Variabilidade espacial e temporal da energia cinética da atmosfera mediante dados de reanálises do NCEP
DOI:
https://doi.org/10.26848/rbgf.v17.1.p478-493Keywords:
energia cinética, reanálises NCEP, energia eólicaAbstract
Neste estudo é analisado a variabilidade espacial e temporal da energia cinética global e regional da atmosfera, no período de janeiro de 1991 a dezembro de 2020, utilizando dados de reanálises do National Center for Environmental Prediction (NCEP). Esses dados foram processados mediante a plataforma Grid Analysis and Display System (GrADS), onde foram desenvolvidos scripts para o cálculo da energia cinética e sua integração vertical na atmosfera (Sup-100 hPa). Além de investigar sobre variações sazonais e interanuais, buscou-se detectar tendências nas séries temporais de energia cinética. Os resultados apontam variabilidade sazonal bem definida com máximos no período de inverno, dezembro-fevereiro para o H.N. e junho-agosto para o H.S. A distribuição espacial concentra maiores valores de energia cinética total em médias latitudes, provavelmente associado a Corrente de Jato. A variabilidade interanual, analisada pela técnica dos quartis, é baixa com média igual ou próximo da mediana variando em torno de 42,5 a 50,6 kJ/m2. Tendências suaves são observadas nas séries da média anual de energia cinética. É observado, também, tendência mais acentuada para os últimos 10 anos da série com tendência de acréscimo para o globo terrestre, H.N. e H.S. e decrescente para o NEB. Essas tendências se mostraram estatisticamente significativas à 95% e 99% pelo teste t de Student.
References
Albuquerque, I. S. D. 2022. Associação entre as correntes de jato e zonas frontais no nordeste brasileiro.
Alves, J.C.B.; Martins, L.L.; Martins, W.A.; Moraes, J.F.L.; Blain, G.C. 2021. Uso de dados meteorológicos de reanálise para a simulação da vazão na bacia hidrográfica do Ribeirão do Pinhal, Limeira/SP. Caminhos de Geografia, 22 (80), 234-252. https://doi.org/10.14393/RCG228054849
Aranha, A.F. 2014. Na visão espectral o aumento na concentração de gases estufa intensifica o trabalho atmosférico. [Dissertação de mestrado - Universidade do estado do amazonas - UEA]. Repositório em: https://repositorio.inpa.gov.br/bitstream/1/12586/1/André Ferreira Aranha.pdf
Archer, C.L.; Caldeira, K. 2009. Global Assessment Of High-Altitude Wind Power. Energies. 2 (2), 307–319. https://doi.org/10.3390/en20200307
Assunção, A., Neto, P.M., & Vasconcelos, E. (2022). Um Sistema Baseado Em Combinação de Modelos para Previsão de Velocidade do Vento. Revista De Engenharia E Pesquisa Aplicada, 7(2),1-11.https://doi.org/10.25286/repa.v7i2.2206
Bezerra, A.C. Do N.; Cavalcanti, E.P. 2008. Energia estática sobre o Norte e Nordeste do Brasil relacionada com a temperatura da superfície do mar. Revista Brasileira De Meteorologia, 23, 239-263. https://doi.org/10.1590/S010277862008000200010
Cavalcanti, E.C.; Mariano, E.B. 2016. Tendência do vapor d’água na atmosfera mediante dados do Ncep/Ncar. Revista Brasileira De Meteorologia, 31(4), 564-569. https://doi.org/10.1590/01027786312314b20150061
Cavalcanti, E.P., Silva, B.B., Silva, V.P.R., Chaves, J.B., 2020. Wind Speed Variability and Ocean Influences: An Approach for Electrical Energy Generation Purposes in Northeastern Brazil. Anuário Do Instituto de Geociências – UFRJ [Online] 43. https://doi.org/10.11137/2020_1_273_285.
Chebly, S. B., Cavalcanti, E. P., Nóbrega, R. S., & Correia, M. de F. 2021.Tendência da Energia Estática Global. Revista Brasileira De Meteorologia, 36(3), 393–402. https://doi.org/10.1590/0102-77863630010
Claudino, C., Herdies, D. L., Leal de Quadro, M. F., & De Sales Filho, P. C. 2021. Validação da reanálise do MERRA-2 com dados observados: Estudo de caso de Itajaí - Santa Catarina. Metodologias E Aprendizado, 4, 106–111. https://doi.org/10.21166/metapre.v4i.1498
Decker, M.; Brunke, M.A.; Wang, Z.; Sakaguchi, K.; Zeng, X.; Bosilovich, M.G. 2012. Evaluation Of The Reanalysis Products From Gsfc, Ncep, And Ecmwf Using Flux Tower Observations. Journal Of Climate, 25, 1916-1944. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00004.1
Fasullo, J.T.; . Trenberth, K.E. 2008. The Annual Cycle Of The Energy Budget. Part I: Global Mean And Land–Ocean Exchanges. Journal Of Climate, 21, 2297-2312. https://doi.org/10.1175/2007JCLI1935.1
Ferreira, R.B. (2021). Efeito da estrutura de torres micrometeorológicas nas medidas de turbulência atmosférica: Projeto ATTO. [Dissertação de mestrado – Universidade Federal do Oeste do Pará]. Repositório em: https://repositorio.ufopa.edu.br/jspui/handle/123456789/662
Fuentes, E. V., Bitencourt, D. P., & Fuentes, M. V. 2013. Análise da velocidade do vento e altura de onda em incidentes de naufrágio na costa brasileira entre os estados do Sergipe e do Rio Grande do Sul. Revista Brasileira de Meteorologia, 28, 257-266.
