Seleção de variáveis independentes

As variáveis independentes selecionadas como regressores nos modelos de RLM dos três regimes de DEA foram alguns parâmetros meteorológicos e índices de estabilidade atmosférica, tal como sugerido pelas análises anteriores. Algumas destas variáveis independentes só puderam ser selecionadas depois de verificada a disponibilidade das suas bases de dados e após efetuados diversos ensaios preliminares.

Foram testadas várias variáveis meteorológicas, tais como precipitação (RR), temperatura do ar máxima (Tmáx) e mínima (Tmín), temperatura do ponto de orvalho (Td), componente meridional (U), zonal (V) e vertical (ω) do vento, MSLP, HGT, entre outras. Algumas destas variáveis já serviram inclusivamente para caracterizar dinamicamente os regimes de DEA e as suas bases de dados estavam disponíveis. Contudo, depois de alguns testes, não se mostraram interessantes do ponto de vista da modelação.

Por outro lado, alguns índices de estabilidade atmosférica, tais como CAPE e CIN, índice de

Showalter, índice de Jefferson, índice Total Totals, índice K e índice SWEAT, ou não estavam

disponíveis em bases de dados ou a sua determinação através de outras variáveis meteorológicas (também testada) apresentava desvios significativos, nomeadamente devido às aproximações inerentes ao processo de cálculo. A inclusão de alguns destes índices como regressores nos modelos de RLM propostos seria porventura uma mais-valia, uma vez que também eles representam bem as condições de instabilidade da atmosfera, tão característica dos dias com registo de DEA.

Posto isto, as variáveis meteorológicas que se utilizaram na construção de alguns dos regressores dos modelos de RLM foram a temperatura do ar aos níveis 850, 700, 500 e 300 hPa, (T850, T700, T500 e T300, respetivamente), a humidade relativa (RH) e a humidade específica (q), aos mesmos níveis. Estas variáveis foram recolhidas através da base de dados MERRA-300 e encontram-se distribuídas em malhas com resolução espacial de 0,50º latitude × 0,67º longitude da área A2, com resolução temporal de 6 horas.

Primeiramente foram feitos vários ensaios com estas variáveis meteorológicas numa perspetiva de inclui-las diretamente como regressores nos modelos de RLM. Contudo, os resultados encontrados foram algo desanimadores. No entanto, algumas delas serviram num

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cálculo indireto, como foi no caso em que se efetuou a diferença de RH entre os níveis 700 e 500 hPa (ΔRH700-500), assim como da diferença de q entre os mesmos níveis (Δq700-500).

Com o intuito de melhorar a eficiência dos modelos foram calculados outros regressores utilizando como base de cálculo as variáveis meteorológicas indicadas. O primeiro cálculo foi a estimativa da temperatura potencial equivalente (θeq) aos 850, 700, 500 e 300 hPa (θeq850,

θeq700, θeq500, θeq300, respetivamente), conforme descrito pelo algoritmo seguinte.

Em que:

θeq Temperatura potencial equivalente

T Temperatura do ar

q Humidade específica

x Nível isobárico (850, 700, 500 ou 300 hPa)

nlat, nlon, ntime Parâmetros da latitude, longitude e tempo

Lv Calor latente de vaporização (Lv = 2,465824×106 J kg-1)

Cp Calor específico a pressão constante (Cp = 1004 J K-1 kg-1)

Rd Contante dos gases ideais para o ar seco (Rd = 287,144 J K-1 kg-1)

Deste cálculo resultou um regressor direto (θeq300) e outro indireto (Δθeq700-500), formado pela

diferença de θeq entre os níveis 700 e 500 hPa.

Foi ainda construído um outro algoritmo que serviu igualmente como variável independente (regressor) nos modelos de RLM. Trata-se do índice de estabilidade estática do ar húmido (SSI). Este índice serviu-se dos dados do algoritmo anterior relativos a θeq e foi testado também para os quatro níveis isobáricos utilizados neste estudo (850, 700, 500 e 300 hPa). Porém, apenas o nível 700 hPa revelou importância na aplicação deste algoritmo, formando o regressor SSI700.

O índice de estabilidade atmosférica SSI700 é também uma variável a três dimensões, pelo que o algoritmo obedeceu à mesma forma tridimensional descrita no algoritmo anterior.

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A vorticidade potencial aos 700 hPa (PV700) e aos 500 hPa (PV500), bem como o índice de

estabilidade atmosférica lifted index (LI) também foram utilizados como regressores, mas não necessitaram de cálculos intermédios porque as suas séries foram recolhidas diretamente das bases de dados já mencionadas na Tabela 2.1.

