de ar superior utilizando a t{\'e}cnica variacional
tridimensional (3DVAR) no modelo \emph{Advanced Research Weather
Research and Forecasting} com a finalidade de investigar
cen{\'a}rios prop{\'{\i}}cios {\`a} forma{\c{c}}{\~a}o de
rel{\^a}mpagos. Foram utilizados dados de 8 esta{\c{c}}{\~o}es
meteorol{\'o}gicas de ar superior pertencentes ao Departamento de
Controle A{\'e}reo (DECEA) do Comando da Aeron{\'a}utica obtidas
atrav{\'e}s do site da Universidade de Wyoming; Dados de 452
esta{\c{c}}{\~o}es meteorol{\'o}gicas autom{\'a}ticas de
superf{\'{\i}}cie fornecidos pelo Instituto Nacional de
Meteorologia (INMET); Dados de descargas atmosf{\'e}ricas da Rede
Brasileira de Descargas Atmosf{\'e}ricas (BrasilDAT); Imagens do
sat{\'e}lite GOES fornecidas pela DSA/CPTEC/INPE; Dados de
rean{\'a}lises do CFSR/NCEP; E, por fim, dados de
condi{\c{c}}{\~o}es iniciais e de fronteira do modelo
\emph{Global Forecast System} (GFS) do NOMADS/NOAA. Al{\'e}m
disto, foram desenvolvidos algoritmos de interpola{\c{c}}{\~a}o
para mapear a atividade el{\'e}trica e interpolar os dados
observados comparando-os com as simula{\c{c}}{\~o}es. Foram
avaliados os experimentos (com e sem assimila{\c{c}}{\~a}o de
dados) utilizando a vari{\'a}vel precipita{\c{c}}{\~a}o e, em
seguida, foram aplicados m{\'e}todos da estat{\'{\i}}stica
multivariada para criar correla{\c{c}}{\~o}es com algumas
vari{\'a}veis de sa{\'{\i}}da do experimento que apresentou o
menor erro na simula{\c{c}}{\~a}o da precipita{\c{c}}{\~a}o e
para determinar uma equa{\c{c}}{\~a}o para atividade
el{\'e}trica com os coeficientes desta equa{\c{c}}{\~a}o
calculados atrav{\'e}s da regress{\~a}o linear m{\'u}ltipla.
Com este estudo foi poss{\'{\i}}vel obter as seguintes
conclus{\~o}es: (i) A assimila{\c{c}}{\~a}o de dados
observacionais provenientes de esta{\c{c}}{\~o}es
meteorol{\'o}gicas autom{\'a}ticas de superf{\'{\i}}cie e de
ar superior, atrav{\'e}s do uso da t{\'e}cnica 3DVAR, teve
impacto positivo, diminuindo o erro de simula{\c{c}}{\~a}o da
precipita{\c{c}}{\~a}o em todos os eventos; (ii) A t{\'e}cnica
de mapeamento da atividade el{\'e}trica atrav{\'e}s do uso de
dados de rel{\^a}mpagos detectados pela BrasilDAT permitiu
identificar os sistemas meteorol{\'o}gicos e compar{\'a}-los com
as vari{\'a}veis de sa{\'{\i}}da do experimento com
assimila{\c{c}}{\~a}o de dados (experimento que apresentou
melhores resultados), possibilitando a aplica{\c{c}}{\~a}o da
estat{\'{\i}}stica multivariada para o c{\'a}lculo de
correla{\c{c}}{\~o}es; (iii) O uso das correla{\c{c}}{\~o}es
multivariadas possibilitou avaliar as correla{\c{c}}{\~o}es
espaciais da atividade el{\'e}trica com algumas vari{\'a}veis de
sa{\'{\i}}da do modelo WRF com assimila{\c{c}}{\~a}o de dados,
onde as vari{\'a}veis MCAPE e MCIN se destacaram ao apresentarem
uma {\'a}rea de correla{\c{c}}{\~a}o positiva (MCAPE) e
negativa (MCIN) maior do que a {\'a}rea de correla{\c{c}}{\~a}o
nula; (iv) A aplica{\c{c}}{\~a}o da regress{\~a}o linear
m{\'u}ltipla permitiu o desenvolvimento de uma
equa{\c{c}}{\~a}o que apresentou um bom desempenho na
representa{\c{c}}{\~a}o das m{\'e}dias di{\'a}rias da
atividade el{\'e}trica, possuindo um baixo custo computacional, o
que a torna aplic{\'a}vel tanto para objetivos de
diagn{\'o}sticos quanto para progn{\'o}sticos da atividade
el{\'e}trica na regi{\~a}o de estudo. ABSTRACT: This work aimed
to study and execute the assimilation procedure of surface and
upper air data using a three-dimensional variational technique
(3DVAR) in Advanced Research Weather Research and Forecasting
model in order to investigate favorable scenarios the formation of
lightning. We used data from eight meteorological upper air
stations belonging to the Air Traffic Control Department (DECEA)
of aeronautical command obtained from the University of Wyoming
website; Data of 452 surface weather stations provided by the
National Institute of Meteorology (INMET); Lightning data from the
Brazilian Total Lightning Network System (BrasilDAT); GOES
satellite images provided by DSA/CPTEC/INPE; Reanalysis data of
CFSR/NCEP; And finally, initial and boundary conditions from the
Global System Forecast model (GFS) of NOMADS/NOAA. Furthermore,
interpolation algorithms developed to map the electrical activity
and interpolating the data observed by comparing them with the
simulation. We evaluated the experiments (with and without data
assimilation) using the precipitation variable and then
multivariate statistical methods were applied to create
correlations with some output variables of the experiment that had
the lowest error in simulation of precipitation and were
determined an equation for the electrical activity with the
coefficients of this equation calculated by multiple linear
regression. With this study it was possible to obtain the
following conclusions: (i) The assimilation of observational data
from automatic weather surface and upper air stations by use of
3DVAR technique has had a positive impact, reducing the error
simulation rainfall for all events; (ii) The electrical activity
mapping technique by using lightning data detected by BrasilDAT
identified weather systems and compare them with the experimental
output variables with data assimilation (experiment that showed
better results), enabling the application of multivariate
statistics to calculate correlations; (iii) The use of
multivariate correlations possible to evaluate the spatial
correlations of electrical activity with some output variables of
the WRF model with data assimilation where MCAPE and MCIN
variables stood out by presenting a positive correlation area
(MCAPE) and negative ( MCIN) greater than the area of null
correlation; (iv) The application of multiple linear regression
enabled the development of an equation that performed well in
representing the daily averages of electrical activity, having a
low computational cost, making it applicable for both diagnostic
and prognostics purposes of electrical activity in the study
region.",
committee = "Alves, Maria Virg{\'{\i}}nia (presidente) and Pinto Junior,
Osmar (orientador) and Zepka, Gisele dos Santos (orientador) and
Fernandez, Julio Pablo Reyes and Nascimento, Ernani de Lima",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Surface data assimilation in WRF model for the study of electrical
activity in the region of southeast Brazil: case studies",
language = "pt",
pages = "133",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3KF3BFS",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3KF3BFS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "25 abr. 2024"
}