A assimilação de dados de satélite melhora as previsões de condições meteorológicas severas
No sentido horário a partir do canto superior esquerdo:Imagens do Centro-Oeste Derecho de 2020 a partir de observações de radar e satélite de micro-ondas mostram padrões semelhantes, que são obscurecidos nas observações de satélite de brilho infravermelho. Uma técnica para combinar observações por satélite de microondas e infravermelho poderia melhorar as previsões de condições climáticas severas e pode ser especialmente útil em áreas que não possuem redes de radar de monitoramento meteorológico baseadas em terra, disseram os cientistas. Crédito:Yunji Zhang Em 2020, uma série de fortes tempestades desencadeou ventos fortes que causaram bilhões de dólares em danos em todo o meio-oeste dos Estados Unidos. Uma técnica desenvolvida por cientistas da Penn State que incorpora dados de satélite poderia melhorar as previsões – incluindo onde ocorrerão os ventos mais fortes – para eventos climáticos severos semelhantes.
Os pesquisadores relatam na revista Geophysical Research Letters que a adição de dados de micro-ondas coletados por satélites em órbita baixa da Terra aos modelos de previsão meteorológica computacionais existentes produziu previsões mais precisas de rajadas de superfície em um estudo de caso do Centro-Oeste Derecho de 2020. Derechos são linhas de tempestades intensas conhecidas por seus ventos prejudiciais.
“O modelo computacional é capaz de produzir uma série de previsões que enfatizam consistentemente as tempestades mais poderosas e os danos mais fortes do vento no local onde aconteceram”, disse Yunji Zhang, professor assistente do Departamento de Meteorologia e Ciência Atmosférica da Penn State e autor principal. “Se tivermos este tipo de informação em tempo real, antes dos eventos ocorrerem, os meteorologistas poderão ser capazes de identificar onde ocorrerão os danos mais fortes”.
A técnica pode ser especialmente útil, disseram os cientistas, em áreas que não possuem infraestrutura de monitoramento meteorológico terrestre – como radares tradicionalmente usados na previsão do tempo. No estudo, os pesquisadores utilizaram apenas dados disponíveis em observações de satélite.
"Em regiões onde não há observações de superfície, ou basicamente nenhum radar, mostramos que esta combinação de observações por satélite pode gerar uma previsão decente de eventos climáticos severos", disse Zhang. "Provavelmente podemos aplicar esta técnica a mais regiões onde não há radar ou observações densas de superfície. Essa é a motivação fundamental por trás deste estudo."
A pesquisa baseia-se no trabalho anterior da equipe usando assimilação de dados, um método estatístico que visa pintar o quadro mais preciso das condições climáticas atuais. Isto inclui até mesmo pequenas mudanças na atmosfera, pois podem levar a grandes discrepâncias nas previsões ao longo do tempo.
Em trabalhos anteriores, cientistas do Centro de Técnicas Avançadas de Assimilação e Previsibilidade de Dados da Penn State assimilaram dados de temperatura de brilho infravermelho do Satélite Ambiental Operacional Geoestacionário dos EUA, GOES-16. As temperaturas de brilho mostram quanta radiação é emitida por objetos na Terra e na atmosfera, e os cientistas usaram temperaturas de brilho infravermelho em diferentes frequências para pintar uma imagem melhor do vapor de água atmosférico e da formação de nuvens.
Mas os sensores infravermelhos captam apenas o que está acontecendo no topo das nuvens.
Os sensores de microondas visualizam uma coluna vertical inteira, oferecendo novas informações sobre o que está acontecendo sob as nuvens após a formação das tempestades, disseram os cientistas.
“Apenas com base no topo das nuvens, é mais difícil inferir como é a convecção dessas tempestades por baixo”, disse Zhang. "Portanto, esse é um dos benefícios de adicionar observações de microondas - elas podem fornecer informações sobre onde estão as convecções mais fortes."
Ao combinar dados assimilados de infravermelho e micro-ondas no estudo do derecho, os pesquisadores foram capazes de prever com mais precisão a localização das rajadas na superfície e os valores máximos do vento.
Em trabalhos futuros, Zhang disse que planeja aplicar o método a regiões que carecem de recursos e infraestrutura para apoiar observações meteorológicas de alta resolução espaço-temporal.
"Sabemos que houve várias ocasiões nos últimos anos na África Ocidental em que eventos de chuvas torrenciais muito fortes trouxeram muita precipitação para esses países", disse Zhang. "E uma coisa sobre estes países é que eles são também os locais que provavelmente serão mais afectados pelo aquecimento global. Então penso que se pudermos usar estas observações de satélite disponíveis para fornecer melhores previsões para essas regiões, será realmente benéfico para o pessoas lá também."
Também contribuíram da Penn State David Stensrud e Eugene Clothiaux, professores, e Xingchao Chen, professor assistente, todos do Departamento de Meteorologia e Ciências Atmosféricas.
