Navegando por Autor "Coutinho, Maytê Duarte Leal"
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Tese Densidade de potência eólica a partir de ensembles de modelos climáticos regionais no Nordeste do Brasil para o passado recente e futuro(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-02-26) Gurgel, Augusto de Rubim Costa; Lima, Kellen Carla; http://lattes.cnpq.br/4524628383146981; https://orcid.org/0000-0002-0581-9475; http://lattes.cnpq.br/0169161961991874; Nascimento, Diego Silveira Costa; Sales, Domingo Cassain; Ribeiro, Marcos Samuel Matias; Coutinho, Maytê Duarte LealO aumento significativo no consumo de energia elétrica e consequente, o aumento da emissão de gases de efeito estufa fez com que fontes de energia limpa passassem a ser mais exploradas em todo o mundo. No Brasil, em especial, observou-se o desenvolvimento das energias eólica e solar, principalmente, na região do Nordeste do Brasil (NEB). Dessa forma, o objetivo geral desta tese é realizar ensembles de alta resolução pertencentes ao projeto CORDEX por meio de técnicas estatísticas simples e robustas e por aprendizado de máquina a fim de projetar a velocidade do vento e a densidade de potência eólica para diferentes áreas do NEB sob dois cenários climáticos para um futuro próximo (2041-2060) e distante (2081-2099) e comparálas com o passado recente (1986-2005). A tese está organizada no formato de artigos. No primeiro artigo, avaliou-se como a velocidade do vento se relacionava com outras variáveis climáticas. Para tanto, utilizou-se a Análise de Componentes Principais (ACP) para correlacionar a velocidade do vento com a temperatura do ar, a umidade relativa do ar e a precipitação a partir do Modelo Climático Regional (MCR) RegCM4.7_HadGEM2-ES para o Rio Grande do Norte, no passado recente de 1986 a 2005. Como resultado, utilizou-se apenas a CP1 pois apresentou 75,74% da variabilidade dos dados e autovalor acima de 1. A velocidade do vento teve forte correlação negativa com a precipitação e umidade relativa do ar, -0,91 e -0,94, respectivamente. No segundo artigo, foi calculada a densidade de potência eólica para áreas do NEB no passado recente de 1986 a 2005. Diante disso, primeiramente, validou-se a reanálise ECMWF-ERA5 com os dados observados de forma espacial. Em seguida, os MCR RegCM4.7, RCA4 e Remo2009 foram validados com a reanálise, e observou-se valores de superestimação acima de 1m/s em diversas áreas do NEB no período seco (julho a dezembro). Quatro áreas no NEB foram escolhidas para estudo com base na quantidade de parques eólicos e nos diferentes aspectos climáticos: o norte do Ceará (N-CE), o norte do Rio Grande do Norte (N-RN), o Planalto da Borborema (Borborema) e o centro da Bahia (C-BA). Os MCR com melhores índices estatísticos em cada área foram escolhidos para realizar o cálculo da densidade de potência eólica. O N-RN e o N-CE foram as áreas que apresentaram maior densidade de potência eólica no passado recente. Por fim, no terceiro artigo, foram aplicadas técnicas de média aritmética e outras técnicas robustas para realizar ensembles nas mesmas áreas escolhidas no artigo anterior e mesmo período (passado recente). As técnicas de média aritmética e combinação convexa apresentaram alta subestimação da velocidade do vento para o primeiro semestre, exceto a área da C-BA, e alta superestimação para o segundo semestre. As demais técnicas conseguiram representar bem (medianas próximas) a reanálise ECMWF-ERA5 em todas as áreas estudadas no NEB. A partir da análise do Diagrama de Taylor e dos índices estatísticos de concordância de Willmott e a razão dos desvio-padrão, a técnica que melhor representou a reanálise em todas as áreas de estudo do NEB, foi a PCR. Assim, a partir dessa técnica foi realizada o cálculo da densidade de potência eólica, tanto para o passado recente como para o futuro próximo e futuro distante, mediantes os RCP 2.6 e 8.5. Considerou-se, que há uma estabilidade nos valores da densidade de potência eólica para o futuro próximo e distante. Portanto, a área do N-RN apresentou a maior densidade de potência eólica do NEB, seguido do N-CE, Borborema e C-BA, tanto para o passado recente quanto para os futuros próximo e distante.Artigo Estudo de caso: evento meteorológico no Nordeste do Brasil entre os dias 03 e 04 de janeiro de 2015(UFPR, 2017-08-01) Coutinho, Maytê Duarte Leal; Costa, Micejane da Silva; Gomes, Ana Carla dos Santos; Morais, Michelyne Duarte Coutinho; Jacinto, Leandro Valente; Lima, Kellen Carla; Sakamoto, Meiry SayuriEste estudo tem o intuito de avaliar um evento extremo ocorrido no estado do Ceará. Grandes transtornos à sociedade foram causados, como deslizamentos de terras, inundações, alagamentos, entre outras perdas materiais. O evento consistiu em dois sistemas atuando simultaneamente, um Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) e uma Ondas de Leste, sendo que o segundo atuou em um mês atípico, caracterizando uma ocasião rara. Segundo dados da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (Funceme), nos dias que ocorreu o evento, a chuva na região metropolitana superou a média história do mês, chegando a 148 mm. Desta forma, é importante