@PhDThesis{Campos:2018:EsCaLi,
author = "Campos, Thamiris Luisa de Oliveira Brand{\~a}o",
title = "O potencial do PWV-GPS em predizer tempestades: estudo de caso de
linhas de instabilidade",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2018",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2018-08-03",
keywords = "PWV-GPS, {\'a}gua precipit{\'a}vel, GSI/WRF,
assimila{\c{c}}{\~a}o de dados, linha de instabilidade, PWV-GPS,
precipitable water, GSI/WRF, data assimilation, behavior, squall
line.",
abstract = "O GPS (Global Positioning System) consiste em uma
constela{\c{c}}{\~a}o de sat{\'e}lites que transmitem sinais de
r{\'a}dio frequ{\^e}ncia para um grande n{\'u}mero de
usu{\'a}rios para as mais variadas aplica{\c{c}}{\~o}es, desde
defini{\c{c}}{\~a}o de rotas, at{\'e} aplica{\c{c}}{\~o}es
militares. Para as ci{\^e}ncias atmosf{\'e}ricas, uma
aplica{\c{c}}{\~a}o GPS que se destaca {\'e} a
quantifica{\c{c}}{\~a}o do vapor d{\'a}gua
precipit{\'a}vel-PWV (acr{\^o}nimo em ingl{\^e}s de
Precipitable Water Vapor). Os valores de vapor d{\'a}gua
precipit{\'a}vel obtidos por GPS (PWV-GPS) al{\'e}m de
apresentar qualidade semelhante aos obtidos por radiossondas
(medidas em loco), podem ser obtidos com alta
resolu{\c{c}}{\~a}o temporal. Explorando essa
caracter{\'{\i}}stica alguns estudos t{\^e}m capturado
padr{\~o}es de aumento do PWV-GPS antes de
precipita{\c{c}}{\~o}es intensas, o que tem contribu{\'{\i}}do
para melhor predizer tempestades. A rela{\c{c}}{\~a}o entre as
tempestades e o comportamento do PWV-GPS {\'e} altamente complexa
e n{\~a}o linear, na qual diversos aspectos devem ser
considerados. As linhas de instabilidade s{\~a}o fen{\^o}menos
de mesoescala, caracterizados por aglomerados de nuvens
convectivas em forma de linha com grande extens{\~a}o horizontal,
as quais s{\~a}o respons{\'a}veis por grandes acumulados de
chuva. Visando compreender melhor as linhas de instabilidade que
se formam na costa norte do Brasil e a variabilidade espacial e
temporal da umidade atmosf{\'e}rica, bem como a
precipita{\c{c}}{\~a}o {\`a} elas associadas, o Projeto CHUVA
instalou, junto aos seus equipamentos j{\'a} utilizados em outras
campanhas, uma rede densa de 15 receptores GPS de base terrestre
na cidade de Bel{\'e}m-PA durante o m{\^e}s de junho de 2011.
