AVALIAC˘AO DO NOVO MODELO GLOBAL DO~ CPTEC/INPE...
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INPE-15769-TDI/1512
AVALIACAO DO NOVO MODELO GLOBAL DO
CPTEC/INPE NA PREVISAO NUMERICA DE TEMPO
DE FENOMENOS TROPICAIS
Aliana Paula dos Reis Maciel
Dissertacao de Mestrado do Curso de Pos-Graduacao em Meteorologia, orientada
pelo Dr. Jose Paulo Bonatti, aprovada em 30 de marco de 2009.
Registro do documento original:
INPE
Sao Jose dos Campos
2009
-
PUBLICADO POR:
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Gabinete do Diretor (GB)
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INPE-15769-TDI/1512
AVALIACAO DO NOVO MODELO GLOBAL DO
CPTEC/INPE NA PREVISAO NUMERICA DE TEMPO
DE FENOMENOS TROPICAIS
Aliana Paula dos Reis Maciel
Dissertacao de Mestrado do Curso de Pos-Graduacao em Meteorologia, orientada
pelo Dr. Jose Paulo Bonatti, aprovada em 30 de marco de 2009.
Registro do documento original:
INPE
Sao Jose dos Campos
2009
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Dados Internacionais de Catalogacao na Publicacao (CIP)
Maciel, Aliana Paula dos Reis .M119a Avaliacao do novo modelo global do CPTEC/INPE na previ-
sao numerica de tempo de fenomenos tropicais / Aliana Paula dosReis Maciel. Sao Jose dos Campos : INPE, 2009.
111p. ; (INPE-15769-TDI/1512)
Dissertacao (Mestrado em Meteorologia) Instituto Nacionalde Pesquisas Espaciais, Sao Jose dos Campos, 2009.
Orientador : Dr. Jose Paulo Bonatti.
1. Modelo Global do CPTEC. 2. Friagem. 3. Linha de insta-bilidade. 4. Previsao numerica de tempo. 5. Fenomenos tropicais.I.Ttulo.
CDU 5551.509.313.6
Copyright c 2009 do MCT/INPE. Nenhuma parte desta publicacao pode ser reproduzida, arma-zenada em um sistema de recuperacao, ou transmitida sob qualquer forma ou por qualquer meio,eletronico, mecanico, fotografico, reprografico, de microfilmagem ou outros, sem a permissao es-crita da Editora, com excecao de qualquer material fornecido especificamente no proposito de serentrado e executado num sistema computacional, para o uso exclusivo do leitor da obra.
Copyright c 2009 by MCT/INPE. No part of this publication may be reproduced, stored in aretrieval system, or transmitted in any form or by any means, eletronic, mechanical, photocopying,recording, microfilming or otherwise, without written permission from the Publisher, with theexception of any material supplied specifically for the purpose of being entered and executed on acomputer system, for exclusive use of the reader of the work.
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Para tudo h um tempo, para cada coisa h um momento debaixo do cus.
(Eclesiastes)
Se voc no quer ser esquecido quando morrer, escreva coisas que valem a
pena ler ou faa coisas que valem a pena escrever.
(Benjamin Franklin)
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Dedico esta dissertao a meus irmos, Claudinho, Marcelo, Guilherme e Davi, que tanto amo, pois quero inspir-los e encoraj-los a lutar por seus sonhos e incentiv-los
a nunca desistirem no meio da jornada.
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AGRADECIMENTOS
Primeiramente, agradeo a Deus, que nesta jornada me deu fora e coragem
para ir at o fim.
A toda minha famlia, meus pais, Ins e Francisco, meus irmos, meus avs,
tios, primos, minhas cunhadas, por todo carinho, amor, dedicao, por acreditar
e apoiarem meus sonhos e por darem toda base e fora para enfrentar os
desafios da vida.
Ao Dr. Jos Paulo Bonatti, pelo exemplo, pela orientao exemplar e pelos
ensinamentos.
Aos membros da Banca examinadora, Dr. Nelson de Jesus e Dr. Adilson
Gandu, pelas correes e sugestes apresentadas.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq)
pelo apoio financeiro minha pesquisa.
Renata Mendona, pela co-orientao, ajuda, amizade, pelas discusses
indispensveis neste perodo e ao Marcos Mendona pela confiana
depositada no meu trabalho e pela amizade conquistada.
Fernanda e Marlia, pela amizade que at hoje ns mantemos, obrigada
meninas pela convivncia agradvel que tivemos nos anos que moramos
juntas. Em especial minha grande amiga Raquel, que desde a faculdade at
o fim deste mestrado sempre se mostrou no s minha amiga, mas minha irm
de corao. A todos os colegas do curso: Alan, Antnio, Cristiano, Eliude,
Michelyne, Renato, Rogrio e Sheila, pelos momentos de alegria e angstias
partilhados.
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Ao grande amigo Paulo Kubota, pelos esclarecimentos prestados, pela grande
ajuda em ensinar a rodar o modelo global, e pelas conversas bem divertidas.
Rita Micheline e Glaucia, pelo carinho e amizade a mim dedicados. Agradeo
ainda a um amigo que conheci no final desta jornada e que muito colaborou na
concluso deste trabalho e agentou o meu estresse, obrigada Marcelo, pelo
apoio e amizade.
D. Maria, que uma segunda me pra mim e D. Ana pelos cafezinhos de
todos os dias, por todo o cuidado e carinho.
A todos os que me ajudaram direta ou indiretamente e que no momento no d
pra citar todos os nomes, por serem muitos, agradeo pela colaborao na
realizao deste trabalho.
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RESUMO
O estudo de fenmenos meteorolgicos que afetam a regio tropical, como linhas de instabilidade (LIs), que so grandes causadoras de precipitao para esta regio e friagens que acarretam quedas bruscas na temperatura de grande importncia. Neste trabalho foi avaliada a capacidade do modelo em prever tais fenmenos, utilizando resolues horizontais e verticais diferentes, usando o mtodo de integrao no tempo semilagrangeano, com grade normal e reduzida. Com isso foi possvel validar as diferentes configuraes do MCGA/CPTEC utilizando a previso para os dois fenmenos meteorolgicos citados anteriormente, na regio de grande importncia mundial, que a Regio Amaznica. Os experimentos realizados foram divididos em trs conjuntos, mantendo um experimento como controle e variando as configuraes dos outros dois experimentos. Dessa forma foi verificado o impacto do aumento das resolues para cada varivel tratada, alm do clculo dos ndices estatsticos. Com os resultados obtidos foi possvel verificar que para a previso de formao de LIs, a resoluo horizontal e vertical, bem como o mtodo de integrao e boas condies iniciais e de contorno so fatores importantes na determinao da evoluo da LI. O modelo prev bem friagens para a Regio Amaznica, independentemente do tipo de configurao utilizada, o importante nesse caso ter uma boa condio inicial.
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Evaluation of the New Global Model of CPTEC/INPE in the
Numerical Weather Prediction of Tropical Phenomena
ABSTRACT
It is important the study of meteorological phenomena that affect the tropical area as the squall lines, main responsible for the precipitation for this area and the friagens that cause decrease of the temperature. In this work the capacity of the model was evaluated in forecasting such phenomena, using different horizontal and vertical resolutions, using the semilagrangian integration method, with normal and reduced grid. The objective of validating the different configurations of MCGA/CPTEC was reached, using the forecast for the two meteorological phenomena mentioned previously, in the area of great world importance, the Amazonian Region. The accomplished experiments were divided in three groups, maintaining an experiment as control and varying the configurations of the other two experiments. In this way the impact of the increase of the resolutions was verified for each treated variable, besides the calculation of the statistical indexes. Through the obtained results it was possible to verify that for the forecast of formation of the squall lines, the horizontal and vertical resolution as well as the integration method and better initial and boundary conditions are important factors in the determination of the squall lines evolution. The forecast done by the model of CPTEC is satisfactory for the events of friagens, happened in the Amazonian Region, independently of kind the used configuration, in this case the initial conditions are very important.
-
SUMRIO
Pg.