obter uma previsão mais precisa evitando maiores transtornos à sociedade. Sabe-se que de maneira geral, modelos regionais ou globais apresentam deficiência em simular a variável precipitação. Esta dificuldade geralmente está associada as parametrizações dos modelos e também aos processos físicos e dinâmicos, uma vez que, a variável precipitação não é contínua no tempo e no espaço. No entanto, para as variáveis de vento (u, v) e umidade específica (q) que são variáveis necessárias para o cálculo da convergência de umidade, os modelos conseguem ter um melhor desempenho. Assim, com intuito de estudar os possíveis sistemas meteorológicos, realizou-se simulações numéricas utilizando três diferentes conjuntos de dados: Climate Prediction Centre (CPC), Reanálise do National Center for Enviromental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) e Regional Atmospheric Modeling System (RAMS). Os principais resultados mostraram que a partir das simulações do RAMS, percebeu-se núcleos de convergência de umidade associadas a chuvas intensas no Ceará. Indicando ser uma opção interessante para suporte na previsão do tempoTese Estudo do balanço de umidade por meio de modelos regionais para o clima do passado e do futuro sobre a América do Sul(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-06-18) Coutinho, Maytê Duarte Leal; Lima, Kellen Carla; Silva, Claudio Moisés Santos e; ; http://lattes.cnpq.br/1394248306018449; ; http://lattes.cnpq.br/4524628383146981; ; http://lattes.cnpq.br/5813662925060333; Lúcio, Paulo Sérgio; ; http://lattes.cnpq.br/5291232352923880; Gonçalves, Weber Andrade; ; http://lattes.cnpq.br/3901367142857642; Silva, Gyrlene Aparecida Mendes da; ; http://lattes.cnpq.br/1751745022740339; Ambrizzi, Tércio; ; http://lattes.cnpq.br/9337611912907437No contexto de mudanças climáticas sobre a América do Sul (AS) tem-se observado que a combinação de altas temperaturas mais chuvas e altas temperaturas menos chuvas, provocam diferentes impactos como: eventos extremos de precipitação, condições favoráveis para queimadas e secas. Com isto, estas regiões enfrentam ameaça crescente de escassez de água, local ou generalizada. Assim, a disponibilidade de água no Brasil depende em grande parte, do clima e de suas variações em diversas escalas de tempo. Neste sentido, o objetivo principal desta pesquisa é estudar o balanço de umidade por meio de Regional Climate Models (RCM) do Project Regional Climate Change Assessments for La Plata Basin (CLARIS- LPB), assim como, combinar estes RCM por meio de duas técnicas estatísticas, na tentativa de melhorar a previsão sobre três áreas da AS: Amazônia (AMZ), Nordeste do Brasil (NEB) e Bacia do Prata (LPB) nos climas do passado (1961-1990) e do futuro (2071-2100). O transporte de umidade sobre AS foi investigado por meio do fluxo de umidade integrado verticalmente. Os principais resultados mostraram que os fluxos médios de vapor d’água nas regiões tropicais (AMZ e NEB) são maiores através das bordas leste e norte, assim indicando que as contribuições dos ventos alísios do Atlântico Norte e do Sul são igualmente importantes para a entrada de umidade durante os meses de JJA e DJF. Esta configuração foi observada em todos os modelos e climas. Na comparação dos climas verificou-se que a convergência do fluxo de umidade no clima passado foi menor em relação ao futuro em diferentes regiões e épocas. De forma semelhante, constatou-se que a precipitação foi reduzida no clima futuro nas regiões tropicais (AMZ e NEB), possivelmente devido os intensos fluxos de umidade que adentraram nas regiões. Por intermédio das técnicas de Regressão Múltipla por Componente Principal (C_RCP) e da combinação convexa (C_EQM), analisamos e comparamos as combinações dos modelos (ensemble). Os resultados indicaram que a combinação por RCP foi melhor em representar a precipitação observada em ambos os climas. Sendo que, além dos valores mostrarem ser próximos aos observados, a técnica obteve coeficiente de correlação de moderada à forte magnitude, em praticamente todos os meses nos diferentes climas e regiões. Além do mais, na avaliação das técnicas de combinação, a tendência percentual (PBIAS) mostrou que em geral, a C_RCP obteve valores de baixa magnitude (PBIAS = 0%) indicando ter um desempenho “muito bom” no clima passado e (PBIAS = -4% a 3%) para o clima futuro, sobre as regiões de estudo. Enquanto a C_EQM mostrou no clima passado, que a AMZ obteve um desempenho “bom” e nas regiões do NEB e LPB obtiveram desempenho de “bom a satisfatório”. Logo, os resultados mostraram que as técnicas tem um potencial promissor para aplicações operacionais em centro de previsão de tempo e clima.Artigo Improvements in precipitation simulation over South America for past and future climates via multi-model combination(Springer, 2016-09-26) Coutinho, Maytê Duarte Leal; Lima, Kellen Carla; Silva, Cláudio Moisés Santos eCombining individual forecasts is one of the practices used to improve weather prediction results. Identifying which combination of techniques results in a more accurate forecast is the subject of many comparative studies as well proposals for combined methods. Here we compare three