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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2023.tde-22012024-135857
Document
Author
Full name
Maria Luiza Kovalski
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Rocha, Rosmeri Porfirio da (President)
Bortolozo, Luana Albertani Pampuch
Vasconcelos Junior, Francisco das Chagas
Title in Portuguese
Variabilidade de alta frequência da velocidade do vento próximo à superfície no Nordeste do Brasil: clima presente e tendências futuras
Keywords in Portuguese
Intensidade dos ventos
Nordeste do Brasil
Variabilidade de alta frequência
Abstract in Portuguese
Este estudo teve como objetivo avaliar as flutuações de alta frequência da velocidade do vento próximo à superfície, através das variações abruptas de vento ou rampas de vento, e avaliar tendências nos períodos futuros de médio e longo prazos no cenário RCP8.5 no Nordeste do Brasil (NEB). Foram utilizados dados de estações meteorológicas automáticas (EMAs), da reanálise ERA5 e de simulações com o modelo regional RegCM4. As simulações climáticas do RegCM4 foram forçadas pela ERA-Interim e pelos modelos globais HadGEM2 e MPI. Inicialmente, avaliou-se o padrão espacial dos ventos a 100 m de altura na região do NEB para o período de 1979 a 2014 separando a região em 5 subdomínios. Em todos os subdomínios selecionados as maiores velocidades de vento ocorrem entre agosto e outubro, e menores entre março e maio, correspondendo às estações seca e chuvosa, respectivamente. Para 8 localidades no NEB avaliou-se os dados de vento a 10 m da ERA5 e RegCM4-ERAI, e obteve-se que ambos conjuntos de dados tendem a apresentar maiores médias e medianas de velocidade do vento do que as EMAs em várias localidades, porém a ERA5 demonstra correlação superior à da simulação. Visando compreender a variabilidade do vento em alta frequência temporal, explorou-se as rampas de vento (aumento ou diminuição abruptas de velocidades). As rampas de vento apresentaram consistência no comportamento para localidades próximas ou no mesmo subdomínio. Além disso, é notável a influência de brisas terra-oceano, para as regiões litorâneas, e brisas vale-montanha, para regiões continentais na definição do horário preferencial de estabelecimento ou término das rampas. Por fim, investigou-se tendências futuras do vento a 10 m com os modelos RegCM4-HadGEM e RegCM4-MPI para o período futuro próximo (FP- 2040-2059) e futuro distante (FD - 2080-2099) em relação ao período de referência (PR - 1995-2014). Ambos os períodos futuros mostraram aumento consistente na mediana da velocidade do vento, indicando mudança na distribuição de frequência dos dados. Em relação às rampas de subida de vento obteve-se que áreas costeiras exibem tendência de aumento da frequência das rampas de vento, enquanto áreas continentais projetam tendência de redução para o FD.
Title in English
High-frequency variability of near-surface wind speed in Northeast Brazil: current climate and future trends
Keywords in English
High-frequency variability
Northeast Brazil.
Wind intensity
Abstract in English
This study aimed to assess high-frequency fluctuations of the near-surface wind speed, through abrupt wind variations or wind ramps, and evaluate future trends in medium and long-term periods in the RCP8.5 scenario in Northeast Brazil (NEB). Data from automatic weather stations (EMAs), ERA5 reanalysis, and regional model RegCM4 simulations were used. RegCM4 climate simulations were forced by ERA-Interim and HadGEM2 and MPI global models. Initially, the spatial pattern of 100 m wind speeds in the NEB region was evaluated for the period from 1979 to 2014, dividing the region into 5 subdomains. In all selected subdomains, the highest wind velocities occur between August and October, and the lowest ones from March to May, corresponding to the dry and rainy seasons, respectively. For 8 locations in NEB, wind speed at 10 m from ERA5 and RegCM4-ERAI were evaluated, and it was found that both data tend to have higher wind speed means and medians than EMAs in various locations, but ERA5 presents higher correlation with the EMAs than the simulations. In order to understand the high-frequency variability of wind, wind ramps (abrupt increases or decreases in speeds) were explored. It was found that wind ramps exhibit consistent behavior for nearby locations or within the same subdomain. Additionally, the influence of land-sea breezes for coastal regions and valley-mountain breezes for continental regions in defining the preferred time of onset or termination of ramps is noticeable. Finally, future trends of wind at 10 m were investigated with the RegCM4-HadGEM and RegCM4-MPI models for the near future period (NF - 2040-2059) and distant future period (DF - 2080-2099) compared to the reference period (RP- f 1995-2014). Both future periods indicate a consistent increase in the wind speed median, indicating a change in the frequency distribution of the data. Regarding wind ramps, coastal areas exhibited an increasing trend in the frequency of wind ramps, while for continental areas the trends are indicating wind ramps reduction for the DF.
 
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Publishing Date
2024-01-23
 
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