Interpolação da precipitação horária observada com a especificação da área de cobertura da precipitação baseada em dados do satélite GOES: uma aplicação a eventos severos no sul do Brasil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mendoza, Felipe Raphael Theodorovitz
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000404s
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/21848
Resumo: The characterization of the space-time occurrence of precipitation is fundamental for ade- quate quantification of the regional water availability, in the form of flow in the rivers, of the water demand by the natural and agricultural ecosystems, in the form of evapotranspira- tion and characterization of severe events, such as droughts and floods. The adequate quantification of these events is directly related to the quality of precipitation measurement, through the terrestrial hydrological cycle. In this research are selected events occurred between the years of 2011 and 2016 when there is a report of natural disasters by the Civil Defense of Rio Grande do Sul. A methodology is proposed that simulates the intensity and specifies the area of coverage of the precipitation. For this, the Inverse Distance Weigh- ted (IDW) interpolation method is combined with optimization of its parameters p and dx through cross-validation and data from the GOES12 satellite in the infrared channel (IDW) .LTBh). For that, we used data from the National Institute of Meteorology (INMET), National Water Agency (ANA) and Civil Defense-RS (DC-RS) that, when combined, define the study events . Methodologies for defining brightness temperature thresholds that determine the rainfall and non-rainfall regions (Temperature Range of Time Brightness (LTBh)), Tempe- rature Threshold (LTBev)) and Optimized Brightness Temperature Limit (LTBotim)). From this, the IDW optimized method is applied by cross-validation within each region defined by the thresholds (masks). The results of the masks with different brightness temperature thresholds and cross validation were evaluated with CSI, MAE and NRMSE and with two other methods of precipitation estimation through remote sensing: GSMAP and CMORPH. The result of the parameters for the MAE showed better results for the LTBh. However, it is recommended the test with several statistical indices for cross-validation, since the statisti- cal indices were sensitive for each case of severe event. The LTBh and LTBotim methods were similar for the qualitative evaluation of the precipitation, but in the quantitative evalua- tion (PC and CSI), LTBh obtained better results.
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The adequate quantification of these events is directly related to the quality of precipitation measurement, through the terrestrial hydrological cycle. In this research are selected events occurred between the years of 2011 and 2016 when there is a report of natural disasters by the Civil Defense of Rio Grande do Sul. A methodology is proposed that simulates the intensity and specifies the area of coverage of the precipitation. For this, the Inverse Distance Weigh- ted (IDW) interpolation method is combined with optimization of its parameters p and dx through cross-validation and data from the GOES12 satellite in the infrared channel (IDW) .LTBh). For that, we used data from the National Institute of Meteorology (INMET), National Water Agency (ANA) and Civil Defense-RS (DC-RS) that, when combined, define the study events . Methodologies for defining brightness temperature thresholds that determine the rainfall and non-rainfall regions (Temperature Range of Time Brightness (LTBh)), Tempe- rature Threshold (LTBev)) and Optimized Brightness Temperature Limit (LTBotim)). From this, the IDW optimized method is applied by cross-validation within each region defined by the thresholds (masks). The results of the masks with different brightness temperature thresholds and cross validation were evaluated with CSI, MAE and NRMSE and with two other methods of precipitation estimation through remote sensing: GSMAP and CMORPH. The result of the parameters for the MAE showed better results for the LTBh. However, it is recommended the test with several statistical indices for cross-validation, since the statisti- cal indices were sensitive for each case of severe event. The LTBh and LTBotim methods were similar for the qualitative evaluation of the precipitation, but in the quantitative evalua- tion (PC and CSI), LTBh obtained better results.A caracterização da ocorrência espaço-temporal da precipitação é fundamental para quan- tificação adequada da disponibilidade hídrica regional, na forma de vazão nos rios, da de- manda hídrica pelos ecossistemas naturais e agrícolas, na forma de evapotranspiração e caracterização de eventos severos, como secas e enchentes. A quantificação adequada destes eventos está diretamente relacionada à qualidade da medida da precipitação, atra- vés do ciclo hidrológico terrestre. Nesta pesquisa são selecionados eventos ocorridos entre os anos de 2011 e 2016 quando existe reporte de desastres naturais pela Defesa Civil do Rio Grande do Sul. É proposta uma metodologia que simule a intensidade e especifique a área de cobertura da precipitação. Para isso, combina-se o método de interpolação Ponde- rada pelo Inverso da Distância (IDW) com otimização de seus parâmetros p e dx através de validação cruzada e dados do satélite GOES12 no canal infravermelho-4km (IDW.LTBh). Para isso foram utilizados dados no Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), Agência Nacional das Águas (ANA) e Defesa Civil-RS (DC-RS) que combinados definem os even- tos de estudo. A partir dos dados horários do INMET e diários da ANA, foram analisadas metodologias para definição de limiares de temperatura de brilho que determinam as re- giões de chuva e não chuva (Limiar de Temperatura de Brilho Horário (LTBh), Limiar de Temperatura de Brilho por Evento (LTBev) e Limiar de Temperatura de Brilho Otimizado (LTBotim)). A partir disso, é aplicado o método IDW otimizado por validação cruzada den- tro de cada região definida pelos limiares (máscaras). Os resultados das máscaras com os diferentes limiares de temperatura de brilho e da validação cruzada foram avaliados com o CSI, MAE eNRMSE e com outras duas metodologias de estimativa de precipitação através de sensoriamento remoto: o GSMAP e CMORPH. O resultado dos parâmetros para o MAE mostraram-se com melhores resultados para o LTBh. Porém, recomenda-se o teste com vários índices estatísticos para a validação cruzada, pois os índices estatísti- cos mostraram-se sensíveis para cada caso de evento severo. O método LTBh e LTBotim mostraram-se similares quanto a avaliação qualitativa da precipitação, porém, na avaliação quantitativa (PC e CSI), o LTBh obteve resultados superiores.Universidade Federal de Santa MariaBrasilMeteorologiaUFSMPrograma de Pós-Graduação em MeteorologiaCentro de Ciências Naturais e ExatasTatsch, Jônatan Duponthttp://lattes.cnpq.br/2365902346826079Muza, MichelAnabor, VagnerMendoza, Felipe Raphael Theodorovitz2021-08-09T18:08:47Z2021-08-09T18:08:47Z2017-03-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/21848ark:/26339/001300000404sporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-06-10T19:54:33Zoai:repositorio.ufsm.br:1/21848Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-06-10T19:54:33Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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