Vanda Pires. Divisão de Clima e Alterações Climáticas Agradecimentos: Fátima E. Santo e Álvaro Silva

Transcrição

1 Aplicações Estatísticas em Climatologia Statistical Applications in Climatology Vanda Pires Agradecimentos: Fátima E. Santo e Álvaro Silva Divisão de Clima e Alterações Climáticas vanda.cabrinha@ipma.pt IST, 18/05/2016 Seminário de Investigação em Probabilidades e Estatística II (SIPE-II), 2º. Sem. 2015/2016 Doutoramento em Estatística e Processos Estocásticos (DEPE) do Dep. Matemática do IST

2 Clima O estado do tempo refere-se ao conjunto das condições meteorológicas, num dado instante e num dado local; na definição mais comum, o clima, refere-se às condições médias do tempo e mais rigorosamente, a descrição estatística em termos quantitativos da média e variabilidade das grandezas relevantes (precipitação, temperatura, vento) relativas a períodos de tempo suficientemente longos; período de 30 anos, na definição convencional pragmática, segundo a OMM. Clima, em sentido lato, é o estado, incluindo a descrição estatística, do Sistema Climático

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4 Variabilidade Climática e Alterações Climáticas

5 Do ponto de vista climático muitas regiões do globo apresentam grande variabilidade O que é normal em Portugal em termos de frequência de precipitação extrema (grande variabilidade) não será normal em Inglaterra (baixa variabilidade)

6 VARIABILIDADE CLIMÁTICA Desvios das estatísticas climáticas num dado intervalo de tempo em relação às estatísticas de longo prazo relativamente ao período em análise Medida desses desvios (anomalias) ALTERAÇÃO CLIMÁTICA Variações estatisticamente significativas no estado médio do clima ou na sua variabilidade, que persistem num período de tempo suficientemente longo (tipicamente várias décadas ou maior) Estatisticamente há alteração da curva da distribuição de frequência que representa a probabilidade de ocorrência de um fenómeno.

7 Aumento da média Aumento da variância Alterações na temperatura no verão no HN Aumento média e variância (IPCC 2012)

8 Análise séries climatológicas

9 Desde meados dos anos 70 a temperatura média subiu em todas as regiões de Portugal, a uma taxa de cerca de 0.30 C/década 1.0 Anomalias da temperatura média, por décadas (em relação a ) Portugal Continental Temperatura média ( C) / / / / / / / /10

10 Precipitação (mm) Anomalias da precipitação, por décadas (em relação a ) Portugal Continental 1931/ / / / / / / /10 - Decréscimo da precipitação anual: os últimos 30 anos foram particularmente pouco chuvosos em Portugal continental. - 5 dos 10 anos mais secos ocorreram depois de : O ano mais seco e 2007 o 2º mais seco

11 Precipitação Sazonal Primavera Outono Tendência : -15 mm/década Tendência : +6 mm/decade (NS) Verão Inverno Tendência : -2 mm/década (NS) Tendência : -11 mm/década (NS)

12 As normais climatológicas consistem nos valores médios mensais, num dado local, de várias variáveis meteorológicas calculados sobre um período que se convencionou como 30 anos. O Comité Meteorológico Internacional definiu em 1872 períodos de 30 anos como o padrão para o cálculo das médias dos dados meteorológicos, com o objetivo de assegurar a comparação entre os dados obtidos nas diversas partes do planeta. A OMM publica as normais apenas para os períodos de referência 31-60, 61-90,... no entanto os serviços meteorológicos de alguns países, incluindo em Portugal, efetuam os cálculos numa base decadal (ex ). A utilização de um período de 30 anos é uma convenção adotada internacionalmente e assume 30 anos como um período suficiente para que sejam filtradas as flutuações de menor escala temporal.

13 Valores médios mensais de variáveis observadas (temperatura, humidade, precipitação, insolação, evaporação Estatísticas da velocidade do vento (velocidade média para cada rumo e frequência de ocorrência desse rumo) Número médio de dias em que se observaram determinadas condições meteorológicas (e.g. vento forte, precipitação intensa, nevoeiro, geada)

14 Índices e Indicadores de Extremos Climáticos

15 Enfoque no número de dias que ultrapassam um determinado limiar; também no número de limiares absolutos ou respetiva climatologia percentis/limiares variáveis relativos à Fácil cálculo, facilmente comparáveis entre locais (para séries que tenham e homogéneas) Podem ser analisados através de técnicas de análise de tendências

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17 Desde 1976, aumento no # de extremos de temperatura (calor) Noites Tropicais Dias de Verão Dias muito quentes Circulo negro à volta dos círculos sólidos representamtendências significativas ao nível dos 5% level

18 Noites frias TN10 Noites quentes TN90 Onda de calor Source: Ramos AM, RM Trigo, FE Santo (2011) Source: Ramos AM, RM Trigo, FE Santo (2011)

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20 Dias consecutivos chuvosos Intensidade Nº de dias Prec 10 mm Precipitação diária acima do percentil 90

21 SPI 12M Baseia-se na precipitação standardizada, que corresponde ao desvio de precipitação em relação à média para um período de tempo específico, dividido pelo desvio padrão do período a que diz respeito essa média. Matematicamente, o SPI corresponde à probabilidade cumulativa de um determinado acontecimento de precipitação ocorrer numa estação O SPI pode ser calculado considerando séries de períodos médios, selecionados de modo a se determinar séries de escalas de tempo de i meses, onde i = 1, 2, 3,...12,...,24 meses Tendência decrescente (condições de seca) 80% das estações apresentam tendências negativas que são estatísticamente significativos ao nível dos 5% em 35% (SPI 12m)

22 Análise estatística dos valores máximos da quantidade diária de precipitação Períodos de retorno (T), respectivos valores de precipitação (Método de Gumbel) e I.C. (95%) para a série (145 anos) de máximos de precipitação em 24 horas Lisboa Distribuição de Probabilidade de Gumbel e o Teste de Kolmogorov-Smirnov A distribuição de probabilidade Gumbel é a que melhor se ajusta aos eventos extremos ocorridos na natureza.

23 Gestão de riscos de situações extremas: cheias, secas Monitorização e gestão de caudais de rios CDD Nº de dias consecutivos secos

24 Climate is what you expect. Weather is what you get. Obrigado