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
1 INTRODUO............................................................................................. 23 2 REVISO BIBLIOGRFICA........................................................................ 26 2.1 Linhas de Instabilidades (LIs) e Friagens ................................................ 27 2.1.1 Linhas de Instabilidades (LIs) e Friagens ............................................. 27 2.1.2 Friagens ............................................................................................... 30 2.2 O Modelo Global do CPTEC e suas inovaes ....................................... 32 3 DADOS E METODOLOGIA ......................................................................... 35 3.1 Dados........................................................................................................ 35 3.2 Metodologia .............................................................................................. 36 3.2.1 Descrio dos Experimentos Realizados................................................... 36 3.2.2 Clculo de ndices Estatsticos ................................................................ 39 4 CASOS ESTUDADOS ................................................................................. 43 4.1 1 Evento: Linha de Instabilidade ................................................................. 43 4.1.1 Precipitao.......................................................................................... 43 4.1.2 gua Precipitvel e Altura Geopotencial ................................................... 50 4.1.3 Divergncia e Linhas de Corrente ........................................................ 56 4.2 2 Evento: Friagem ..................................................................................... 62 4.2.1 Presso ao Nvel Mdio do Mar ........................................................... 62 4.2.2 Vento em 925 hPa e Espessura Geopotencial (700hPa 1000hPa)... 70 4.2.3 Temperatura......................................................................................... 74 4.3 3 Evento: Friagem associada a um vrtice ............................................... 76 4.3.1 Vento em 925 hPa e Espessura Geopotencial (700hPa 1000hPa)... 76 4.3.2 Temperatura......................................................................................... 83 5 CONCLUSES............................................................................................ 85 6 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS.......................................... 87 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS................................................................ 89 APNDICE A TABELAS DE NDICES ESTATSTICOS............................. 93
-
LISTA DE FIGURAS
Pg.
3.1 - rea correspondente regio de estudo Amrica do Sul Tropical (AST)................................................................................................................... 40
4.1 - 1 Conjunto de experimentos para as 18Z do dia 20/01/2004: a) Imagem satlite GOES/12, b) acumulados de TRMM, Precipitao (mm/dia): c) Previso para resoluo TQ170L42, d) TQ254L42, e) TQ254L42 semilagrangeana, f) TQ254L64, g) TQ254L96 semilagrangeana e h) TQ254L96 semilagrangeana com grade reduzida.. ................................... 47
4.2 - 2 Conjunto de experimentos para as 18Z do dia 20/01/2004: a) Imagem satlite GOES/12, b) acumulados de TRMM, Precipitao (mm/dia): c) Previso para resoluo TQ170L42, d) TQ254L42, e) TQ254L42 semilagrangeana, f) TQ254L64, g) TQ254L96 semilagrangeana e h) TQ254L96 semilagrangeana com grade reduzida. .................................... 48
4.3 - 3 Conjunto de experimentos para as 18Z do dia 20/01/2004: a) Imagem satlite GOES/12, b) acumulados de TRMM, Precipitao (mm/dia): c) Previso para resoluo TQ170L42, d) TQ254L42, e) TQ254L42 semilagrangeana, f) TQ254L64, g) TQ254L96 semilagrangeana e h) TQ254L96 semilagrangeana com grade reduzida.. ................................... 49
4.4 - 1 Conjunto de experimentos para as 18Z do dia 20/01/2004: a) Imagem satlite GOES/12, b) acumulados de TRMM, Precipitao (mm/dia): c) Previso para resoluo TQ170L42, d) TQ254L42, e) TQ254L42 semilagrangeana, f) TQ254L64, g) TQ254L96 semilagrangeana e h) TQ254L96 semilagrangeana com grade reduzida.. ................................... 53
4.5 - 2 conjunto de experimentos Altura geopotencial (m) em 500 hPa (linhas) e gua precipitvel(mm) (shaded) para s 18Z do dia 20/01/04 e para s 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ254L42,(b) previso na resoluo TL254L42 e (c) previso na resoluo TQ254L42 semilagrangeana....................................................................................... 54
4.6 - 3 conjunto de experimentos Altura geopotencial (m) em 500 hPa (linhas) e gua precipitvel (mm) (shaded) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ254L42, (b) previso na resoluo TL254L96 semilagrangeana e (c) idem a (b) com grade reduzida .......................................................................................... 55
4.7 - 1 conjunto de experimentos Divergncia (kg/kg.s-1) em 975 hPa (shaded) e linha de corrente em 850 hPa (linhas) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ170L42, (b) previso na resoluo TQ254L42 e (c) previso na resoluo TQ254L64................................................................................. 58
4.8 - 2 conjunto de experimentos Divergncia (kg/kg.s-1) em 975 hPa (shaded) e linha de corrente em 850 hPa (linhas) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ254L42,(b) previso na resoluo TL254L42 e (c) previso na resoluo TQ254L42 semilagrangeana..................................................................... 59
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4.9 - 3 conjunto de experimentos Divergncia (kg/kg.s-1) em 975 hPa (shaded) e linha de corrente em 850 hPa (linhas) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ254L42, (b) previso na resoluo TL254L96 semilagrangeana e (c) idem a (b) com grade reduzida ................................................................. 60
4.10 Presso (hPa) ao nvel mdio do mar para s 00Z do dia 1/02/05, (a) 1 , (b) 2 (c) 3 conjunto de experimentos .................................................... 65
4.11 - Presso (hPa) ao nvel mdio do mar para s 12Z do dia 1/02/05, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ................................................... 66
4.12 - Presso (hPa) no nvel mdio do mar para s 00Z do dia 02/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ................................................. 67
4.13 - Presso (hPa) no nvel mdio do mar para s 12Z do dia 02/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ................................................. 68
4.14 - Presso (hPa) no nvel mdio do mar para s 00Z do dia 03/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ................................................. 69
4.15 - Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 00/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ......................................................................... 72
4.16 - Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 12Z do dia 02/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ......................................................................... 73
4.17 - Evoluo temporal da anomalia da temperatura do ar na rea onde ocorreu o evento de friagem perodo de 31 de janeiro a 05 de fevereiro de 2005 : (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos......................... 75
4.18 - Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 12/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ......................................................................... 78
4.19 - Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 12Z do dia 12/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ......................................................................... 79
4.20 - Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 13/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ......................................................................... 80
4.21 - Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 12Z do dia 13/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ......................................................................... 81
4.22 - Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 14/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ......................................................................... 82
4.23 - Evoluo temporal da anomalia da temperatura do ar na rea onde ocorreu o evento de friagem de 11 a 17 de setembro de 2004: (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos ........................................................ 84
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LISTA DE TABELAS
Pg. 3.1 - Configuraes do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas em
experimentos referentes a este estudo ..................................................... 37 3.2- Resolues do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas no
primeiro conjunto de experimentos referentes a este estudo.................... 38 3.3 - Resolues do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas no
segundo conjunto de experimentos referentes a este estudo .................. 38 3.4 - Resolues do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas no
terceito conjundo de experimentos referentes a este estudo.................... 39 3.5 - Regies utilizadas para o clculo de ndices estatsticos......................... 40
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LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
AGP gua Precipitvel
AST Amrica do Sul Tropical
COLA Center for Ocean, Land and Atmosphere Studies
CPTEC Centro de Previso de Tempo e Estudos Climticos
ECMWF European Centre for Mdium-Range Weather Forecasts
FLC Fronteira Lder de Conveco
INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
JMA Japan Meteorological Agency
LIs Linhas de Instabilidade
LIC Linha de Instabilidade Costeira
LICon
LIP
Linha de Instabilidade Continental
Linhas de Instabilidade que se Propagam
MCGA
MPI
Modelo de Circulao Geral da Atmosfera
Message Passing Interface
NCAR National Center for Atmospheric Research
NCEP National Centers for Environmental Prediction
NRET
OpenMP
Nuvens Precipitantes na Regio Estratiforme Traseira
Open Multi-processing
PCDs Plataformas de Coletas de Dados
PNT Previso Numrica de Tempo
PSNM Presso ao Nvel Mdio do Mar
RAMS Regional Atmospheric Modeling System
SST Sea Surface Temperatures
TRMM Tropical Rainfall Measuring Mission
ZCIT Zona de Convergncia Intertropical do Atlntico
ZGEO Altura Geopotencial
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23
1 INTRODUO
A previso de tempo e de clima tem evoludo muito nos ltimos anos em todos
os Centros Mundiais. No Brasil, o Centro de Previso de Tempo e Estudos
Climticos (CPTEC/INPE) realiza previses de tempo e de clima em escala
global h mais de uma dcada. O modelo global operacional do CPTEC/INPE
vem sofrendo modificaes para torn-lo mais moderno, mais eficiente
computacionalmente e mais preciso em suas previses. Resumidamente, o
modelo global do CPTEC/INPE era baseado na soluo espectral das
equaes primitivas da dinmica, na forma de divergncia e vorticidade,
temperatura virtual, umidade especfica e logaritmo da presso superfcie, e
na incluso dos processos subgrade a partir de parametrizaes (KINTER et
al., 1997; BONATTI, 1996).
