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Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC
Monitoramento de condições severas
Projeto Fapesp Serra do Mar
Projeto Temático FAPESP :Serra do Mar
• Objetivo e Contribuição Efetiva ao Projeto
• Meios de Observação disponíveis
• O monitoramento da chuva
• O monitoramento de tempestades Severas
(Previsão Imediata)
Objetivo: Monitorar a precipitação através de sensores remotos e prever, a curtíssimo prazo, o deslocamento e intensificação de sistemas precipitantes em mesoescala
Proposta de Produtos:
1) Monitoramento da chuva acumulada, atualizada a cada 30 minutos, do total de precipitação em 24, 48 e 72 horas.
2) Sistema de previsão imediata atualizado a cada 30 minutos, de organizações de nuvens (satélite) e chuva (radar)
Dados que formaram o Sistema de
Monitoramento
• Satélites GOES e MSG
• Descargas Elétricas - RINDAT
• Radares da Força Aérea (São Roque e Pico
do Couto) e da UNIVAP
CONVÊNIO DE COOPERAÇÃO TÉCNICO-CIENTÍFICA ENTRE O DECEA E O INPE/CPTEC
GRUPO DE TRABALHO – RADAR METEOROLÓGICO
Com base na cláusula de modalidade de cooperação descrita no Convênio de Cooperação Técnica e Científica entre o Departamento de Controle do Espaço Aéreo –DECEA e o Instituto de Pesquisas Espaciais – INPE, foi criado o Grupo de Trabalho –GT Radar Meteorológico. O GT Radar Meteorológico terá a atribuição de:
1. Propor soluções imediatas para o uso otimizado do radar para fins aeronáuticos; 2. Propor e implementar produtos de radar que contribuam para o uso aeronáutico; 3. Propor estratégias de operação do radar; 4. Propor alternativas que possibilitem potencializar o uso dos radares
meteorológicos; 5. Propor alternativas que aumentem a confiabilidade na comunicação entre as
informações provenientes do sítio do radar e os usuários; 6. Propor alternativas de manutenção do radar, as quais permitam o seu uso
contínuo e operacional; 7. Propor alternativas que permitam o arquivamento dos dados coletados pelo
radar; 8. Propor alternativas que permitam melhorar a integração entre os radares,
medidas satelitais e de plataforma de coleta de dados; 9. Propor alternativas que visem manter os radares calibrados e 10. Promover treinamentos em “Meteorologia por Radar” para os operadores e usuários das informações.
O GT Radar Meteorológico será composto por representantes do DECEA e do INPE/CPTEC e por especialistas convidados do INMET, USP/IAG e SIPAM/CRV, conforme relação nominal abaixo:
Maj. ESP. MET R/R Carlos Roberto Henriques - DECEA 1º Ten. QOEA-MET Sérgio Antônio Alves da Silva – DECEA Dr. Luiz Augusto Toledo Machado – INPE/CPTEC Dr. Carlos Frederico Angelis – INPE/CPTEC Representante do INMET – Dr. Reinaldo B. Silveira Representante da USP/IAG – Dr. Carlos Morales Representante do SIPAM/CRV – Ricardo Dellarosa
O GT Radar Meteorológico passa a existir na data da assinatura de sua criação e irá atuar durante o período de vigência do Convênio.
Rio de Janeiro, 16 de fevereiro de 2004.
RADARRADAR
Varredura Varredura
VolumVoluméétricatrica
240 km240 km
Estimativa da PrecipitaEstimativa da Precipitaçção por Radarão por Radar
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC
Primeira Fase
�Definir estratégias de varredura para os radares
�Implementar em cada radar: geração automática de Gifs de varredura de vigilância, CAPPI, e outros produtos aeronáuticos e a estratégias de varredura.
