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In support of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) National Weather Service&rsquo / s (NWS) flash flood warning and heavy precipitation forecast efforts, the NOAA National Environmental Satellite Data and Information Service (NESDIS) Center for Satellite Applications and Research (STAR) has been providing satellite based precipitation estimates operationally since 1978. Two of the satellite based rainfall algorithms are the Hydro-Estimator (HE) and the Self-Calibrating Multivariate Precipitation Retrieval (SCaMPR). Satellite based rainfall algorithms need to be adjusted for the orographic events and atmospheric variables for the continued improvement of the estimates. However, unlike the HE algorithm, the SCaMPR does not currently make any adjustments for the effects of complex topography on rainfall estimate. Bias structure of the SCaMPR algorithm suggests that the rainfall algorithm underestimates precipitation in case of upward atmospheric movements and high temperature levels. Also SCaMPR algorithm overestimates rainfall in case of downward atmospheric movements and low temperature levels. A regionally dependent empirical elevation-based bias correction technique and also a temperature based bias correction technique may help to improve the quality of satellite-derived precipitation products. In this study, an orographic correction method and a temperature correction method that will enhance precipitation distribution, improve accuracy and remove topography and temperature dependent bias is developed for the Self-Calibrating Multivariate Precipitation Retrieval (SCaMPR) rainfall algorithm to be used in operational forecasting for meteorological and hydrological applications.

Este é o primeiro trabalho no Brasil a estudar os processos de intensificação orográfica da precipitação. A região enfocada é a Serra do Mar, especificamente nas proximidades da Baixada Santista, São Paulo, onde o total de chuva acumulado no ano ultrapassa 4000 mm. O conjunto de dados utilizados constou de registros pluviométricos a cada 30 minutos, mapas CAPPI a cada 10 minutos do radar de Ponte Nova, imagens de satélite, observações de estações meteorológicas de superfície, campos sinóticos de pressão e vento e informações de temperatura da superfície do mar. As informações referem-se ao período de março de 1991 a março de 1995. Todo o período foi demarcado em grande escala pela presença do fenômeno El Niño/Oscilação Sul. Os resultados revelaram que os fenômenos de intensificação são comuns na região ao longo de todo o ano, em especial na primavera. A maioria dos 144 eventos analisados teve acumulação máxima inferior a 50 mm precipitados em até 12 horas com taxa média tipicamente de natureza estratiforme. Estas características variam sazonalmente e de acordo com a localidade na encosta da Serra do Mar. Os eventos costumam ser de origem pós-frontal com vento de sudeste e altos índices de umidade relativa à superfície, muita nebulosidade na faixa leste de São Paulo e pouca no interior do Estado. Este estudo conclui que predominam os casos de seeder-feeder, seguidos pelos eventos mistos (seeder-feeder/convecção disparada), os de convecção disparada e por fim os de autoconversão. O impacto de maior interesse dos processos de intensificação orográfica da precipitação nessa região é o escorregamento de encostas, pois geram significativos prejuízos econômicos e sociais. Nem todos os episódios de escorregamento de encostas na região, durante o período estudado, foram provocados por fenômenos de intensificação. Contudo, estes foram contribuintes fundamentais para o desenvolvimento do quadro de iminência de risco de acidentes na montanha. O risco maior é representado pelas chuvas de acumulação muito grande, duração muito longa e taxa de precipitação de natureza estratiforme, aspectos comuns na parte mais próxima do topo da Serra do Mar. / This is the first Brazilian study on processes of orographic rainfall enhancement. The studied mountain range is Serra do Mar in the southeastern coast region of the São Paulo State, where the average annual accumulation exceeds 4000 mm. The used data set was composed by 30-minute recording raingauge network, 10-minute CAPPI maps from the Ponte Nova S-band radar, satellite imageries, sea surface temperature fields and synoptic and local surface meteorological observations. The temporal coverage was March 1991 through March 1995. El Niño/Southern Oscillation occurred during all this period. Results showed orographic enhancement processes are common all year long, specially in spring. Most part of 144 analyzed events spent less than 12 hours accumulating until 50 mm in a stratiform rain rate. These features have seasonal and spatial variations. The orographic enhancement events are usually associated to post frontal conditions, southeast surface winds, high surface relative humidity, cloudy conditions in São Paulo eastern region and clear sky inland. This study has concluded that the seeder-feeder mechanism was responsible for the majority of observed orographic enhancement cases, followed by seeder-feeder/triggered convection occurring simultaneously and then by triggered convection mechanism and finally by autoconvertion. The most interesting impact of these phenomena in this region is the land slides along the hill steep slope due to their social and economical losses. Some accident occurences were associated to orographic enhancement cases. The greatest accident risks lie in high precipitation accumulations with long duration and small rainfall rates. All of them are frequent near the top of Serra do Mar.

