Caracterização das diferenças entre precipitações estimadas por satélite e obtidas por pluviômetros
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
Título alternativo
Characterization of the differences between rainfall estimated by satellite and obtained by rain gauges
Primeiro orientador
Membros da banca
Taciana Toledo de Almeida Albuquerque
Véber Afonso Figueiredo Costa
Otto Corrêa Rotunno Filho
Véber Afonso Figueiredo Costa
Otto Corrêa Rotunno Filho
Resumo
O monitoramento das precipitações traz subsídios imprescindíveis para o planejamento e operação de diversos setores da sociedade. Entretanto, devido a sua intermitência, uma representação precisa de sua variabilidade espaço-temporal é extremamente difícil. As estimativas de precipitação por satélite são uma alternativa para superar essa objeção. Entretanto, essas possuem incertezas associadas as suas estimativas.
Neste trabalho, foram avaliados o desempenho de três produtos de satélite (TMPA 3B42, CMORPHv1.0-CRT e PERSIANN), por meio de índices categóricos (POD, FAR e fBIAS) e métricas contínuas (MAE e KGE’) nas escalas temporais diária, mensal e anual sobre a bacia do rio Paranaíba. Posteriormente, foram aplicadas técnicas para a correção do viés dessas estimativas com o intuito de aproximá-las de observações in situ.
Os resultados demostram que os produtos apresentam boa capacidade de identificar eventos de chuva, mas baixa precisão em classificar suas intensidades, e não há um único produto que desempenhe superiormente em todas as análises realizadas. Porém, em termos médios, o produto TMPA se sobressai aos demais em todas as escalas temporais. O coeficiente de eficiência de Kling-Gupta modificado (KGE’) mostrou-se ser um índice de avaliação útil, porque decompõe o erro em parâmetros de correlação linear, viés e variabilidade.
As técnicas de correção de viés avaliadas foram capazes de corrigir o primeiro momento das distribuições dos dados de satélites. O mapeamento de quantis por distribuições não paramétricas, em especial, também foi capaz de aprimorar o segundo momento das distribuições. Entretanto, o erro médio absoluto se manteve praticamente inalterado. Conclui-se que, apesar da evolução contínua das estimativas de precipitação por satélite, seu emprego em estudos hidrológicos deve ser precedido de uma análise criteriosa, orientada pelos objetivos e importância relativa da introdução de novas fontes de incertezas à análise.
Abstract
The monitoring of precipitation brings essential subsidies for the planning and operation of various sectors of society. However, due to its intermittence, an accurate representation of its spatiotemporal variability is extremely difficult. Satellite precipitation estimates are an alternative to overcome this objection. However, these have uncertainties associated with their estimates.
In this work, we evaluated the performance of three satellite products (TMPA 3B42, CMORPHv1.0-CRT and PERSIANN) using categorical indices (POD, FAR and fBIAS) and continuous metrics (MAE and KGE') on daily, monthly and annual time scales on the Paranaíba river basin. Subsequently, techniques were applied to correct the bias of these estimates in order to approximate them with in situ observations.
The results show that the products have good ability to identify rainfall events, but poor accuracy in classifying their intensities, and there is not a single product that performs superiorly in all analyzes performed. However, on average, the TMPA product outperforms the others on all time scales. The modified Kling-Gupta efficiency coefficient (KGE') proved to be a useful evaluation index because it decomposes the error into linear correlation, bias and variability components.
The bias correction techniques evaluated were able to correct the first moment of satellite data distributions. The quantile mapping by nonparametric distributions, in particular, was also able to improve the second moment of the distributions. However, the mean absolute error remained virtually unchanged. It is concluded that, despite the continuous evolution of satellite precipitation estimates, its use in hydrological studies should be preceded by a careful analysis, guided by the objectives and relative importance of introducing new sources of uncertainty to the analysis.
Assunto
Engenharia sanitária, Recursos hídricos - Desenvolvimento, Pluviômetros, Meteorologia por satélite, Paranaíba, Rio, Bacia (MG)
Palavras-chave
Pluviômetros, Erros sistemáticos, Estimativas de precipitação por satélites, Bacia do rio Paranaíba, Correção de viés
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