Análise e mapeamento dos extremos climáticos de temperatura do ar utilizando dados de reanálise para o estado do Paraná-Brasil

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dc.contributor.advisorPinheiro, Hemerson Donizete
dc.contributor.authorMansour, André Luis Nocêra
dc.contributor.bancaLopes, Deize Dias
dc.contributor.bancaGiglio, Thalita Gorban Ferreira
dc.contributor.bancaSilva, Marcelo Augusto de Aguiar e
dc.contributor.bancaMartins, Jorge Alberto
dc.coverage.extent169 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-29T18:05:58Z
dc.date.available2024-10-29T18:05:58Z
dc.date.issued2024-10-11
dc.description.abstractOs programas de reanálise fornecem estimativas contínuas de diversos elementos meteorológicos, incluindo a temperatura do ar. Porém, a capacidade desses programas em gerar dados diários confiáveis de temperatura do ar para calcular os índices de extremos climáticos no estado do Paraná ainda é indefinida. Esta pesquisa avaliou a acurácia dos programas de reanálise ERA5, quinta reanálise atmosférica global conduzida pelo Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF – sigla em inglês), e JRA-55, reanálise japonesa de 55 anos da Agência Meteorológica do Japão (JMA – sigla em inglês), na estimativa das temperaturas do ar e dos índices de extremos climáticos de temperatura do ar definidos pela Equipe de Especialistas em Detecção e Índices de Mudanças Climáticas (ETCCDI – sigla em inglês) na região do estado do Paraná. Como referência, foram utilizados os registros de 42 estações meteorológicas com períodos temporais variados. Posteriormente, os índices obtidos pelo programa com melhor desempenho foram mapeados. Além disso, a presença e a magnitude das tendências foram analisadas utilizando o teste de Mann-Kendall e o teste da declividade de Sen, respectivamente. Os resultados mostraram que as temperaturas diárias do ar máxima (TX), mínima (TN) e média (TM) estimadas pelos programas de reanálise apresentaram boa correlação com os registros das estações meteorológicas, com melhor desempenho do ERA5, que se destacou ao resultar em coeficientes de correlação (CC) com valores 6,4%, 9,1% e 4,2% maiores para TX, TN e TM, respectivamente, em comparação ao JRA-55. Ademais, as duas reanálises superestimaram os valores das temperaturas mínimas e subestimaram as máximas. O JRA-55, em particular, apresentou maiores vieses (BIAS), com valores 1,9 vezes maiores para TX e 6,5 vezes maiores para TN em relação ao ERA5, quando comparados com as estações meteorológicas de referência. Em relação aos índices de extremos climáticos, o ERA5 obteve melhores resultados, estimando bem 7 dos 15 índices avaliados, são eles: TXx (Dias mais quente), TXn (Noite mais quente), TNx (Dia mais frio), TNn (Noite mais fria), DTR (Amplitude térmica diária), SU (Dias de verão) e GSL (Duração de crescimento da estação). Após mapear esses índices, observou-se que todos, exceto TNn, que apresentou uma tendência significativa de diminuição, mostraram tendências significativas de aumento em grandes áreas do estado ao considerar a série temporal completa fornecida pelo ERA5, que abrangeu o período entre 1940 e 2023. As tendências para o GSL não foram avaliadas devido à pouca variação nos valores médios nos períodos analisados, indicando sua inaplicabilidade à área de estudo. De modo geral, ao avaliar os três períodos de 30 anos estipulados: 1940 a 1969, 1967 a 1996, e 1994 a 2023, as maiores áreas com tendências significativas e as magnitudes mais acentuadas foram observadas no período inicial, especialmente para o TNn.
dc.description.abstractother1Reanalysis programs provide continuous estimates of various climatic elements, including air temperature. However, the ability of these programs to generate reliable daily air temperature data for calculating climate extreme indices in the state of Paraná remains uncertain. This research assessed the accuracy of the ERA5 reanalysis program, the fifth global atmospheric reanalysis conducted by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), and the JRA-55 reanalysis, the 55-year Japanese reanalysis from the Japan Meteorological Agency (JMA), in estimating air temperatures and the air temperature climate extreme indices defined by the Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI) in the Paraná region. The study used records from 42 meteorological stations with varying time periods as reference data. Subsequently, the indices obtained by the best-performing program were mapped. Additionally, the presence and magnitude of trends were analyzed using the Mann-Kendall test and the Sen's slope test, respectively. The results showed that the daily maximum (TX), minimum (TN), and mean (TM) air temperatures estimated by the reanalysis programs had a good correlation with the station records, with ERA5 performing better, showing correlation coefficients (CC) that were 6.4%, 9.1%, and 4.2% higher for TX, TN, and TM, respectively, compared to JRA-55. Furthermore, both reanalyses overestimated minimum temperatures and underestimated maximum temperatures. JRA-55, in particular, showed greater biases (BIAS), with values 1.9 times higher for TX and 6.5 times higher for TN compared to ERA5, when referenced against the weather stations. Regarding climate extremes indices, ERA5 achieved better results, accurately estimating 7 out of the 15 evaluated indices, namely: TXx (Hottest day), TXn (Hottest night), TNx (Coldest day), TNn (Coldest night), DTR (Diurnal temperature range), SU (Summer days), and GSL (Growing season length). After mapping these indices, it was observed that all, except TNn, which showed a significant decreasing trend, presented significant increasing trends over large areas of the state when considering the complete time series provided by ERA5, which covered the period from 1940 to 2023. Trends for GSL were not assessed due to the little variation in average values during the analyzed periods, indicating its inapplicability to the study area. Overall, when evaluating the three established 30-year periods: 1940 to 1969, 1967 to 1996, and 1994 to 2023, the largest areas with significant trends and the most pronounced magnitudes were observed in the initial period, especially for TNn.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18311
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectERA5;
dc.subjectJRA-55
dc.subjectExtremos de temperatura
dc.subjectÍndices de extremos climáticos
dc.subjectTendências
dc.subjectETCCDI
dc.subjectTemperatura do ar
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsERA5
dc.subject.keywordsJRA-55
dc.subject.keywordsTemperature extremes
dc.subject.keywordsClimate extreme indices
dc.subject.keywordsTrends
dc.subject.keywordsETCCDI
dc.subject.keywordsAir temperature
dc.titleAnálise e mapeamento dos extremos climáticos de temperatura do ar utilizando dados de reanálise para o estado do Paraná-Brasil
dc.title.alternativeAnalysis and mapping of air temperature climate extremes using reanalysis data for the state of Paraná, Brazil
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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