Modelagem e estatísticas de extremos de ventos e ondas no Oceano Atlântico

• Processo: 18/08057-5
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de março de 2019 - 28 de fevereiro de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Meteorologia
• Convênio/Acordo: Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)
• Pesquisador responsável: Pedro Leite da Silva Dias
• Beneficiário: Pedro Leite da Silva Dias
• Pesq. responsável no exterior: Ricardo Martins Campos
• Instituição no exterior: Associação do Instituto Superior Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID), Portugal
• Instituição-sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesq. associados: Ricardo de Camargo
• Assunto(s): Interação do oceano com a atmosfera Oceano Atlântico Modelos numéricos de circulação Mudança climática Simulação numérica Ondas (oceanografia) Análise de freqüência regional Análise estatística de dados

Resumo

Os ventos de superfície e as ondas representam grandes ameaças à segurança marítima e costeira. Os riscos associados dependem da posição e do tempo, sendo vulneráveis a importantes intensificações devido a mudanças climáticas. O clima de ventos e ondas extremas no Oceano Atlântico será investigado e prognósticos futuros e quantis extremos de longo período serão estimados utilizando uma abordagem regional. Tal estudo envolve uma metodologia que une a teoria de estocástica de valores extremos com simulações numéricas do clima. Uma calibração das reanálises de ventos e ondas usando dados de boias e satélites focada em percentis extremos irá gerar a base de dados para o estudo, contendo a velocidade do vento e altura significativa de ondas. Uma vez que o vento controla o crescimento espectral das ondas, será conduzida uma investigação mais profunda das trajetórias das tempestades, seus padrões, estatísticas associadas e possíveis evoluções devido a mudanças climáticas. Uma regionalização estatística irá definir localizações estratégicas com maior vulnerabilidade, onde a modelação estatística precisa de ser feita com maior detalhe e resolução. O domínio de estudo será o Oceano Atlântico, iniciando com uma análise em larga escala e evoluindo para análises regionais envolvendo aspectos locais do clima extremo das ondas e ventos. A análise de detalhe envolvendo o Atlântico Sul será conduzida pelo grupo de pesquisas da Universidade de São Paulo (USP), enquanto o Atlântico Norte pela Universidade de Lisboa (UL). A proposta é dividida em sete etapas: (1) Avaliação das três reanálises de ondas e ventos no Oceano Atlântico; (2) Calibração das reanálises focado na melhoria dos quantis extremos; (3) Trajetória das tempestades aplicada as reanálises calibradas; (4) Aplicação da "Regional Frequency Analysis" (RFA) para definir as regiões estatísticamente homogêneas, selecionando aquelas com clima de ondas e ventos severos e maior vulnerabilidade; (5) Descrição completa e investigação do clima de ventos e ondas em cada região; (6) Avaliação do modelo climático CMIP5 e seleção dos modelos que melhor representem as características dos ventos e ondas dentro de cada região; (7) Análise de extremos de longo prazo usando os "L-moments" e diferentes distribuições probabilísticas, calculando os valores extremos (quantis extrapolados) para períodos de retorno até 100 anos. Esperamos obter os seguintes resultados: três reanálises calibradas para o Oceano Atlântico apropriadas a estudos de critérios meteo-oceanográficos de projecto; definição de regiões estratégicas com maior vulnerabilidade, seguido por uma caracterização completa do clima de ondas e ventos bem como atividade ciclónica; avaliação das trajetórias dos ciclones associados a eventos extremos, observando possíveis mudanças climáticas com impacto nas trajetórias e intensidades; e mapa de valores extremos fiáveis com períodos de retorno até 100 anos - um novo Atlas de eventos extremos para o Atlântico. (AU)