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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.14.2012.tde-02052012-134631
Document
Author
Full name
Glauber Camponogara
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Dias, Maria Assuncao Faus da Silva (President)
Camargo, Ricardo de
Machado, Luiz Augusto Toledo
Title in Portuguese
Extremos de precipitação diária em Belém, Pará, e estrutura vertical da atmosfera
Keywords in Portuguese
BRAMS
EOF
perfis verticais cinemáticos
precipitação
trópicos
Abstract in Portuguese
Diversas atividades ligados ao gerenciamento de recursos hídricos necessitam da previsão de acumulados diários de chuva extremos. Entretanto, grande parte dos modelos utilizados operacionalmente apresentam uma tendência a subestimar os extremos de precipitação mesmo com apenas 24 horas de antecedência. Existem diversas razões para esse tipo de erro de previsão tais como, limitações nas parametrizações de convecção para modelos com resolução de dezenas de quilômetros e a não inclusão do efeito de aerossóis como núcleos de condensação de gotas de nuvens nos modelos de grande escala. Dentro desse contexto, este trabalho tem como objetivo analisar situações de eventos extremos de precipitação na região de Belém, Pará, onde o regime de precipitação é modulado, principalmente, pela brisa marítima, linhas de instabilidade, distúrbios ondulatório de leste, zona de convergência intertropical, alta da Bolívia e Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCAN). A abordagem será de identificação de perfis verticais cinemáticos e termodinâmicos típicos de eventos extremos de precipitação diária em Belém, Pará. Para esse fim, escolheu-se fazer uma análise de dados de radiossondagem e precipitação utilizando as Funções Ortogonais Empíricas (EOF - Empirical Orthogonal Functions combinadas e verificar como o Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) simula características básicas de chuva acumulada diária. A variância explicada das EOF calculadas a partir do conjunto de variáveis acumulado diário de precipitação (acpcp), temperatura (t), razão de mistura de vapor d'água (rv), vento zonal (u) e vento meridional (v) e acpcp, u e v apresentaram valores de variância explicada baixos em relação as EOF calculadas a partir de acpcp e u somente. A terceira EOF (e3) foi a que melhor identificou os extremos chuvosos em relação a primeira e segunda. Observou-se padrões sinóticos favoráveis a convecção para os dias relativos à acumulados de chuva acima da média e menos favoráveis para os dias relativos à acumulados de chuva abaixo da média. Nos dias que apresentaram os maiores acumulados de chuva identificados por e3 verificou-se a presença da Alta da Bolívia e de um VCAN sobre o Oceano Atlântico influenciando a região de estudo. Observou-se um caso de uma linha de instabilidade que adentrou o continente associada a um jato de baixos níveis e outro caso de uma perturbação de latitudes médias, ambos os casos ocasionaram acumulados de chuva acima da média. O BRAMS apresentou máximos e mínimos de anomalias de acpcp coincidentes com os dados observados. Os dias relativos à acumulados de chuva acima da média apresentaram correntes ascendentes e descendentes mais intensas que os dias relativos à acumulados de chuva abaixo da média. Observou-se máximos de correntes ascendentes associados a formação de novas células convectivas.
Title in English
Extreme daily rainfall in Belém, Pará, and vertical structure of atmosphere
Keywords in English
BRAMS
EOF
kinematic vertical profiles
rainfall
tropics
Abstract in English
Several activities related to water management need the forecasting of cumulative daily rainfall extreme. However, most of the models used operacionaly tend to underestimate the extreme rainfall even with 24 hours of advance. There are several reasons for this type of forecast error such as, limitations in convection parametrizations for models with resolution of tens of kilometers and not inclusion of the effect of aerosols as cloud condensation nuclei for cloud droplets in large-scale models. Withing this context, this study aims to analyze situations of extreme precipitation events in the region of Belém, Pará, where the rainfall regime is modulated mainly by sea breeze, squall lines, easterly wave disturbances, intertropical convergence zone, Bolivian high and cyclonic vortices of high levels (VCAN). The approach will be to identify kinematic and thermodynamics vertical profiles typical of extreme daily rainfall events in Belém, Pará. To this end, it was chosen to analyze sounding and rainfall data using the combined Empirical Orthogonal Functions (EOF) and verify how the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) simulates the basic features of daily accumulated rainfall. The explained variance of EOF calculated from the set of variables accumulated daily precipitation (acpcp), temperature (t), mixing ratio of water vapor (rv), zonal wind (u) e meridional wind (v) and acpcp, u and v showed low values of explained variance in relation to the EOF calculated from acpcp and u only. The third EOF (e3) was the best in the identification of extreme rainfall compared to first and second. Observed synoptic patterns are favorable to convection on days with accumulated rainfall above average and less favorable on days for accumulated rainfall below average. In the days that had the highest accumulated rainfall identified by e3, it was verified that the presence of the Bolivian high and a VCAN on the Atlantic Ocean influence the study region. A case of squall line that entered the continent associated with a low level jet and other case of disturbance of mid-latitudes, resulted in accumulated rainfall above average. The BRAMS presented maximum and minimum acpcp anomalies coincident with the observed data. The days on the accumulated rainfall above average showed more intense updrafts and downdrafts that the days on the accumulated rainfall below average. Observed maximum updrafts associated with the formation of new convective cells.
 
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Publishing Date
2012-05-18
 
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