A modernidade citada anteriormente se refere introduo de novas
tecnologias j em uso em Centros de Previso de ponta, como o European
Centre for Mdium-Range Weather Forecasts (ECMWF), National Centers for
Environmental Prediction National Center for Atmospheric Research
(NCEP/NCAR) e Japan Meteorological Agency (JMA). Tais tecnologias, como
mtodo semilagrangeano 3-D de integrao no tempo, grade reduzida e linear,
e a total reestruturao do cdigo computacional j esto em testes
operacionais desde o incio de 2006.
Atualmente, j foram introduzidas novas parametrizaes de conveco (Grell)
e de radiao (CLIRAD). A introduo do mtodo semilagrangeano implicou na
reestruturao da dinmica do modelo, agora baseada em vento zonal e
meridional, em lugar da divergncia e vorticidade. O modelo ainda permite
integrao euleriana e o uso de tcnicas de paralelismo que apresentam
melhor performance e melhor desempenho em ambientes de programao.
As evolues que esto acontecendo na pesquisa de tcnicas numricas e
processos de modelagem permitem um rpido desenvolvimento da tecnologia
-
24
computacional, tanto na capacidade computacional quanto no tamanho da
memria de computadores usados para Previso Numrica de Tempo (PNT).
Isso resulta em um melhor desenvolvimento de modelos atmosfricos globais
altamente sofisticados, com um aumento notvel das resolues horizontal e
vertical, o que permite simulaes e previses mais realsticas de fenmenos
meteorolgicos.
H vrios sistemas meteorolgicos atuantes sobre a Amrica do Sul, com
diferentes escalas temporais e espaciais, que afetam o tempo e o clima sobre
este continente. A regio de estudo escolhida para esse trabalho pode ser
denominada Amrica do Sul Tropical (AST), onde se encontra a floresta
Amaznica. uma regio de grande importncia por apresentar uma grande
diversidade com relao fauna e flora, e tambm por possuir um clima
tropical mido. Sua localizao geogrfica faz com que durante todo o ano haja
uma grande quantidade de energia disponvel no local, gerando desta forma
um forte interesse na compreenso das formas com que esta energia usada
na interao solo-floresta-atmosfera.
As Linhas de Instabilidade (LIs) e friagens na Amaznia sero alvo de estudo
neste trabalho. Fenmenos importantes como a penetrao de sistemas
frontais e LIs so mecanismos provocadores de chuva na regio amaznica.
Entre os sistemas convectivos que produzem grandes quantidades de chuva
na Amaznia, as LIs so responsveis por cerca de 45% da precipitao no
nordeste paraense durante o perodo chuvoso dessa regio (COHEN et al.,
1989). Estudos recentes (FISCH, 1995; MARENGO et al., 1997; OLIVEIRA et
al., 2001 ; FISCH et al., 2004) descrevem as caractersticas de friagens e sua
influncia na Amaznia, dando uma idia das mudanas ocorridas nas
condies de tempo da regio. As friagens que atingem essa regio fazem as
temperaturas sofrerem quedas bastante significativas em menos de 24 horas.
Com tantas melhorias ocorridas nos modelos at o momento, principalmente
no Modelo de Circulao Geral da Atmosfera (MCGA/CPTEC) este estudo visa
-
25
verificar o impacto no desempenho do modelo com o aumento das resolues
horizontais e verticais. Tambm testa a integrao no tempo semilagrangeana,
com as parametrizaes de conveco Grell e de radiao CLIRAD.
Um dos principais objetivos deste trabalho validar vrias configuraes do
modelo global utilizando a previso para dois fenmenos diferentes, como LI e
friagens na Amaznia. Atravs dos experimentos realizados possvel verificar
o impacto destas novas tecnologias sobre a AST utilizando as anlises de
simulaes desses dois fenmenos e calculando os ndices estatsticos para
algumas variveis importantes na determinao dos eventos estudados.
-
26
-
27
2 REVISO BIBLIOGRFICA
2.1 Linhas de Instabilidades (LIs) e Friagens
Molion (1993), estudou as circulaes de macro e mesoescala que atuam na
Amaznia e os processos dinmicos que organizam e promovem a
precipitao naquela rea. Os mecanismos que provocam chuva na Amaznia
podem ser agrupados em 3 tipos: conveco diurna resultante do aquecimento
da superfcie e condies de larga escala favorveis; linhas de instabilidade
originadas na costa norte-nordeste do litoral do Atlntico; aglomerados
convectivos de meso e larga escala, associados com a penetrao de sistemas
frontais na regio sul-sudeste do Brasil e interagindo com a regio Amaznica.
2.1.1 Linhas de Instabilidade
Um outro fenmeno importante na regio Amaznica so as LIs, que so
bandas longas e estreitas de nuvens convectivas e podem ser entendidas
como sistemas de mesoescala que podem atingir a escala sintica aps o
deslocamento. Formam-se na costa norte-nordeste da Amrica do Sul como
um resultado da conveco induzida pela brisa-martima, propagando-se para
longe da costa, atingindo o interior do continente 48h aps sua gnesis
(MOLION 1987).
Segundo Cohen et al (1989), as LIs na Amaznia foram classificadas em duas
categorias, as que chegam no mximo a 170 km (medidos a partir do Ponto
Central da LI, na costa), denominadas Linhas de Instabilidade Costeira (LIC) e
as que se propagam pelo continente adentro, as Linhas de Instabilidade que se
Propagam (LIP). A velocidade mdia entre 12 e 16 ms-1 com dimenso mdia
de 1400 km de comprimento e 170 km de largura. As LIs tendem a se formar
ao sul da Zona de Convergncia Intertropical do Atlntico (ZCIT) e em seu
-
28
estgio inicial podem ser consideradas como de mesoescala podendo atingir a
escala sintica durante o seu deslocamento.
Uma regio de pr-tempestade contendo torres de cumulus, uma fronteira lder
de conveco (FLC) e mltiplas camadas de nuvens precipitantes na regio
estratiforme traseira (NRET) so trs distintos componentes das LIs na
Amaznia (COHEN et al, 1989). Os clculos de divergncia e velocidade
vertical para uma das LIC (linhas de instabilidade sem propagao) estudadas
indicaram ascenso vertical profunda na FLC e em uma regio de
convergncia em nveis mdios na NRET. A convergncia em nveis mdios foi
associada a uma fraca corrente ascendente acima de 500 hPa e correntes
descendentes no saturadas abaixo. Os movimentos verticais na NRET tm
uma ordem de magnitude menor que aqueles na FLC (GARSTANG, 1994).
Conforme observado, essas caractersticas so similares estrutura dinmica
da LI e de outros sistemas convectivos nos trpicos e em latitude mdias
(HOUSE, 1989).
Segundo Cohen et al. (1989), as LIs so mais comuns entre abril e agosto. As
LIs que ocorrem na Amaznia so responsveis pela formao de chuvas
prximo costa litornea dos estados do Par e Amap, bem como de
precipitao na Amaznia Central, durante a estao seca. Cavalcanti (1982)
realizou um estudo climatolgico e observou que a formao destas linhas
posiciona-se ao sul da (ZCIT), sendo o perodo de maior freqncia na poca
em que a ZCIT est mais organizada.
Cohen et al. (1995) estudaram as condies ambientais associadas com LIs na
Amaznia. Concluram que a situao sintica inclui a presena de ondas de
leste e tambm uma fonte de calor localizada. Os dias de LIs tinham em
comum um forte e profundo jato de baixo nvel comparado com os dias sem
LIs. Duas explicaes possveis so encontradas para a intensificao do jato:
a propagao das ondas de leste no Atlntico Tropical e fontes de calor
-
29
localizadas na parte oeste da Amaznia. Sugere-se que as simulaes
numricas devem ser executadas para avaliar a importncia relativa de cada
mecanismo em grande escala.
