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
21
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
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