Submitted by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2016-08-29T14:57:34Z No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2016-08-31T12:52:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2016-08-31T12:56:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-31T12:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A new dataset based on 5 years of operational meteorological weather radars from Amazon Protection System has enabled new knowledge in relation to rainfall in the Amazon Basin. The dataset has been calibrated against the TRMM-PR to remove bias and filtered to remove partial bean blocking by topography. Peculiar characteristics of 10 different regions are discussed from the point of view of the annual and diurnal cycles of reflectivity, as well as the vertical distribution of precipitation. Rainfall variability are analyzed on west and northwest Amazon and under different regime meridional wind. Lightning data are used to supplement the analysis of raincloud features. Similarities between the annual and diurnal cycles are found in northwestern and western, southwestern and southern, and northeastern and northern Amazon. Nocturnal peaks are found in stratiform fraction on southern, southwestern, western, northwestern, northern, central western, and coastal region. The convective fraction on western, northwestern, northern and central eastern region also show nocturnal peaks. Analysis of the vertical distributions of radar reflectivity at each radar site indicates that in the northern coast close to Belém heavy rainfall with deep convective systems is observed throughout the year. More oceanic-like clouds are also observed there and in other locations in the northern coast like Macapá, where the frequency of lightning is quite low. The locations in western Amazon, São Gabriel da Cachoeira and Tabatinga are closer to the Andes Mountains which may influence the rainclouds. São Gabriel da Cachoeira located in the northwest portion of the Amazon Basin has a regime with rainfall in all seasons with a slight decrease from August to October when the systems become more convective and with more lightning. The rainfall variability on northwest and western Amazon show that in northern wind regimes, the rain are more frequent in both São Gabriel da Cachoeira as Tabatinga, however they tend to be more intense and more convective under south wind in São Gabriel da Cachoeira and north wind in Tabatinga. / Um novo conjunto de dados baseado em 5 anos dos radares meteorológicos operacionais do SIPAM (Sistema de Proteção da Amazônia) habilitam novos conhecimentos em relação às chuvas na Bacia Amazônica. O conjunto de dados são calibrados com base no TRMM-PR, para remover diferenças entre os campos de refletividade e filtrar bloqueios parciais do feixe sobre a topografia. Características peculiares de 10 diferentes regiões são discutidas do ponto de vista dos ciclos anuais e diurnos dos campos de refletividade do radar, assim como a distribuição vertical da precipitação. Variabilidade da precipitação são analisadas nas regiões oeste e noroeste da Amazônia e sob diferentes regimes do vento meridional. Informações de raios são utilizadas para complementar a análise das características das nuvens. Similaridades nos ciclos anuais e diurnos são encontradas no noroeste e oeste, sudoeste e sul e nordeste e norte da Amazônia. Picos noturnos são encontrados na fração estratiforme no sul, sudoeste, oeste, noroeste, norte, centro oeste e região costeira. A fração convectiva nas regiões oeste, noroeste, norte e centro leste também mostraram picos noturnos. Análises da distribuição vertical da refletividade do radar para cada região indicaram que na costa norte, próximo a Belém é observado chuvas fortes e com sistemas convectivos profundos ao longo do ano. Mais próximos de nuvens oceânicas também foram observados em outras localizações da costa norte, como em Macapá, onde a frequência de raios é baixa. As localizações a oeste da Amazônia, São Gabriel da Cachoeira e Tabatinga estão próximas da Cordilheira dos Andes que pode influenciar na formação e intensificação das nuvens de chuva. São Gabriel da Cachoeira, localizado no noroeste da Bacia Amazônica apresente um regime chuvoso em todas as estações com suave decréscimo das chuvas entre agosto e outubro, quando os sistemas são mais convectivos e com maior frequência de raios. A variabilidade das chuvas no noroeste e oeste da Amazônia mostram que sob regimes de vento de norte, as chuvas são mais frequentes tanto em São Gabriel da cachoeira como em Tabatinga, no entanto, tendem a serem mais intensas e com caráter mais convectivo sob regimes de vento sul, em São Gabriel da Cachoeira e de norte em Tabatinga.