O trabalho de Cohen (2001) proporcionou a identificao de um tipo de LI ainda
pouco estudada na regio amaznica, a linha de instabilidade continental
(LICon). A sua primeira descrio foi feita por Cohen e Gandu (2002) atravs
de estudo observacional. Os autores constataram que a LICon se forma no
interior do continente e no est associada brisa martima e que seu
alinhamento quase perpendicular costa. Apontaram ainda dois mecanismos
que podem atuar de forma combinada para sua formao: (i) formao
associada passagem de um distrbio ondulatrio de leste; e (ii) ondas de
gravidade interna devido topografia.
Cohen et al. (2002) estudaram as condies de ambiente e, atravs de
simulao numrica utilizando o modelo RAMS (Regional Atmospheric
Modeling System) observaram que a regio de formao da LICon apresentou
contrastes de vegetao e orografia enquanto que o ambiente de grande
escala era favorvel a formao da LICon. O resultado da simulao numrica
mostrou que a estrutura da LICon semelhante quela observada para outras
LIs tropicais como em Zipser (1977).
Pontes e Silva Dias (2006) estudaram as caractersticas fsicas e
termodinmicas de uma LI, ocorrida no estado de Rondnia em 08 de outubro
de 2002, bem como sua organizao e formao. Este sistema provocou
mudanas, principalmente nos perfis da temperatura potencial equivalente e o
decrscimo desta varivel um forte indicativo da sua passagem. Apesar de
este evento estar inserido no perodo de transio da estao seca para a
chuvosa, o sistema apresenta caractersticas similares s encontradas na
estao chuvosa, mas no pode ser classificado como uma tempestade
severa.
-
30
2.1.2 Friagens
A incurso de massas de ar frio um fenmeno que ocorre durante todo o ano
na regio tropical da Amrica do Sul. Durante o inverno h forte influncia de
frentes frias que atingem o sul da Amaznia, ocasionando um fenmeno
denominado friagem. Este fenmeno ocasiona uma brusca alterao nas
condies meteorolgicas, causando uma diminuio da temperatura e
umidade do ar, modificando as caractersticas ambientais. Normalmente, as
friagens esto relacionadas ao desenvolvimento de um anticiclone atrs de um
sistema frontal que se move para o norte, atingindo a regio da Amaznia
(HAMILTON ; TARIFA,1978).
Os efeitos destas incurses de ar polar na Amaznia tm sido ainda pouco
estudados. Os estudos de Brinkman e Ribeiro (1972), Hamilton e Tarifa (1978),
Fisch (1996) e Marengo et al. (1996) detalharam alguns destes efeitos.
Garreaud (2000) detectou, a partir das re-anlises do NCEP/NCAR entre 1979
e 1995, 145 episdios em eventos de inverno (maio a setembro), e 132 eventos
de vero (novembro a maro). Estatisticamente, as principais formas da
circulao sintica e da variao de temperatura ocorrem devido a estas
incurses de ar frio, em regies subtropicais e tropicais.
Durante a passagem de uma frente fria sobre a parte leste do Brasil, a
conveco tropical em alguns casos aumenta na regio oeste da Amaznia e
subseqentemente, nas partes central e leste da Bacia Amaznica. A aparente
propagao da atividade convectiva para leste est associada passagem da
frente fria mais ao sul. Durante este perodo, ocorrem aceleraes significativas
nas correntes de jato sobre o Atlntico em ambos os hemisfrios (KOUSKY;
VIRJI, 1982).
Eventos de incurso de ar em baixas latitudes foram analisados, do ponto de
vista sintico e dinmico, nos trabalhos de Hamilton e Tarifa (1978) e Marengo
et al. (1997). Nos dois trabalhos ressalta-se que necessrio haver a
-
31
amplificao do conjunto de crista e cavado em altos nveis, que promova
adveco de vorticidade anticiclnica a sotavento da cordilheira dos Andes. Tal
adveco promove a intensificao do anticiclone em superfcie. preciso
adveco fria e convergncia abaixo da crista, para que este se fortalea e
torne-se uma regio favorvel ao escoamento de ar de altas latitudes para
norte em todo o centro da Amrica do Sul. Este escoamento canalizado pela
cordilheira dos Andes, que tem, portanto, papel fundamental na gerao de
friagens (GARREAUD, 2000).
Desenvolveu-se, a partir da re-anlise do NCEP-NCAR, uma srie de mapas
compostos caracterizando as condies sinticas e dinmicas, tanto em baixos
como em altos nveis da troposfera, as situaes mdias observadas nos dias
prximos ocorrncia de friagens (GARREAUD, 2000). Verificou-se que tanto
na estao fria quanto na estao quente, as caractersticas mdias
observadas em ambos os perodos so semelhantes, exceto pelo fato de que
no vero as estruturas atmosfricas predominantes em grande escala no so
bem definidas. H diferenas nas caractersticas do estado bsico da
atmosfera, como a presena de um cavado trmico no centro do continente e
que pode mascarar o avano do anticiclone para os trpicos, e os mximos
gradientes de temperatura associados s ondas baroclnicas, que esto
normalmente mais ao sul. Alm disso, o fluxo de umidade nos dias precedentes
friagem mais intenso nos eventos de vero, o que pode explicar a
precipitao mais freqente nestes casos.
Oliveira et al. (2004) estudaram um fenmeno de friagem ocorrido em junho de
2001 e verificaram que a friagem ocasionou uma diminuio de 35% no valor
da temperatura do ar, uma reduo de 75 W.m-2 na radiao solar incidente,
associada nebulosidade presente em decorrncia da penetrao da massa
de ar frio. Neste trabalho verificou-se que a friagem altera a partio de energia
causando uma reduo no fluxo de calor sensvel e latente. Com o
desmatamento da Amaznia poderiam existir mais eventos extremos como, por
exemplo, a entrada mais freqente de friagens.
-
32
2.2 O Modelo Global do CPTEC e suas inovaes
O Modelo Global do CPTEC tem sua origem no modelo do NCEP/USA. Esse
modelo foi transferido ao Center for Ocean, Land and Atmosphere Studies
(COLA/USA) nas dcadas de 80/90, onde inicialmente clculos diagnsticos
foram implementados para um melhor entendimento dos processos fsicos
simulados.
As equaes do modelo so escritas na forma espectral e as equaes do
movimento horizontal so transformadas nas equaes da vorticidade e da
divergncia, o que facilita tanto o tratamento espectral quanto a implantao do
mtodo semi-implcito de integrao no tempo. Existe tambm um esquema de
inicializao utilizando os modos normais do modelo linearizado sobre um
estado bsico em repouso e com temperatura em funo apenas da vertical;
essa inicializao inclui os termos referentes aos processos diabticos.
A parametrizao de alguns processos fsicos necessria como na superfcie,
no oceano, na camada limite planetria, na radiao solar e na conveco. As
leis fsicas que governam os movimentos atmosfricos utilizadas so:
conservao de massa e umidade, de momentum angular e de energia. As
principais equaes so: equao do movimento, equao da continuidade
para o ar seco e vapor dgua e a primeira lei da termodinmica. Consideram-
se os movimentos verticais em equilbrio hidrosttico.
Alm de fornecer a previso de tempo e clima para a sociedade, o CPTEC,
ainda contribui com o desenvolvimento dos modelos numricos e dos produtos
operacionais que melhoram a qualidade da previso. Desde 2002, um novo
modelo global tem sido desenvolvido a partir do aprimoramento das tcnicas
numricas, visando eficincia dos recursos computacionais e modernizao
dos sistemas de previso de tempo. Este modelo apresenta vantagens em
relao ao modelo anterior, pois traz inovao e melhor desempenho
computacional.
-
33
A qualidade das PNTs depende dentre vrios fatores do mtodo numrico
utilizado. Nas ltimas dcadas a pesquisa e o desenvolvimento de mtodos
mais precisos e adequados a cada tipo de previso tem sido intensos. O
mtodo espectral com discretizaco temporal semilagrangeana, semi-implcita
um exemplo deste recente desenvolvimento. Sua caracterstica principal o
alongamento do passo do tempo alm do permitido pelos mtodos eulerianos
tradicionais. Esse aumento do passo temporal representa um ganho final em
eficincia, mas esta vantagem pode se reduzir consideravelmente pela perda
de preciso em regies prximas a montanhas ngremes, como o caso da
cordilheira dos Andes. O aparecimento de oscilaes esprias, de origem
essencialmente numrica, invalida as previses prximas a estas regies.
