Avaliação da performance do modelo WRF em simular o evento de precipitação ocorrido em 27 de fevereiro de 2023 no município de Itajubá/MG

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: GARCIA, Denis William lattes
Orientador(a): REBOITA, Michelle Simões lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Departamento: IRN - Instituto de Recursos Naturais
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4246
Resumo: Na tarde do dia 27 de fevereiro de 2023, em aproximadamente 40 minutos, ocorreu precipitação superior a 50 mm em Itajubá, sul de Minas Gerais, o que resultou em diversos danos e prejuízos associados a alagamentos e inundações, deslizamentos de terra, quedas de árvores e muros. Diante disso, o objetivo desse estudo é avaliar a performance da previsão numérica realizada pelo Centro de Estudos e Previsão do Tempo e Clima de Minas Gerais (CEPreMG), da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), que executa operacionalmente o modelo Weather Research and Forecasting (WRF). Além disso, tem-se como objetivo a realização de oito testes de sensibilidade com o modelo WRF a fim de verificar uma possível melhor configuração para as previsões no sul de Minas Gerais. Portanto, além da simulação controle, considerando a mesma configuração utilizada na operação pelo CEPreMG, os testes de sensibilidade consideram diferentes esquemas de parametrização de microfísica de nuvens: (1) WSM3, (2) WSM6 e (3) WDM6, condições iniciais de fronteira: (4) GFS, (5) GDAS e (6) ERA5, (7) umidade do solo, (8) temperatura da superfície do mar (SST) e (9) a combinação das melhores configurações obtidas nos experimentos. Para avaliar a performance do modelo, diferentes medidas estatísticas são aplicadas para comparar a precipitação simulada com dados observados em estações meteorológicas, estimativas de satélite e radar. As análises estatísticas indicaram que para a microfísica, o esquema WSM3 possui melhor assertividade, enquanto que os dados de inicialização provenientes da reanálise do ERA5 levam a uma melhor simulação do caso em estudo; para a umidade do solo, os dados climatológicos que acompanham o WRF produziram uma simulação mais similar ao evento em estudo, mas para a SST, os dados semanais foram os que levaram à melhor performance da simulação. As análises estatísticas para o experimento usando as melhores configurações obtidas indicaram que essa simulação é superior em comparação aos experimentos prévios. Portanto, sugere-se que essa configuração seja utilizada para estudos de caso no sul de Minas Gerais, já que para modo operacional não pode ser implementada devido à latência da reanálise ERA5.
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Além disso, tem-se como objetivo a realização de oito testes de sensibilidade com o modelo WRF a fim de verificar uma possível melhor configuração para as previsões no sul de Minas Gerais. Portanto, além da simulação controle, considerando a mesma configuração utilizada na operação pelo CEPreMG, os testes de sensibilidade consideram diferentes esquemas de parametrização de microfísica de nuvens: (1) WSM3, (2) WSM6 e (3) WDM6, condições iniciais de fronteira: (4) GFS, (5) GDAS e (6) ERA5, (7) umidade do solo, (8) temperatura da superfície do mar (SST) e (9) a combinação das melhores configurações obtidas nos experimentos. Para avaliar a performance do modelo, diferentes medidas estatísticas são aplicadas para comparar a precipitação simulada com dados observados em estações meteorológicas, estimativas de satélite e radar. As análises estatísticas indicaram que para a microfísica, o esquema WSM3 possui melhor assertividade, enquanto que os dados de inicialização provenientes da reanálise do ERA5 levam a uma melhor simulação do caso em estudo; para a umidade do solo, os dados climatológicos que acompanham o WRF produziram uma simulação mais similar ao evento em estudo, mas para a SST, os dados semanais foram os que levaram à melhor performance da simulação. As análises estatísticas para o experimento usando as melhores configurações obtidas indicaram que essa simulação é superior em comparação aos experimentos prévios. Portanto, sugere-se que essa configuração seja utilizada para estudos de caso no sul de Minas Gerais, já que para modo operacional não pode ser implementada devido à latência da reanálise ERA5.On the afternoon of February 27, 2023, in approximately 40 minutes, more than 50 mm of rain occurred in Itajubá, southern Minas Gerais, resulting in significant damages and losses associated with flooding, landslides, fallen trees, and collapsed walls. In this context, the objective of this study is to evaluate the performance of the numerical forecast conducted by the Center for Weather and Climate Studies and Forecasting of Minas Gerais (CEPreMG) at the Federal University of Itajubá (UNIFEI), which operationally runs the Weather Research and Forecasting (WRF) model. Additionally, the study aims to conduct eight sensitivity tests with the WRF model to identify a potentially better configuration for forecasts in southern Minas Gerais. Thus, in addition to the control simulation, which uses the same configuration as the operational CEPreMG setup, the sensitivity tests consider different cloud microphysics parameterization schemes: (1) WSM3, (2) WSM6, and (3) WDM6; initial and boundary conditions: (4) GFS, (5) GDAS, and (6) ERA5; (7) soil moisture; (8) sea surface temperature (SST); and (9) a combination of the best configurations obtained from the eight experiments. To evaluate the model's performance, various statistical measures are applied to compare the simulated precipitation with observed data from meteorological stations, satellite estimates, and radar observations. Statistical analyses indicated that for microphysics, the WSM3 scheme showed the best accuracy, while initialization data from the ERA5 reanalysis led to a better simulation of the studied case. Regarding soil moisture, the climatological data provided with the WRF produced a simulation more similar to the studied event, whereas for SST, weekly data resulted in the best simulation performance. Statistical analyses of the experiment using the best-obtained configurations indicated that this simulation outperformed the previous experiments. Therefore, it is suggested that this configuration be used for case studies in southern Minas Gerais, although it cannot be implemented operationally due to the latency of the ERA5 reanalysis.porUniversidade Federal de ItajubáPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos HídricosUNIFEIBrasilIRN - Instituto de Recursos NaturaisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOSPrecipitaçãoPerformance do WRFModelos atmosféricosTestes de sensibilidadeSul de Minas GeraisAvaliação da performance do modelo WRF em simular o evento de precipitação ocorrido em 27 de fevereiro de 2023 no município de Itajubá/MGinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisREBOITA, Michelle Simõeshttp://lattes.cnpq.br/0448732949873631CARVALHO, Vanessa Silveira Barretohttp://lattes.cnpq.br/7313863253044500http://lattes.cnpq.br/7189613658565170GARCIA, Denis Williaminfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEILICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4246/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALDissertação_2025036.pdfDissertação_2025036.pdfapplication/pdf4099224https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4246/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_2025036.pdf9977f88818f18e85048cb78fdbf668a8MD51123456789/42462025-08-27 15:32:16.453oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442025-09-24T16:46:20.888807Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false
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