Melhorando a identificação do granizo na região do vale do Ebro usando observações de radar: equações de probabilidade e limites de alerta (2023)

Este trabalho propõe um novo método para detecção e probabilidade de precipitação de granizo, baseado em medições de radar de banda X de polarização simples. Usando um conjunto de dados que consiste em volumes de refletividade, observações de solo e dados de sondagem atmosférica, um índice de probabilidade de granizo, que fornece uma estimativa simples do potencial de granizo, foi treinado e adaptado na área de estudo do ambiente metropolitano de Nápoles. A probabilidade de granizo foi calculada a partir de quatro métodos diferentes de detecção de granizo. Os dois primeiros, baseados em (1) dados de refletividade e medições de temperatura e (2) no produto de densidade de líquido integrado verticalmente, respectivamente, foram selecionados da literatura disponível. As outras duas técnicas são baseadas em critérios combinados dos métodos acima mencionados: a primeira (3) é baseada na análise discriminante linear, enquanto a outra (4) se baseia na abordagem da lógica fuzzy. Este último é um critério inovador baseado em uma etapa de fuzzificação realizada por meio de funções de pertinência de rampa. Os desempenhos dos quatro métodos foram testados usando um conjunto de dados independente: os resultados destacam que o método combinado de orientação fuzzy tem um desempenho ligeiramente melhor em termos de taxa de alarme falso, índice de sucesso crítico e área sob a característica operacional relativa. Um exemplo de aplicação dos produtos de probabilidade e detecção de granizo propostos também é apresentado para um evento relevante de granizo ocorrido em 21 de julho de 2014.

A maioria dos fenômenos climáticos adversos na Catalunha (nordeste da Península Ibérica) são causados ​​por eventos convectivos, que podem produzir chuvas intensas, grandes pedras de granizo, ventos fortes, raios e/ou tornados. Essas tempestades geralmente têm caminhos marcados. No entanto, suas trajetórias podem variar drasticamente a qualquer momento, mudando completamente a direção do caminho que seguiram anteriormente. Além disso, algumas tempestades se dividem ou se fundem, criando novas formações com comportamento diferente. A fim de identificar os movimentos potencialmente anômalos que algumas tempestades fazem, este artigo apresenta uma metodologia de duas etapas usando um banco de dados com 8 anos de dados de campos de precipitação diária para a região da Catalunha (2008–2015). Em primeiro lugar, classifica os campos de precipitação diária entre dias com “sem chuva”, “chuva não potencialmente convectiva” e “chuva potencialmente convectiva”, com base na precipitação acumulada diária e limiares de extensão. Em segundo lugar, categoriza estruturas convectivas dentro de campos de chuva e identifica brevemente suas principais características, distinguindo se houve algum movimento anômalo de tempestade em cada caso. Esta metodologia foi aplicada ao período 2008-2015, e foram obtidas as principais características climáticas de dias convectivos e não convectivos. A metodologia pode ser exportada para outras regiões que não possuem os algoritmos baseados em radar necessários para detectar células convectivas, mas onde existe uma boa rede de pluviômetros instalada.

O principal objetivo do presente trabalho é propor alguns novos critérios que irão melhorar o diagnóstico de granizo na superfície em tempo real, para que possam ser aplicados em tarefas de vigilância e para fins de previsão. Os critérios baseiam-se num melhor conhecimento das células convectivas que produzem granizo durante o seu ciclo de vida e numa melhor distinção entre estas células e as células que não produzem granizo à superfície. O trabalho se concentrou em uma região do nordeste da Península Ibérica, selecionando eventos de granizo ocorridos no período 2004-2012 e usando as informações fornecidas pela rede de radares meteorológicos do Serviço Meteorológico da Catalunha. A metodologia trata da análise do nível de refletividade associado aos valores máximos, que podem ser considerados como o núcleo do desenvolvimento vertical convectivo. Os parâmetros de radar escolhidos são operativos e levam em consideração o seguinte: a refletividade, o líquido verticalmente integrado, a maior altitude em que os ecos do radar foram observados sobre um determinado limite de refletividade, bem como a direção e a duração das células convectivas . Este trabalho visa complementar todos os trabalhos anteriores realizados por diferentes autores, de forma a melhor identificar o granizo na região escolhida.

Chuvas de granizo prejudiciais são raras, mas são fenômenos meteorológicos significativos do ponto de vista das perdas econômicas na Europa central. Devido à alta variabilidade espacial e temporal do granizo, a detecção adequada de ocorrências de granizo é quase impossível usando apenas relatórios de estações terrestres. Uma abordagem alternativa usa informações de radares meteorológicos. Vários algoritmos que usam dados de radar de polarização única foram desenvolvidos para detecção de granizo. No presente estudo, sete algoritmos foram testados em eventos de granizo recentes bem documentados da República Tcheca e do sudoeste da Alemanha de 2002 a 2011. eventos de granizo. Os resultados mostraram que a técnica de Waldvogel e o algoritmo de granizo severo NEXRAD foram os métodos mais precisos para detecção de granizo na área de interesse. Um critério combinado foi proposto com base em uma combinação de técnicas previamente testadas. A precisão deste “critério combinado” foi demonstrada para um evento de granizo severo. As habilidades dos critérios testados para fornecer informações sobre a distribuição da área de queda de granizo e o risco de danos por granizo no território tcheco foram mostradas e discutidas.