O novo modelo constitudo de duas dinmicas: a espectral euleriana e a
semilagrangeana (BARROS, S. 2006 COMUNICAO PESSOAL). A
dinmica espectral euleriana foi reescrita e tornou-se mais eficiente
computacionalmente e na semilagrangeana pode-se utilizar um t at trs
vezes maior do que o da dinmica euleriana. Outra contribuio a
implementao da grade reduzida utilizada para alta resoluo do modelo,
onde o nmero de longitudes por latitude varia com a latitude (BARROS, S.
2006 COMUNICAO PESSOAL). Isso proporciona a reduo de clculos
nos pontos prximos ao plo sem degradar a previsibilidade do modelo.
Baseado MCGA/CPTEC/COLA, novas parametrizaes fsicas foram inseridas,
a dinmica anterior foi reescrita e novos esquemas foram includos, como o
esquema de conveco profunda (GRELL et al., 2002), esquema de conveco
rasa (SOUZA, 1999) e esquema de radiao de ondas curtas CLIRAD-SW
(TARASOVA et al., 2006).
O OpenMP (Open Multi-processing ) metodologia que usa diretivas uma
aplicao que programa interfaces que suportam multi-plataformas
compartilhando multiprocessamentos de memria para programas em C, C++ e
-
34
Fortran em muitas arquiteturas, inclusive Unix e plataformas de Microsoft
Windows. Consiste em um conjunto de diretivas de compilador, rotinas de
biblioteca, e variveis de ambiente que influenciam o comportamento run-time
(o instante de processamento). Uma aplicao construda com o modelo
hbrido de programao paralela pode correr em um agrupamento de
computadores que usam OpenMP e MPI (Message Passing Interface).
Uma das mais altas resolues do MCGA/CPTEC que atualmente usada
para previso de tempo operacional tem resoluo horizontal de 60 km
resoluo que s roda em Open MP T213L42 (T significa truncamento
triangular, 213 o nmero de onda zonal mximo e 42 o nmero de camadas na
vertical) com previses para um prazo de 7 dias utilizando o esquema de
conveco Kuo (KUO H. L., 1965) e radiao onda curta (LACIS et al, 1974;
DAVIS, 1982) e onda longa (HARSHVARDHAN et al., 1987), processos fsicos
descritos por Cavalcanti et al. (2002). O CPTEC tambm possui o MCGA
T299L64 com 10 dias de previso com resoluo horizontal de 44 km
resoluo que s roda em MPI. Neste trabalho no foi utilizada esta verso do
modelo de previso operacional.
-
35
3 DADOS E METODOLOGIA
3.1 Dados
Para a realizao deste trabalho foram utilizados os seguintes dados:
a) Dados de anlises espectrais T254L64 do NCEP/NCAR para os
perodos de janeiro e setembro de 2004 e janeiro e fevereiro de 2005;
b) Dados de SST (Sea Surface Temperatures) para previso de tempo
(SSTW) do NCEP/NCAR para o mesmo perodo citado no item
anterior;
c) Dados de Re-anlise do ECMWF para a climatologia, esses dados
foram utilizados no programa feito para calcular os ndices
estatsticos;
d) Dados de anlises de precipitao de TRMM (Tropical Rainfall
Measuring Mission) acumulados de 3 horas processados pelo
CPTEC;
e) Dados de temperatura da Plataforma de coleta de dados da cidade de
Cuiab-MT (PCDs) retirados do site do CPTEC/INPE, para os dois
casos de friagem estudados;
f) Imagens do satlite GOES-12 no canal infravermelho para o perodo
de LICon estudada.
-
36
3.2 Metodologia
3.2.1 Descrio dos experimentos realizados
A metodologia deste trabalho consistiu em rodar experimentos bsicos de PNT
com as configuraes atuais do MCGA/CPTEC com a introduo das
modificaes do novo modelo global (novas tecnologias de integrao no
tempo, grades e parametrizaes) uma a uma.
O perodo correspondente s rodadas da LICon foi das 00 Z de 20/01/2004 s
00 Z de 22/01/2004, com sadas de 6 em 6 horas e com um total de 48 horas
de simulao. Para o primeiro evento de friagem estudado o perodo foi das 06
Z de 31/01/2005 s 00 Z de 05/02/2005, com sadas de 6 em 6 horas e com o
total de 120 horas de simulao. As sadas do modelo para o evento de
friagem associado ao vrtice foram de 6 em 6 horas, o perodo foi das 06 Z de
11/09/2004 s 00 Z do dia 17/09/2004 com um total de 144 horas de
simulao.
Os principais processos fsicos includos neste modelo, cujos detalhes esto
em Kinter et al. (1997) ou em http://grads.iges.org/agcm/, so apresentados a
seguir:
Processos midos:
Conveco profunda (Esquema Grell (GRELL, 2002.));
Conveco rasa (TIEDTKE, 1983);
Condensao de grande escala (NMC, 1988).
Demais processos:
Modelo de interao solo-atmosfrico simplificado sobre os continentes
(SSIB, XUE et al., 1991);
Processos fsicos descritos por Cavalcanti et. al. (2002);
Camada limite planetria (MELLOR; YAMADA, 1982);
-
37
Fluxos radiativos (onda curta (CLIRAD) e onda longa (HARSHVARDHAN
et al., 1987);
Como o objetivo desse trabalho analisar o impacto do aumento das
resolues horizontais e verticais, o modelo foi rodado em sete configuraes
diferentes. Na tabela 1, esto apresentadas as configuraes do modelo global
do CPTEC/INPE aplicadas para os experimentos que foram utilizados neste
estudo.
Tabela 3.1 Configuraes do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas em
experimentos referentes a este estudo.
Experi-
mentos
Resoluo
Espectral Tipo de Grade
Resoluo
Horizontal Tipo de Integrao
A TQ170L42 QUADRTICA 78 km Euleriano
B TQ 254L42 QUADRTICA 62 km Euleriano
C TQ 254L64 QUADRTICA 62 km Euleriano
D TL254L42 LINEAR 78 km Semi-Lagrangeano
E TQ254L42 QUADRTICA 62 km Semi-Lagrangeano
F TL254L96 LINEAR 78 km Semi-Lagrangeano
G TL254L96 LIN.REDUZIDA 78 km Semi-Lagrangeano
A letra T indica o truncamento triangular na horizontal e L o nmero de
camadas na vertical. O ndice Q representa grade quadrtica, ou seja, grade
gaussiana normal com nmero de longitudes sendo o triplo do truncamento
espectral zonal. O ndice L refere-se grade linear, que gaussiana com o
nmero de longitudes sendo o dobro do truncamento espectral zonal, sendo
aplicvel apenas quando se usa o mtodo de integrao no tempo semi-
lagrangeano, pois neste caso os termos no-lineares de adveco no so
calculados explicitamente.
-
38
Foram realizados trs conjuntos de experimentos de acordo com a resoluo
espacial, tipo de grade e tipo de integrao:
Tabela 3.2 Resolues do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas no
primeiro conjunto de experimentos referentes a este estudo.
Experi-
mentos
Resoluo
Espectral Tipo de Grade
Resoluo
Horizontal Tipo de Integrao
A TQ170L42 QUADRTICA 78 km Euleriano
B TQ 254L42 QUADRTICA 62 km Euleriano
C TQ 254L64 QUADRTICA 62 km Euleriano
1 Conjunto de Experimentos Resoluo espacial: O experimento
controle adotado foi o de resoluo TQ170L42 (experimento A). Os
outros dois experimentos (previses) mantiveram a integrao euleriana
e a grade quadrtica e variaram as resolues horizontal e vertical
(experimentos B e C).
Tabela 3.3 Resolues do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas no
segundo conjunto de experimentos referentes a este estudo.
Experi-
mentos
Resoluo
Espectral Tipo de Grade
Resoluo
Horizontal Tipo de Integrao
B TQ 254L42 QUADRTICA 62 km Euleriano
D TL254L42 LINEAR 78 km Semi-Lagrangeano
E TQ254L42 QUADRTICA 62 km Semi-Lagrangeano
2 Conjunto de Experimentos Tipo de grade: Para os experimentos
D e E foi mantida somente a resoluo vertical em relao ao
experimento controle TQ254L42 (experimento B) e variou-se a
integrao para semilagrangeana nos dois experimentos e modificando-
se o tipo de grade para linear normal em D.
