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Title: Experimentos Fatoriais Fracionados Assimétricos para Avaliação de Modelos para Previsão de Chuva no Nordeste do Brasil
Authors: Souza, Fábio Azevêdo De
Keywords: Gráficos de Lenth;Modelagem Numérica;Parametrização;Planejamento de experimentos;Previsão de tempo;Weather Research Forecasting
Issue Date: 29-Sep-2015
Citation: SOUZA, Fábio Azevêdo de. Experimentos Fatoriais Fracionados Assimétricos para Avaliação de Modelos para Previsão de Chuva no Nordeste do Brasil . 2015. 81f. Dissertação (Mestrado Em Matemática Aplicada E Estatística) - Centro De Ciências Exatas E Da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.
Portuguese Abstract: No Estado do Rio Grande do Norte, episódios de chuvas intensas têm causado transtornos, tais como, deslizamento de barreiras, alagamentos, trânsito caótico, etc.. Assim, a ocorrência de chuvas é uma das principais preocupações dos pesquisadores e demais órgãos ligados à pesquisa meteorológica. A previsão acurada de eventos extremos como chuvas intensas é fator essencial para que políticas públicas possam ser adotadas com o intuito de mitigar os efeitos causados pelos fenômenos meteorológicos. Desde meados do século XX o uso de métodos quantitativos para realizar previsão de tempo através de simulacão numérica vem se destacando na meteorologia, pois com o avanço tecnológico da computação, cada vez mais torna-se possível simular fenômenos atmosféricos em alta resolução. Nesses modelos, identicar combinações e/ou congurações de parametrizações de física atmosférica é um desafio para os pesquisadores. Neste sentido, o principal objetivo deste trabalho e implementar técnicas de planejamento de experimentos para selecionar congurações de parametrizações e avaliar modelos numéricos de previsão de tempo. Este trabalho apresenta o uso de experimentos fatoriais fracionados assimetricos (EFFA) para avaliar o desempenho do modelo Weather Research and Forecasting (WRF), utilizando diversas congurações de física, para simular um evento ocorrido no segundo bimestre de 2008 no Estado do Rio Grande do Norte. Foram selecionados quatro esquemas de parametrização de cúmulus (Grell-Deveyi, NSAS, Tiedtke e Kain-Fritsch), dois de microfísica (WSM6 e Thompson), dois de camada limite planetária (YSU e MYJ) e duas congurações de topo do modelo (10mb e 50mb), para três domínios distintos (36Km, 12Km e 4Km) e realizadas 32 simulações. As análises do experimento utilizam gráficos de Lenth para auxiliar na identificação de parametrizações adequadas. Os resultados finais deste trabalho mostram-se promissores e corroboram para que a metodologia proposta de experimentos estatisticamente planejados seja considerada ferramenta de suma importância para avaliação do WRF, trazendo avancos significativos neste campo. Cabe ressaltar que o mesmo procedimento pode ser usado para outros modelos numéricos de previsão de tempo.
Abstract: In the state of Rio Grande do Norte, episodes of heavy rains have caused disorders such as land slides, flood and chaotic traffic. Thus, rainfall is a major concern for researchers and other agencies linked to weather research. The accurate prediction of extreme events, such as heavy rainfall, is an essential factor in public polices to mitigate the effects caused by meteorological phenomena. Since the mid-twentieth century, the use of quantitative methods to conduct weather forecast by numerical simulation has stood out in meteorology. With the technological advancement of computing, more and more atmospheric phenomena can be simulated in high resolution. In these models, identifying combinations and/or atmospheric physics parameterization settings is still a challenge for researchers. In this sense, the main objective of this work is to implement experimental design techniques to select parameterization settings and evaluate numerical weather forecasting models. This paper presents the use of asymmetric fractional factorial designs (EFFA) to evaluate the performance of Weather Research and Forecasting (WRF), using various physical parameterizations, to simulate a weather event in 2008 in Rio Grande do Norte State. We selected four cumulus parameterization schemes (Grell-Deveyi, NSAS, Tiedtke and Kain-Fritsch), two schemes of microphysics (WSM6 and Thompson), two planetary boundary layer (YSU and MYJ) and two model top settings (10mb and 50mb), for three different domains (36Km, 12Km and 4km) and conducted 32 simulations. We use Lenth plots to analyse the experiment and guide the identificationof appropriat parameterization schemes. The final results of this study are promising and confirm that statistically designed experiments is of utmost importance to assess WRF, bringing significant progress in this field. It is whorth mentioning that the same procedure can be used for other models
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25980
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