O potencial do PWV-GPS em predizer tempestades: estudo de caso de linhas de instabilidade - Thamiris Luisa de Oliveira Brandão Campos (2018)
O GPS (Global Positioning System) consiste em uma constelação de satélites que transmitem sinais de rádio frequência para um grande número de usuários para as mais variadas aplicações, desde definição de rotas, até aplicações militares. Para as ciências atmosféricas, uma aplicação GPS que se destaca é a quantificação do vapor dágua precipitável-PWV (acrônimo em inglês de Precipitable Water Vapor). Os valores de vapor dágua precipitável obtidos por GPS (PWV-GPS) além de apresentar qualidade semelhante aos obtidos por radiossondas (medidas em loco), podem ser obtidos com alta resolução temporal. Explorando essa característica alguns estudos têm capturado padrões de aumento do PWV-GPS antes de precipitações intensas, o que tem contribuído para melhor predizer tempestades. A relação entre as tempestades e o comportamento do PWV-GPS é altamente complexa e não linear, na qual diversos aspectos devem ser considerados. As linhas de instabilidade são fenômenos de mesoescala, caracterizados por aglomerados de nuvens convectivas em forma de linha com grande extensão horizontal, as quais são responsáveis por grandes acumulados de chuva. Visando compreender melhor as linhas de instabilidade que se formam na costa norte do Brasil e a variabilidade espacial e temporal da umidade atmosférica, bem como a precipitação à elas associadas, o Projeto CHUVA instalou, junto aos seus equipamentos já utilizados em outras campanhas, uma rede densa de 15 receptores GPS de base terrestre na cidade de Belém-PA durante o mês de junho de 2011. Esse conjunto abundante de dados PWV-GPS e informações da precipitação usando radar e outros equipamentos, criou um laboratório quase ideal para investigar o potencial das observações GPS e sua relação com a ocorrência das tempestades. Assim, o presente estudo investiga a tese de que as estimativas PWV-GPS apresentam potencial para contribuir no aprimoramento das previsões de curtíssimo prazo de precipitação intensa associadas às linhas de instabilidade. Para isso duas frentes de pesquisa foram exploradas. Uma primeira visando desenvolver uma metodologia baseada apenas nos dados PWV-GPS capaz de prever as precipitações que ocorreram durante a atuação das linhas de instabilidade. E uma segunda através da assimilação do PWV-GPS em um modelo de alta resolução, avaliar o impacto nas precipitações, quanto o posicionamento, abrangência e a intensidade das tempestades. Os resultados mostram uma elevação significativa seguida de uma queda de PWV-GPS, que ocorrem em torno de 30 minutos antes do pico de precipitações intensas, o que permitiu definir alguns critérios que permitem prever com margem de acerto de 75% a ocorrência da tempestades associado a passagem das linhas de instabilidade. Quanto à assimilação do PWV-GPS, os resultados mostraram que utilizando uma configuração adequada do sistema de assimilação/previsão o impacto é positivo na melhoria do posicionamento dos eventos de precipitação, embora se observe uma superestimativa na intensidade e abrangência. Os resultados encontrados nesta pesquisa evidenciam o potencial das observações GPS em aplicações nowcasting de eventos extremos.