�Implementar o CAPPI da varredura em 2 km digital
�Implementar A integração dos radares ( geral, Sindacta 1 e Sindacta2)
�Implementar scripts, crons e página para apresentação das informações
�Iniciar estudos de integração, satélite, radar e PCd
Segunda Fase
�Implantar PCs nos radares e iniciar processo de gravação da informação
�Implementar cálculos nos PCs a partir dos volume scan
�Implementar sistema de comunicação mais otimizada
�Desenvolver aplicativos para o uso otimizado do radar ( parâmetros previsores, tracking, etc)
�Iniciar processos de Integração digitalizada
�Escrever Projetos para ANA para financiamento do sistema
Terceira Fase
�Implementar contrato de manutenção dos radares
�Implementar novo sistema de comunicação
�Treinamentos
�Convite aos outros radares para se incorporarem ao sistema integrado
�Início de estudos com séries históricas ( Mestrados, Doutorados incorporando pessoal do DECEA)
�Desenvolvimento de aplicativos nos home-softwares
�Desenvolvimento de Processos de calibração e elaboração de manuais de operação
MCA 105-XX
•MANUAL DE PROCEDIMENTOS OPERACIONAIS DO RADAR
METEOROLÓGICO2006
•Estratégias de varredura para Radares
Meteorológicos
Manuais
Transmissão de Dados
Definição de Estratégias de varredura
Armazenamento dos Dados
15/09/2005 Granizo na região centro15/09/2005 Granizo na região centro--norte SPnorte SP
COMPARAÇÃO MOP/MTP - MSGCANAIS IR E WV NO MSG
WV IR
Canal
0.6 e 0.8 µmVIS
Detecção de nuvens, identificação de cenas, “tracking” de nuvens,
observações de aerossóis, “monitoring” de vegetação (AVHRR).
1.6 µmIR
Discriminação entre neve e água, gelo e nuvens de água. Informação
de aerossóis (ATSR).
3.9 µmIR
Detecção de nuvens baixas e nevoeiro, Temperaturas da terra e do
mar durante a noite. Banda espectral expandida em torno dos
comprimentos de onda mais elevados para melhorar a relação sinal-
ruído (AVHRR).
Vapor de água na alta e média troposfera, “tracking” de nuvens e de
vapor de água, determinação de altura de nuvens semi transparentes6.2 e 7.3 µm
WV
8.7 µmIR
Informação quantitativa de cirrus ténues. Discriminação entre gelo e
nuvens de água. Herança da HIRS
UTILIZAÇÃO
UTILIZAUTILIZAÇÇÃO DOS CANAIS SEVIRIÃO DOS CANAIS SEVIRI
UTILIZAUTILIZAÇÇÃO DOS CANAIS SEVIRIÃO DOS CANAIS SEVIRI
Canal
9,7 µmIR
Intensidade de radiação para entrarem em modelos NWP (“Numerical
Weather Prediction”). “Tracking” experimental de ozono representativos
de vento na baixa estratosfera. Evolução do campo do ozono total
Medição da temperatura da terra e do topo das nuvens. Detecção de
cirrus e estima da água precipitável sobre o mar
13.4 µmIR
Canal da “Split Window” do AVHRR. Melhoria da determinação da
altura de cirrus de baixa transmissividade. Informação da temperatura
na baixa troposfera (áreas de céu limpo) para estudos de instabilidade
(GOES-VAS).
UTILIZAÇÃO
10,8 e 12,0 µmIR
Imagens a cada 15 minutos
Nova Geração de
SatélitesMETOP ( substitui o NOAA nas órbitas PM) – lançamento abril 2006 ( formato diferente)
NPP ( satélite intermediário entre NOAA e NPOESS – ira substituir parcialmente EOS) – lançamento 2006
NOAA – N e N’ (2005 e 2007 – serão os satélites AM –mudança de sensores e formato.
MSG – 2003 – formato novo e sistema novo de ingestão
NPOESS – 2009 ( nova serie de POE que ira substituir os NOAA/METOP)
GOES-R – Nova geração formato e ingestão diferente – Devido a alta taxa de dados todos os satélites de nova geração irão usar a banda X
GOES-10 – Imagem a cada 15 minutos
A partir de Novembro de 2006 – Imagens a cada 15 minutos e sondagens a cada 2 horas
Estimativa de PrecipitaEstimativa de Precipitaççãoão
� Uso do Modelo Hidroestimador e do GPI (GOES-10 e MSG)
� Uso Satélites de órbita baixa na faixa do microondas (NOAA – 18)
� Uso dos Radares – CAPPI 2km –transformação Z-R Marshall Palmer (radar de São Roque – Pico do Couto e eventualmente UNIVAP)
MetodologiaMetodologia
� Realizar estimativas individuais de cada processo.
� Apresentar a precipitação acumulada em 24, 48 e 72 horas para a região da Serra do Mar.
� Apresentar cartas com estimativas medias, mínimo e máximo.
� Trabalhar no levantamento da melhor estimativa, da relação Z-R e no uso de pluviômetros.
� Trabalhar na integração dos dados e nos ajustes dos modelos de estimativas.
Resultados Práticos
CANAL de 150 GHz
y = -11,277Ln(x) + 234,66
y = -16,812Ln(x) + 264,01
150
170
190
210
230
250
270
290
0 10 20 30 40 50 60 70
taxa de chuva (mm/h)
TB
(K
)
� Curva prática obtida durante a campanha RACCI/LBA.
