| 1. Identificação | ||||||||||
| Tipo de Referência | Tese ou Dissertação (Thesis) | |||||||||
| Site | mtc-m21c.sid.inpe.br | |||||||||
| Código do Detentor | isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S | |||||||||
| Identificador | 8JMKD3MGP3W34R/3UAML3H | |||||||||
| Repositório | sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/10.29.16.19 | |||||||||
| Última Atualização | 2019:12.19.13.11.36 (UTC) simone | |||||||||
| Repositório de Metadados | sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/10.29.16.19.03 | |||||||||
| Última Atualização dos Metadados | 2020:01.16.05.23.39 (UTC) administrator | |||||||||
| Chave Secundária | INPE-18257-TDI/2937 | |||||||||
| Chave de Citação | VargasJr:2020:AsImLi | |||||||||
| Título | Assessing the impact of lightning data assimilation in the WRF model  | |||||||||
| Título Alternativo | Avaliação do impacto da assimilação de relâmpagos no modelo WRF | |||||||||
| Curso | GES-CEA-SESPG-INPE-MCTIC-GOV-BR | |||||||||
| Ano | 2020 | |||||||||
| Data | 2019-10-09 | |||||||||
| Data de Acesso | 26 abr. 2024 | |||||||||
| Tipo da Tese | Tese (Doutorado em Geofísica Espacial/Ciências Atmosféricas) | |||||||||
| Tipo Secundário | TDI | |||||||||
| Número de Páginas | 115 | |||||||||
| Número de Arquivos | 1 | |||||||||
| Tamanho | 11878 KiB | |||||||||
| 2. Contextualização | ||||||||||
| Autor | Vargas Junior, Vanderlei Rocha de | |||||||||
| Banca | Saba, Marcelo Magalhães Fares (presidente) Pinto Junior, Osmar (orientador) Herdies, Dirceu Luis (orientador) Naccarato, Kleber Pinheiro Harter, Fabrício Pereira Quadro, Mário Francisco Leal | |||||||||
| Endereço de e-Mail | vanderleirvjr@gmail.com | |||||||||
| Universidade | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) | |||||||||
| Cidade | São José dos Campos | |||||||||
| Histórico (UTC) | 2019-10-29 16:19:03 :: vanderleirvjr@gmail.com -> administrator :: 2019-10-31 17:44:51 :: administrator -> pubtc@inpe.br :: 2019-10-31 17:45:28 :: pubtc@inpe.br -> vanderleirvjr@gmail.com :: 2019-11-26 13:42:01 :: vanderleirvjr@gmail.com -> administrator :: 2019-11-26 18:09:47 :: administrator -> simone :: 2019-11-26 18:10:37 :: simone -> administrator :: 2019-11-26 18:10:53 :: administrator -> simone :: 2019-11-26 18:11:27 :: simone -> administrator :: 2019-12-19 10:39:50 :: administrator -> simone :: 2020-01-15 18:28:51 :: simone :: -> 2020 2020-01-15 18:29:27 :: simone -> administrator :: 2020 2020-01-16 05:23:39 :: administrator -> :: 2020 | |||||||||
| 3. Conteúdo e estrutura | ||||||||||
| É a matriz ou uma cópia? | é a matriz | |||||||||
| Estágio do Conteúdo | concluido | |||||||||
| Transferível | 1 | |||||||||
| Palavras-Chave | assimilation lightning BrasilDAT WRF assimilação relâmpagos | |||||||||
| Resumo | The increasing dependence of society on weather-sensitive technologies as well as the expansion of urban centers to risk areas are making meteorological modeling even more important in the last decades. Moreover, the development of powerful computational systems has made the implementation of new physical models capable of representing more precisely the atmosphere inducing several sectors of the economy to become even more dependent on weather forecasting. This present work is the first one to apply a lightning data assimilation technique in order to improve the short-term weather forecasting in South America. The use of this new data source in the assimilation procedures has the potential to increase the efficiency of the initialization methods currently used in meteorological operation centers, especially in South America. The main goal of this research was to implement and improve a data assimilation algorithm responsible for inserting lightning data into the WRF model. Specifically, it was intended to evaluate the performance of the experiments with lightning data assimilation comparing them with the experiments with no assimilation procedures applied, focusing on the impact in short-term forecasts. The area selected for this work was set in South America specifically over the southern portion of Brazil. This area is well covered by many types of observation stations and at the same time, it has favorable conditions for the occurrence of several meteorological systems which implies in the occurrence of many storms with a high