Resumo: A previsão de tempo tem exercido um importante papel na prevenção de perdas de vidas e de bens materiais devido a alagamentos, inundações ou desmoronamentos causados por eventos severos tais como chuvas intensas ou tempestades. Porém as ferramentas de visualização de dados de Radar Meteorológico são bidimensionais, ou seja, apresentam os dados de forma planar. Além disto, as ferramentas tem necessidade de instalação e muitas vezes, são desenvolvidas para Sistemas Operacionais específicos. Este trabalho apresenta uma ferramenta de Visualização de Dados de Radar Meteorológico Tridimensionais utilizando WebGL. A ferramenta apresentada permite visualizar os dados atualizados de leitura da atmosfera da região do Radar Meteorológico, em uma Visualização Tridimensional, permitindo visualizar as estruturas das nuvens e chuva, por meio da reflectividade captada pelo Radar. Utilizando WebGL, a visualização pode ser feita sem necessidade de instalação de nenhum tipo de software ou plugin especial, bastando um navegador de Internet compatível com WebGL, tal como Google Chromec e Mozilla Firefoxc . Mesmo sem possuir o conceito de caˆmera em seu conjunto de instruções, WebGL permite a programação com desenvolvimento de funções em JavaScript para que seja possível a implementação de mecanismos de navegação pelos dados visualizados. Com este recurso, o profissional pode navegar dentro do volume de dados, permitindo visualização e análise mais detalhada de algum evento metereológico que deseja-se averiguar usando os controles da câmera virtual. Os experimentos constituiram-se de testes visualizando treze elevações de data e hora específicas separadamente, visualizando apenas uma elevação (sweep) em cada teste. Foi efetuado também, experimento com todas as treze elevações para a mesma data e hora específicas, com todos os dados e formando o volume tridimensional. O visualizador teve bom desempenho, inclusive com a navegação pela câmera. A ferramenta de filtro foi utilizada para permitir a remoção de parte dos dados, disponibilizando melhor visualização de dados específicos. Baseado nos depoimentos coletados, a ferramenta tem potencial para uso tanto em ambiente operacional quanto em ambiente de pesquisa, e a ferramenta de navegação com a câmera, permite a visualização de detalhes não facilmente identificados com as ferramentas de visualização atualmente utilizadas. Conclue-se que a ferramenta apresentada tem bom desempenho para ser empregada para previsões de curto prazo (Nowcast) e também em ambiente de pesquisa, permitindo visualização tridimensional, compreensão e análise dos fenômenos metereológicos, utilizando tecnologia preparada para a Internet, sem instalação de software, pacote ou plugins.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-11Bitstream added on 2014-12-02T11:21:35Z : No. of bitstreams: 1 000800048.pdf: 3915803 bytes, checksum: caa7df2bd754d00c76832ff751fc7611 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo examinar o uso das previsões de precipitação fornecidas pelo modelo n umérico de previsão do tempo ETA , para a agricultura , especialmente no que se refere à irrigação . O modelo ETA utilizado neste trabalho foi configurado c om a parametrização d a convecção de Kain - Fritsch, resolução horizontal de 10km x 10 k m, e 38 níveis na vertical. As previsões de precipitação acumulada em 24h do modelo ETA foram confrontadas com os dados de precipitação do radar meteorológico do Instituto de Pesquisas Meteoro lógicas da Unesp/Bauru (IPMet) , os quais foram obtidos usando a relação Z - R Rosenfeld , que pareceu a mais apropriada para a região estudada , dentre as demais relações Z - R testadas, como a Z - R Marshall - Palmer. Além de escolher a Z - R Rosenfeld , a s estimativas da precipitação pelo radar usando a relação Z - R foram corrigidas usando uma equação de regressão linear , desenvolvida com os dados de precipitação medida em três estações meteo rológicas disponíveis . O uso dessa equação é sugerido na solução de problemas práticos , tais como o cálculo de precipitação mensal no monitoramento climático. Esse procedimento permitiu reduzir significativamente a tendência que a relação Z - R escolhida ten de a subestimar a precipitação. O resultado da verificação do ETA mostra que q uando se considera somente a ocorrência do fenômeno chuva, independente da sua quantidade, o índice de acerto do modelo é em torno de 60 % para os dois primeiros dias de previsão e ligeiramente menor para o terceiro dia. Entretanto, quando a previsão da quantidade de precipitação é confrontada com a do radar, a percentagem de acerto na maior parte da área verificada não alcança mais que 50% . Além da verificação do modelo ETA propriamente dito, o trabalho a presenta uma metodologia de pesquisa que poderá futuramente ser ... / This work aims to determine the potential use of rainfall forecasts provided by the numerical model of weather prediction ETA, especially regarding irrigation in agriculture. The ETA model was configured with Kain - Fritsch convection parameterization and run with 10km x 10km horizontal resolution, and 38 vertical levels. The ETA 24h accumulated rainfall was compared to radar data precipitation from the Institute of Meteorological Research of the São Paulo State University (IPMet/UNESP), which were obtained using the Z - R Rosenfeld relationship that proved to be more appropriate than others, such as Marshal - Palmer. The systematic error of the radar precipitation data was corrected by using a linea r regression approximation, which statistically adjust these data to gauge rainfall data from three weather stations available. Some applications of this equation to practical problems solution are suggested, such as the calculation of monthly precipitatio n for climate monitoring in the radar resolution. This procedure allowed reducing the chosen ZR tend to underestimate precipitation. The verification result shows that when one considers only the occurrence of the rain phenomenon, regardless its amount, t he percentage of the success of ETA is around 60% for the first two days of the forecast and slightly lower for the third day. However, when the rainfall amount of the model is confronted with the radar precipitation, the percentage of the success most of time does not reach 50%, suggesting the need for substantial model improvement before being considered a useful source for issues related to irrigation. Besides the verification of the ETA model, the work presents a methodology that could be used in the e valuation of other models, in order to verify their potential in agriculture ...

