a brazilian contribution to gpm science team
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NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
A Brazilian contribution to GPM Science Team
Luiz Machado
CPTEC/INPE Luiz.Machado@cptec.inpe.br
Brazilian proposal to the NASA Precipitation
Measurement Mission Science Team
Outline
The CHUVA project
• The Project
• The field Campaign
The pre-CHUVA Experiment
• The Brazilian Launch Centre at Alcântara
• General Information
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
CHUVA - Cloud processes of tHe main
precipitation systems in Brazil:
A contribUtion to cloud resolVing modeling
and to the GPM (GlobAl Precipitation
Measurement)
Proposal submitted to FAPESP in October
CHUVA Project
WORKING GROUP – 1
CHARACTERISTICS OF THE PRECIPITATING SYSTEMS AS FUNCTION OF THE REGION AND LIFE
STAGE
Responsible : Luiz Machado
WORKING GROUP – 2
PRECIPITATION ESTIMATION – DEVELOPMENT AND VALIDATION ALGORITHM
Responsible : Carlos Angelis
WORKING GROUP – 3
ELETRIFICATION PROCESS: MOVING FROM CLOUDS TO THUNDERSTORMS
Responsible: Carlos Morales
WORKING GROUP – 4
CHARACTERISTICS OF THE BOUNDARY LAYER FOR DIFFERENT CLOUD PROCESSES AND
PRECIPITATION REGIMES
Responsible: Gilberto Fisch
WORKING GROUP – 5
MODEL IMPROVEMENTS AND VALIDATION, WITH FOCUS IN CLOUD MICROPHYSICS AND AEROSOL
INTERACTIONS, FOR SATELLITE PRECIPITATION ESTIMATES IN BRAZIL
Responsible: Maria Assunção Dias
CHUVA - Project
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
CHUVA Project
CHUVA Project
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
CHUVA has the Objective of Answer or improve the knowledge about the
following basic question
•How to estimate rainfall from warm clouds?
•What is the contribution of rain from warm clouds to the total precipitation in
different regions of Brazil?
•How to improve both space and time precipitation estimation of rainfall over the
continent for the GPM constellation?
•What are the average characteristics (3D - cloud processes) of the main regimes
of precipitation in Brazil?
•What is the contribution of the aerosol in the process of formation of
precipitation?
•What are the main surface and boundary layer processes in the formation and
maintenance of clouds?
•How cloud microphysics and electrification processes evolves during the cloud
life cycle?
CHUVA – Challenges
ICE CLOUDS
WARM CLOUDS
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
CHUVA Project Considering these statement problems the specific objectives are:
Gather data on the tri-dimensional structure of clouds in different regions of Brazil and build a data base of cloud properties including associated electrification features.
Build a data base of modeled structure of clouds, validated by observations in Brazil, for use on improvements in of algorithms for precipitation estimation.
Improve convective parameterizations of warm clouds and of cloud-aerosol interactions specifically for their impact on rainfall.
Assessment of the contribution of rain from warm clouds to the total precipitation in different regions of Brazil;
Study the mean characteristics of the main precipitation regimes in Brazil in terms of the cloud processes.
Study different methodologies to estimate precipitation from warm clouds.
Determine the thresholds of the onset of convection for liquid water and ice content;
Establish relationships between integrated ice content and precipitation as function of the cloud life stage;
Study the cloud life cycle from the microphysics point of view.
Compute the satellites rainfall estimation errors by different methodologies.
Describe the temporal evolution of the electrical field during the thunderstorm development.
Describe the typical atmosphere boundary layer for different cloud life cycles and cloud hydrometeor for different precipitation regimes.
Analyze how cloud processes occurs as function of distribution of turbulent fluxes, turbulent kinetic energy by using atmospheric modeling of heat and moisture transfer inside the Atmospheric Boundary Layer.