Gan, M.A., Ferreira, S.H.S., Piva, E.D., Rozante, J.R., Garcia, J.R.M., Fernandes, A.A., Neves, A.L.O., & Silva, V.M. 2021. Avaliação da Energética Prevista nos Modelos Regionais BRAMS, ETA e WRF: Parte I - Inverno. Revista Brasileira De Meteorologia, 36(4), 775–803. https://doi.org/10.1590/0102-77863640042
Ginesta, M., Yiou, P., Messori, G., & Faranda, D. (2023). A methodology for attributing severe extratropical cyclones to climate change based on reanalysis data: the case study of storm Alex 2020. Climate Dynamics, 61(1–2). https://doi.org/10.1007/s00382-022-06565-x
Gomes, H. B., & Lemes, M. A. M. 2007. Revisão de métodos de cálculo da divergência e uma aplicação usando o método cinemático para determinar de movimentos verticais na atmosfera. Revista Brasileira de Meteorologia, 22,112-120.https://doi.org/10.1590/S0102-77862007000100012
GWEC. Global Wind Energy Council, 2021. Global Wind Report 2021. Global Wind Energy Council. Disponível: https://gwec.net/global-wind-report-2021/. Acesso: 1 dezembro 2023
Ha, Y.; Zhong,Z.; Hu, Y.; Yang, X. 2013. Influences Of Enso On Western North Pacific Tropical Cyclone Kinetic Energy And Its Meridional Transport. Journal Of Climate, V. 26, 322-332. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00543.1
Howaed, B. 1992. Synoptic dynamic meteorology in midlatitudes.
Hunt, K. M. R., Turner, A. G., & Shaffrey, L. C. 2018. The evolution, seasonality and impacts of western disturbances. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 144(710). https://doi.org/10.1002/qj.3200
Kalnay, E.; Kanamitsu, M.; Kistler, R.; Collins, W.; Deaven, D.; Gandin, L.; Iredell, M.; Saha, S.; White, G.; Woollen, J.; Zhu, Y.; Chelliah, M.; Ebisuzaki, W.; Higgins, W.; Janowiak, J.; Mo, K.C.; Ropelewski, C.; J. Wang, J.; Leetmaa, A.; Reynolds, R.; R. Jenne, R.; Joseph, D. 1996. The Ncep/Ncar 40-Year Reanalysis Project. Bull. Amer. Meteor. Soc., V. 77, 437-471. https://doi.org/10.1175/15200477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2
Kistler, R.; Kalnay, E.; Collins, W.; Saha, S.; White, G.; Woollen, J.; Chelliah, M.; Ebisuzaki, W.; Kanamitsu, M.; Kousky, V.; Van Den Dool, H.; R. Jenne, R.; Fiorino, M. (001). The Ncep-Ncar 50-Year Reanalysis: Monthly Means Cd-Rom And Documentation. Bull. Amer. Meteor. Soc., 82, 247-267. https://doi.org/10.1175/15200477(2001)082<0247:TNNYRM>2.3.CO;2
Kozar, M.E.; Misra, V. 2014. Statistical Prediction Of Integrated Kinetic Energy In North Atlantic Tropical Cyclones. Monthly Weather Review, 142, 4646-4657. https://doi.org/10.1175/MWR-D-14-00117.1
Li, L.; Jiang, X.; Chahine, M.T.; Wang, J.; Yung, Y.L. 2011. The Mechanical Energies Of The Global Atmosphere In El Niño And La Niña Years. Journal Of The Atmospheric Sciences, 68, 3072-3078. https://doi.org/10.1175/JAS-D-11-072.1
Lopes, R.F.C., Cavalcanti, E.P., Rodrigues, E.L., Nóbrega, R.S., Correia, M. de F. (2023). Variabilidade do Vento no Estado da Paraíba para Eventos de Anomalia de TSM dos Oceanos Atlântico e Pacífico Tropicais. Revista Brasileira de Geografia Física, 16(5), 2941-2959.https://doi.org/10.26848/rbgf.v16.5.p2941-2959
Ma, Q. 2021. Extreme events: maintenance mechanisms and energetics (Dissertação de Doutorado - Staats-und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzky).