combination techniques: (1) principal component regression (PCR), (2) convex combination by mean squared errors (MSE) and (3) ensemble average to combine six regional climate models of the Regional Climate Change Assessment for the La Plata Basin Project (CLARIS-LPB) for variable rainfall in three regions: Amazon (AMZ), Northeastern Brazil (NEB) and La Plata Basin (LPB), for the past (1961–1990) and future (2071–2100) climates. The results indicate that the average RMSE values showed improved representation of climate for LPB in some months, which is an important advance in climate studies. On the other hand, PCR presented greater accuracy (lower RMSE) than MSE in the AMZ and NEB regions. In winter months, both combinations presented lower RMSE results, mainly PCR in the three study regions. The correlation coefficient supports the results already found, namely, PCR obtained moderate to strong correlations, which were statistically significant at 5 % in both regions for all months, while MSE presented low to moderate correlations, which were statically significant at 5 % only in some months. Based on that, PCR achieved the best corrected forecast, as it was superior in forecasting precipitation due to the lower RMSE value. It is noteworthy that the PCR data were first subjected to principal component analysis (PCA) and the scores were used to perform the predictionArtigo Regional climate simulations of the changes in the components of the moisture budget over South America(Royal Meteorological Society, 2016-03-15) Coutinho, Maytê Duarte Leal; Lima, Kellen Carla; Silva, Cláudio Moisés Santos eThe moisture transport over South America (SA) was investigated through the vertically integrated moisture flux of three regions: the Amazon (AMZ), Northeastern Brazil (NEB) and the La Plata Basin (LPB), in different climates, past (1961–1990) and future (2071–2100), in the summer (DJF) and winter (JJA) seasons. For this, we used the results of the simulations of four regional climate models (RCMs) of the Regional Climate Change Assessment for the La Plata Basin (CLARIS‐LPB) project. The capacity and limitations of the models to simulate seasonal precipitation for the past period is discussed. In general, the RCMs tended to overestimate the observed precipitation during DJF in the NEB and underestimate it during JJA in the LPB. In relation to change in precipitation (future minus past), the RCMs indicated a decrease in precipitation over northern SA. The average fluxes of the AMZ and NEB regions provided most of the water vapour through the east and north edges, which indicates that the contributions of the North and South Atlantic trade winds are equally important for the entry of moisture during JJA and DJF. This configuration was observed in all models and climates. By comparing past and future climates, the moisture flux convergence during the past was lower relative to the future in different regions and seasons, with statistically significant differences at the 5% level considering the Student's t‐test. In the same study, we compared the simulated (RCMs) and reanalysis moisture flux (ERA‐40) in the past climate. The result indicated that the CLARIS project's RCMs are capable of simulating values similar or equal to the observed ones, providing high quality data for SA that can be useful in the analysis of changes in future moisture fluxes.Artigo Transporte de umidade nos climas presente, passado e futuro sobre a América do Sul(Revista Brasileira de Geografia Física, 2013) Coutinho, Maytê Duarte Leal; Lima, Kellen Carla; Silva, Cláudio Moisés Santos eObjetivando verificar se o modelo regional RegCM3 consegue representar o clima da América do Sul (AS), foi realizado as médias mensais da precipitação e umidade específica no inverno e verão para o clima presente (1991-2008). Em seguida, avaliou-se o fluxo de umidade integrado verticalmente para diferentes climas, isto é, passado (1961-1990), presente (1991-2008) e futuro (2071-2100), em três áreas da AS: Nordeste do Brasil (NEB), Amazônia (AMZ) e Bacia do Prata (LPB). As análises realizadas para o clima presente, mostraram que no verão, o RegCM3 representa o padrão de precipitação orientado na direção noroeste-sudeste, caracterizando a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). No entanto no inverno, o RegCM3 torna a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) mais confinada meridionalmente na região continental. Em síntese, os erros relacionados à ZCAS e ZCIT parecem ser importantes para explicar a superestimativa de precipitação na Amazônia Central e oeste da AS. Com relação ao fluxo de umidade, observou-se de modo geral, que o fluxo médio da AMZ e NEB fornece maior parte de vapor d’água na borda leste, sugerindo que as contribuições dos ventos alísios do Atlântico Norte e Sul são igualmente importantes para a entrada de umidade durante o verão e inverno. Uma vez que, na AMZ e no NEB o transporte de umidade foi maior no clima futuro, comparadas com o clima passado e presente em ambas as estações. Em relação à LPB, observou-se que a região é úmida no verão (presença de Jato de Baixos Níveis) e seca no inverno (Monção na AS).