Cardoso, Rita MargaridaMartins, João Paulo Afonso, 1983-Caetano, Sara Patrícia Almeida2022-12-202022-12-2020222022http://hdl.handle.net/10451/55449Tese mestrado, Ciências Geofísicas (Meteorologia e Oceanografia), 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO acoplamento terra-atmosfera é uma componente importante do sistema climático. Por meio da troca de energia, massa e momento entre a superfície da Terra e a atmosfera, este acoplamento afeta a evolução da camada limite planetária, influenciando a convecção e a nebulosidade, que por sua vez afetam a ocorrência de precipitação e a intensidade e duração das ondas de calor. No contexto do acoplamento terra-atmosfera, a humidade do solo é uma das variáveis mais importantes e, em certas regiões, é a principal variável que condiciona a evapotranspiração, afetando os balanços energético e hídrico à superfície, e a temperatura na baixa troposfera. Neste estudo analisou-se fluxos de água e energia e temperatura, para avaliar o déficit hídrico de 2015 e o impacto do acoplamento terra-atmosfera na intensidade, duração e frequência de ocorrência das ondas de calor. Avaliou-se ainda a possibilidade de estender diagnósticos de magnitude e extensão de ondas de calor desenvolvidos para dados convencionais (e.g. reanálises) para a utilização em dados de deteção remota, dado o seu potencial de identificação dessas situações extremas em tempo quase real. Posteriormente, recorrendo a dados de simulações de clima regional, avaliou-se a influência do tipo de cobertura do solo no acoplamento terra-atmosfera. Neste estudo, considera-se que existe onda de calor quando a temperatura máxima diária excede o seu percentil 90 no mínimo durante cinco dias consecutivos. Numa primeira fase, utilizou-se um conjunto de dados de reanálise da ERA5 de reanálise climática do Centro Europeu (ECMWF) e que combina dados de modelo com observações disponíveis para o mundo inteiro, assim como da ERA5-Land, que consiste na sua componente terrestre, mas com maior resolução espacial. No contexto atual do trabalho, os dados extraídos compreendem o período de 1986 até 2015. Numa segunda fase, recorreu-se a medições realizadas pelo Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) a bordo de satélites Meteosat Second Generation (MSG) disponibilizados pela Satellite Application Facility on Land Surface Analysis (LSA-SAF). Numa terceira fase, foram utilizadas simulações do modelo WRF da experiência coordenada FPS-LUCAS (Land Use and Climate Across Scales). Estas simulações foram forçadas pela reanálise ERA-Interim, para o período de 1986 a 2015, no domínio EURO-CORDEX e para três cenários de cobertura de solo (cobertura de solo realista, cobertura florestal maximizada e apenas pastagens). Os métodos utilizados para os dados de reanálise foram adaptados para os dados de satélite, de modo a formar comparações entre estimativas obtidas com ambos os conjuntos de dados. Em particular, no caso dos dados de satélite, é preciso assumir a possibilidade de ausência de dados durante a onda de calor devido a cobertura nebulosa, uma vez que este conjunto de dados está limitado a situações de céu limpo. Conclui-se com este estudo que: 1) os dados de ERA5 reproduzem as ondas de calor de 2015; 2) os ajustes encontrados entre dados ERA5 e temperatura de superfície medida por satélite permitiram desenvolver um produto para identificação de ondas de calor, recorrendo a dados de satélite e 3) os resultados do modelo WRF da FPS-LUCAS refletem um aumento das temperaturas (e por conseguinte, um aumento das magnitudes das ondas de calor) devido ao aumento dos fluxos de calor sensíveis com a presença de floresta, quando comparado com a cobertura de pastagens, durante o verão.Land-atmosphere coupling is an important component of the climatic system. Through energy, mass and moment exchange between the Earth’s surface and the atmosphere, this coupling affects the planetary boundary layer, influencing convection and nebulosity, which then affect precipitation, occurrence and heat wave intensity, as well as their duration. In the context of this coupling, soil moisture is one of the most important variables and in certain regions it is the main variable that constrains evapotranspiration. This affects the energy and water balances on the surface and can affect the temperature in the lower troposphere. Through the analysis of fluxes of water and energy and temperature, this study evaluates the 2015 water deficit and the impact of land-atmosphere coupling in intensity, duration and frequency in heatwave occurrence, as well as the influence of soil coverage type in the coupling. Another goal is to extend magnitude diagnostics and extension of heatwaves developed for conventional data (e.g., reanalyses), to use in remote sensing data, given their potential to identify those extreme situations in near real time. In this study, a heatwave is defined as a period where the daily maximum temperature exceeds its 90th percentile for at least five consecutive days. In a first step, the reanalysis dataset from ERA5 was used, which is the climate reanalysis from the European Climate Centre (ECMWF), combining model data with available observations for the whole world. Data from ERA5-Land (which consists of its terrestrial component, with higher resolution) was also used. In the context of this study, the extracted data comprises the period from 1986 to 2015. In a second phase, measurements from the Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) on Meteosat Second Generation (MSG) satellites provided by the Satellite Application Facility on Land Surface Analysis (LSA-SAF) were used. In a third phase, regional climate model simulations from the WRF FPS-LUCAS (Land Use and Climate Across Scales) simulation were used. These simulations were forced by ERA-Interim reanalysis, from the years 1986 to 2015, in the EURO-CORDEX domain and for three land coverage scenarios (realistic soil coverage, maximized forest cover and solely pastures). The methods used for the model data were adapted for the satellite data, in order to compare obtained estimates with both datasets. In particular, for the satellite data, it is necessary to assume the possibility of the absence of data during the heatwave due to cloud coverage, since this dataset is limited to clear sky conditions. It is concluded from this study that: 1) the ERA5 data are able to reproduce the 2015 heat waves, always bearing in mind that there may be an overestimation of the amount of hot days as measured by satellite land surface temperature, and therefore result in excessive heat wave magnitudes for a given location; 2) the development of a product for heatwave identification, using satellite data, was made possible with the adjustments found and 3) the WRF model results from FPSLUCAS reflect an increase in temperatures (and therefore an increase in heat wave magnitudes) due to increased sensible heat fluxes with the presence of forest, when compared to pasture cover, during the summer.porOndas de calorTemperatura máxima diária do ar e do soloHumidade do soloFluxo de calor latentePrecipitaçãoTeses de mestrado - 2022master thesis203200314