-
39
Tabela 3.4 Resolues do modelo global do CPTEC/INPE que sero usadas no
terceiro conjunto de experimentos referentes a este estudo.
Experi-
mentos
Resoluo
Espectral Tipo de Grade
Resoluo
Horizontal Tipo de Integrao
B TQ 254L42 QUADRTICA 62 km Euleriano
F TL254L96 LINEAR 78 km Semi-Lagrangeano
G TL254L96 LIN.REDUZIDA 78 km Semi-Lagrangeano
3 Conjunto de Experimentos Tipo de integrao: O experimento
controle foi mantido o mesmo do 2 conjunto de experimentos. Os
experimentos F e G referem-se mudana no tipo de integrao de
euleriana com 42 camadas na vertical no controle para
semilagrangeana com grade linear e 96 camadas na vertical nas
previses e do tipo de grade linear reduzida somente para o
experimento G.
De acordo com a configurao dos experimentos, foram realizadas
comparaes de alguns campos com o campo gerado a partir da anlise
como, por exemplo, divergncia, gua precipitvel (AGP), altura geopotencial
(ZGEO), presso ao nvel mdio do mar (PSNM), vento e temperatura para
os trs conjuntos de experimentos. Em cada um deles foi verificado o impacto
de cada uma das resolues. As comparaes entre as resolues definidas
foram tanto para a dinmica espectral euleriana (grade quadrtica) como para
a semilagrangeana (grades quadrtica, linear e linear reduzida).
3.2.2 Clculo de ndices Estatsticos
A regio de estudo escolhida (Figura 3.1) para a realizao deste trabalho foi a
regio AST, que est compreendida entre as latitudes de 15 N e 20 S e entre
as longitudes 101.25 a 11.25 W, uma regio de grande importncia
mundial, pois nela est localizada a Floresta Amaznica.
-
40
Figura 3.1 rea correspondente regio de estudo, Amrica do Sul Tropical (AST).
Para quantificar e avaliar o desempenho do modelo, em cada experimento,
alguns ndices estatsticos foram utilizados (correlao de anomalias, vis, erro
quadrtico mdio).
Tabela 3.5 Regies utilizadas para o clculo de ndices estatsticos.
Regies Longitude Latitude
Hemisfrio Norte 0-360E 20-80N
Hemisfrio Sul 0-360E 20-80S
Trpicos 0-360E 20S-20N
Amrica do Sul 101.25-11.25W 60S-15N
Amrica do Sul Tropical 101.25-11.25W 20S-15N
As regies Hemisfrio Norte, Hemisfrio Sul, Trpicos e "Amrica do Sul",
consideradas para o clculo dos ndices estatsticos, correspondem s reas
utilizadas por Bonatti (1996), conforme apresentadas na Tabela 2, com
exceo da ltima linha que corresponde rea estudada nesse trabalho.
-
41
A correlao de anomalias, referenciada como SKILL definida como:
( ) ( )[ ]
( )[ ] ( )[ ] 21
1
2'
1
2'
1
''
100
=
==
=
J
j
jjj
J
j
jjj
j
J
j
jjjj
WCAWCF
WCACF
SKILL (3.1)
Onde: ( ) significa o desvio da mdia na rea, j o ndice para cada ponto de
grade sobre a rea, J o nmero total de pontos na rea, Wj o peso para a
rea que o ponto representa, Fj o campo previsto, Aj o campo analisado, Cj
o campo climatolgico, (F j -C j) a anomalia prevista para o ponto j e (A j -
Cj) a anomalia observada no ponto j.
O vis mdio na rea (V) dado por:
( )
=
=
=J
j
j
J
j
jjj
W
WAF
VIES
1
1 (3.2)
Onde as siglas e ndices desta equao possuem o mesmo significado da
equao do Skill.
O erro quadrtico mdio na rea (EM) dado por:
( )2/1
1
1
2
=
=
=
J
j
j
J
j
jjj
W
WAF
EQM (3.3)
-
42
Sendo que as siglas e ndices desta equao tambm possuem o mesmo
significado da equao do Skill.
-
43
4 CASOS ESTUDADOS
Neste captulo sero descritos os estudos realizados a partir das rodadas do
Modelo Global do CPTEC/INPE utilizando as resolues descritas na Tabela
3.1 do Captulo 3, para uma LICon e dois eventos de friagens ocorridos na
Amaznia, foi avaliada a capacidade do modelo em simular estes eventos e
analisou-se o impacto do aumento da resoluo, de forma a melhorar o
entendimento das semelhanas e diferenas de cada um desses dois
fenmenos e a organizao da conveco na Amaznia. As rodadas feitas
foram de experimentos bsicos de PNT com as configuraes atuais do
modelo global.
Foram estudados um caso de LI e dois casos de friagem. O primeiro caso
estudado foi o de uma LI ocorrido entre os dias 20 e 21 de janeiro de 2004, um
episdio que ocorreu ao sul da Amaznia entre os estados do Par e
Tocantins. O segundo caso estudado foi uma friagem que atingiu a regio entre
os dias 1 e 2 de fevereiro de 2005, a temperatura caiu em torno de 5 C. O
terceiro caso foi de uma friagem que ocorreu entre os dias 12 e 13 de setembro
de 2004, que ocasionou a reduo na temperatura mnima de
aproximadamente 9 C.
4.1 1 Evento: Linha de Instabilidade
4.1.1 Precipitao
No perodo de 20 a 21 de janeiro de 2004 ocorreu um sistema denominado
LICon, a sudeste do estado do Par, na divisa com o estado do Tocantins. Nas
figuras abaixo encontram-se as imagens do satlite GOES-12, acumulados de
precipitao TRMM e os campo de precipitao na regio de estudo. Os
campos de precipitao do modelo esto nas seguintes resolues: Eulerianas
TQ170L42 (78 km), TQ254L42 (52 km), TQ254L64 (52 km), TL254L42 (78
km) e semilagrangeanas TQ254L42 (52 km), TL254L96 (78 km).
-
44
Comparando os campos de previso para 18, 24 e 30 horas, nas seis
diferentes resolues citadas acima com as imagens do satlite GOES-12 e
TRMM, verifica-se que pelas imagens de satlite o incio da LICon deu-se aps
s 00 UTC do dia 21 de janeiro de 2004 (Figura 4.1 a e Figura 4.1 b). Tendo
sua configurao de maturidade visivelmente entre os horrios das 06 UTC
(Figura 4.2 a e Figura 4.1 b) e das 12 UTC do mesmo dia, com dissipao
depois das 12 UTC (no mostrada), entre os estados do Par e Tocantins.
Nas imagens geradas a partir do MCGA/CPTEC para as resolues tratadas,
percebe-se que houve uma formao de LICon prximo ao horrio das 18 UTC
do dia 20 de janeiro de 2004 (Figura 4.1). Em todas as resolues aparece
precipitao na regio central do estado do PA, se estendendo desde a divisa
com o estado do AM at fronteira com MT e TO.
Na primeira resoluo apresentada (Figura 4.1 c) a faixa onde ocorre chuva, na
regio citada acima, mais estreita. Essa faixa se alarga medida que a
resoluo aumenta, o ndice de precipitao produzido pela resoluo
TL254L42 (Figura 4.1 h) e TQ254L42 (Figura 4.1 e), ambas semilagrangeanas,
maior que a anterior numa pequena rea oeste do estado. Observam-se
pequenos ncleos de 60 mm de precipitao espalhados de oeste a sul do
estado do PA (Figura 4.1 d). A precipitao aparece em forma de vrgula com
melhor configurao de LI, de oeste a sul do estado (Figura 4.1 f) e se alarga
na maior resoluo vertical (Figura 4.1 g). Pelas observaes feitas, percebe-
se que o aumento da resoluo vertical neste caso foi mais significativo do que
o aumento da resoluo horizontal.
