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Técnicas de Estimativa de Precipitação Imagens no visível e infravermelho - Continuação.

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Apresentação em tema: "Técnicas de Estimativa de Precipitação Imagens no visível e infravermelho - Continuação."— Transcrição da apresentação:

1 Técnicas de Estimativa de Precipitação Imagens no visível e infravermelho - Continuação

2 Aula passada Pixels mais frios (IV) e com maior refletância (VIS) => maior probabilidade de terem sido gerados por nuvens precipitantes Menor probabilidade de precipitação para nuvens frias e com menor albedo (cirrus) e quentes e com alto albedo (stratus)

3 Técnica Bi-espectral Dittberner e Vonder Haar (1973) – estudo das monções na India: Onde: P é a porcentagem da precipitação sazonal normal; E é a irradiância emergente sazonal média no IV; A é o albedo médio sazonal. Os demais parâmetros são coeficientes da regressão O uso combinado (VIS/IV) foi eficiente em distinguir monções fracas e fortes

4 Técnica Bi-espectral Lovejoy e Austin (1979): imagens no visível e infravermelho do GOES e dados de radar sobre as regiões do Atlântico tropical e de Montreal Dois histogramas 2D de temperatura de brilho e refletância: um para pixels sem chuva e outro para pixels com chuva de acordo com as informações do radar Reconhecimento estatístico de padrão

5 INFRA

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7 RADAR

8

9

10 Probabilidade = Pixel Chuva / [ Pixel Chuva + Pixel Sem Chuva]

11 Exemplo Furacão Catarina

12 Visível Infra-vermelho Radar

13 VISIVEL

14 INFRA

15 RADAR

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18 Técnica Bi-espectral Tsonis e Isaac (1985): Técnica de agrupamento (clustering) Grupos precipitantes identificados pelas imagens do radar

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20 Ciclo de vida Taxa de precipitação é função do estágio no ciclo de vida da nuvem (particularmente para nuvens convectivas) Acompanhamento de imagens obtidas com satélite geoestacionário

21 Stout, Martin e Sikdar Relação entre taxa de precipitação estimada com radar e área da nuvem obtida por satélite para tempestade isolada

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23 O pico de precipitação ocorre durante a fase de rápido crescimento da nuvem. Quando a nuvem tem área máxima, a taxa de precipitação é reduzida significativamente. Eles ajustaram a taxa de precipitação a partir da equação: onde A é a área da nuvem, dA/dt é a taxa de variação da área da nuvem com o tempo; a 0 e a 1 são coeficientes determinados empiricamente. O termo a 1 é positivo, o que assegura que a taxa de precipitação será maior durante o estágio de crescimento do que durante o decaimento.

24 Resultados A aplicação da técnica foi feita a uma única tempestade, isto é, envolveu a análise de um único tipo de nuvem em uma área única.

25 Propriedades de nuvens convectivas: Alta correlação entre a área da nuvem e o volume total de chuva por unidade de tempo Portanto, se dados de satélite podem fornecer a área chuvosa de uma nuvem convectiva, o volume total de chuva dessa nuvem pode ser estimado Baixa correlação entre refletância ou temperatura de brilho de um ponto e a taxa de precipitação abaixo dele.

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27 Continuação... Métodos de estimativa de precipitação utilizando-se modelos de nuvens e imagens no infravermelho Isto é, não apenas relações empíricas mas processos físicos também.

28 Modelo de nuvens CST – Convective-stratiform technique Adler e Negri (1988) Modelo unidimensional (1D) de nuvem (Adler e Mack, 1984) Entrada: dados de radiossondagem A partir do modelo, é possível estimar: Temperatura do topo da nuvem Taxa de precipitação Área precipitante

29 Relações entre: Temperatura do topo da nuvem x taxa de precipitação Temperatura do topo da nuvem x área de chuva

30 Imagens no IV: Nuvem: T b 258K Determina-se T b mínima para cada nuvem delineada. A partir desse mínimo, constrói-se máscara para eliminar nuvens cirrus As regiões de T b mínima são denominadas elementos convectivos Na região vizinha de T b mínima (80km), calcula-se a temperatura mais frequente (moda). Esta temperatura representa a temperatura do anvil (bigorna). Utiliza-se a média destas temperaturas como delimitadora para a identificação de precipitação estratiforme

31 A precipitação é atribuída aos elementos convectivos A taxa de precipitação e a área de chuva são determinadas a partir da temperatura do topo, utilizando a saída do modelo 1D Para mapear a chuva, a taxa de precipitação é atribuída a cada pixel perfazendo uma espiral, começando pelo centro do pixel mais frio até que a área total de chuva é alcançada. Para cada pixel mais frio que o limiar estratiforme (anvil) e não classificado como convectivo é atribuída uma taxa de precipitação estratiforme de 2 mm/h

32 Negri, Adler, Xu (2006)

33 Modelo de nuvens Hidroestimador – CPTEC Primeira versão: auto-estimador - proposto por Vicente et al. (1998) Utiliza imagens do canal IV do GOES-12 Relação entre temperatura de brilho e taxa de precipitação A taxa de precipitação foi obtida com um radar e corrigida a partir de comparações com dados de pluviômetros

34 Determina-se a distribuição de frequências para Tb e R, visto que as duas variáveis não são totalmente correlacionadas. A partir desta distribuição correlaciona-se a distribuição de probabilidades, (PMM – probabilities matching method) e ajusta-se uma curva.

35 Como Funciona a PMM?

36 Para cada frequência de probabilidade obtém-se o par correspondente de Taxa de Precipitação e Temperatura de Brilho

37 R = x10 11 exp{ x T 1.2 }

38 Correções Relação entre temperatura do topo da nuvem e precipitação em superfície pode variar (época do ano, tipo de chuva, localidade, etc.) Por isso, foram propostas correções para: Crescimento e decaimento Umidade relativa Gradiente espacial de temperatura

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