Projeto CHUVA

Relatório Final de Atividades

PROJETO CHUVA Processos de Nuvens Associados aos principais Sistemas Precipitantes no Brasil: Uma

contribuição a Modelagem da Escala de Nuvens e ao GPM (Medida Global de Precipitação)

Cloud processes of tHe main precipitation systems in Brazil: A contribUtion to cloud

resolVing modeling and to the GPM (GlobAl Precipitation Measurement)

Pesq. Responsável: Luiz Augusto Toledo Machado - CPTEC/INPE Processo: 2009/15235-8

Bolsista: Virgínia Quintano de Oliveira Processo: 2013/10239-0

Projeto Temático FAPESP - 2009/15235-8

Período: Junho/2013 a Junho 2014.

Projeto CHUVA

Índice

1. Projeto CHUVA ................................................................................................03

2. Sites dos Experimentos do Projeto …………………………………..…………..04

3. Cadastro dos Produtos .....................................................................................11

4. Cadastro de Subprodutos .................................................................................12

5. Coleta e Organização dos Dados………………………………………………. 13

6. Padronização de Arquivo .................................................................................13

7. Elaboração de Script ........................................................................................14

8. Disponibilização/Forma de Acesso aos Dados ….............................................15

9. Manutenção e desenvolvimento de páginas WEB ...........................................17

10. Resumo do Projeto .........................................................................................18

11. Referências Bibliográficas ...….......................................................................19

Projeto CHUVA

1. Projeto CHUVA

Processo físico no interior das nuvens é um dos componentes mais desconhecidos do sistema climático. A descrição desses processos através de parâmetros meteorológicos convencionais ainda precisa ser bastante aprofundada de forma que modelos de previsão de tempo e clima consigam descrever, com precisão, o tipo e as características dos hidrometeoros, os perfis de liberação de calor latente, o balanço radiativo, o entranhamento de ar na nuvem e as correntes ascendentes e descentes Os modelos numéricos estão se aprimorando e rodando em resoluções espaciais nas quais esses processos precisam ser explicitamente descritos. Por exemplo, a análise dos efeitos do aquecimento global em uma dada região necessita de simulações descrevendo todos esses processos. Outra aplicação importante que necessita conhecer os processos das nuvens é a estimativa de precipitação por satélite. O programa espacial brasileiro tem planejado o lançamento em 2014 de um satélite para inferência da precipitação - esse satélite fará parte da constelação do GPM (Global precipitation Measurement). Nuvens quentes, responsáveis por grande parte da precipitação nos trópicos, principalmente nas regiões costeiras, são pouco estudadas e não são consideradas nas estimativas de precipitação por satélite. Este Projeto realizará experimentos de campo em sete sítios com diferentes padrões climáticos, para estudar os regimes de precipitação no Brasil. Esses experimentos utilizarão radar polarimétrico, lidar polarizado, radiômetro de microonda, disdrômetros, radiosondas e vários outros instrumentos. As análises serão realizadas considerando as características microfísicas e a evolução com o ciclo de vida, os modelos de estimativa de precipitação, o desenvolvimento da tempestade e a formação de descargas elétricas, os processos na camada limite e a modelagem da microfísica. Este projeto tem o objetivo de reduzir as incertezas na estimativa da precipitação e progredir no conhecimento dos processos das nuvens, principalmente das nuvens quentes. A pesquisa a ser realizada abrangerá estudos de clima e os processos físicos por meio de observações convencionais e especiais para criar um banco de dados descrevendo os processos de nuvens dos principais sistemas de precipitação no Brasil. O Projeto pretende criar e explorar essa base de dados para melhorar a estimativa de precipitação por satélites e validar e estudar as parametrizações da microfísica das nuvens.

Figura 1.1 – Site do Projeto CHUVA

Projeto CHUVA

Relatório Final de Atividades De acordo com o plano de trabalho proposto, para o período da bolsa de treinamento técnico da FAPESP, segue abaixo a descrição das atividades desenvolvidas.