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-17T20:58:16Z No. of bitstreams: 1 2016_CarolinaLópezRendón.pdf: 4558379 bytes, checksum: b7833a6fd8d7008ceafa97513a53da1f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-14T18:16:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CarolinaLópezRendón.pdf: 4558379 bytes, checksum: b7833a6fd8d7008ceafa97513a53da1f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T18:16:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CarolinaLópezRendón.pdf: 4558379 bytes, checksum: b7833a6fd8d7008ceafa97513a53da1f (MD5) / O trabalho consistiu na avaliação da ameaça por escorregamentos de terra a nível de bacia usando uma ferramenta que combina um modelo hidrológico completo com um modelo geotécnico probabilístico onde o objetivo final é incorporar essa ferramenta com um radar meteorológico até chegar num sistema de alerta temprana. Para o cálculo da ameaça desde a abordagem probabilística foi empregada a metodologia de confiabilidade (β*) embora a função objetivo não foi o fator de segurança, mas sim a altura crítica da água sub-superficial (lençol freático) proveniente da condição crítica da função de fator de segurança (FS=1). A análise estatística foi acoplada num modelo hidrológico-geotécnico apresentado por Aristizábal (2013) chamado SHIA_LandSlide, que envolve um sistema de tanques desenvolvido por Velez (2000), que simulam o ciclo hidrológico desde a caída da chuva até a vazão final do rio, junto com um modelo simples de talude infinito. A bacia escolhida para a análise foi a do rio “La Arenosa” localizada em San Carlos, um povoado perto da cidade de Medellín na Colômbia, onde foi calibrado o modelo determinístico (SHIA_LandSlide). Esso com o intuito de conhecer a relação no comportamento do modelo probabilístico (SHIA_LandSlide Probabilístico) com o modelo determinístico (SHIA_LandSlide). Depois da análise encontrou-se que em comparação com outros modelos semelhantes a porcentagem de acerto (Hit Rate) foi muito boa, com um 82%, 5% maior que o modelo SHIA_LandSlide, mas na porcentagem de falso alarme o SHIA_LandSlide Probabilístico apresentou um acréscimo de 20% que é um valor importante, mas levando em consideração que o modelo incorpora as incertezas do solo e os valores muito próximos à falha, o acréscimo do falso alarme já era esperado. Mas além dos anteriores índices, o modelo apresenta uma terceira faixa de valores que representam as células que depois do evento de chuva ficaram numa condição de estabilidade limite, onde a célula vai ser susceptível a qualquer mudança nas condições do solo, do entorno e também a solicitações externas como são chuvas posteriores, terremotos ou a intervenção antrópica. / This work contains a landslide hazard assessment in a drainage basin level. The assessment was done using a tool that combines a complete hydrological model with a probabilistic geotechnical model. The main objective was to include the tool within a weather radar in order to get an early warning system. Accounting for a probabilistic approach, a reliability methodology (β*) was implemented to estimate the landslide hazard. The critical height of the sub-surface water (water table) associated to the critical condition of a safety factor function (S.F. = 1.0) was the objective function, instead of the safety factor itself. The statistical analysis was coupled with a hydrological-geotechnical model called SHIA_LandSlide, developed by Aristizábal (2013). This model involves a system of tanks developed by Velez (2000) (that simulates the hydrological cycle from precipitation to the final flow in the river) with a simple infinite slope model. The basin drainage of the La Arenosa River, located in San Carlos (a town near Medellin), Colombia, was chosen for the analysis since the deterministic SHIA_LandSlide model was calibrated to such a basin. The predictions of the model considered in this dissertation, which uses a probabilistic approach, and the predictions of the aforementioned deterministic model were compared. The results indicate that, when compared to similar models, the model of this work approximates very well with the deterministic model, showing a very good Hit Rate (82%) 5% more than similar models with an increase in the false alarm (around 20%) that is high, but with a probabilistic analyses its common to elevate the false alarm rate because all of uncertainties.

