Previsibilidade sub sazonal nas bacias sul-americanas

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Quedi, Erik Schmitt
• Orientador(a): Fan, Fernando Mainardi
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Previsão hidrológica; Bacias hidrográficas : América do Sul; Modelos hidrológicos; Modelo MGB-SA; Variação sazonal; Precipitação; Previsão de vazões
• Palavras-chave em Inglês: Streamflow Forecasting; Sub seasonal prediction; Extended-range forecasting; S2S; Tercile forecasting; Tercile forecasting; Post-processing; Ensemble Model Output Statistics (EMOS)
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/290635

A previsão sub sazonal, abrangendo horizonte de tempo que varia desde uma semana até três meses, tem emergido como um campo crucial na meteorologia e hidrologia visto a crescente demanda de previsões neste horizonte em diversos contextos. Todavia, esta abordagem desafia as limitações das previsões de curto prazo bem como as perspectivas de longo prazo. A previsão sub sazonal desempenha um papel crítico na gestão de recursos hídricos, onde a antecipação das chuvas e vazões dos rios é essencial para gestão do recurso, como na operação de reservatórios, mitigação dos efeitos de inundações ou escassez de água. Ainda que a previsão sub sazonal enfrente obstáculos, como a variabilidade climática, as complexas interações oceano-atmosfera e entre outros múltiplos fatores, é uma área de pesquisa em constante evolução e em anos recentes vem sendo fortemente motivada a desenvolvimentos técnico-científicos. Em um contexto continental na América do Sul, o gerenciamento dos recursos hídricos continentais é uma tarefa desafiadora devido à heterogeneidade das características climáticas, complexidade dos sistemas de rios e existência de usos múltiplos da água, em particular a produção de energia. Para tanto, o desenvolvimento de ferramentas capazes de quantificar antecipadamente variáveis hidrológicas em diversas localidades, com consistência espaço-temporal desempenha um papel vital na tomada de decisões em atividades relacionadas às condições hidro-meteorológicas. Neste sentido, o objetivo desta Tese foi investigar múltiplos aspectos relacionados a qualidade de previsões de precipitação e vazão em horizonte sub sazonal na América do Sul e fornecer contribuições para o desenvolvimento de produtos e respostas cientificas na modelagem de previsões sub sazonais continentais aplicadas em grandes bacias hidrográficas. O Modelo de Grandes Bacias versão América do Sul (MGB-AS) foi utilizado em associação aos dados de modelos de precipitação numérica do European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Integrated Forecast System-Extended Range (ECMWF IFS-EXT) para produção de previsões de vazão de até 46 dias no futuro. Através de uma avaliação extensiva da qualidade estatística das previsões de precipitação e vazão para a América do Sul foi possível identificar a ocorrência de vieses predominantes das previsões e os padrões espaciais e sazonais dos mesmos. Destaca-se a importância da avaliação em relação às previsões de referência e a habilidade das previsões de vazão em comparação com a climatologia das precipitações observadas. A aplicação das previsões sub sazonais no contexto de geração de energia hidroelétrica ocorreu por meio da avaliação dos benefícios das previsões produzidas com o modelo MGB-AS para as usinas do sistema hidroelétrico brasileiro. A avaliação permitiu a identificação de usinas e subsistemas com maior potencial de uso destas previsões em contexto operacional, assim como a qualidade das previsões em relação a reamostragem da climatologia das observações. Destaca-se que o sistema hidroelétrico brasileiro está em constante evolução e desenvolvimento e atualmente busca uma transição de previsões baseadas em modelos estocásticos para modelos conceituais também em horizontes mais estendidos (sub sazonais), portanto, as contribuições apresentadas podem fornecer subsídios para gestão eficiente e evolução futura do sistema. O desempenho das previsões também foi avaliado após aplicação de técnicas de pós-processamento (calibração) estatística, fornecendo um aumento consistente na qualidade estatística aumentando sua confiabilidade para aplicações futuras. Por fim, os resultados deste trabalho sugerem que os métodos e estudos desenvolvidos podem servir como referência e base técnica para dar suporte a desenvolvimentos futuros que contemplem previsões de precipitação e principalmente vazões em horizonte sub sazonal. As simulações realizadas integralmente para a América do Sul fornecem resultados em todas as principais bacias do continente, consolidando uma poderosa ferramenta para gestores de recursos hídricos.