2. Sites dos Experimentos do Projeto Experimento de Alcântara A campanha científica GPM-CHUVA 2010, começou na segunda-feira (2010/03/01), o Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), no Maranhão, a fim de estudar a formação das gotas de chuva de nuvens quentes, tentando melhorar os modelos de previsão do tempo e do estimativa de precipitação a partir de dados de satélites meteorológicos. O julgamento, que deve fechar março 20 º, faz parte do internacional Global Precipitation Measurement (GPM) - Medidas Globais de Precipitação em Português - liderado pelas agências espaciais dos Estados Unidos (NASA) e do Japão (JAXA). Alcântara (MA) foi escolhido para facilidade de logística (CLA), mas também porque a maior parte da precipitação na região está relacionado com a formação de nuvens quentes, isto é, sem a formação de gelo.Espera-se que a melhor compreensão de chuvas resultará na melhoria dos dados modelo de precipitação por satélites, operacionalmente e também para aqueles que farão parte do GPM.

Figura 2.1 – Site do Experimento de Alcântara

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Experimento de Fortaleza

Começa no mês de abril, em Fortaleza, o primeiro experimento de uma série de sete do Projeto Chuva, sob coordenação geral do CPTEC/INPE e financiamento da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). A campanha científica, organizada com a Fundação Cearense de Meteorologia (FUNCEME), pretende coletar dados de nuvens “quentes”, típicas de regiões tropicais, que evoluem sem formar partículas de gelo em seu interior. As nuvens quentes estão associadas às chuvas fortes e contínuas, que costumam provocar deslizamentos de encosta e enchentes, como as que ocorreram nos últimos anos em Santa Catarina, Rio de Janeiro, Alagoas e Pernambuco.

Figura 2.2 – Site do Experimento de Fortaleza

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Belém Um mês após o encerramento da campanha científica de Fortaleza, começa em junho o segundo experimento de campo do Projeto Chuva, que até o final de 2012 cobrirá seis cidades. Desta vez, Belém (PA) será a sede da campanha, que terá o mesmo formato da de Fortaleza. Além dos trabalhos de coleta de dados, envolvendo diversas instituições e equipamentos, será montado o Sistema de Observação de Tempo Severo, como em Fortaleza, para a emissão de alertas e avisos meteorológicos, e o mini-curso - Processos Físicos das Nuvens -, voltado a alunos de graduação e pós-graduação, reeditado para ser realizado na Universidade Federal do Pará (UFPA). A expectativa é de que as medidas tragam dados e informações que ajudem a conhecer melhor a estrutura das linhas de instabilidades. Os dados também poderão ser aplicados em áreas de pesquisa de mudanças climáticas e em análises dos efeitos dos aerossóis (partículas suspensas na atmosfera) na formação de nuvens de chuva.

Figura 2.3 – Site do Experimento de Belém

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Vale do Paraíba O Projeto CHUVA continua realizando medidas dos principais regimes de precipitação do país, após Alcântara (MA), Fortaleza (CE) e Belém (PA), agora é a vez do Vale do Paraíba. O curso associado ao experimento será ministrado na UFRJ, no Instituto de Geociências, nos dias 24 a 31 de outubro. No dia seguinte, 1 de novembro o experimento inicia a coleta de dados que irá se encerrar no dia 22 de Dezembro. Os dados coletados, relatórios, fotos, o sistema SOS, as aulas e todas as informações da campanha podem ser acessados pela página do projeto – http://chuvaproject.cptec.inpe.br/portal/br/ - acessar o link experimentos e selecionar CHUVA-GLM-Vale do Paraíba.O Projeto CHUVA consiste em 7 campanhas em diferentes regiões do país que permitirão definir as características microfísicas dos principais regimes de precipitação do país e conseqüentemente melhorar a estimativa de precipitação por satélite e radar, a modelagem em alta resolução espacial, a previsão imediata de tempestade e aprimorar o entendimento dos processos físicos envolvidos na formação e no ciclo de vida das e nuvem e da precipitação.