Orientador : Prof. Dr. Sergio Scheer / Coorientador : Prof. Dr. Cesar Augustus Assis Beneti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 05/07/2016 / Inclui referências : f.99-104 / Área de concentração: Programação matemática / Resumo: Radares meteorológicos têm a característica de possibilitar a previsão de eventos severos à curto prazo. Porém, a qualidade dos dados provenientes de radares é comumente afetada por sinais indesejados, que não correspondem à precipitação, ocasionados pela presença de insetos e pássaros, topografia e outras interferências. Nesse contexto, sistemas de processamento e visualização interativa possuem grande importância, pois auxiliam a análise e consequente tomada de decisão com base na observação desses dados. Considerando o desenvolvimento da tecnologia de radares ocorrida nos últimos anos, processar e visualizar grandes quantidades de dados tem se tornado um desafio. Este trabalho trata do desenvolvimento de um sistema interativo para processamento e visualização de dados de radares meteorológicos, bem como a implementação de dois algoritmos para o controle da qualidade dos dados (filtros). A visualização interativa e o controle de qualidade desses dados têm particular importância para que analistas possam, de forma rápida e eficaz, extrair informações úteis e tomar decisões. Os dois filtros elaborados se baseiam em trabalhos existentes na literatura. O primeiro utiliza apenas a refletividade para correção dos dados e o segundo utiliza as novas informações disponibilizadas pelo radar polarimétrico dual. As comparações foram realizadas com a comparação com o algoritmo de classificação de hidrometeoros, disponível no software de operação do radar de dupla polarização. Dentre os dois filtros apresentados, a técnica que utiliza as variáveis polarimétricas apresentou melhores resultados em quase todos os requisitos, sendo inferior somente em tempo de processamento. Palavras-chave: Visualização Científica Interativa, Radar Polarimétrico Dual, Controle de Qualidade. / Abstract: Weather radars have the characteristic of enabling the prediction of short term severe events. However, the quality of data from radars is commonly affected by unwanted signals, which do not correspond to the precipitation, caused by the presence of insects and birds, topography and other interferences. In this context, processing systems and interactive visualization are very important because they help the analysis and subsequent decision making based on the observation of such data. Considering the development of radar technology in recent years, processing and viewing large amounts of data became a challenge. This paper reports the development of an interactive system for processing and weather radar data visualization, and the implementation of two algorithms for quality control of data (filters). The interactive visualization and quality control of such data are particularly important for analysts to quickly and effectively extract useful information and make decisions. The implemented filters are based on existing studies in the literature. The first uses only the reflectivity for data correction and the second uses the new information provided by the dual polarimetric radar. The comparisons were performed with the comparison with the hydrometeor classification algorithm, available in the dual polarization radar operational software. Of the two filters shown, the technique that uses the polarimetric variables showed better results in almost all of the requirements and lower results in processing time. Key-words: Interactive Scientific Visualization, Dual Polarimetry Radar, Quality Control.

