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Universidade de São Paulo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Laboratório de Sinótica Rastreamento de Sistemas Convectivos FORTRACC.

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1 Universidade de São Paulo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Laboratório de Sinótica Rastreamento de Sistemas Convectivos FORTRACC Diego Simões Fernandes

2 INTRODUÇÃO Satélite Geoestacionário GOES Vantagens: Freqüência; Definição espacial; Caráter operacional. Estas características são úteis para desenvolver e aplicar métodos de monitoramento afim de fornecer informações para previsão do impacto de alguns fenômenos meteorológicos, que ocorrem na escala de horas. Crescimento e velocidade dos SCM; Estimativa de precipitação.

3 INTRODUÇÃO Monitorar o deslocamento dos SCM é de grande importância para a previsão de tempo e de fenômenos meteorológicos adversos. Características das Células de Convecção Organizadas em escalas de tempo e espaço; Células isoladas da ordem de poucas centenas de metros a grandes aglomerado convectivos de milhares de quilômetros; Vários ciclos de vida; Diferentes tipos de nuvem.

4 INTRODUÇÃO Rastreamento dos Sistemas Convectivos O estudo das trajetórias e ciclo de vida dos SCM utiliza imagens no canal IF termal do satélite geoestacionário, baseando – se na similaridade das características morfológicas e na área de superposição entre os SCM em imagens sucessivas.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Pré-processamento das imagens Necessidade de imagens de alta resolução temporal e espacial; Poucas falhas; Re-projetadas para projeção retangular; Imagem é cortada para área de interesse; São criados arquivos de LAT e LON.

6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Definição dos limiares para classificação dos SC Formação Maturação Dissipação Cirrus 60% Transição 20% Convectiva 20% Fig. 1 – representação esquemática do ciclo de vida de um SC.

7 Definição dos limiares para classificação dos SC A partir destes limiares são gerados aglomerados de pixels (clusters) segundo os seguintes critérios: a) Rastreamento de sistemas convectivos b) Detecção precoce Intervalo de temperatura Limiar quente (K)Limiar frio (K) Detecção Precoce de SC Rastreamento de SC FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

8 Definição dos espaços conexos que geram os clusters de pixels Nesta fase, a imagem do satélite já foi transformada em uma imagem com três informações: Ausência de SC; Sistema Convectivo; Célula Convectiva. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

9 Cálculos de parâmetros Para cada SC são calculados, considerando os três limiares de temperatura, os seguintes parâmetros relativos aos SC: Parâmetros morfológicos Tamanho do SC (número de pixels e área); Raio efetivo do SC; Fração convectiva e numero de células convectivas; Tamanho das cinco maiores células convectivas encontradas no SC; Eixo de inércia; Inclinação e excentricidade do SC; FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

10 Cálculos de parâmetros Parâmetros radiativos Temperatura média e mínima do sistema; Temperatura média das cinco maiores células convectivas; Parâmetros de localização Coordenadas do centro geométrico; Coordenadas do centro geométrico das cinco maiores CC; Data e hora (GMT). FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

11 Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC O método de identificação de um mesmo SC no tempo t e nas imagens sucessivas em t + t é baseado na superposição da área em imagens sucessivas. Para considerar a continuidade do SC é necessário seguir uma consideração: 150 pixels / t = 30 min Se a superposição for menor, o sistema não é considerado como sendo o mesmo sistema no tempo anterior. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

12 Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC Quatro tipos de situações são considerados neste algoritmo de acompanhamento: Sistema (N)ovo (C)ontinuidade (S)plit (M)erge FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

13 Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC Alem dessas considerações sobre o acompanhamento do SC, é calculada a variação temporal dos parâmetros mais importantes, levando em conta a continuidade do sistema. As variáveis incluídas numa primeira etapa são: Área do SC; Temperatura média do SC; Temperatura mínima e temperatura mínima do núcleo de nove pixels; Velocidade do sistema. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

14 Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC A velocidade inicial, baseada no critério de mínima superposição, é calculada pela diferença da posição do centro de massa no instante t e o instante t + t dividido – a por t. V = cm2 – cm1 t Nos casos de Split ou Merge, a velocidade calculada não é a real e sim baseada na média da velocidade dos sistemas próximos ao sistemas. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

15 Estimativa da velocidade e direção média de propagação A partir do critério de identificação de um mesmo SC nos tempos t - 2t, t - t, t, para cada um dos limiares: 250 K e 235 K e baseando-se no critério de máxima superposição, é calculado o deslocamento previsto a partir do seguinte procedimento: A velocidade estimada é gerada considerando o deslocamento do centro de massa no intervalo t - t, gerando uma velocidade V(t - 1) de acordo com os critérios definidos. Considerando constante essa velocidade (em módulo e direção), é gerada uma velocidade prevista VP(t). ESTIMATIVA DE PARÂMETROS

16 Tendência de crescimento e desenvolvimento do SC ESTIMATIVA DE PARÂMETROS A taxa de crescimento e desenvolvimento dos SC leva em consideração um modelo que estima o tempo de vida, baseado em informação estatística de seu comportamento. Com base nos trabalhos de Machado e Laurent (2004), o modelo do ciclo de vida de um SC pode ser estimado a partir da equação 1: (eq.1) (eq.2) onde α, a, b e c são parâmetros a serem definidos de acordo com o tempo de vida total do sistema.

17 Porém, os valores 1/A*(δA/ δt) são tipicamente uma função linear. Os valores de m e b dependem do tempo de vida total do sistema. Fonte: Vila e Machado (2004) Tendência de crescimento e desenvolvimento do SC ESTIMATIVA DE PARÂMETROS

18 O programa pega inicialmente a primeira imagem definida no processo. Se a imagem existe e tem boa qualidade, o processo continua, caso a imagem não exista, a imagem virtual prognosticada no tempo anterior é considerada para continuar o rastreamento. Este processo é realizado até o numero máximo de imagens virtuais a ser utilizado. Casos de imagens inexistentes

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