Até o momento...

• Imagens de satélites:– Obtenção de variáveis do sistema Terra-

atmosfera– Climatologias:

• Análise da TSM• NDVI

– Entrada de modelos numéricos:• Perfil vertical de temperatura da atmosfera

Nesta aula

• Imagens serão utilizadas para auxiliar a previsão de curto prazo

• Curso de sinótica é dedicado a um aprofundamento maior em aplicar imagens de satélite para previsão de tempo

ForTraCC

Meteorologia por Satélite

2012

Sistemas Convectivos (SC)

• responsáveis pela maior parte da precipitação nos trópicos e em várias regiões de latitudes médias durante a estação quente

• favorecerem o aparecimento de áreas de forte cisalhamento vertical do vento que separa regiões de updrafts e downdrafts

• tempestades

ForTraCC

• Forecasting and Tracking the Evolution of Cloud Clusters

• Algoritmo para efetuar rastreamento de SC e previsão de seu deslocamento futuro (“previsão de curto prazo”, neste caso, até duas horas)

ForTraCC utiliza

• Medições efetuadas pelo satélite GOES no canal do infravermelho (10,8µm)

• Imagens a cada 30 minutos com resolução espacial de 4km x 4km

• Imagens não podem ter falhas

Características

• Células convectivas (CC):– Organizadas em escalas de tempo e espaço– Tamanhos variam de centenas de metros a

grandes aglomerados com milhares de quilômetros de extensão

– Ciclos de vida da ordem de dias– Diferentes tipos de nuvens

Identificando um SC

• Convecção profunda pode atingir a alta troposfera, com alturas acima dos 9-10km

• Baixos valores de temperatura de brilho– Diferentes autores => diferentes limiares– Vila et al. (2008) adotaram dois limiares de

250K - 235K (limiar quente) e de 235K - 210K (limiar frio)

• Tamanho mínimo de agrupamento de nuvens

O método

• baseia-se na similaridade das características morfológicas (reconhecimento de padrões) e na área de superposição entre os SC em imagens sucessivas

Limiares de temperatura

• TB < 235 K: SC

• TB < 210 K: Células convectivas imersas no SC

• TB < 250 K: Detecção precoce dos SC

Estágios do ciclo de vida de um SCM

Formação

Convectiva Transição

Cirrus

Maturação

Dissipação

Fragmentos da dissipação

O método

• Rastreamento de SC: sistemas com tamanho em pixels superior a um valor mínimo N para o limiar de 235K

• Detecção precoce: sistemas com tamanho no limiar quente superior a N, mas topos frios (limiar frio) com tamanho inferior a N.

• Vila et al. (2008) : N = 150 pixels em imagens de 4km x 4km de resolução

Parâmetros

•Morfológicos:–Tamanho do SC (número de pixels e área em km2)–Raio efetivo: R = √área/π (raio de um círculo cuja área seja igual à área do SC)

– Número de CC–Tamanho das cinco maiores CC encontradas no SC– Fração convectiva–Inclinação e excentricidade do SC–Eixo de inércia

Pixels vazios

SC

CC

Parâmetros

•Radiativos:– Temperaturas média e mínima do SC– Temperatura média das cinco maiores CC

• de localização:– Coordenadas do centro de gravidade– Coordenadas do centro de gravidade das cinco maiores CC

– Data e hora (UTC).

Excentricidade

• Razão entre o eixo menor e o eixo maior do SC

Rastreamento

• Análise de imagens obtidas em diferentes horários t0, t1, t2,..., ti,...

• Considerando ti+1 > ti, um SC detectado em ti+1, será considerado o mesmo que o detectado em ti,nas mesmas coordenadas geográficas, se houver pelo menos 15% de sobreposição das áreas desses SC em imagens consecutivas

Classificação

• Sistema novo ou de Geração Espontânea (N): SC detectado em ti não foi detectado em ti-1, ou não cumpriu critério mínimo de sobreposição de área

t0

t1

Sistema novo

Classificação

• Continuidade (C): SC detectado em ti e em ti-1, e cumpriu critério mínimo de sobreposição de área

t0

t1

Classificação

• Separado (“Split” S): Em ti cumpre o critério de superposição mas em ti+1, há a presença de dois ou mais SC. O processo é considerado como sistema que se separou. Neste caso, o maior sistema em ti+1 é o considerado para analisar a continuidade do sistema da imagem ti

t0

t1

Classificação

• Fusão (“Merge” M): Em ti há dois SC mas em ti+1, há a presença de apenas um SC. O processo é considerado fusão

t0

t1

Taxa de expansão Te

• Utilizada para analisar o crescimento ou decaimento de um SC em termos de área média Ā num determinado intervalo de tempo

• Unidade: s-1

t

A

ATe

1

Variação da área de um SC entre duas imagens consecutivas

Intervalo de tempo entre as duas imagens

Área do SC

A(t) = α.exp(at2 + bt +c)

batt

A

ATe

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http://sigma.cptec.inpe.br/fortracc/

graus K m/s horaskm2106/s

Valores positivos

Valores negativos

Referências

• FORTRACC – PREVISÃO A CURTO PRAZO E EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS CONVECTIVOS - FORTRACC V1.1 – GUIA DO USUÁRIO (Macedo, Vila e Machado)

• Vila et al. Forecast and Tracking the Evolution of Cloud Clusters (ForTraCC) Using Satellite Infrared Imagery: Methodology and Validation. Weather and Forecasting, 23, 233-245, 2008

http://sigma.cptec.inpe.br/fortracc/pdf.php