DIAGNóSTICO 00 CAMPO DE PRECIPITAÇÃO A PARTIR DA INTEGRAÇÃO RADAR E SATÉLITE METEOIDLéX;ICOS

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1 267 ResUTO DAGNóSTCO 00 CAMPO DE PRECPTAÇÃO A PARTR DA NTEGRAÇÃO RADAR E SATÉLTE METEODLéX;COS MARA A. SENAUBAR ALVES cra-ae JORGE CONRADO CONFOR'E NPE OSWADO MASSAMBAN AG-USP FAUSTO C. DE ALflffiDA NPE O sensoriamento rerroto da atrrosfera através de imagens digitais na faixa espectral do infravennelho (NFRA) e do visivel (VS) obtidas a partir de platafonnas espaciais pennite a aplicação de técnicas objetivas visando a extração de infonnações mais significativas sobre a natureza da oobertura de nuvens presentes no campo de observação. Através da distribuição de frequências de ocorrência dos valores de "oounts" para os canais VS e NFRA efetua-se uma análise de imagens do setor que oobre o Estado de são Paulo cx:mforme observado no dia 0 de fevereiro de 983. Essa distribuição foi também efetuada para uma área central oom raio de 50 km centrada em Bauru SP visando uma avaliação da natureza espectral dessas imagens para ambas as áreas de observação. magens CAPP (Constant Altitude Plan Position ndicator) do carnr:o de precipitação obtidas através do radar rreteorolágioo banda C do PMetUB em BauruSp para o mesrro periodo de observação pennitiu estabelecer-se a natureza da distribuição biespectral (VS NFRA) para os "pixels" oontendo precipitação 000 também para aqueles em cuja localização espacial não se observou precipitação através do radar. Essa técnica é testada objetivando-se avaliar a eventual existência de um algoritrro a partir do qual se pennitia diagnosticar o carrpo de precipitação para regiões tropicais. ntrodução O sensoriamento rerroto da precipitação é de grande interesse nao somente para rrodelagem climática mas também para uma grande variedade de aplicações operacionais incluindo hidrologia agricultura e hidroeletricidade. A radiometria em microondas a bordo de satélite representa atualmente a técnica mais adequada para a detenninação do campo de precipitação pois através desta os hidrometeoros são diretamente detectados. Entretanto o fato de ainda existir baixa resolução espacial e temporal dos sensores disponiveis as técnicas baseadas em imagens NFRA e VS são atualmente as mais convenientes para o estudo do campo de precipitação e de suas aplicações em grande escala. Uma. revisão detalhada dos métodos de estimativa da precipitação via satélite e apresentada por Barret e Martin (98). Mais recentemente um sumário dessas técnicas foi apresentado no relatório W?C- da O M M O estudo desenvolvido neste trabalho oonsiste numa avaliação da técnica biespectral a qual ar~lisa de forma oonjunta o campo de reflectância e temperatura e:xtraido através das imagens NFRA e VS respectivarnente. Essa técnica foi desenvolvida por Lovejoy e Austin (979) os quais

2 268 basearam-se na premissa de que o uso de cada um dos canais isoladamente nao permite descrever as estruturas da atividade convectiva e que rrelhores estimativas da precipitação p:xleriam ser obtidas através da observação combinada dos dados nos dois canais (Martin e Scherer 973). Para esta técnica é assumido que uma alta probabilidade de precipitação está associada a nuvens com grande profundidade ótica (espessura) e baixas temperaturas. Metodologia As imagens NFRA e VS setorizadas Para a área que cobre o Estado de são Paulo foram navegadas e processadas confonne Conforte et alii (986) onde é apresentado todo o processo de padronização das imagens digitais obtidas através do satélite geoestacionário GOES. Os dados VS NFRA e o CAPP fossuem resolução espacial de 8 x 4 km Para todas as imagens utilizadas. Os "bins" do CAPP processados conforre Massambani et alii (983) foram navegados para o mesrro sistema de coordenadas da imagem do satélite. As imagens utilizadas referem-se aos horários 9:30 20:00 e 20:30 TMG do dia 0 Fev 83 as quais estão compreendidas entre as latitudes de S e as longitudes O e a região coberta pelo radar rreteorolágico do PMetFeB em BauruSP conforre fig.. Efetuou-se Para cada uma dessas imagens uma avaliação da distribuição temporal dos "pixels" nos dois canais e Para as duas áreas em estudo. Esta distribuição pennite caracterizar a natureza do espectro de reflectância e temperatura observado nesses horários. A partir do campo de precipitação observado através dos CAPPs navegados em relação ao sisterra de coordenadas do satélite detennina-se os valores dos "pixels" tanto NFRA corro VS Para cada um dos "bins" com precipitação isto é retorno gerando então a matriz biespectral "CHWA" a qual apresenta o número de vezes que o par (NFRA VS) foi observado Para aqueles "bins" contendo precipitação. Avaliação análoga foi estabelecida também Para a matriz "NÃO CHWA" i ou seja Para os "bins" dos CAPPs cuja intensidade de precipitação foi inferior ao valor nominal de 20 dbz medido através do radar. Esses dados foram acutullados para os três horários. Resultados e Conclusão A descrição estatística das bnagens é apresentada na figo 2ab Para a região do Estado de são Paulo o histograma fossui uma distribuição bi.rodal Para o espectro NFRA enquanto que no histograma do VS esta distribuição não é tão nitida. Resultados semelhantes foram obtidos for Desbois et alii (982). Essa análise foi efetuada Para um total de aproximadarrente "pixels". Análise análoga foi feita Pari'l a região coberta pelo radar (6.000 "pixels" aproximadamente) e que está apresentada na figo 2cd. Nota-se a ausência do pico corresp::mdente às temperaturas altas associado ao fato de que nesse caso a região de cobertura sobre o radar estava Parcialrrente coberta for nuvens convectivas. Na distribuição dos "counts" VS não se observa a sobrefosição dos horários isto é deve-se ao efeito da perda de iluminação devido a variação do ângulo solar zenita. Evidentemente esse espectro p:xle estar também afetado pela advecção de nebulosidade que acompanhou o sistema em evolução na área. Na figo 3 é apresentada a distribuição biespectral (NFRA VS) Para a matriz "NÃo CHWA" e a matriz "CHUVA". Para o espectro VS os dados

