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Universidade de São PauloInstituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas
Laboratório de Sinótica
Rastreamento de Sistemas ConvectivosFORTRACC
Diego Simões Fernandes
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INTRODUÇÃO Satélite Geoestacionário GOES
Vantagens: Freqüência; Definição espacial; Caráter operacional.
Estas características são úteis para desenvolver e aplicar métodos de monitoramento afim de fornecer informações para previsão do impacto de alguns fenômenos meteorológicos, que ocorrem na escala de horas.
Crescimento e velocidade dos SCM;
Estimativa de precipitação.
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INTRODUÇÃO
Monitorar o deslocamento dos SCM é de grande importância para a previsão de tempo e de fenômenos meteorológicos adversos.
Características das Células de Convecção
Organizadas em escalas de tempo e espaço;
Células isoladas da ordem de poucas centenas de metros a grandes aglomerado convectivos de milhares de quilômetros;
Vários ciclos de vida;
Diferentes tipos de nuvem.
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INTRODUÇÃO Rastreamento dos Sistemas Convectivos
O estudo das trajetórias e ciclo de vida dos SCM utiliza imagens no canal IF termal do satélite geoestacionário, baseando – se na similaridade das características morfológicas e na área de superposição entre os SCM em imagens sucessivas.
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FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Pré-processamento das imagens
Necessidade de imagens de alta resolução temporal e espacial;
Poucas falhas;
Re-projetadas para projeção retangular;
Imagem é cortada para área de interesse;
São criados arquivos de LAT e LON.
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FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Definição dos limiares para classificação dos SC
Formação
Maturação
Dissipação
Cirrus 60%
Transição 20%
Convectiva 20%
Fig. 1 – representação esquemática do ciclo de vida de um SC.
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Definição dos limiares para classificação dos SC
A partir destes limiares são gerados aglomerados de pixels (clusters) segundo os seguintes critérios:
a) Rastreamento de sistemas convectivos
b) Detecção precoce
Intervalo de temperatura
Limiar quente (K) Limiar frio (K)
Detecção Precoce de SC
250 235
Rastreamento de SC 235 210
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
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Definição dos espaços conexos que geram os clusters de pixels
Nesta fase, a imagem do satélite já foi transformada em uma imagem com três informações:
Ausência de SC;
Sistema Convectivo;
Célula Convectiva.
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Cálculos de parâmetros
Para cada SC são calculados, considerando os três limiares de temperatura, os seguintes parâmetros relativos aos SC:
Parâmetros morfológicos
Tamanho do SC (número de pixels e área); Raio efetivo do SC; Fração convectiva e numero de células convectivas; Tamanho das cinco maiores células convectivas encontradas no SC; Eixo de inércia; Inclinação e excentricidade do SC;
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Cálculos de parâmetros
Parâmetros radiativos
Temperatura média e mínima do sistema; Temperatura média das cinco maiores células convectivas;
Parâmetros de localização
Coordenadas do centro geométrico; Coordenadas do centro geométrico das cinco maiores CC; Data e hora (GMT).
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Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC
O método de identificação de um mesmo SC no tempo “t” e nas imagens sucessivas em “t + ∆t” é baseado na superposição da área em imagens sucessivas. Para considerar a continuidade do SC é necessário seguir uma consideração:
150 pixels / ∆t = 30 min
Se a superposição for menor, o sistema não é considerado como sendo o mesmo sistema no tempo anterior.
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Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC
Quatro tipos de situações são considerados neste algoritmo de acompanhamento:
Sistema (N)ovo (C)ontinuidade
(S)plit (M)erge
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
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Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC
Alem dessas considerações sobre o acompanhamento do SC, é calculada a variação temporal dos parâmetros mais importantes, levando em conta a continuidade do sistema. As variáveis incluídas numa primeira etapa são:
Área do SC;
Temperatura média do SC;
Temperatura mínima e temperatura mínima do núcleo de nove pixels;
Velocidade do sistema.
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Variáveis incluídas no acompanhamento dos SC
A velocidade inicial, baseada no critério de mínima superposição, é calculada pela diferença da posição do centro de massa no instante “t” e o instante “t + ∆t” dividido – a por “∆t”.
V = cm2 – cm1 ∆t
Nos casos de Split ou Merge, a velocidade calculada não é a real e sim baseada na média da velocidade dos sistemas próximos ao sistemas.
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Estimativa da velocidade e direção média de propagação
A partir do critério de identificação de um mesmo SC nos tempos “t - 2∆t”, “t - ∆t”, “t”, para cada um dos limiares: 250 K e 235 K e baseando-se no critério de máxima superposição, é calculado o deslocamento previsto a partir do seguinte procedimento:
A velocidade estimada é gerada considerando o deslocamento do centro de massa no intervalo “t - ∆t”, gerando uma velocidade V(t - 1) de acordo com os critérios definidos. Considerando constante essa velocidade (em módulo e direção), é gerada uma velocidade prevista VP(t).
ESTIMATIVA DE PARÂMETROS
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Tendência de crescimento e desenvolvimento do SC
ESTIMATIVA DE PARÂMETROS
A taxa de crescimento e desenvolvimento dos SC leva em consideração um modelo que estima o tempo de vida, baseado em informação estatística de seu comportamento. Com base nos trabalhos de Machado e Laurent (2004), o modelo do ciclo de vida de um SC pode ser estimado a partir da equação 1:
(eq.1) (eq.2)
onde α, a, b e c são parâmetros a serem definidos de acordo com o tempo de vida total do sistema.
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Porém, os valores 1/A*(δA/ δt) são tipicamente uma função linear. Os valores de m e b dependem do tempo de vida total do sistema.
Fonte: Vila e Machado (2004)
Tendência de crescimento e desenvolvimento do SC
ESTIMATIVA DE PARÂMETROS
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O programa pega inicialmente a primeira imagem definida no processo. Se a imagem existe e tem boa qualidade, o processo continua, caso a imagem não exista, a imagem virtual prognosticada no tempo anterior é considerada para continuar o rastreamento. Este processo é realizado até o numero máximo de imagens virtuais a ser utilizado.
Casos de imagens inexistentes
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http://moingatu.cptec.inpe.br/paginas/fortracc/fortracc.php
Site
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