Geomorfologia, Volume 238, 2015, pp. 78-93

Pesquisa Atmosférica, Volumes 178–179, 2016, pp. 426-444

As costas do Mediterrâneo Ocidental são persistentemente afetadas por fenómenos severos relacionados com sistemas convectivos marítimos. Áreas com baixa densidade de observações em torno de regiões altamente povoadas representam sérios desafios de previsão devido ao risco de deturpar estruturas cruciais. Este problema de previsão é exemplificado pela linha de instabilidade que afetou Mallorca (Espanha) em 4 de outubro de 2007. Os algoritmos de assimilação Ensemble Kalman Filter (EnKF) exploram as informações estatísticas transmitidas por ensembles e são especialmente adequados para regiões com pouco conhecimento sobre estatísticas de erros climatológicos e covariâncias . Investigamos o potencial de melhoria da previsibilidade a partir da assimilação de observações padrão no evento da linha de instabilidade. As previsões de conjunto são avaliadas em termos de produtos probabilísticos que destacam claramente as diferenças entre os experimentos de assimilação e de controle. Os resultados mostram as grandes melhorias realizadas pelo sistema EnKF em termos de ameaça de clima severo. A atribuição dessas melhorias é discutida em termos de ingredientes ambientais ligados à formação de linhas de instabilidade. Os experimentos revelam que as melhorias na previsão são totalmente atribuíveis à capacidade do EnKF de representar com precisão o fluxo convergente sobre o Mar de Alboran, responsável pelo início da tempestade. Experimentos de sensibilidade adicionais são realizados para confirmar o papel primário hipotético das observações terrestres na representação precisa do fluxo convergente de baixo nível. Esses experimentos confirmam a capacidade do sistema de assimilação sequencial em transmitir informações observacionais cruciais de áreas terrestres para marinhas e, assim, conferir ao EnKF um papel central em futuras atualizações de sistemas de previsão do tempo de alto impacto na região do Mediterrâneo Ocidental.

Quaternário Internacional, Volume 364, 2015, pp. 6-21

O estudo da geomorfologia glacial na Cordilheira Cantábrica, uma cordilheira que se estende por 460km ao longo da costa norte da Península Ibérica (SW da Europa), teve início no final do século XIX e prossegue atualmente com um número crescente de trabalhos de investigação. No entanto, o número e o tempo das glaciações permanecem pouco compreendidos, em parte devido ao número ainda limitado de idades numéricas. A sua localização a sul e a proximidade do Oceano Atlântico tornam esta serra potencialmente sensível às flutuações climáticas do passado. Este trabalho atualiza a evolução do conhecimento glacial para toda a cordilheira, desde o Maciço Queixa-Invernadoiro até à Serra Basca, revendo: (i) a história da pesquisa glacial desde finais do século XIX; (ii) as abordagens metodológicas aplicadas para reconstruir a extensão espacial e o tempo dos estágios glaciais passados; e (iii) as principais evidências geomorfológicas e geocronológicas relatadas até o momento, incluindo feições glaciais atribuídas ao Último Ciclo Glacial (últimos 120ka) e glaciações anteriores. De acordo com o conhecimento atual, as geleiras se estendiam sobre a Cordilheira Cantábrica cobrindo uma área total de 3150 km², apresentando desenvolvimento assimétrico condicionado por variações da configuração topográfica e aporte de umidade ao longo da serra. A geocronologia disponível baseada em radiocarbono, luminescência opticamente estimulada e nuclídeos cosmogênicos terrestres sugere a ocorrência de pelo menos 2 avanços glaciais durante o Último Ciclo Glacial: (i) um estágio máximo glacial que ocorreu em uma idade mínima de 36–45ka (estágio isotópico marinho 3) e (ii) um segundo avanço glacial em 19–23ka (MIS 2). Em algumas áreas, a extensão das línguas glaciais durante o segundo avanço glacial foi comparável ao máximo glacial anterior e foi seguida por condições de recuo glacial com formação de morenas recessivas. Condições glaciais assíncronas máximas foram relatadas apenas para os maciços de Castro Valnera (MIS 4, 3 idades numéricas) e Queixa-Invernadoiro (MIS 6, 1 idade numérica) até agora. Finalmente, evidências geomorfológicas relatadas em Picos de Europa foram atribuídas a glaciações anteriores e correlacionadas com condições frias registradas durante MIS 12 e MIS 22 com base em um número muito limitado de idades numéricas.