A configurao de LICon aparece entre os estados do AM e PA para todas as
resolues apresentadas (Figura 4.2) no horrio das 00 UTC do dia 21 de
janeiro. A extenso da LICon bem como a intensidade de chuva varia nas
diferentes resolues. A LICon mais larga na resoluo TQ170L42 (Figura4.2
c), com menor intensidade ao norte da mesma. A intensidade da precipitao
-
45
maior no sudoeste do PA e tem uma extenso mais fina sobre o AM (Figura 4.2
d), o mesmo ocorre na (Figura 4.2 e, e 4.2 h), com a diferena que quanto mais
ao norte o centro de precipitao diminui. Na figura 4.2 f aparece um ncleo
maior de precipitao sobre o PA, a faixa que se estende at o AM menos
intensa com um comprimento maior do que o verificado nas outras resolues.
A chuva distribuda de forma linear sobre toda a extenso da LICon (Figura
4.2 g).
Mesmo que o campo de precipitao no esteja de acordo com as estimativas
de precipitao do TRMM, a precipitao acumulada pelo modelo concorda
com a nebulosidade ilustrada na imagem de satlite, sendo que a resoluo
vertical tem impacto mais significante neste campo.
A dissipao ocorre prximo ao horrio das 06 UTC (Figura 4.3). Neste horrio
a precipitao ainda aparece sudoeste do PA com algumas diferenas entre
as resolues, principalmente na localizao e na extenso da LICon j
enfraquecida. O menor ndice de extenso apresentado foi o da resoluo
TQ254L64 (Figura 4.3 f), nessa resoluo pode-se observar tambm que a
precipitao sobre o nordeste brasileiro est mais compatvel com as imagens
de satlite e com o TRMM.
Todas as figuras mostram a dissipao neste caso, a tendncia que
aparecem ncleos pequenos espalhados, assim uma resoluo horizontal pode
representar melhor o processo. Com isso, pode-se verificar que a resoluo
vertical mais importante para simular a formao e maturao da LICon,
enquanto que para a simulao da dissipao da LICon, a resoluo horizontal
tem mais impacto.
importante ressaltar que a conveco tropical um processo importante para
manter a circulao geral da atmosfera. A organizao de aglomerados
convectivos a partir de cmulos isolados no estabelecimento da conveco
-
46
tropical mostra a dependncia da resoluo horizontal e vertical para detectar
os eventos de precipitao nos trpicos.
As LIs que possuem extenso inferior a 100 km, dificilmente so detectadas
por modelos com baixa resoluo horizontal. Modelos numricos, geralmente,
apresentam deficincia em produzir precipitao tropical, por ser uma regio
mais convectiva. Modelos com resolues tpicas da ordem de 50 a 100 km,
tendem a reproduzir a precipitao tropical atravs de esquemas de
parametrizao de conveco. Os parmetros destes esquemas atuam de
forma distintas, sendo, por vezes, necessrio reajustes de acordo com a
configurao do modelo, seja em termos de resoluo ou mesmo regio de
domnio de integrao. Em geral, os esquemas de conveco so acionados
por convergncia de umidade em larga escala, estabilidade atmosfrica e
ajuste de massa, portanto, as chuvas so produzidas somente quando as
clulas j adquiriram uma dimenso suficiente para uma conveco em larga
escala.
-
47
Figura 4.1 1 Conjunto de experimentos para as 18Z do dia 20/01/2004: a) Imagem satlite GOES/12, b) acumulados de TRMM, Precipitao (mm/dia): c) Previso para resoluo TQ170L42, d) TQ254L42, e) TQ254L42 semilagrangeana, f) TQ254L64, g) TQ254L96 semilagrangeana e h) TQ254L96 semilagrangeana com grade reduzida.
-
48
Figura 4.2 2 Conjunto de experimentos para 00Z do dia 21/01/2004: a) Imagem satlite GOES/12, b)
acumulados de TRMM, Precipitao (mm/dia): c) Previso para resoluo TQ170L42, d) TQ254L42, e) TQ254L42 semilagrangeana, f) TQ254L64, g) TQ254L96 semilagrangeanao e h) TQ254L96 semilagrangeana com grade reduzida.
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49
Figura 4.3 3 Conjunto de experimentos para as 06Z do dia 21/01/2004: a) Imagem satlite GOES/12, b) acumulados de TRMM, Precipitao (mm/dia): c) Previso para resoluo TQ170L42, d) TQ254L42, e) TQ254L42 semilagrangeana, f) TQ254L64, g) TQ254L96 semilagrangeana e h) TQ254L96 semilagrangeana com grade reduzida.
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50
4.1.2 gua Precipitvel e Altura Geopotencial
O perfil de contedo de vapor dgua na atmosfera uma varivel fudamental
para a descrio da atmosfera em modelos de PNT. O conhecimento do
contedo de vapor dgua integrado numa coluna vertical (ou gua
precipitvel) importante para vrias aplicaes, que incluem sua assimilao
em modelos de PNT e mtodos de correo atmosfrica para observar
propriedades de superfcie como, por exemplo, determinao de ndices de
vegetao usando canais no espectro solar e estimativa de temperatura da
superfcie usando canais no infravermelho (KIDDER; VONDER HAAR, 1995).
Segue abaixo as observaes feitas nos conjuntos de experimentos realizados
para as fases antes, durante e depois do evento com previses de 18, 24 e 30
horas, respectivamente:
1 Conjunto de experimentos: Fase antes do evento: comparando as
previses com a anlise (Figura 4.4) observa-se que na regio de estudo,
ambas as previses apresentam maior ndice de gua precipitvel (AGP) numa
faixa oeste do estado do TO na divisa com PA e MT (Figura 4.4 a), alm
disso, na resoluo TQ254L42 aparece um ncleo ao norte do PA.
Durante o evento: a faixa de AGPL sobre o TO aumentou estendendo-se desde
o sudoeste at o noroeste do estado (Figura 4.4 b). Uma pequena diferena
aparece entre as duas previses, ao norte do PA na resoluo TQ254L64 h
um alongamento maior de AGP.
Depois do evento: a faixa de AGP se estende mais ao sul do PA e numa
pequena faixa a oeste do TO em TQ254L42 e em TQ254L64 essa faixa se
estende mais ao norte do PA o que condiz com a anlise e numa faixa bem
pequena ao sudoeste do TO.
-
51
Nos trs experimentos as previses subestimaram as anlises em relao
AGP e apresentaram correlao de anomalia (Skill) em relao anlise de 88,
86 e 85%, antes, durante e aps o evento de LICon, respectivamente, ver
apndice A.
2 Conjunto de experimentos: Fase antes do evento: As previses
mostram pequenas diferenas entre si na regio onde ocorreu o evento. A
resoluo semilagrangeana apresenta uma extenso de AGP maior ao norte
do PA e sudoeste do estado do TO em relao resoluo linear (Figura 4.5
a).
Durante o evento: houve maior concentrao de AGP a oeste do TO e oeste o
PA, as duas resolues esto muito similares (Figura 4.5 b).
Depois do evento: Destaque para uma pequena diferena entre as resolues,
ao sul do PA onde a AGP diminui mais na resoluo semilagrangeana, assim
como ocorre na anlise (Figura 4.5 c).
Nos trs conjuntos de experimentos as previses subestimaram as anlises e
apresentaram Skill em relao anlise de 88, 86 e 85%, antes, durante e
aps o evento de LICon, respectivamente. Os EMs variam com o tempo de
previso, de 2 a 5 sendo o menor valor para previso de 6h e maior valor para
previso de 48h. O V calculado apresentou valores negativos a partir de 18h
para todos os experimentos, isso implica que a anlise teve maior valor na rea
calculada do que a previso, ver apndice A.
3 Conjunto de experimentos: Fase antes do evento: A resoluo com
grade reduzida apresenta um ncleo de AGP a sudoeste do TO enquanto que
a outra resoluo no apresenta nada na mesma regio (Figura 4.6 a).
-
52
Durante o evento: a faixa a oeste do TO mais estreita na resoluo com
grade reduzida e um pouco mais alongada ao norte do PA em relao
resoluo sem grade reduzida (Figura 4.6 b).
Depois do evento: diferenas muito pequenas na regio de interesse (Figura
4.6 c). Em ambos os experimentos as previses subestimaram as anlises, as
anlises apresentaram AGP em praticamente toda a regio central do PA
enquanto que as previses apresentaram menor intensidade.
