Brazilian proposal to the NASA Precipitation
Measurement Mission Science Team
A Brazilian contribution to GPM Science Team
Luiz Machado
CPTEC/INPE
[email protected]
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
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 Project
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
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
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CHUVA Project
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?
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CHUVA – Challenges
WARM CLOUDS
ICE 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.
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CHUVA Project – Field Campaign
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CHUVA Project – Field Campaign
PRECIPITATION ANNUAL CYCLE
LIGHTNING ANNUAL CYCLE
From Carlos Morales
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CHUVA Project – Field Campaign Schedule
Jan
2010
2011
2012
Feb
Mar
Apr
May
Jun
Jul
Aug
Sep
Oct
Nov
Centro de
Alcântara
São Luiz
Paraitinga
Fortaleza
Dez
São Luiz
Paraitinga
Fortaleza
Londrina
Belém
Londrina
Belém
Santa
Maria
Manaus
Santa
Maria
Brasília
Brasília
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Manaus
CHUVA Project - Main precipitation systems for each region
Jan
2
0
1
2
Mar
Apr
May
J
u
n
Jul
Aug
S
e
p
Oct
Nov
Warm Clouds,
Tropical Squall
Lines, Easterly
Waves
2
0
1
0
2
0
1
1
F
e
b
SACZ, local convection
and orographic
enhancement of
precipitation
Warm Clouds
Dez
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
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
Easterly and
Westerly
Convection type,
local convection
SACZ
Warm clouds
Continent
al
convectiv
e system
Warm
clouds
Easterly and Westerly
Convection type, local
convection
SACZ
Warm clouds
Continental
convective system
Warm clouds
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CHUVA Project - INSTRUMENTATION PACK
The typical instrumentation pack to be used
in the field campaign:
Dual Polarization Doppler X band radar
ADDITIONAL DATA
EZ Lidar ALS450
Satellites images:
Microwave Radiometer MP3000
CPTEC analysis
6 Laser Disdrometer
Radiosondes from Brazilian network
Surface Station (raingauge)
3 Meteorological Surface Stations
Brasildat network - Brazilian lightning detection network):
2 Field Mill
STARNET (South American lightning network)
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
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CHUVA - Participants
72 Brazilian Researchers and Engineers
UFMS
Julio Cesar Paro
UFMS
Moacir Lacerda
Widinei Fernandes
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
Maria Paulete
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
Nelson Arai
e Estudos Climáticos
Paulo Rogério Aquino Centro de Previsão do Tempo
Arlino
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
Saulo Ribeiro de Freitas
e Estudos Climáticos
Marcelo Miacci
Pesquisadores
Nome
Instituição
Luiz Augusto Toledo
Machado
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto de Astronomia,
Carlos Augusto Morales
Geofísica e Ciências
Rodriguez
Atmosféricas
Carlos Frederico
Centro de Previsão do Tempo
Angelis
e Estudos Climáticos
Gilberto Fernando Fisch
Instituto de Aeronautica e
Espaço (IAE)
Maria Assunção Faus
da Silva Dias
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Roberto Magnago de
Oliveira
UniFOA
Edson Eyji Sano
David Adams
Empresa Brasileira de
Agropecuaria – CERRADO
Escola Superior de
Tecnologia
Meiry Sayuri Sakamoto FUNCEME
Rafael Castelo
FUNCEME
Celso Von Randow
Centro do Sistema Terrestre
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
Eder Paulo Vendrasco
e Estudos Climáticos
Cesar de Mello
Fernanda Sao Sabbas
Izabelly Carvalho
Jorge Luiz Martins
Nogueira
Jorge Luiz Marton da
Silva
Jorge Martins Mello
José Celso Thomaz
Junior
Luciana Rossato
Marcelo Miacci
INPE
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Entidade
Email
[email protected]
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Universidade de São Paulo
[email protected]
Reinaldo Silveira
Simepar
Antonio Ocimar Manzi INPA
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Comando Geral de
Tecnologia Aeroespacial
(CTA)
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Universidade de São Paulo
Centro Universitário
Oswaldo Aranha
Empresa Brasileira de
Agropecuaria
Escola
Superior
Tecnologia
Fundação
Cearense
Meteorologia
Fundação
Cearense
Meteorologia
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
[email protected]
de [email protected]
de
Bernardino Simões
Neto
SIPAM
Carlos Simões Pereira
SIPAM
Gustavo Guterres
Ribeiro
SIPAM
Ivan Saraiva
SIPAM
Jaci Saraiva
SIPAM
Jorge Luis Machado
Lopes
Maria Aparecida
Ferreira
Rodrigo Henrique
Macedo Braga
SIPAM
SIPAM
SIPAM
Sheila Cristine Santana SIPAM
de
[email protected]
Gerson Paiva de
Almeida
Departamento de Fisica
Adilson Wagner Gandu
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Alexandre L. Correia
Edmilson Dias de
Freitas
Theotonio Pauliquevis
Jr.