3 269 foram corrigidos através do cos z onde z é o ângulo solar zenital para cada "pixel" observado. O diagrama de frequência (NFRA VS) para cada situação (CHWA NÃo CHWA) foi obtido através da classificação das intensidades em intervalos de classe. A partir destes diagramas pode-se obter a matriz de probabilidade de precipitação para a região em estudo de acordo com a metodologia Bellon et alii (980). Na figo 4 observa-se que o espectro NFRA não permite a separação entre o espectro CHWA e NÃo CHWA apesar de ter uma tendência à maior ocorrência para temperaturas em torno de K. Esses resultados indicam que o diagnóstico do VS possui maior poder de separação dos níveis com precipitação. Tsonis et alii (985). Ressalta-se entretanto a necessidade de inclusão de um número maior de casos os quais estão em fase de conclusão. OUtro aspecto em consideração é a avaliação dos efeitos de não detecção da precipitação leve através do radar e dos efeitos de atenuação. Entretanto podemos estimar os limiares do VS (para classe superior a 0) e no NFRA (para temperaturas inferiores a 45 0 C) os quais estão associados à região de maior probabilidade de precipitação. Referências Bibliográficas [] - BEJ.DN A.; DVEJOY S.; AUSTN G.L. - Combining Satellite and radar Data for the Short.Range Forecasting of Precipitation. Monthly Weather Review 08 (0): [2] - BARRET E.C.; MARTN D.W. - The use of Satellite Data in Rainfall Monitoring Academic Press 98. [3] - CONFORTE J.C.; ALVES M.A.S.; AMEDA F.C.; MASSAMBAN o. Processamento digital de imagens infravermelho e visível do satélite mes e sua integração com dados de radar rreteorológico. n: Simpósio Latino-Americano de Sensoriamento Rerroto R. G. S. Gramado. [4] - DESBOS M.; SEZE G.; SZEJWACH G. - Automatic Classification of Clouds on Meteosat magery Application to High-Level Clouds. J. of Applied Meteorology 2 (3): [5] - DVEJOY S.; AUSTN G.L. - The Delineation of Rain Areas from visible and R Satellite data from GATE and Mid-atitude. Atmosphere OCean 7 (): [6] - [7] - [8] - [9] - MASSAivffiAN O.; BRGUlliT NETO J.; CAVALHEROS R.V. - A automação do Processamento de Dados de Precipitação obtidos por Radar Meteorológico em são Paulo. 9 Conai - Congresso nacional de automação industrial a 5 de junho de 983. MARTN D.W.; SCHERER W.D. - Review of Satellite Rainfall Estimation Methods. Bulletin American Meteorological Society 54 (7): TSONS A.A.; SAAC G.A. - On a New Approach for instantaneous Rain Area Delineation in the Mid latitudes using mes data. Journal of Climate and applied Meteorology 24 (): WCP - - Report of the workshop on global Large-scale precipitation data sets for the world climate Research Programne (Camp. Springs MO. USA july 985).

4 270 Fig. 4. a) 00 MATRZ NÃO CHUVA 0 o 2. :) 5 t li li v:: lo 2 ". 5 7 a zo Z Z2 U 24 ;)!O ~32.2'Uaa9.:l2' U' U9 m ti ~ M 7. H ~ 2. li 0" " Z n M 502 ~ ) freoül.ca : t-----!~ ~ Fig. 4.2 a) ~ MATRZ CHUVA '0'0 Zll " > 7 Ụ. "20 2 Z2 2. ;) 7 t $ lo Zl 2. li 5 4' st li ).4 40 U 2 l' 65]077 3)7974'3 233""""734 4U' '.fulf)ll 8 8 Fig a) Distribuição de frequência de ocorrência dos "counts" de reflectância associados em classe. Histograma da soma dos três horárioson de esses pares (NFRA VS) são correlacionados com a não precipitação detectada pelo radar meteorológico. dem para os "counts" de temperatura. Fig dem somente para os pontos correlacionados com precipitação NÃO CHUVA CHUVA 26 b ) r' -20 o"e -8 cf Ü 6 Z ~~4 o ""2 Q: LL o 4 '" a ) ~ NFRA ~4 cf 2 Õ t~ 0 :::l o "" Q: LL 6 4 r NÃO CHUVA -- CHUVA o e-+-_ ::--~ U VS Fig. 5 - a) Sobreposição dos diagramas CffiNA e NÃO CffiNA dos "counts" VS. dem para os "counts" NFRA.

5 27 J ( "'-..r("'" "- ~ lo" T " v ~. f--5 -' v -. i--v l v.'.. h '.... 'l' a ).-' Fig. - Estado de S.P. roffi a região de robertu ra do radar roffi 50 kffi de raio centrada em Bau ruo "'"0. '.. " " " "' '. -_. l. f ii; r li.ll.' ' ' i'v )~ - - : :' :: ~t~ ~ ;!.!.J._. -.. d) --- " r--~------;;:-----~-;;::~: Fig. 2 - a) Distribuição dos "rounts" NFRA para o Estado de S.P. dem para os "rounts" VS. Distribuição dos "rounts" NFRA para a região roberta pelo radar. d) dem para os "rounts" VS.