incidence of lightning. In order to perform the simulations, evaluate the experiments and track the meteorological system it was used data from different sources such as: Precipitation data from the National Institute of Meteorology; Lightning data from BrasilDAT provided by the Atmospheric Electricity Group of the National Institute for Space Research (INPE); Satellite images from GOES-16 and synoptic weather charts from the Center for Weather Forecasting and Climate Studies of INPE; and initial and boundary conditions from the GFS model provided by the Computational and Information Systems Laboratory from University Corporation for Atmospheric Research. This study used the WRF-ARW model version 3.9.1.1 and the WRFDA system version 3.9.1 with the 3DVAR methodology. The assimilation algorithm developed in this study to assimilate lightning data and correct the initial conditions of the model was based on the equation developed by Fierro et al. (2012). This study proceeded with three different experiments during the occurrence of two distinct meteorological events aiming to assess the assimilation algorithm implemented here. The experiments were basically divided in: control (CTRL), where no assimilation procedures were used; lightning data assimilation (LIGHT), where lightning data was assimilated using the equation developed by Fierro et al. (2012); and ALIGHT, where lightning data was assimilated using the equation with an adaptative relative humidity threshold developed in this study. Based on the experiments performed in this study, it was possible to conclude that in general, the use of the Lightning Data Assimilation System improved the short-term weather forecast for the precipitation field induced by large-scale systems, especially when the correction in the relative humidity threshold was applied. Additionally, the assimilation algorithm also improved the timing and positioning of a squall line that affected the study area possibly due to the correct representation of cold pools during the assimilation process. In the second case analyzed, the assimilation algorithm improved the representation of the precipitation field in a few simulation cycles but it was noticed that when the convection is associated with thermal forcing the assimilation of lightning data using the algorithm presented in this study had a negative impact in the experiments. The assimilation methodology for lightning data presented in this study represents a significative contribution to the data assimilation field. The operational use of an alternative data source such as lightning has the potential to improve the shortterm forecasts impacting positively several sectors of society. RESUMO: A crescente dependência da sociedade em tecnologias sensíveis ao tempo bem como a expansão de centros urbanos para áreas de risco estão tornando a modelagem meteorológica ainda mais importante nas últimas décadas. Além disso, o desenvolvimento de sistemas computacionais mais eficientes tornou a implementação de novos modelos físicos não apenas capazes de representar com mais precisão a atmosfera, mas também fez com que vários setores da economia se tornassem ainda mais dependentes da previsão do tempo. Este trabalho é o primeiro a aplicar uma técnica de assimilação de dados de relâmpagos a fim de melhorar as previsões meteorológicas de curto prazo na América do Sul. O uso dessa nova fonte de dados nos procedimentos de assimilação tem o potencial de aumentar a eficiência dos métodos de inicialização atualmente utilizados em centros de operações meteorológicas, especialmente na América do Sul. O principal objetivo desta pesquisa foi implementar e aperfeiçoar um algoritmo de assimilação de dados responsável pela inserção de dados de relâmpagos no modelo WRF. Especificamente, pretendeu-se avaliar o desempenho dos experimentos com assimilação de dados de relâmpagos, comparando-os com experimentos sem procedimentos de assimilação de dados, com foco no impacto dos algoritmos de assimilação nas previsões de curto prazo. A área selecionada para este trabalho foi definida na América do Sul, especificamente na parte sul do Brasil. Esta área apresenta uma boa cobertura de estações de observação e, ao mesmo tempo, possui condições favoráveis para a ocorrência de vários sistemas meteorológicos, o que