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
CHUVA Project – Field Campaign
PRECIPITATION ANNUAL CYCLE
LIGHTNING ANNUAL CYCLE
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
CHUVA Project – Field Campaign
From Carlos Morales
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dez
2010 Centro de
Alcântara
São Luiz
Paraitinga
2011 São Luiz
Paraitinga
Fortaleza Fortaleza Belém Belém Manaus Manaus
2012 Londrina Londrina Santa
Maria
Santa
Maria
Brasília Brasília
CHUVA Project – Field Campaign Schedule
CHUVA Project - Main precipitation systems for each region
Jan F
e
b
Mar Apr May J
u
n
Jul Aug S
e
p
Oct Nov Dez
2
0
1
0
Warm Clouds,
Tropical Squall
Lines, Easterly
Waves
SACZ, local convection
and orographic
enhancement of
precipitation
Warm Clouds
2
0
1
1
SACZ, local convection
and orographic
enhancement of
precipitation
Warm Clouds
Warm
Clouds,
Easterly
Waves,
ITCZ
Warm
Clouds,
Easterly
Waves,
ITCZ
Tropical Squall
Lines, Warm
Clouds, Easterly
Waves
Tropical Squall
Lines, Warm
Clouds, Easterly
Waves
Easterly and
Westerly
Convection type,
local convection
SACZ
Warm clouds
Easterly and Westerly
Convection type, local
convection
SACZ
Warm clouds
2
0
1
2
Cold Front,
squall lines,
MCC
General
convective
system
Cold Front,
squall lines,
MCC
General
convective
system
Cold Front, squall
lines, MCC
General
convective
system
Cold Front, squall
lines, MCC
General
convective system
Continent
al
convectiv
e system
Warm
clouds
Continental
convective system
Warm clouds
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
The typical instrumentation pack to be used
in the field campaign:
Dual Polarization Doppler X band radar
EZ Lidar ALS450
Microwave Radiometer MP3000
6 Laser Disdrometer
3 Meteorological Surface Stations
2 Field Mill
Radiosonde RS-92
Turbulent fluxes of heat and moisture
GPS Station
Soil Moisture
Airplane equipped with cloud microphysical instrumentation
(only some campaigns)
Rain gauges
CCD cameras
Vertical pointing radar – micro rain radar
Low-light Level CCD cameras
CHUVA Project - INSTRUMENTATION PACK
ADDITIONAL DATA Satellites images:
CPTEC analysis
Radiosondes from Brazilian network
Surface Station (raingauge)
Brasildat network - Brazilian lightning detection network):
STARNET (South American lightning network)
Pesquisadores
Nome Instituição Entidade
Luiz Augusto Toledo
Machado
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Luiz.machado@cptec.inpe.br
Carlos Augusto Morales
Rodriguez
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas Universidade de São Paulo
Morales@model.iag.usp.br
Carlos Frederico
Angelis
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Carlos.angelis@cptec.inpe.br
Gilberto Fernando Fisch Instituto de Aeronautica e
Espaço (IAE)
Comando Geral de
Tecnologia Aeroespacial
(CTA)
Gfisch@iae.cta.br
Maria Assunção Faus
da Silva Dias
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Universidade de São Paulo
Massuncao.dias@gmail.com
Roberto Magnago de
Oliveira UniFOA
Centro Universitário
Oswaldo Aranha
Edson Eyji Sano Empresa Brasileira de
Agropecuaria – CERRADO
Empresa Brasileira de
Agropecuaria
Sano@cpac.embrapa.br
David Adams Escola Superior de
Tecnologia
Escola Superior de
Tecnologia
Dave.k.adams@gmail.com
Meiry Sayuri Sakamoto FUNCEME Fundação Cearense de
Meteorologia
Rafael Castelo FUNCEME Fundação Cearense de
Meteorologia
Celso Von Randow Centro do Sistema Terrestre Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Celso.vonrandow@cptec.inpe.br
Cesar de Mello Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Cesar.mello@cptec.inpe.br
Eder Paulo Vendrasco Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Eder.vendrasco@cptec.inpe.br
Fernanda Sao Sabbas INPE Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Saosabbas@dae.inpe.br
Izabelly Carvalho Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Izabelly.costa@cptec.inpe.br
Jorge Luiz Martins
Nogueira
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Jorge.nogueira@cptec.inpe.br
Jorge Luiz Marton da
Silva
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Jorge.marton@cptec.inpe.br
Jorge Martins Mello Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Jorge.melo@cptec.inpe.br
José Celso Thomaz
Junior
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Celso.thomaz@cptec.inpe.br
Luciana Rossato Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Luciana.rossato@cptec.inpe.br