Rodrigo Souza
Departamento de Ciências
Atmosféricas
Departamento de Fisica
Departamento de Ciências
Atmosféricas
Departamento de Ciências
Atmosférica
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
[email protected]
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
[email protected]
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
[email protected]
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
[email protected]
Pesquisas Espaciais
Instituto
Tecnológico [email protected]
SIMEPAR
Intituto Nacional de
[email protected]
Pesquisa da Amazõnia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sistema de Proteção da
[email protected]
Amazônia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Sistema de Proteção da
Amazônia
Universidade Estadual do
Ceará
[email protected]
Universidade de São Paulo
Universidade de São Paulo
Universidade de São Paulo
Universidade de São Paulo
Alexandre Araújo Costa Departamento de Fisica
[email protected]
Antônio Carlos Santana
Departamento de Fisica
dos Santos
Gerson P. Almeida
Departamento de Fisica
Universidade Estadual do
Ceará
Universidade Estadual do
Ceará
Universidade Estadual do
Enio Pereira de Souza
Claudia Campos
Jonas da Costa
Carvalho
Ernani Nascimento
Everson Dal Piva
Osvaldo L. L. Moraes
Vagner Anabor
Edison Rocha
Julia Cohen
Maria Aurora dos
Santos
Paulo Kuhn
Admir Creso
UEA
Rosa Santos
Bernardo Barbosa da
Silva
[email protected]
Universidade Estadual do [email protected]
Amazonas
[email protected]
Roberto Lyra
Maria Gertrudes
Alvarez Justi
Wallace Figueiredo
Menezez
UEA
[email protected]
Humberto A Barbosa
[email protected]
[email protected]
Universidade Estadual do [email protected]
Amazonas
Jorge Martins
[email protected]
Nome
Instituição
Alessandro Battaglia University of Bonn
[email protected]
[email protected]
Chris Kummerow
Daniel Cecil
[email protected]
Earle William
ESTUDANTES
Alan James Peixoto
Calheiros (Doutorado)
Aline Falck Jeske
(Doutorado)
Marilia Guedes do
Nascimento
(Doutorado)
Renato Galante Negri
(Doutorado)
Romulo Augusto Jucá
Oliveira (Mestrado)
Wagner Flauber Araujo
Lima (Doutorado)
Weber Andrade
Gonçalves (Doutorado)
Clenia Alcântara
(Doutorado)
Evandro Moimaz
(Doutorado)
Joao Ricardo Neves
(Mestrado)
Mario Quadro
(Doutorado)
Wando Amorim
(Doutorado)
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências
Atmosféricas
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais
Universidade de São Paulo
[email protected]
Universidade de São Paulo
[email protected]
Universidade de São Paulo
[email protected]
University of Connecticut
Walt Petersen
Nasa
Nicolas Viltard
Marielle Gossep
Marie-Pule Bonnet
CNRS
IRD
IRD
Akos Horvath
Max Plank Institute
Aly Tokay
Mircea Grecu
Daniel Villa
NASA
GSFC
NOAA
Cooperative Institute for
Climate and Satellites
(CICS)
Universidade Castilla-La
Mancha
Universidade de Bueno
Aires
[email protected]
Raquel Albrecht
Francisco Tapiador
Paola Salio
Entidade
Departament
Atmospheric Science
Earth System Science Center University of Alabama
Massachusetts Institute of Lincon Laboratory
Technology
Colorado State Univeristy
Emmanouil
Anagnostou
Universidade de São Paulo
Universidade de São Paulo
Universidade Fed. de Mato
Grosso do Sul
Universidade Fed. de Mato [email protected]
Grosso do Sul
Universidade Fed. de Mato [email protected]
UFMS
Grosso do Sul
Universidade Fed. de Mato [email protected]
UFMS
Grosso do Sul
Lab. de Análise e
[email protected]
Universidade Federal de
Processamento de Imagens de
[email protected]
Alagoas
Satélite
Universidade Federal de
[email protected]
UFAL
Alagoas
Departamento de
Universidade Federal de
[email protected]
Meteorologia
Campina Grande
Depart. de Ciências
Universidade Federal de
[email protected]
Atmosféricas
Campina Grande
Universidade Federal de [email protected]
Ufpel
Pelotas
Universidade Federal de [email protected]
Ufpel
Pelotas
Universidade Federal de
[email protected].
Instituto de Fisica
Santa Maria
br
Universidade Federal de
[email protected]
Instituto de Fisica
Santa Maria
Universidade Federal de
[email protected]
Instituto de Fisica
Santa Maria
Universidade Federal de
[email protected]
Instituto de Fisica
Santa Maria
Departamento de
Universidade Federal do
Meteorologia
Pará
Departamento de
Universidade Federal do
[email protected]
Meteorologia
Pará
Departamento de
Universidade Federal do
Meteorologia
Pará
Departamento de
Universidade Federal do
Meteorologia
Pará
Departamento de
Universidade Federal do Rio [email protected]
Meteorologia
de Janeiro
Departamento de
Universidade Federal do Rio [email protected]
Meteorologia
de Janeiro
Engenharia Ambiental –
Universidade Tecnológica
Campus de Londrina
Federal do Paraná
Engenharia Ambiental –
Universidade Tecnológica [email protected]
Campus de Londrina
Federal do Paraná
Clovis Lasta Fritzen
Email
[email protected]
of
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Marshall Space Flight [email protected]
Center
CNRS
[email protected]
IRD
IRD
Atmosphere in The Earth [email protected]
System
NASA
[email protected]
NASA
[email protected]
NOAA
[email protected]
NOAA / ESSIC University [email protected]
of Maryland
Universidade Castilla-La
Mancha
Universidade de Bueno
Aires
Universidade de Calcutá
Pranab Kumar
Karmakar
Universidade de Calcutá
Thomas Jackson
United States of Department Agriculture
of Agriculture (USDA)
Service
[email protected]
[email protected]
Research
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
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
(2 24’S, 44 25’W)
R
e
l
e
v
o
M
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
Instrumentation
EEC DWSR-2001X-SDP
X Band - Dual polarization
0.55 - Beamwidth
Radiosonde
Disdrometer
Raman Lidar
NASA Precipitation Measurement Missions Science Team -26-29 October 2009 - Salt Lake City
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