Desempenho do ModeloDesempenho do Modelo
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC
Altitude: 740 m Longitude: -46.72º Latitude: -23.76º
Chuva = 100 mm
Altitude: 785 m Longitude: -46.84º Latitude: -23.85º
Chuva = 105 mm
Desempenho do ModeloDesempenho do Modelo
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC
PCDs+
Pluv.
Satélite
Radar
1 hora
24 horas
Mensal
Precipitação
Pluviômetros Precipitação
ANA DECEA - SIPAM CPTEC - INMET
Volume
Scan
PPI e CAPPI – Integrados
Produtos Aeronáuticos
Modelo
ETA
CAPPI 2km
Prec. 1hora – PCDPrec. 24 horas
Futuro Sistema de Integracao de dados
PlataformaPlataforma de de
ColetaColeta de Dadosde DadosRelâmpagosRelâmpagosRadaresRadares
MeteorolMeteorolóógicosgicos
Integração de Dados => Estimativa de Precipitação
MICROONDAS MICROONDAS –– NOAA e AQUANOAA e AQUASatélite Geoestacionário
Previsão Imediata e Alertas de Previsão Imediata e Alertas de
TempestadesTempestades
�� Sistema Sistema ForTraCCForTraCC satsatéélitelite
�� Sistema Sistema ForTraCCForTraCC radarradar
�� Descargas elDescargas eléétricastricas
�� Parâmetros Parâmetros preditorespreditores de de TempestadesTempestades
�� Pesquisa e modelos numPesquisa e modelos numééricos de ricos de previsão e previsão e ForTraCCForTraCC
-50 -49 -48 -47 -46 -45 -44-25
-24
-23
-22
-21
Río Tieté
Océ
ano Atlá
ntico
Limite Bacia del Prata
Instante Inicial
Metodologia de tracking
PRONOSTICO
Time
AT1
AT2AT3
t
Ql
QlV
t
A
A ∂
∂+∇=
∂
∂ 1.
1
Validation process for 24th December 2002 – 22:45 UTC. Image 1: observed image subset of southeastern Brazil;
Observed 24th December 2002 – 22:45 UTC
30 minutes – Forecastinitiated on 24th December 2002 – 22:15
120 minutes – Forecastinitiated on 24th December 2002 – 20:45
90 minutes – Forecastinitiated on 24th December 2002 – 21:15
0 1 2 3 4 5 6Forecast Length, hours
.2
.4
.6
.8
1.0
Accuracy of Rainfall Nowcasts>1 mm/h
GRID MESH 20 km - Jun-Oct 2002
Courtesy of Shingo Yamada - JMA
Extrapolation
NWP
Cri
tica
l Su
cces
s In
dex
(C
SI)
Cross over region
PredictabilityPredictability
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos
PredictabilityPredictability
Forecast Length
Extrapolation
NWP
Fo
reca
st S
kill
Blended
Bes
t
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos
Eventos de Granizo no Dia 06 de SetembroSão José dos Campos
gelo entre 17 e 18 GMT
São Bernardo e outras áreas da capital paulista (sul e leste de SP, manhã e tarde);
Monitoramento de descargas
elétricas
Nùmero de descargas
associadas a SCM
Histórico de descargas elétricas no
SCM
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC
Timet0
Height (m)
T0+∆t
H0
H0+∆H
W=dH/dt= {H(t0)-H(t0+∆∆∆∆t)}/∆∆∆∆t H(t)=f(20 dBZ)
Produtos de Nowcasting
• ForTraCC satélite a cada 15 minutos
• ForTraCC chuva a cada 15 minutos
• ForTraCC Radar baseado no VIL a cada 15
minutos
• Descargas elétricas combinado com a evolução
dos Sistemas precipitantes e convectivos
•Pesquisa Ferramentas de Nowcasting baseado na
evolução do topo das nuvens
•Pesquisa modelo combinado –
numérico+ForTraCC
EstudosEstudos emem AndamentoAndamento
•• Mestrado Mestrado –– ForTraCCForTraCC radar radar –– VILVIL
•• Mestrado Mestrado –– Previsão Imediata da precipitaPrevisão Imediata da precipitaççãoão
•• Mestrado Mestrado –– Parâmetros Parâmetros preditorespreditores de de tempestades usando radartempestades usando radar
•• Doutorado Doutorado –– Estimativa de chuva usando Estimativa de chuva usando microondas e modelos nummicroondas e modelos numééricosricos
•• Doutorando Doutorando –– Modelo NumModelo Numéérico + rico + ForTraCCForTraCC((MeiryMeiry –– USP (USP (TercioTercio/Luiz)/Luiz)