implica na ocorrência de muitas tempestades com alta incidência de relâmpagos. Para realizar as simulações, avaliar os experimentos e acompanhar os sistemas meteorológicos, foram utilizados dados de diferentes fontes, tais como: Dados de precipitação do Instituto Nacional de Meteorologia; Dados de relâmpagos da BrasilDAT fornecidos pelo Grupo de Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE); Imagens de satélite do GOES-16 e cartas sinóticas do Centro de Previsão Meteorológica e Estudos Climáticos do INPE; e condições iniciais e de contorno do modelo GFS fornecido pelo Computational and Information Systems Laboratory from University Corporation for Atmospheric Research. Este estudo utilizou o modelo WRF-ARW versão 3.9.1.1 e o sistema WRFDA versão 3.9.1 com a metodologia 3DVAR. O algoritmo de assimilação desenvolvido neste estudo para assimilar dados de relâmpagos e corrigir as condições iniciais do modelo foi baseado na equação desenvolvida por Fierro et al. (2012). Este estudo prosseguiu com três experimentos diferentes durante a ocorrência de dois eventos meteorológicos distintos, com o objetivo de avaliar o algoritmo de assimilação implementado. Os experimentos foram basicamente divididos em: controle (CTRL), onde não foram utilizados procedimentos de assimilação, em assimilação de dados de relâmpagos (LIGHT), onde os dados de relâmpagos foram assimilados, e em assimilação de dados de relâmpagos com um limiar de umidade relativa adaptativo (ALIGHT). Com base nos experimentos realizados neste estudo, foi possível concluir que, em geral, o uso do Sistema de Assimilação de Dados de Relâmpagos melhorou a previsão de curto prazo para o campo de precipitação induzido por sistemas de grande escala, especialmente quando a correção do limiar de umidade relativa do ar foi aplicada. Além disso, o algoritmo de assimilação também melhorou o timing e o posicionamento de uma linha de tempestade que afetou a área de estudo, possivelmente devido à melhor representação das piscinas frias durante o processo de assimilação. No segundo caso analisado, o algoritmo de assimilação melhorou a representação do campo de precipitação em alguns ciclos de simulação, mas notou-se que, quando a convecção está associada à forçantes térmicas, a assimilação de dados de relâmpagos usando o algoritmo apresentado neste estudo teve um impacto negativo nos experimentos. A metodologia de assimilação de dados de relâmpagos apresentada neste estudo representa uma contribuição significativa para o campo de assimilação de dados. O uso operacional de uma fonte de dados alternativa como os relâmpagos tem o potencial de melhorar as previsões de curto prazo, impactando positivamente vários setores da sociedade. | |||||||||
| Área | CEA | |||||||||
| Arranjo | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção pgr ATUAIS > GES > Assessing the impact... | |||||||||
| Conteúdo da Pasta doc | acessar | |||||||||
| Conteúdo da Pasta source |
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| Conteúdo da Pasta agreement |
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| 4. Condições de acesso e uso | ||||||||||
| URL dos dados | http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3UAML3H | |||||||||
| URL dos dados zipados | http://urlib.net/zip/8JMKD3MGP3W34R/3UAML3H | |||||||||
| Idioma | en | |||||||||
| Arquivo Alvo | publicacao.pdf | |||||||||
| Grupo de Usuários | vanderleirvjr@gmail.com | |||||||||
| Visibilidade | shown | |||||||||
| Licença de Direitos Autorais | urlib.net/www/2012/11.12.15.10 | |||||||||
| Detentor dos Direitos | originalauthor yes | |||||||||
| Permissão de Leitura | allow from all | |||||||||
| Permissão de Atualização | não transferida | |||||||||
| 5. Fontes relacionadas | ||||||||||
| Repositório Espelho | urlib.net/www/2017/11.22.19.04.03 | |||||||||
| Unidades Imediatamente Superiores | 8JMKD3MGPCW/3F2PBEE | |||||||||
| Lista de Itens Citando | sid.inpe.br/bibdigital/2013/10.12.21.02 1 | |||||||||
| Acervo Hospedeiro | urlib.net/www/2017/11.22.19.04 | |||||||||
| 6. Notas | ||||||||||
| Campos Vazios | academicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format group isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress readergroup resumeid schedulinginformation secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype | |||||||||