Sub-hourly rainfall patterns by hyetograph type under distinct climate conditions in Northeast of Brazil: a comparative inference of their key properties

Abstract

ABSTRACT The lack of process-based classification procedures may lead to unrealistic hyetograph design due to complex oscillation of rainfall depths when assimilated at high temporal resolutions. Four consecutive years of sub-hourly rainfall data were assimilated in three study areas (Guaraíra, GEB, São João do Cariri, CEB, and Aiuaba, AEB) under distinct climates (very hot semi-arid and tropical wet). This study aimed to define rainfall events (for Minimum Inter-event Time, MIT, and Minimum Rainfall Depth, MRD, equal to 30 min and 1.016 mm, respectively), classify their hyetograph types (rectangular, R, unimodal with left-skewed, UL, right-skewed, UR, and centred peaks, UC, bimodal, B, and shapeless, SL), and compare their key rainfall properties (frequency, duration, depth, rate and peak). A rain pulse aggregation process allowed for reshaping SL-events for six different time spans varying from 2 to 30 min. The results revealed that the coastal area held predominantly R-events (64% events and 49% rainfall depth), in western semi-arid prevailed UL-events (57% events and 63% rainfall depth), whereas in eastern semi-arid mostly were R-events (61% events and 30% rainfall depth) similar to coastal area. It is concluded that each cloud formation type had important effects on hyetograph properties, differentiating them even within the same climate.RESUMO A falta de procedimentos de classificação baseados em processos pode levar a uma projeção irreal de hietogramas devido à complexa oscilação das lâminas precipitadas quando assimiladas em altas resoluções temporais. Quatro anos consecutivos de dados pluviográficos sub-horários foram assimilados em três áreas de estudo (Guaraíra, GEB, São João do Cariri, CEB, e Aiuaba, AEB) sob climas distintos (semiárido muito quente e tropical úmido). O objetivo deste estudo foi definir os eventos chuvosos (para Tempo Mínimo entre Eventos, MIT, e Altura Mínima de Precipitação, MRD, iguais a 30 min e 1.016 mm, respectivamente), classificar seus tipos de hietograma (retangular, R, unimodal com pico oblíquo à esquerda, UL, oblíquo à direita, UR, e centrado, UC, bimodal, B, e disforme, SL), e comparar suas principais propriedades de precipitação (frequência, duração, altura, taxa e pico). Um processo de agregação de pulsos de precipitação permitiu remodelar os eventos SL para seis períodos de tempo variando de 2 a 30 min. Os resultados revelaram que a área costeira possuía predominantemente eventos R (64% de eventos e 49% de lâmina precipitada), no semiárido ocidental prevaleceram os eventos UL (57% de eventos e 63% de lâmina precipitada), enquanto no semiárido oriental a maioria foram os eventos R (61% de eventos e 30% de lâmina precipitada) semelhante à área costeira. Conclui-se que cada tipo de formação de nuvens teve efeitos importantes sobre as propriedades dos hietogramas, diferenciando-os até dentro do mesmo clima.