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https://repositorio.mcti.gov.br/handle/mctic/3834
metadata.producao.dc.title: | Estudo das características das perturbações EOF extratropicais e seu impacto na previsão de tempo de médio prazo por conjunto |
metadata.producao.dc.title.alternative: | Study of the extratropical EOF perturbation characteristics and their impact on the medium range weather ensemble prediction |
metadata.producao.dc.contributor.author: | Mendonça, Antônio Marcos |
metadata.producao.dc.contributor.authorLattes: | http://lattes.cnpq.br/4230309177760883 |
metadata.producao.dc.contributor.advisor: | Bonatti, José Paulo |
metadata.producao.dc.contributor.advisorLattes: | http://lattes.cnpq.br/3313228698942279 |
metadata.producao.dc.date.issued: | 10-Oct-2008 |
metadata.producao.dc.type: | Tese |
metadata.producao.dc.description.resumo: | As características das perturbações EOF extratropicais são estudadas e seu impacto na previsão de tempo de médio prazo por conjunto é avaliado a partir de simulações com o Sistema de Previsão de Tempo por Conjunto do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (EPS-CPTEC). O método EOF, originalmente aplicado sobre regiões tropicais e para os campos de vento horizontal e temperatura, utiliza funções ortogonais empíricas (EOF) para determinar as perturbações iniciais de crescimento rápido, denominadas perturbações ótimas. Sete experimentos são realizados a fim de investigar os mecanismos responsáveis pelo crescimento das perturbações EOF iniciais nos extratrópicos. Este estudo é importante, já que os mecanismos de crescimento das perturbações nos trópicos são diferentes daqueles de latitudes médias, e as características das perturbações EOF nesta região é ainda desconhecido. Além da investigação das características das perturbações EOF em latitudes médias, também são realizadas análises sobre a inclusão de perturbações iniciais adicionais nos campos de pressão a superfície (P) e umidade específica (Q), perturbações em áreas alvos (target areas), e modificações na técnica de seleção dos modos de maior crescimento. Um teste utilizando uma versão simplificada do método de perturbação de condições iniciais breeding of growing modes também é realizado. Os resultados são apresentados para um período de verão austral (15 de dezembro de 2004 a 15 de fevereiro de 2005) e um estudo de caso de evento severo, o ciclone Catarina, ocorrido em março de 2004. Índices estatísticos adequados para a previsão de tempo por conjunto são calculados para avaliar, objetivamente, o impacto das modificações propostas em cada experimento, na qualidade das previsões de tempo por conjunto. Os resultados mostram que as perturbações baseadas em EOF extratropicais desenvolvem-se preferencialmente próximas a regiões com alta baroclinicidade em latitudes médias e próximas a áreas de sistemas sinóticos importantes que atuam nos trópicos extratrópicos do Hemisfério Sul durante o verão austral. Perturbações em P e Q são importantes para obter perturbações que são espacialmente mais organizadas e com estrutura mais baroclínica, em latitudes médias. Esta modificação também produz perturbações que crescem mais rápido do que naqueles casos em que não são aplicadas perturbações em P e Q, durante a integração não linear do modelo. Avaliações estatísticas indicam que as perturbações baseadas em EOF extratropicais estendem-se sobre um subespaço no espaço de fase representando erros de crescimento rápido, contribuindo para melhoria da qualidade das previsões por conjunto, tanto num sentido determinístico quanto probabilístico e, além disso, incluem mais diversidade às perturbações iniciais do sistema de previsões. Perturbações baseadas em EOF regionais, calculadas separadamente sobre o norte da América do Sul e sul da América do Sul, em adição a perturbações hemisféricas contribuem, em um sentido geral, para melhoria das previsões locais sobre a região alvo. O método breeding simplificado apresenta desempenho semelhante ao método EOF nos extratrópicos, indicando ligeira vantagem apenas no espalhamento dos membros nesta região. Entretanto, nos trópicos e América do Sul, o método EOF apresenta melhores resultados, indicando que a utilização deste método, nestas regiões, é uma opção mais adequada. Os resultados do estudo de caso do ciclone Catarina mostram que perturbações adicionais nos extratrópicos e nos campos P e Q aumentam a capacidade dos membros do conjunto em indicar a presença do sistema, além de melhorar a previsão do valor da pressão no centro do ciclone. |
metadata.producao.dc.description.abstract: | The characteristics of the extratropical EOF perturbations are studied and their impact on the medium range ensemble weather prediction is evaluated, using simulations with the Center for Weather Prediction and Climate Studies Ensemble Weather Prediction System (CPTEC-EPS). The EOF method, originally applied over tropical regions and for horizontal wind and temperature fields, uses empirical orthogonal functions (EOF) to determine the fast growing initial perturbations, named optimal perturbations. Seven experiments are performed in order to investigate the main mechanisms related to the EOF perturbations growth in the extratropics. This study is relevant since the mechanisms for perturbation growth in the tropics are different from those of midlatitudes. Also, the characteristics of extratropical EOF perturbations were not studied yet. Besides the investigation on the extratropical EOF characteristics, analyses about the inclusion of additional initial perturbations in the surface pressure (P) and specific humidity (Q) fields, perturbations on target areas, and modifications in the methodology for selecting the fast growing modes are also conducted. A test using a simplified version of the breeding of growing modes method for initial perturbations is also performed. The results are presented for a period of austral summer (December 15, 2004 to February 15, 2005) and for a case study of a severe event, the cyclone Catarina, occurred in March 2004. Suitable statistical scores for ensemble weather forecasting are calculated to assess objectively the impact that modifications proposed in each experiment has on the quality of ensemble weather predictions. The results show that extratropical EOF perturbations develops preferentially near regions with high baroclinicity in midlatitudes and close to areas of important synoptic systems that act in the tropics-extratropics of the Southern Hemisphere during the austral summer. Perturbations on P and Q are important in obtaining perturbations that are more organized and with more baroclinic structures in midlatitudes. This modification also produces perturbations that grow faster than in those cases in which no perturbations are applied to P and Q, during the nonlinear model integration. Statistical evaluation indicates that extratropical EOF perturbations span a subspace in the phase space representing fast-growing errors, contributing to the enhancement of the ensemble forecast quality in both deterministic and probabilistic sense and, moreover, including more diversity in the initial perturbations. Regional EOF Perturbations computed separately over northern South America and southern South America in addition to hemispheric perturbations contribute in a general sense to the improvement of local forecasts over the target region. The simplified breeding method presents a performance similar to that of EOF method over extratropics, showing slight advantage only in the ensemble spread in this region. However, the EOF method is more skillful over tropics and South America, indicating that it is more suitable for both regions. The results of the case study for the cyclone Catarina show that additional EOF perturbations over the extratropics and on P and Q fields increase the ability of the ensemble members in simulating the system and contribute to produce better predictions of the cyclone central pressure. |
metadata.producao.dc.language: | pt_BR |
metadata.producao.dc.publisher: | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE |
metadata.producao.dc.publisher.program: | Pós-graduaçao em Meteorologia |
metadata.producao.dc.subject: | Meteorologia Climatologia Mudança do clima Atmosfera |
metadata.producao.dc.rights.access: | Acesso Aberto |
metadata.producao.dc.identifier.uri: | https://repositorio.mctic.gov.br/handle/mctic/3834 |
Appears in Collections: | Produção científica dos servidores |
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