Journal of Structural Geology, Volume 90, 2016, pp. 157-176

Construímos um mapa geológico, um modelo 3D e seções transversais, realizamos uma análise estrutural, determinamos os campos de tensão e os vetores de transporte tectônico, restauramos uma seção transversal e realizamos uma análise de subsidência para desvendar a evolução cinemática da porção emersa NE do Bacia Asturiana (NW da Península Ibérica), onde afloram rochas jurássicas. As principais dobras seguem NW-SE, as falhas normais exibem três orientações dominantes: NW-SE, NE-SW e E-W, e os impulsos exibem ataques E-W. Após a subsidência térmica do Triássico Superior-Jurássico Inferior, ocorreu o doming do Jurássico Médio, acompanhado por falhamento normal, alto fluxo de calor e soerguimento da bacia, seguido por subsidência da bacia de alta taxa do Jurássico Superior. Outro evento extensional, possivelmente durante o Jurássico Superior-Cretáceo Inferior, causou um incremento no deslocamento normal das falhas. Um evento de contração, provavelmente de idade Cenozóica, levou a contrafortes seletivos e irregularmente distribuídos e reativação de falhas como falhas reversas ou transcorrentes e dobramento e/ou compensação de algumas falhas anteriores por dobras e empurrões de nova geração. O evento do Jurássico Médio pode ser um precursor da abertura do Golfo da Biscaia e do Atlântico Norte que ocorreu do Jurássico Superior ao Cretáceo Inferior, enquanto o evento Cenozóico seria responsável pelas cordilheiras dos Pirineus e Cantábrico e pelo fechamento parcial do Golfo da Biscaia.

Ciência da Engenharia Química, Volume 192, 2018, pp. 244-253

A função de velocidade de sedimentação impedida para modelagem, simulação e controle de tanques de sedimentação secundários pode ser determinada a partir de testes em batelada. O método convencional é medir a velocidade da interface lodo-sobrenadante descendente (manta de lodo) como a mudança na altura ao longo do tempo em um vaso com área de seção transversal constante. Cada um desses experimentos fornece um ponto na curva de fluxo desde que, sob pressupostos idealizadores (suspensão monodispersa, sem efeitos de parede), a concentração de lodo permanece constante logo abaixo do manto de lodo até que alguma onda do fundo o alcance. Um método de estimativa recém-desenvolvido, baseado na teoria de equações diferenciais parciais hiperbólicas não lineares, é aplicado a dados sintéticos e experimentais. O método demonstra que uma parte substancial da função de fluxo pode ser estimada a partir de um único teste de lote em um vaso cônico. O novo método leva em consideração que, durante um experimento de sedimentação ideal em um cone, a concentração logo abaixo da manta de lodo aumenta com o tempo, uma vez que a massa de sólidos em suspensão ocupa um volume reduzido ao longo do tempo.

Ocean Modelling, Volume 104, 2016, pp. 252-268

Os modelos oceânicos numéricos de resolução grosseira devem normalmente incluir uma parametrização para turbulência de mesoescala. Uma receita comum para tais parametrizações é invocar a mistura de alguma quantidade de traçador, como potencial vorticidade ou flutuabilidade. No entanto, é bem conhecido que os fluxos parasitas incluem grandes componentes rotacionais que necessariamente não levam a nenhuma mistura; as difusividades parasitas diagnosticadas a partir de fluxos não filtrados são, portanto, contaminadas pela presença desses componentes rotacionais. Aqui, uma nova metodologia é aplicada pela qual as difusividades parasitas são diagnosticadas diretamente da função de força parasita. A função de força parasita depende apenas das divergências de fluxo, é independente de quaisquer componentes de fluxo rotacional e é inerentemente não local e suave. Um procedimento de inversão única é aplicado, minimizando a incompatibilidade entre funções de força parametrizadas e funções de força derivadas de cálculos de resolução de turbilhão. Isso permite que as difusividades associadas com a vorticidade do potencial parasita e os coeficientes de Gent-McWilliams associados aos fluxos de flutuação parasita sejam diagnosticados. Esta metodologia é aplicada a simulações de giros oceânicos quasi-geostróficos multicamada. Verificou-se que: (i) um esquema de gradiente estritamente descendente para misturar vorticidade potencial e flutuabilidade quase-geostrófica tem sucesso limitado na redução da incompatibilidade em comparação com um sem restrição de sinal na difusividade parasita ou coeficiente Gent-McWilliams, com sinais negativos predominantes em torno do jato médio de tempo; (ii) o diagnóstico é bem-sucedido longe da região do jato e da camada superior forçada pelo vento; (iii) as localizações de linhas de fluxo médias fechadas correlacionam-se com sinais de difusividade de vorticidade de potencial turbulento positivo; (iv) há indicação de que a magnitude da difusividade da vorticidade do potencial parasita se correlaciona bem com a energia parasita. As implicações para a parametrização são discutidas à luz desses resultados de diagnóstico.