monitoramento de condições severas projeto fapesp serra do...

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



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



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



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



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

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)

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