Comparação de produtos de precipitação e radiação solar incidente para a América do Sul: dados observados e reanálises

Abstract

O objetivo deste trabalho é comparar nove bancos de dados de precipitação e quatro de radiação solar incidente para a América do Sul, considerando a variação meridional, a variação por diferentes bacias hidrográficas (Amazonas, Tocantins, São Francisco, Orinoco, Paraná/Prata, além das bacias dos rios da Patagônia) e pelos principais tipos de vegetação (floresta tropical, caatinga, cerrado e pampas). Para a precipitação foram utilizados três produtos provenientes da interpolação de dados observados (CRU; Legates e Willmott; Leemans e Cramer), três da composição de dados observados com sensoriamento remoto (TRMM, CMAP e GPCP) e três bancos de dados de reanálise (NCEP/NCAR, ERA-40 e CPTEC). Para a radiação solar incidente, além dos produtos de reanálise citados acima, também foi comparado o produto gerado pelo algoritmo GL1.2 que produz estimativas da radiação solar incidente a partir do conjunto de imagens do satélite GOES. Os resultados mostram que os campos de precipitação média anual dos diferentes produtos apresentam comportamento diferenciado entre si. Por exemplo, a reanálise do CPTEC não é capaz de representar os principais regimes de precipitação existentes no continente, demonstrando uma forte tendência em superestimar a precipitação no interior do nordeste brasileiro e subestimá-la na maioria das demais regiões. Nos produtos de interpolação de dados observados em superfície, verifica-se uma maior concordância na distribuição dos valores de precipitação média anual, principalmente entre os produtos CRU e Leemans e Cramer, que tendem a representar melhor os regimes de chuvas, como por exemplo, na região do bioma caatinga (nordeste do Brasil), onde o clima é semi-árido. Os produtos que combinam dados de estações pluviométricas com os de sensoriamento remoto mostram-se com valores bem próximos do esperado, principalmente o CMAP e GPCP. Ambos representam bem a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), que é a faixa de valores mais elevados de precipitação que abrange desde o noroeste do continente até o sudeste/sul do Brasil, estendendo-se até o oceano. Para a radiação solar incidente nota-se que os valores médios mensais dos produtos de reanálise do NCEP/NCAR, ERA-40 e as estimativas do satélite GOES se encontram bem próximos para todos os biomas e bacias estudados. Já a reanálise do CPTEC apresentou valores bem mais elevados para a radiação sobre a América do Sul, tanto para a média anual como nas médias mensais analisadas.

The goal of this study was to compare nine databases of precipitation and four databases of incident solar radiation of the South America, considering the meridional variation, and the variation across the main continental watersheds (Amazonas, Tocantins, São Francisco, Orinoco, Paraná/Prata, in addition to the main Patagônia basins) and across the main vegetation types (tropical evergreen forest, tropical deciduous forest, woodland, savanna and grassland/steppe). For the precipitation assessment, it was used three products derived from the interpolation of the observed data (CRU; Legates and Wilmott; Leemans and Cramer), three databases based on the composition of rain gauges with remote sensing (TRMM, CMAP and GPCP) and three reanalysis databases (NCEP/NCAR, ERA-40 and CPTEC). For the incident solar radiation assessment, in addition to the reanalysis products, the product generated by the algorithm GL1.2 was also included in the comparison. This product estimates the incident solar radiation from the GOES satellite images. The results show that the annual average precipitation fields of the different products present differentiated behavior between themselves. For example, the CPTEC reanalysis does not represent the main regimes of precipitation in the continent, overestimating the precipitation in the interior of northeast Brazil and underestimating the precipitation in the rest of the continent. There is a substantial agreement among annual mean rain gauge interpolation products, particularly between the products CRU and Leemans and Cramer, which tend to better represent the rainfall regime of Northeast Brazil, for example. The combined rain gauge remote sensing products obtained similar patterns, mainly CMAP and GPCP. Both represent the South Atlantic Convergence Zone (SACZ), a band of higher precipitation that spans from northwestern South America to the southeast of Brazil, extending itself over the Atlantic Ocean. The monthly average values of the incident solar radiation products of the NCEP/NCAR, ERA-40 reanalyses and the GOES estimates were similar for all vegetation types and watershed, while the CPTEC reanalysis presented higher values.