Orientador: João Eduardo Machado Perea Martins / Banca: Reinaldo Bomfim da Silveira / Banca: Shigetoshi Sugahara / Banca: João Carlos Cury Saad / Banca: Dinival Martins / Resumo: Este trabalho tem por objetivo examinar o uso das previsões de precipitação fornecidas pelo modelo n umérico de previsão do tempo ETA , para a agricultura , especialmente no que se refere à irrigação . O modelo ETA utilizado neste trabalho foi configurado c om a parametrização d a convecção de Kain - Fritsch, resolução horizontal de 10km x 10 k m, e 38 níveis na vertical. As previsões de precipitação acumulada em 24h do modelo ETA foram confrontadas com os dados de precipitação do radar meteorológico do Instituto de Pesquisas Meteoro lógicas da Unesp/Bauru (IPMet) , os quais foram obtidos usando a relação Z - R Rosenfeld , que pareceu a mais apropriada para a região estudada , dentre as demais relações Z - R testadas, como a Z - R Marshall - Palmer. Além de escolher a Z - R Rosenfeld , a s estimativas da precipitação pelo radar usando a relação Z - R foram corrigidas usando uma equação de regressão linear , desenvolvida com os dados de precipitação medida em três estações meteo rológicas disponíveis . O uso dessa equação é sugerido na solução de problemas práticos , tais como o cálculo de precipitação mensal no monitoramento climático. Esse procedimento permitiu reduzir significativamente a tendência que a relação Z - R escolhida ten de a subestimar a precipitação. O resultado da verificação do ETA mostra que q uando se considera somente a ocorrência do fenômeno chuva, independente da sua quantidade, o índice de acerto do modelo é em torno de 60 % para os dois primeiros dias de previsão e ligeiramente menor para o terceiro dia. Entretanto, quando a previsão da quantidade de precipitação é confrontada com a do radar, a percentagem de acerto na maior parte da área verificada não alcança mais que 50% . Além da verificação do modelo ETA propriamente dito, o trabalho a presenta uma metodologia de pesquisa que poderá futuramente ser ... / Abstract: This work aims to determine the potential use of rainfall forecasts provided by the numerical model of weather prediction ETA, especially regarding irrigation in agriculture. The ETA model was configured with Kain - Fritsch convection parameterization and run with 10km x 10km horizontal resolution, and 38 vertical levels. The ETA 24h accumulated rainfall was compared to radar data precipitation from the Institute of Meteorological Research of the São Paulo State University (IPMet/UNESP), which were obtained using the Z - R Rosenfeld relationship that proved to be more appropriate than others, such as Marshal - Palmer. The systematic error of the radar precipitation data was corrected by using a linea r regression approximation, which statistically adjust these data to gauge rainfall data from three weather stations available. Some applications of this equation to practical problems solution are suggested, such as the calculation of monthly precipitatio n for climate monitoring in the radar resolution. This procedure allowed reducing the chosen ZR tend to underestimate precipitation. The verification result shows that when one considers only the occurrence of the rain phenomenon, regardless its amount, t he percentage of the success of ETA is around 60% for the first two days of the forecast and slightly lower for the third day. However, when the rainfall amount of the model is confronted with the radar precipitation, the percentage of the success most of time does not reach 50%, suggesting the need for substantial model improvement before being considered a useful source for issues related to irrigation. Besides the verification of the ETA model, the work presents a methodology that could be used in the e valuation of other models, in order to verify their potential in agriculture ... / Doutor

Orientador: Sandra Regina Monteiro Masalskiene Roveda / Resumo: O campo de refletividade de ecos observados por radares meteorológicos está sujeito a interferências de fenômenos físicos da atmosfera que podem resultar em interpretações não realísticas do fenômeno observado. Buscando ajustar o campo de refletividade de ecos detectados simultaneamente por dois radares meteorológicos ao longo da distância, este estudo desenvolveu um sistema baseado em regras fuzzy (SBRF), do tipo Takagi-Sugeno de primeira ordem, que combina as variáveis distância (km) e refletividade (dBZ) para expressar a refletividade ajustada de alvos mais distantes de um radar em relação a outro radar mais próximo, de modo que os efeitos das interferências nas medidas dos radares possam ser minimizados. Os dados utilizados são oriundos de dois radares meteorológicos do IPMet/UNESP, localizados nos municípios de Bauru (22,3583° S; 49,0278° W) e Presidente Prudente (22.175°1 S; 51.3743° W), no Brasil, no período de um ano de dados (2010) do produto CAPPI, faixa de 3.5km de altitude. A saída do sistema é nomeada refletividade fuzzy (RF) e é obtida através de um conjunto de nove curvas de regressão linear, cujos coeficientes angulares e lineares foram estimados pelo método dos mínimos quadrados. Dois parâmetros foram utilizados para análise das curvas obtidas: o coeficiente de correlação de Pearson e o coeficiente de determinação. O sistema foi aplicado a 20.514 dados referentes a 18 pixels distribuídos sobre uma faixa de comum cobertura dos radares. O modelo foi avaliado através das estatísticas de erro médio (BIAS), erro quadrático médio (MSE) e pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Os resultados obtidos demonstram a capacidade do sistema em aproximar o campo de refletividade de dois radares que operam sobre uma área de comum cobertura, devendo constituir-se ... (Resumo completo,clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The reflectivity field of echoes observed by weather radars is subjected to the interference of physical phenomena of the atmosphere that can result in unrealistic interpretations on its characteristics. Aiming to adjust the reflectivity field of echoes simultaneously detected by two weather radars over a distance, this study developed a Takagi-Sugeno fuzzy rule-based system, whose input variables are the distance(km) and the reflectivity(dBZ) of the echoes, in order to obtain the adjusted reflectivity of echoes more distant from a radar in relation to another closer radar that is considered to be less susceptible to interference and, therefore, more realistic. The data used are from two weather radars of IPMet/UNESP, located in the municipalities of Bauru (22.3583° S; 49.0278° W) and Presidente Prudente (22.1751° S; 51.3743° W), Brazil, which collected data of the CAPPI product in the period of one year (2010), with a sampling altitude range of 3.5 km. The system output is named "Fuzzy Reflectivity" (FR), obtained through the fuzzy approach of a set of nine linear regression curves, whose angular and linear coefficients were estimated by the method of least squares. Two parameters were used for the analysis of the curves obtained: the Pearson correlation coefficient and the coefficient of determination. The system was applied to 20,514 data related to 18 pixels spread over a range of common coverage of the radars. We evaluated the system performance by means of statistical parameters: average error (bias), mean square error (MSE) and Kolmogorov-Smirnov test. The results obtained demonstrate the system ability to refine the modeling of the issue in question in relation to the traditional statistical approaches, properly adjusting the reflectivity field of the echoes observed by two radars that operate over an area of common coverag ... (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Orientador : Prof. Dr. Sérgio Scheer / Co-orientador : Dr. Cesar Augustus Assis Beneti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 06/06/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Programação matemática / Resumo: A banda brilhante (BB) é uma camada de alta refletividade que ocorre durante o derretimento de neve agregada e cristais de gelo. Essa camada de alta refletividade pode causar erros no cálculo da taxa de precipitação. Por isso, é importante identificar corretamente essa camada nos dados de radar meteorológico para que uma correção possa ser aplicada. Este trabalho utiliza duas técnicas para a identificação desta região. A primeira utiliza os produtos VIL e Zmax para classificar os dados em precipitação convectiva e estratiforme, para então, dentro da região estratiforme, limitar a banda brilhante utilizando um cálculo de sua espessura aparente. A segunda, utiliza a metodologia k-means, que agrupa os dados em três grupos utilizando variáveis obtidas a partir dos dados de refletividade. Estes três grupos representam a precipitação convectiva, a estratiforme e a região de banda brilhante. Após a identificação da região de banda brilhante é aplicada uma técnica para a correção desses dados utilizando o perfil vertical de refletividade. Os valores de refletividade são então convertidos para taxa de precipitação utilizando uma relação Z-R adequada. Em seguida, esses valores são comparados com a precipitação medida por pluviômetros localizados no raio de alcance do radar. As duas técnicas obtiveram melhores resultados quando comparadas com os dados originais. Na comparação entre as técnicas, o k-means mostrou, em geral, os melhores resultados. Palavras-chave: Radar Meteorológico, Banda Brilhante, Perfil Vertical de Refletividade, K-means. / abstract: The bright band (BB) is a layer of enhanced reflectivity due to melting of aggregated snow and ice crystals. This layer of high reflectivity can cause errors in the calculation of the rain rate. Therefore, it is important to correctly identify this layer in radar observations for a correction to be applied. This current study uses two techniques for the identification of this region. The first uses the products VIL and composite reflectivities to convective-stratiform precipitation segregation, and then, within the stratiform region, limit the bright band using a first-guess apparent BB depth. The other method uses kmeans, wich is used for clustering the data into three clusters, using variables obtained from radar reflectivity. These three clusters represent the convective and stratiform precipitation and bright band region. After identify the region of bright band is applied a technique for the correction of these data using the vertical profile of reflectivity. The reflectivity values are then converted to rain rate using an appropriate Z-R relationship. Then these values are compared with rainfall measured by rain gauges located within radar range. Both techniques present better results when compared with the original data. However, when comparing the two techniques, k-means showed, in general, the best results. Key-words: Radar, Bright Band, Vertical Profile of Reflectivity, K-means.