Miller, L.M.; ,Gans, F.; Kleidon, A. 2011. Jet Stream Wind Power As A Renewable Energy Resource: Little Power, Big Impacts. Earth System Dynamics. V. 2, 201–212. https://doi.org/10.5194/esd-2-201-2011
Nehme, D.M., Toste, R., & Assad, L.P.F.2019. Comparação Climatológica do Vento na Superfície do Mar entre Duas Reanálises Atmosféricas Globais para a Margem Continental Leste/Sudeste Brasileira. Anuário do Instituto de Geociências – UFRJ,42(1),117-126.https://doi.org/10.11137/2019_1_117_126
Pezzi, L. P., Rosa, M. B., & Batista, N. N. 1996. A Corrente de Jato sobre a América do Sul. Boletim Climanálise. CPTEC-Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos, Cachoeira Paulista-SP.
Pinheiro, V. M., Gomes, L. C., de Oliveira, C. A., & Beletti, M. A. 2021. Análise do setor de energia eólica no Brasil. Revista Científica UMC, 6(1). Disponível em: https://seer.umc.br/index.php/revistaumc/article/view/976
Pujol, M. I., & Larnicol, G. 2005. Mediterranean sea eddy kinetic energy variability from 11 years of altimetric data. Journal of Marine Systems, 58(3–4). https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2005.07.005
Qian, W., Du, J., Leung, J. C. H., Li, W., Wu, F., & Zhang, B. 2023. Why are severe weather and anomalous climate events often associated with the orthogonal convergence of airflows? Weather and Climate Extremes, 42, 100633. https://doi.org/10.1016/J.WACE.2023.100633
Sales, R.M.M., Lima, L.G.S., 2022. Energias Renováveis E Territórios Na Bacia Hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu No Nordeste Brasileiro. Revista Ciência Geográfica [Online] 26. https://doi.org/10.18817/26755122.26.01.2022.2881.
Santos Jr, E. P. dos., Blain, G. C., & Xavier, A. C. F. 2022. Avaliação dos Dados de Reanálise do Climatic Research Unit (CRU) e do 5th Generation of European Reanalisis (ERA5) no Monitoramento Probabilístico Padronizado da Seca. Revista Brasileira De Meteorologia, 37(2), 243–260. https://doi.org/10.1590/0102-77863720019
Schuster, M.F. (2021). Modelagem E Simulação Da Estratificação Térmica Na Camada Limite Atmosférica. [Dissertação de mestrado – universidade do Vale do Rio dos Sinos]. Repositório em: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/10841
Sharma, N., Saini, R., K, S., Pathaikara, A., Punde, P., & Attada, R. 2023. Hydrological Extremes in Western Himalayas-Trends and Their Physical Factors. In Natural Hazards - New Insights. https://doi.org/10.5772/intechopen.109445
Siefert, C. A. C., Dombrowski Netto, N., Marangon, F. H. S., Schultz, G. B., Silva, L. M. dos R., Fontenelle, T. H., & Santos, I. dos. (2021). Avaliação de Séries de Velocidade do Vento de Produtos de Reanálises Climáticas para o Brasil. Revista Brasileira De Meteorologia, 36(4), 689–701. https://doi.org/10.1590/0102-7786360026
Silva A. G., Correia, M.F., Silva Aragão, M.R., Cavalcanti, E.P., Silva, W.E.A. 2022. Avaliação do potencial eólico na região de Petrolina-PE utilizando dados de reanálises do ERA5-Land durante a influência relativa dos oceanos Pacífico Tropical e Atlântico Tropical Sul. Revista Brasileira de Climatologia [Online] 31. https://doi.org/10.55761/abclima.v31i18.16041.
Silva, V.P.R.; Silva, R.A.; Cavalcanti, E.P.; Braga, C.C.; Azevedo, P.V. ; Singh, V.P. ; Pereira, E.R.R. 2010. Trends In Solar Radiation In Ncep/Ncar Database And Measurements In Northeastern Brazil. Solar Energy, 1, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.07.011
Silverthorne, K. E., & Toole, J. M. 2009. Seasonal kinetic energy variability of near-inertial motions. Journal of Physical Oceanography, 39(4). https://doi.org/10.1175/2008JPO3920.1
Trenberth, K.E.; Stepaniak, D.P. 2004. The Flow Of Energy Through The Earth’s Climate System. Quarterly Journal,130(603), 2677-2701.https://doi.org/10.1256/qj.04.83
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