Marcelo Miacci Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
ESTUDANTES
Alan James Peixoto
Calheiros (Doutorado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Aline Falck Jeske
(Doutorado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Marilia Guedes do
Nascimento
(Doutorado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Renato Galante Negri
(Doutorado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
renato.galante@cptec.inpe.br
Romulo Augusto Jucá
Oliveira (Mestrado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Wagner Flauber Araujo
Lima (Doutorado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
wagner.flauber@cptec.inpe.br
Weber Andrade
Gonçalves (Doutorado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Clenia Alcântara
(Doutorado)
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Universidade de São Paulo
Evandro Moimaz
(Doutorado)
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Universidade de São Paulo evandro@debian-ms.org
Joao Ricardo Neves
(Mestrado)
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Universidade de São Paulo joaoneves1@gmail.com
Mario Quadro
(Doutorado)
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Universidade de São Paulo
Wando Amorim
(Doutorado)
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Universidade de São Paulo
Nome Instituição Entidade Email
Alessandro Battaglia University of Bonn batta@uni-bonn.de
Chris Kummerow Colorado State Univeristy Departament of
Atmospheric Science
Daniel Cecil Earth System Science Center University of Alabama cecild@uah.edu
Earle William Massachusetts Institute of
Technology
Lincon Laboratory ekagww@gmail.com
Emmanouil
Anagnostou University of Connecticut
manos@engr.uconn.edu
Walt Petersen Nasa Marshall Space Flight
Center
walt.petersen@msfc.nasa.gov
Nicolas Viltard CNRS CNRS nicolas.viltard@cetp.ipsc.br
Marielle Gossep IRD IRD
Marie-Pule Bonnet IRD IRD
Akos Horvath Max Plank Institute Atmosphere in The Earth
System
akos.horvath@zmaw.de
Aly Tokay NASA NASA tokay@radar.gsfc.gov
Mircea Grecu GSFC NASA grecu@agnes.gsfc.nasa.gov
Daniel Villa NOAA NOAA dvila@essic.umd.edu
Raquel Albrecht
Cooperative Institute for
Climate and Satellites
(CICS)
NOAA / ESSIC University
of Maryland
rachel.albrecht@gmail.com
Francisco Tapiador Universidade Castilla-La
Mancha
Universidade Castilla-La
Mancha
francisco.tapiador@uclm.es
Paola Salio Universidade de Bueno
Aires
Universidade de Bueno
Aires
salio@cima.fcen.uba.ar
Pranab Kumar
Karmakar Universidade de Calcutá
Universidade de Calcutá
Thomas Jackson United States of Department
of Agriculture (USDA)
Agriculture Research
Service
CHUVA - Participants
Marcelo Miacci Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Maria Paulete Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Maria.paulete@cptec.inpe.br
Nelson Arai Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Nelson.arai@cptec.inpe.br
Paulo Rogério Aquino
Arlino
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Paulo.arlino@cptec.inpe.br
Saulo Ribeiro de Freitas Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Saulo.freitas@cptec.inpe.br
Reinaldo Silveira Simepar Instituto Tecnológico
SIMEPAR
rsilveira@simepar.br
Antonio Ocimar Manzi INPA Intituto Nacional de
Pesquisa da Amazõnia
manzi@inpa.gov.br
Bernardino Simões
Neto SIPAM
Sistema de Proteção da
Amazônia
Carlos Simões Pereira SIPAM Sistema de Proteção da
Amazônia
Gustavo Guterres
Ribeiro SIPAM
Sistema de Proteção da
Amazônia
Ivan Saraiva SIPAM Sistema de Proteção da
Amazônia
Jaci Saraiva SIPAM Sistema de Proteção da
Amazônia
jmbsarai@yahoo.com.br
Jorge Luis Machado
Lopes SIPAM
Sistema de Proteção da
Amazônia
Maria Aparecida
Ferreira SIPAM
Sistema de Proteção da
Amazônia
Rodrigo Henrique
Macedo Braga SIPAM
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sheila Cristine Santana SIPAM Sistema de Proteção da
Amazônia
Gerson Paiva de
Almeida Departamento de Fisica
Universidade Estadual do
Ceará
Adilson Wagner Gandu Departamento de Ciências
Atmosféricas Universidade de São Paulo
adwgandu@model.iag.usp.br
Alexandre L. Correia Departamento de Fisica Universidade de São Paulo acorreia@if.usp.br
Edmilson Dias de
Freitas
Departamento de Ciências
Atmosféricas Universidade de São Paulo
efreitas@model.iag.usp.br
Theotonio Pauliquevis
Jr.