A Bacia do Alto Tiete abriga cerca de 50% dos habitantes do Estado de São Paulo e é afetada freqüentemente por eventos de inundações. Uma das principais fontes de problemas é a alta impermeabilização devida à ocupação da superfície nas últimas décadas. Um dos seus tributários secundários, a bacia do Rio Pirajuçara se insere neste contexto e sofre com problemas da mesma natureza. A modelagem hidrológica permite uma análise do escoamento superficial nestes ambientes e é útil na previsão de vazões por meio de redes telemétricas e sensoriamento remoto. Entretanto, redes telemétricas apresentam problemas de representatividade espacial e exposição, radares meteorológicos, apesar da maior resolução espaço-temporal das estimativas de precipitação, possuem várias fontes de erros e incertezas. A principal delas se refere à relação ZR. Deste modo, a integração dessas medições e estimativas pode minimizar erros de ambas. O objetivo deste estudo é analisar aspectos hidrológicos da Bacia do Rio Pirajuçara por meio do modelo TOPMODEL com medições de vazão e precipitação disponíveis para 18 eventos monitorados entre outubro de 2008 a outubro de 2009. O modelo TOPMODEL foi calibrado com dez eventos e verificado com os demais. A calibração foi realizada com os dados da telemetria da Bacia do Alto Tietê, radar meteorológico de São Paulo e a combinação de ambos por meio da análise objetiva estatística. Os resultados da calibração indicam que o melhor desempenho foi obtido com radar meteorológico, com número de NASH de 0,51, menor erro quadrático médio e menor viés médio absoluto. A verificação também indicou o mesmo resultado com número de NASH de 0,69. As simulações indicam que apesar da utilização da precipitação média, o modelo TOPMODEL simulou adequadamente cerca de 75% das vazões de alerta. O trabalho evidencia as limitações da telemetria e seus impactos na integração com os dados do radar. / The Alto Tiete watershed is home for about 50% of the inhabitants of São Paulo State and is affected by recurrent flashfloods. One major source of difficulties is the high rate of soil impermeabilization caused by dense surface occupation in the last decades. One of its secondary tributaries, the Pirajussara watershed suffers with similar problems. Hydrological modeling allows the analysis of runoff and other variables in these basins. It also useful for streamflow forecast based on telemetric networks and remote sensing measurements. However, surface networks lack spatial representativity and exposure is a also a issue, weather radars, in spite of their much higher spatial and temporal resolution rainfall estimation, are affect by several sources of errors and uncertainties; the most significant one being the ZR relationship. Thus, the integration of these measurements and estimates can minimize errors of both. The goal of the present work is to analyze the surface hydrology of the Pirajussara watershed based on the TOPMODEL, streamflow and rainfall measurements available for eighteen events between October 2008 and October 2009. The TOPMODEL was calibrated with ten events and verified with the remaining events. The calibration was performed with the Alto Tiete telemetric measurements of streamflow and rainfall only, the São Paulo weather radar (SPWR) only and a combination of both through the statistical analysis scheme. Calibration results show a better performance for the SPWR with a NASH number of 0.51, least SME and mean bias. On the other hand, the verification also indicated better results for the SPWR with a NASH number of 0.69. The simulations indicate that in spite of the use of the mean rainfall over the watershed, the TOPMODEL performed adequately for 75% of the streamflow alerts. It is also evident the limitation of the available network and its impacts on the integration to the SPWR rainfall data.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma representacao de conhecimento que permite declarar e manter informacoes que possam contribuir para a interpretacao de fenomenos meteorologicos via imagens de radar. O formalismo proposto baseia-seno metodo de representacao de conhecimentos por Quadros (Frames) eutiliza o modelo Quadro-Negro (Blackboard). Este ultimo foi adaptado para manter informacoes sobre imagens de radar meteorologico dentrodas varias situacoes observadas no mundo real. O objetivo desta representacao e o desenvolvimento de sistemas baseados em tecnicasde Inteligencia Artificial para auxiliar na tarefa de integracao e interpretacao de imagens de radar e informacoes provenientes de outras fontes de dados. Dentre tais fontes, destacam-se: Plataforma de Coleta de Dados, Avionica, Imagens de Satelites, etc. Apresenta-se tambem um prototipo, onde podem-se observar detalhesde implementacao de um sistema que utiliza o formalismo proposto na declaracao e coordenacao do conhecimento dentro de um estudo decaso.