A emissividade da superfície continental em micro-ondas e suas implicações na assimilação de radiâncias - Bruna Barbosa Silveira (2017)
Para que medidas de satélite na banda de micro-ondas (MO) possam ser assimiladas em modelos de previsão numérica do tempo, em particular nos canais sensíveis à superfície, é necessária uma correta caracterização da emissividade da superfície. Enquanto o papel da emissividade é facilmente entendido sobre a superfície oceânica, sobre os continentes existem limitações devido à complexidade da superfície terrestre, em particular associada a heterogeneidade da cobertura da superfície. Nesse sentido, esta tese propôs quantificar a contribuição das características do solo e da vegetação na estimativa da emissividade em micro-ondas e estimar o seu impacto na assimilação de radiâncias [no sistema GridPoint Statistical Interpolation (GSI) e o modelo Brazilian Global Atmospheric Model (BAM)] para os canais sensíveis à superfície terrestre. Para regiões onde a cobertura de vegetação é escassa os resultados mostram que a emissividade simulada para os canais de 1 a 3 do sensor Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU-A) em geral é superestimada. Com a finalidade de identificar os parâmetros/variáveis que mais contribuem para a simulação da emissividade foram aplicados dois métodos de análise de sensibilidade, os quais indicaram que no caso de solo nu a temperatura da superfície terrestre, temperatura do solo e umidade do solo são os parâmetros que mais contribuem para a simulação da emissividade. Para superfícies caracterizadas como floresta tropical, a espessura da folha, conteúdo gravimétrico de água no dossel e a densidade da vegetação foram os parâmetros/variáveis que apresentaram maior contribuição. De tal modo, foi proposta a utilização de campos alternativos de umidade do solo e temperatura da superfície terrestre para a simulação da emissividade e consequentemente temperatura de brilho no sistema de assimilação GSI-BAM. Com isso foram realizados três experimentos [alterando a umidade do solo (EXP02), alterando a temperatura da superfície terrestre (EXP03) e por fim alterando as duas em conjunto (EXP04)], nos quais se encontrou que as maiores contribuições na simulação da emissividade ocorreram em coberturas da superfície sem vegetação densa. Tal comportamento é explicado pela análise de sensibilidade. Os três canais analisados apresentaram as mesmas características. Quando avaliados os canais sensíveis à superfície do AMSU-A no sistema de assimilação, as alterações na umidade do solo sozinha, ou em conjunto com a temperatura da superfície, resultam em um aumento do número de observações seguido de uma melhoria dos campos de análise e estimativa inicial. Por sua vez, quando alterada somente a temperatura da superfície, houve, na média, uma diminuição no número de dados assimilados e pequena degradação da análise e estimativa inicial. Notou-se ainda que com as mudanças realizadas nos experimentos EXP02 e EXP04 ocorreu um ganho no coeficiente de correlação de anomalia da altura do geopotencial em 500 hPa em relação ao experimento controle, e esses ganhos foram encontrados a partir de 90 horas de previsão. Todavia, no experimento EXP03 houve degradação das previsões a partir de 42 horas.