Figura 2.4 – Site do Experimento GLM-Vale do Paraíba

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Santa Maria O experimento CHUVA-SUL será realizado nos meses de Novembro a Dezembro de 2012. A sede do experimento será na cidade de Santa Maria/RS no campus da UFSM, nas instalações na Unidade regional Sul do INPE. O CHUVA-SUL é um experimento financiado pela FAPESP, coordenado pelo INPE pelo Dr. Luiz Augusto T. Machado e localmente pelo Professor Ernani Nascimento da UFSM, especialista em previsão de imediata e tornados. Além dos professores e alunos da UFSM o experimento terá uma participação ativa da UFPEL, da Universidade de Buenos Aires, pesquisadores dos EUA e França e como em todos os outros a coordenação d e subprojetos da USP e IAE. Nesse período e região esperamos encontrar passagens de frentes frias, chuvas intensas locais, pré frontais e principalmente grandes e intensos aglomerados de precipitação denominados de Complexos Convectivos de Mesoescala.

Figura 2.5 – Site do Experimento de Santa Maria

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Experimentos GoAmazon e GoAmazon-IOP2

O experimento GoAmazon será realizado em Manaus, uma megalópole de quase 1,8 milhões de pessoas na Amazônia central.Dois períodos de funcionamento intensivo (PIO) estão sendo preparados para 2014, uma em fevereiro e março, durante a estação chuvosa, e outra em setembro-outubro, no final da estação seca. O experimento GoAmazon consiste de vários esforços combinados, incluindo a implantação da unidade móvel ARM, o 159 (G-1) aeronaves Grumman Gulfstream (do Pacific Northwest National Laboratory) para coletar química e propriedades microfísicas, ACRIDICON (Aerosol, Nuvem, Precipitation e interações de radiação e Dinâmica de Sistemas Convectivos Nuvem) com a alta altitude e longo alcance Aircraft Research (HALO), que é a nova aeronave da Comunidade Alemã de Ciência e do projeto CHUVA pesquisa.

A campanha CHUVA vai empregar uma estratégia de medição X-Pol, que oferece exames de volume e vários zste sobre os locais, em coordenação com o radar ARM nuvem. É importante notar que o observatório núcleo GPM será lançado durante o primeiro IOP e operacional no segundo PIO. Assim, haverá uma oportunidade de combinar os dados do TRMM e satélites do núcleo GPM com aqueles coletados durante GoAmazon para estudar nuvens e processos de precipitação sobre uma das regiões mais chuvosas do planeta.

Figura 2.6 – Site do Experimento GoAmazon

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Figura 2.7 – Site do Experimento GoAmazon IOP2

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3. Cadastro de Experimentos Para o gerenciano dos dados dos experimentos, criamos um Sistema que manipula todo o

Metadado dos dados coletados nos experimentos. As imagens abaixo seguem os experimentos de dados Projeto Chuva na cidade de

Alcântara, Belém, Fortaleza, Megacidades, Santa Maria, São Paulo, Vale do Paraíba e GoAmazon.

Figura 3.1 - Tela de Cadastro de Experimentos

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4. Cadastro de Subprodutos

A imagem abaixo segue a tela de subprodutos cadastrados no Portal de dados do Projeto Chuva: Distrometer, Microbarometer, Radar Admirari, Radar imagens, Radar volscan, Radiossonde, Rain gauge, GPS, Radiometer, Soil mosture, Lidar, Ballon, Filedmill, Radar banda x, Radar MRR, Radar banda s, Tower, PCD CPTEC.

Figura 4.1 – Tela de cadastro de Subprodutos.