Departamento de Ciências
Atmosférica Universidade de São Paulo
theo@model.iag.usp.br
Rodrigo Souza UEA Universidade Estadual do
Amazonas
souzaraf@gmail.com
Rosa Santos UEA Universidade Estadual do
Amazonas
Rosa_sto@yahoo.com
Alexandre Araújo Costa Departamento de Fisica Universidade Estadual do
Ceará
alexandrearaujoc@gmail.com
Antônio Carlos Santana
dos Santos Departamento de Fisica
Universidade Estadual do
Ceará
Gerson P. Almeida Departamento de Fisica Universidade Estadual do Gerson@uece.br
Clovis Lasta Fritzen UFMS Universidade Fed. de Mato
Grosso do Sul
Julio Cesar Paro UFMS Universidade Fed. de Mato
Grosso do Sul
julio_paro@hotmail.com
Moacir Lacerda UFMS Universidade Fed. de Mato
Grosso do Sul
moacirlacerda@gmail.com
Widinei Fernandes UFMS Universidade Fed. de Mato
Grosso do Sul
wafer@hotmail.com
Humberto A Barbosa
Lab. de Análise e
Processamento de Imagens de
Satélite
Universidade Federal de
Alagoas
barbosa33@gmail.com
humberto@cals.arizona.edu
Roberto Lyra UFAL Universidade Federal de
Alagoas
Roberto.ufal@gmail.com
Bernardo Barbosa da
Silva
Departamento de
Meteorologia
Universidade Federal de
Campina Grande
Bernardo@dca.ufcg.edu.br
Enio Pereira de Souza Depart. de Ciências
Atmosféricas
Universidade Federal de
Campina Grande
esouza@dca.ufcg.edu.br
Claudia Campos Ufpel Universidade Federal de
Pelotas
Cjcampos@ufpel.tche.br
Jonas da Costa
Carvalho Ufpel
Universidade Federal de
Pelotas
Jonas@ufpel.tche.br
Ernani Nascimento Instituto de Fisica Universidade Federal de
Santa Maria
ernani.nascimento@smail.ufsm.
br
Everson Dal Piva Instituto de Fisica Universidade Federal de
Santa Maria
everson.bento@gmail.com
Osvaldo L. L. Moraes Instituto de Fisica Universidade Federal de
Santa Maria
ollmoraes@mail.ufsm.br
Vagner Anabor Instituto de Fisica Universidade Federal de
Santa Maria
vanabor@hotmail.com
Edison Rocha Departamento de
Meteorologia
Universidade Federal do
Pará
Julia Cohen Departamento de
Meteorologia
Universidade Federal do
Pará
jcpcohen@gmail.com
Maria Aurora dos
Santos
Departamento de
Meteorologia
Universidade Federal do
Pará
Paulo Kuhn Departamento de
Meteorologia
Universidade Federal do
Pará
Maria Gertrudes
Alvarez Justi
Departamento de
Meteorologia
Universidade Federal do Rio
de Janeiro
justi.meteoro@gmail.com
Wallace Figueiredo
Menezez
Departamento de
Meteorologia
Universidade Federal do Rio
de Janeiro
wallace.menezes@gmail.com
Admir Creso Engenharia Ambiental –
Campus de Londrina
Universidade Tecnológica
Federal do Paraná
Jorge Martins Engenharia Ambiental –
Campus de Londrina
Universidade Tecnológica
Federal do Paraná
jmartins@utfpr.edu.br
72 Brazilian Researchers and Engineers
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
Localização geográfica CLA.
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
The pre-CHUVA Experiment
Brazilian Launch Centre (CLA), at Alcântara
Localização
02º19’S - 044º22’’W
(2
24’S, 44
25’W)
M
R
e
l
e
v
o
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
The pre-CHUVA Experiment
Brazilian Launch Centre (CLA), at Alcântara
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
The pre-CHUVA Experiment
Brazilian Launch Centre (CLA), at Alcântara
Rainy Seasson JAN to JUN Wind Season SET to OUT
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
The pre-CHUVA Experiment
Brazilian Launch Centre (CLA), at Alcântara
The pre-CHUVA Experiment
Instrumentation
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
Raman Lidar
Radiosonde
EEC DWSR-2001X-SDP
X Band - Dual polarization
0.55 - Beamwidth
Disdrometer
The pre-CHUVA Experiment
Instrumentation
Instrumentation : to be confirmed
1) Disdrometer – Tokay
2) ADvanced MIcrowave Radiometer for Rain Identification – Battaglia
3) UECE/FUNCEME airplane for warm cloud microphysics
measurements – Alexandre Costa
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
The pre-CHUVA Experiment
Schedule
Date – 1 to 20 March 2010
Voluntary Participation – No Specific Budget
November – List of Participants and Equipments
December – Issue of the document to assist the participants
February – Deadline for receiving instrumentation
Flight – São Luiz – Maranhão.
Transportation from São Luiz will be provide by Boat
or CLA airplane (only 20 km)
Need to rent a car in Alcântara – CLA has lodging facilities
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
Brazilian proposal to the NASA Precipitation
Measurement Mission Science Team
Thank You
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
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