Este é o primeiro trabalho no Brasil a estudar os processos de intensificação orográfica da precipitação. A região enfocada é a Serra do Mar, especificamente nas proximidades da Baixada Santista, São Paulo, onde o total de chuva acumulado no ano ultrapassa 4000 mm. O conjunto de dados utilizados constou de registros pluviométricos a cada 30 minutos, mapas CAPPI a cada 10 minutos do radar de Ponte Nova, imagens de satélite, observações de estações meteorológicas de superfície, campos sinóticos de pressão e vento e informações de temperatura da superfície do mar. As informações referem-se ao período de março de 1991 a março de 1995. Todo o período foi demarcado em grande escala pela presença do fenômeno El Niño/Oscilação Sul. Os resultados revelaram que os fenômenos de intensificação são comuns na região ao longo de todo o ano, em especial na primavera. A maioria dos 144 eventos analisados teve acumulação máxima inferior a 50 mm precipitados em até 12 horas com taxa média tipicamente de natureza estratiforme. Estas características variam sazonalmente e de acordo com a localidade na encosta da Serra do Mar. Os eventos costumam ser de origem pós-frontal com vento de sudeste e altos índices de umidade relativa à superfície, muita nebulosidade na faixa leste de São Paulo e pouca no interior do Estado. Este estudo conclui que predominam os casos de seeder-feeder, seguidos pelos eventos mistos (seeder-feeder/convecção disparada), os de convecção disparada e por fim os de autoconversão. O impacto de maior interesse dos processos de intensificação orográfica da precipitação nessa região é o escorregamento de encostas, pois geram significativos prejuízos econômicos e sociais. Nem todos os episódios de escorregamento de encostas na região, durante o período estudado, foram provocados por fenômenos de intensificação. Contudo, estes foram contribuintes fundamentais para o desenvolvimento do quadro de iminência de risco de acidentes na montanha. O risco maior é representado pelas chuvas de acumulação muito grande, duração muito longa e taxa de precipitação de natureza estratiforme, aspectos comuns na parte mais próxima do topo da Serra do Mar. / This is the first Brazilian study on processes of orographic rainfall enhancement. The studied mountain range is Serra do Mar in the southeastern coast region of the São Paulo State, where the average annual accumulation exceeds 4000 mm. The used data set was composed by 30-minute recording raingauge network, 10-minute CAPPI maps from the Ponte Nova S-band radar, satellite imageries, sea surface temperature fields and synoptic and local surface meteorological observations. The temporal coverage was March 1991 through March 1995. El Niño/Southern Oscillation occurred during all this period. Results showed orographic enhancement processes are common all year long, specially in spring. Most part of 144 analyzed events spent less than 12 hours accumulating until 50 mm in a stratiform rain rate. These features have seasonal and spatial variations. The orographic enhancement events are usually associated to post frontal conditions, southeast surface winds, high surface relative humidity, cloudy conditions in São Paulo eastern region and clear sky inland. This study has concluded that the seeder-feeder mechanism was responsible for the majority of observed orographic enhancement cases, followed by seeder-feeder/triggered convection occurring simultaneously and then by triggered convection mechanism and finally by autoconvertion. The most interesting impact of these phenomena in this region is the land slides along the hill steep slope due to their social and economical losses. Some accident occurences were associated to orographic enhancement cases. The greatest accident risks lie in high precipitation accumulations with long duration and small rainfall rates. All of them are frequent near the top of Serra do Mar.