D7 Reanálise e Produtos Integrados

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A reanálise climática é uma reconstrução retrospectiva do sistema climático que combina observações históricas de superfície e de satélite com modelos numéricos usando técnicas de assimilação de dados. O resultado é um campo tridimensional e contínuo no tempo de variáveis ​​como temperatura, vento, umidade e pressão, representadas em uma grade regular. Assim, a reanálise fornece valores para qualquer ponto e momento dentro de sua cobertura, mesmo onde observações diretas não estavam disponíveis.

A reanálise atmosférica de referência atual se estende de 1940 até o presente, com uma resolução horizontal de aproximadamente 31 quilômetros e 137 níveis verticais distribuídos por toda a coluna atmosférica. Reanálises independentes com características comparáveis ​​também foram desenvolvidas por outras agências. A disponibilidade de múltiplos produtos permite a comparação de suas reconstruções: regiões ou períodos com maiores diferenças indicam maior incerteza sobre o estado climático reconstruído.

A reanálise oceânica aplica o mesmo princípio ao oceano. Ela combina modelos numéricos com observações disponíveis, incluindo perfis de temperatura e salinidade obtidos por flutuadores subaquáticos autônomos e cruzeiros oceanográficos. Essa integração resulta em uma representação tridimensional contínua de temperatura, salinidade e correntes, que também inclui regiões sem medições diretas.

A técnica fundamental para a construção desses produtos é a assimilação de dados. Em cada etapa, a previsão fornecida pelo modelo, chamada de fundo, é combinada com as observações disponíveis para obter uma estimativa aprimorada do estado do sistema, chamada de análise. Os métodos modernos buscam equilibrar ambas as fontes de informação, levando em consideração suas respectivas incertezas.

Uma das principais técnicas é a assimilação variacional quadridimensional. Esta minimiza uma função de custo que penaliza tanto a diferença entre a análise e o estado de fundo quanto a diferença entre a análise e as observações. Além disso, exige que a evolução resultante seja compatível com as equações do modelo ao longo de toda a janela de tempo considerada. Dessa forma, uma única observação não confiável não força a análise a se desviar excessivamente do estado fornecido pelo modelo: o peso de cada ponto de dados depende de sua confiabilidade. Juntamente com a reanálise, existem produtos integrados de precipitação que utilizam uma lógica semelhante de combinação de dados. Esses produtos combinam medições obtidas por satélites usando radar e radiômetros de micro-ondas passivos com registros de pluviômetros de superfície. Os satélites fornecem ampla cobertura espacial, enquanto os pluviômetros oferecem medições pontuais precisas. Os algoritmos de fusão aproveitam ambas as vantagens para produzir estimativas globais de precipitação com frequências de até meia hora e resoluções espaciais da ordem de um décimo de grau — características que nenhuma das fontes poderia fornecer sozinha.

Outro produto integrado é o banco de dados de índices climáticos extremos. Este utiliza observações diárias pré-homogeneizadas para calcular indicadores padronizados, como percentis de temperatura, número de dias de geada, duração de ondas de calor e máximos de precipitação. A pré-homogeneização visa gerar séries temporais comparáveis ​​antes de utilizá-las para caracterizar as mudanças climáticas e os extremos.

Em conjunto, a reanálise atmosférica e oceânica, os produtos integrados de precipitação e os bancos de dados de índices extremos transformam observações dispersas e incompletas, obtidas por diferentes instrumentos, em representações coerentes do sistema climático. A reanálise utiliza modelagem e assimilação para reconstruir campos contínuos; os produtos de precipitação combinam dados de satélite e de superfície; e os bancos de dados de índices processam séries homogeneizadas para descrever extremos. Sua função comum é fornecer uma visão espacial e temporalmente completa e consistente do clima que nenhuma observação isolada poderia oferecer.

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