Esse conjunto abundante de dados PWV-GPS e informa{\c{c}}{\~o}es
da precipita{\c{c}}{\~a}o usando radar e outros equipamentos,
criou um laborat{\'o}rio quase ideal para investigar o potencial
das observa{\c{c}}{\~o}es GPS e sua rela{\c{c}}{\~a}o com a
ocorr{\^e}ncia das tempestades. Assim, o presente estudo
investiga a tese de que as estimativas PWV-GPS apresentam
potencial para contribuir no aprimoramento das previs{\~o}es de
curt{\'{\i}}ssimo prazo de precipita{\c{c}}{\~a}o intensa
associadas {\`a}s linhas de instabilidade. Para isso duas frentes
de pesquisa foram exploradas. Uma primeira visando desenvolver uma
metodologia baseada apenas nos dados PWV-GPS capaz de prever as
precipita{\c{c}}{\~o}es que ocorreram durante a
atua{\c{c}}{\~a}o das linhas de instabilidade. E uma segunda
atrav{\'e}s da assimila{\c{c}}{\~a}o do PWV-GPS em um modelo de
alta resolu{\c{c}}{\~a}o, avaliar o impacto nas
precipita{\c{c}}{\~o}es, quanto o posicionamento,
abrang{\^e}ncia e a intensidade das tempestades. Os resultados
mostram uma eleva{\c{c}}{\~a}o significativa seguida de uma
queda de PWV-GPS, que ocorrem em torno de 30 minutos antes do pico
de precipita{\c{c}}{\~o}es intensas, o que permitiu definir
alguns crit{\'e}rios que permitem prever com margem de acerto de
75% a ocorr{\^e}ncia da tempestades associado a passagem das
linhas de instabilidade. Quanto {\`a} assimila{\c{c}}{\~a}o do
PWV-GPS, os resultados mostraram que utilizando uma
configura{\c{c}}{\~a}o adequada do sistema de
assimila{\c{c}}{\~a}o/previs{\~a}o o impacto {\'e} positivo na
melhoria do posicionamento dos eventos de
precipita{\c{c}}{\~a}o, embora se observe uma superestimativa na
intensidade e abrang{\^e}ncia. Os resultados encontrados nesta
pesquisa evidenciam o potencial das observa{\c{c}}{\~o}es GPS em
aplica{\c{c}}{\~o}es nowcasting de eventos extremos. ABSTRACT:
Global Positioning System (GPS) consists of a constellation of
satellites that transmit radio frequency signals to a large number
of users with the most varied applications. To atmospheric
sciences, a GPS application that stands out is the quantification
of precipitable water vapor-PWV (Precipitable Water Vapor). The
values of precipitated water vapor obtained by GPS (PWV-GPS) in
addition to presenting similar quality to those obtained by
radiosondes (measured in loco), can be obtained with high temporal
resolution. Exploring this feature, some studies have been able to
capture PWV-GPS growth patterns before intense precipitation,
which has contributed to better predict storms. The relationship
between the storms and the behavior of the PWV-GPS is highly
complex and non-linear, in which several aspects must be
considered. The squall lines are mesoscale phenomena,
characterized by clusters of convective clouds in the form of a
line with great horizontal extension, which are responsible for
large accumulations of rainfall. Aiming to better understand about
the squall lines that form on the north coast of Brazil and the
spatial and temporal variability of atmospheric humidity, as well
as the precipitation associated with them, the CHUVA Project
installed, along with its equipment already used in other
campaigns, a network dense study of 15 ground based GPS in the
city of Bel{\'e}m-PA during the month of June 2011. This abundant
set of PWV-GPS data and precipitation information using radar and
other equipment has created an almost ideal laboratory to
investigate the potential of observations and their relation with
the occurrence of storms. Thus, the present study investigates the
thesis that the PWV-GPS estimates have the potential to contribute
to the improvement of the very short-term forecasts of intense
precipitation associated with squall lines. Two fronts of research
were explored. A first aim was to develop a methodology based only
on PWV-GPS data capable of predicting the precipitations that
occurred during the performance of the instability lines. And a
second through the assimilation of the PWV-GPS in a
high-resolution model, assess the impact on precipitation
forecast, as well as the positioning, range and intensity of the
storms. The results show a significant increase followed by a
decrease of PWV-GPS, occurring around 30 minutes before the peak
of intense precipitation, which allowed to define some criteria
that allow predicting with a margin of success of 75 % the
occurrence of storms associated with the passage of instability
lines. Regarding the assimilation of the PWV-GPS, the results
showed that using a suitable configuration of the assimilation/
prediction system, the impact is positive in improving the
positioning of precipitation events, although an overestimation of
intensity and comprehensiveness is observed. The results found in
this research evidence the potential of GPS observations in
nowcasting applications of extreme precipitation events.",
committee = "Arav{\'e}quia, Jos{\'e} Antonio (presidente) and Sapucci, Luiz
Fernando (orientador) and Angelis, Carlos Frederico de and Gandu,
Adilson Wagner",
englishtitle = "The PWV-GPS potential in forecasting thunderstorm events: case
study of the squall line",
language = "pt",
pages = "125",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3RDBFNH",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3RDBFNH",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "02 maio 2024"
}