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5. Coleta e Organização dos Dados

Em cada experimento foram coletados vários dados de diferentes instrumentos, e que necessitavam de uma politica de armazenamento e organização. Abaixo segue uma imagem que demonstra como os dados foram armazenados e o volume Inicial desses dados:

Figura 5.1 - Organização dos Dados do Projeto

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6. Padronização de arquivos

Para conseguirmos uma padronização na nomenclatura dos dados gerados nos experimentos, criamos um esquema que falicitou a atribuição de nomes em todos os arquivos.

Figura 6.1 – Formato de nomenclatura dos dados

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7. Elaboração de Script Estrutura de armazenamento, estabelecendo um padrão apresentado. Elaborando scripts para padronizar os dados. O funcionamento do script é elaborado em csh, pegando os dados que esta no diretório de origem, inserindo o equipamento, id de cada produto e renomeando para diretório de saída já com a nomenclatura certa, a seguir criando gerar os logs, na seguinte imagem:

Figura 7.1 – Elaboração de scripts

Todos os dados coletados em campo (Experimento) foram revisados e reprocessados para que a nomenclatura esteja compatível com o padrão definido para cada Experimento.

Foram feitos scripts de processamento em massa dos arquivos com o mesmo conteúdo e características.

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8. Disponibilização/Forma de Acesso aos Dados

A partir do Metadados gerado anteriormente, desenvolvemos uma ferramenta de apoio ao Projeto/Usuário, que permite o acesso aos Dados coletados pelo Projeto. Todos os dados estão disponíveis para “download” via aplicação ou via FTP, ambos na página do Portal da chuva. Para acessar os dados é necessário que os usuários efetuem um pequeno cadastro de Identificação, onde pode defirnir os parâmetros de acesso (Login/senha). De acordo com a imagem abaixo:

Figura 8.1 – Formulário de Identificação dos Usuários

Figura 8.2 – Opções de Acesso aos Dados Aplicação x FTP

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Figura 8.3 – Opções de Acesso aos Dados de um Determinado Experimento

Além do desenvolvimento das funcionalidades do Site, também foram desenvolvidos materiais de apoio:

Readme´s para os usuários, associados a cada instrumento;

Readme´s associados aos produtos, para interpretação dos arquivos;

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Figura 8.4 – Download dos dados compactados

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9. Manutenção e desenvolvimento de páginas web

Manutenção e correção das páginas do Site e também do gerenciador de conteúdo que é utilizado na configuração do Metadados do Projeto. Foi realizada a manutenção e correção das páginas.

Figura 9.1 – Formulário para downloads via FTP

Manutenção no Sistema Gerenciador de conteúdo para o portal, testando todos os downloads de cada formulário disponibilizado. Segue abaixo uma figura que mostra a manutenção no sistema gerenciador.

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10. Resumo do Projeto

Desenvolvimento e manutenção de uma base de dados e metadados do Projeto CHUVA. O

trabalho proposto consiste em apoiar o desenvolvimento de um banco de dados para armazenar os

metadados, dos dados coletados nos experimentos do Projeto CHUVA, e ainda disponibilizá-los de

uma forma padronizada e intuitiva através de páginas na Internet. A proposta de um Sistema Web

do Projeto Chuva é estimular e facilitar o acesso aos dados coletados no campo. O Banco de

Dados elaborado poderá oferecer informações referentes ao dado que normalmente somente

seriam obtidas através de solicitações diretas ao pesquisador responsável. O Projeto Chuva possui

um portal de informações referentes ao projeto de todas as campanhas científicas que foram ou

irão ocorrer nos próximos anos. Todas essas facilidades serão adicionadas ao Site do Projeto

Chuva (HTTP://chuvaproject.cptec.inpe.br/).

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11. Referências Bibliográficas

Livro - Scripts de Shell Linux com Bash, EDITORA Ciencia Moderna, ANO 2005.

Revista Linux magazine – Curso de Shell Script, OUT 2004. Cachoeira Paulista, ____ de _______________ de 2014. Virginia Quintano de Oliveira. De acordo, _____________________________________________ Luiz A. T. Machado.