Encontradas as oito variáveis independentes (regressores) dos modelos de RLM, interessa agora explicar como foram calculados os valores pontuais referentes a um único instante de tempo e a um único ponto da malha. Como foi referido na secção 2.5, os modelos de RLM não fizeram uma modelação ponto a ponto da malha, mas sim uma modelação diária relativa à área A2, que engloba a totalidade de PTC. Dependendo das características do regressor, foram assumidos critérios diferentes quanto à seleção do ponto espácio-temporal que serviu de base nas séries de dados dos regressores. Uma vez mais, foram ensaiadas várias soluções com base nas opções disponíveis, tendo em conta cada base de dados das variáveis dos modelos.

A série de dados da variável dependente (LDEA) resultou do logaritmo natural do somatório do número de ocorrências diárias de DEA registadas em PTC e relativas ao calendário de dias com DEA ≥ P50 de cada regime de DEA (WREG, WREM e SREG, com 122, 68 e 186 dias, respetivamente).

As bases de dados MERRA-300 e NCEP-FNL que serviram de suporte na recolha de informação dos parâmetros meteorológicos T, RH, q e LI, apresentam uma resolução temporal de 6 horas (00h00, 06h00, 12h00 e 18h00 UTC). No entanto, como a base temporal imposta pela variável dependente para a modelação foi uma base temporal diária, as séries de dados das variáveis independentes dos modelos de RLM também tiveram de obedecer a essa base temporal. Assim, foram ensaiadas várias soluções para cada um dos regressores, tais como a seleção temporal do instante diário mais crítico em termos de instabilidade atmosférica, que normalmente ocorre no período da tarde (18h00), a soma de dois dos instantes diários mais críticos (12h00 e 18h00) e ainda a média diária dos quatro instantes diários.

A seleção do ponto espacial considerado na modelação também foi objeto de avaliação e ponderação. Recordemos que a malha das bases de dados MERRA-300, truncada para a área A2 com 89 088 km2, apresenta uma resolução espacial com 91 pontos (13 latitudes × 7 longitudes) e a base de dados NCEP-FNL, selecionada para recolher os dados de LI, apresenta uma malha de menor resolução espacial com 30 pontos (6 latitudes × 5 longitudes). Assim, também foram testadas, dependendo das características de cada regressor, opções para a

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seleção do ponto da malha mais representativo, tais como a seleção do maior ou menor valor da malha e ainda a média de todos os pontos da malha.

Para os quatro regressores ΔRH700-500, Δq700-500, Δθeq700-500 e θeq300 o critério aplicado quanto à resolução temporal foi a média dos quatro momentos diários e quanto à resolução espacial foi a média dos 91 pontos da malha. O momento espácio-temporal que formou as séries destes diferentes regressores foi, por isso, selecionado entre os 91 momentos possíveis (91 resolução espacial × 1 resolução temporal).

Relativamente à variável independente SSI700, o critério aplicado para a formação da série quanto à resolução espacial foi a seleção do ponto da malha que apresentasse o menor valor de SSI700 entre os 91 pontos da malha possíveis. O instante temporal escolhido também se reportou ao valor mais baixo registado entre os quatro instantes diários. Com estes critérios, o momento espácio-temporal diário selecionado foi escolhido entre 364 momentos possíveis (91 resolução espacial × 4 resolução temporal).

Para os dois regressores PV700 e PV500 o critério aplicado foi diferente. Estas duas variáveis independentes também foram recolhidas através da base de dados MERRA-300, mas com resolução espacial (1,25º latitude × 1,25º longitude) e resolução temporal diferente dos restantes dados recolhidos através desta base de dados. Como foi apresentado na Tabela 2.1, esta malha de menor resolução espacial apresenta 35 pontos (7 latitudes × 5 longitudes), em vez dos 91 pontos, mas em contrapartida oferece uma maior resolução temporal de 3 horas (00h00, 03h00, 06h00, 09h00, 12h00, 15h00, 18h00 e 21h00 UTC). Assim, o critério aplicado para a formação destas séries de regressores, quanto à resolução espacial, foi a seleção do ponto da malha com o valor de PV mais elevado e, quanto à resolução temporal, foi a seleção do momento temporal em que esse ponto da malha registasse o maior valor. Em cada dia, esse momento espácio-temporal foi selecionado entre os 280 momentos possíveis (35 resolução espacial × 8 resolução temporal).

Quanto ao regressor LI, como se percebe, também interessava a informação do momento espácio-temporal com o valor diário mais baixo, pelo que o critério de seleção espacial do ponto da malha a escolher reportou-se ao menor valor registado de LI, entre os 30 pontos da malha selecionáveis. O momento temporal selecionado entre os possíveis (00h00, 06h00, 12h00 e 18h00) também se reportou ao que registou o mínimo valor de LI. Assim, o momento

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espácio-temporal diário que foi selecionado para construir a base de dados deste regressor foi escolhido entre os 120 momentos possíveis (30 resolução espacial × 4 resolução temporal).

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