Nas anlises de ZGEO verifica-se um centro fechado sobre a divisa dos
estados do PA e TO, antes do evento para os trs conjuntos de experimentos.
Nas previses de 18h, ZGEO superestima as anlises, com valores um pouco
mais altos na divisa entre AM e PA, sendo a resoluo do experimento F com
maior valor.
No horrio das 00 Z de 21/01/2004 o campo de anlise mostra um cavado no
muito intenso sudeste do MT, enquanto que nas previses esse cavado
melhor detalhado e no est muito intenso como na anlise. Essa configurao
desaparece no final do evento tanto na anlise como nas previses.
A ZGEO variou mais durante o evento para as previses em relao anlise,
antes e aps o evento o Skill foi alto, sendo maior para a resoluo TQ254L42
semilagrangeana de 94, 77 e 96%, antes, durante e depois do evento,
respectivamente. O EM variou de 5 a13, apresentando maior e menor valor
para o experimento D. Para os trs conjuntos de experimentos aparece valor
negativo de V aps 12 e 18h de simulao, ver apndice A.
-
53
a) b) c) Figura 4.4 1 conjunto de experimentos Altura geopotencial (m) em 500 hPa (linhas) e gua precipitvel (mm)
(shaded) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) experimento controle na resoluo TQ170L42, (b) previso na resoluo TQ254L42 e (c) previso na resoluo TQ254L64
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54
a) b) c)
Figura 4.5 2 conjunto de experimentos Altura geopotencial (m) em 500 hPa (linhas) e gua precipitvel(mm) (shaded) para s 18Z do dia 20/01/04 e para s 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) experimento controle na resoluo TQ254L42,(b) previso na resoluo TL254L42 e (c) previso na resoluo TQ254L42 semilagrangeana
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55
a) b) c)
Figura 4.6 3 conjunto de experimentos Altura geopotencial (m) em 500 hPa (linhas) e gua precipitvel (mm) (shaded) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) experimento controle na resoluo TQ254L42, (b) previso na resoluo TL254L96 semilagrangeana e (c) idem a (b) com grade reduzida.
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56
4.1.3 Divergncia e linhas de corrente
Nesse captulo sero mostrados os campos previstos e as anlises de
divergncia de umidade e linhas de corrente em baixos nveis para antes,
durante e depois do evento, ou seja, para 18, 24 e 30 horas de simulao,
valores negativos indicam convergncia (azul) e valores positivos indicam
divergncia (vermelho).
1 Conjunto de experimentos: Fase antes do evento: a regio de
convergncia se estende por uma extensa faixa contnua do centro do AM
passando pelo sul do PA e chegando at a regio central do MT, com
divergncia numa longa faixa mais estreita sobre o nordeste do TO, na
resoluo TQ254L42, superestimando a anlise, que produz convergncia
numa faixa mais estreita e descontnua e produz divergncia oeste do TO.
Em relao convergncia sobre o sul do AM e PA a previso da resoluo
TQ254L64 foi bem consistente com a anlise.
Durante o evento: as duas previses superestimaram a anlise em relao
divergncia, pois mostrou uma grande extenso a oeste da divisa do estado do
PA com o AM e a leste da divisa do PA com o TO. A primeira previso
apresentou um ncleo de convergncia ao sul do PA menos alongado do que o
que aparece na anlise enquanto que a segunda previso esse ncleo nfimo
em relao anlise.
Depois do evento: nem uma das duas previses mostrou a convergncia que
vista na anlise sobre o sul do PA.
2 Conjunto de experimentos: Antes do evento aparece a regio de
convergncia, em uma grande faixa contnua que se estende do centro do AM
passando pelo sul do PA e chegando at a regio central do MT. Essa
convergncia se desintensifica mantendo um ncleo sobre o sudoeste do PA,
durante o evento. Aps o evento a convergncia de umidade no verificada
-
57
sobre a regio central da Amaznia. Nas trs fases, antes, durante e depois do
evento, a previses do modelo so bem consistentes com o campo de anlise.
3 Conjunto de experimentos: Antes do evento: Nas previses a oeste
do estado do TO a divergncia aparece mais estendida na grade reduzida, o
que difere da anlise que reproduz a divergncia a leste do TO. A regio de
convergncia sobre a regio de estudo mais estreita nas previses do que na
anlise. Durante o evento: a convergncia subestimada em relao anlise.
Depois do evento: h um centro de divergncia na regio central do PA nas
anlises que reduzido nas previses tanto na resoluo de grade normal
quanto na grade reduzida.
Em todos os trs experimentos realizados, no campo de linhas de corrente em
850 hPa possvel observar um centro ciclnico se formando no horrio das 06
Z do dia 20 de janeiro de 2004 e se deslocando para o sul da regio
amaznica. No horrio das 00 Z do dia 21 de janeiro, na mesma regio onde
aparece a LICon no campo de precipitao, observa-se uma rea de
confluncia com carregamento de umidade vinda tanto da Amaznia quanto do
Oceano Atlntico. Em 200 hPa (no apresentado) ocorre o centro anticiclnico,
alta da Bolvia (AB) sobre o sul da regio amaznica e uma regio de
difluncia, o que condiz com o campo de 850 hPa. Todas as previses esto
consistentes com as anlises.
Ressalta-se que o modelo tende a configurar a LICon ao sul dos estados do
AM e PA, isso pode ser verificado observando o campo de linhas de corrente, a
regio onde aparece confluncia, a mesma regio onde aparece
convergncia e onde apareceu a configurao de LICon no campo de
precipitao, bem como a regio em que a h grande concentrao de
AGPL, no horrio das 00 Z do dia 21 de janeiro de 2004. Isso ocorreu em todos
os conjuntos de experimentos realizados.
-
58
a) b) c) Figura 4.7 1 conjunto de experimentos Divergncia (kg/kg.s-1) em 975 hPa (shaded) e linha de corrente em 850
hPa (linhas) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ170L42, (b) previso na resoluo TQ254L42 e (c) previso na resoluo TQ254L64.
-
59
a) b) c) Figura 4.8 2 conjunto de experimentos Divergncia (kg/kg.s-1) em 975 hPa (shaded) e linha de corrente em
850 hPa (linhas) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ254L42,(b) previso na resoluo TL254L42 e (c) previso na resoluo TQ254L42 semilagrangeana.
-
60
a) b) c) Figura 4.9 3 conjunto de experimentos Divergncia (kg/kg.s-1) em 975 hPa (shaded) e linha de corrente em 850
hPa (linhas) para s 18Z do dia 20/01/04 e para as 00 e 06Z do dia 21/01/04: (a) anlise na resoluo TQ254L42, (b) previso na resoluo TL254L96 semilagrangeana e (c) idem a (b) com grade reduzida.
-
61
A correlao de anomalias, erro quadrtico mdio e vis, apresentados no
apndice A, foram verificados para outras variveis que no foram apresentadas
neste captulo por meio de figuras, como a PNMM, as componentes horizontal e
vertical do vento (u e v, respectivamente) e temperatura na superfcie. A seguir
ser comentado os resultados encontrados para o skill das variveis citadas acima.
Para o 1 conjunto de experimentos, o experimento C apresentou melhor
desempenho em relao anlise para os campos de presso e vento na
horizontal, apresentando melhor resultado (92%) com previso de 30 horas e 94%
com 6 horas, respectivamente. Para temperatura tanto o experimento B quanto o C
apresentaram ndice mais alto aps 6 horas de simulao para o campo de
temperatura (92%).
No 2 conjunto de experimentos, a grade linear, experimento D, teve melhor
desempenho em relao anlise para PNMM e componente do vento na
horizontal, com skill de 91% aps 30 horas e 94% aps 6 horas de simulao,
respectivamente. Ambos os experimentos D e E tiveram skill semelhantes em
todos os horrios, sendo o maior aps 6 horas de rodada.
A grade reduzida (experimento G), no 3 conjunto de experimentos, teve maior skill
depois de 30 horas tambm para PNMM e 6 horas para o vento na horizontal,
sendo de 91% e 94%, respectivamente. Maior ndice de temperatura depois de 6
horas de previso e com valores semelhantes entre os experimentos F e G.
-
62
4.2 2 Evento: 1 Caso de Friagem
Um evento de friagem ocorreu entre os dias 02 e 03 de fevereiro de 2005. A
temperatura mnima caiu cerca de 5C na regio sul da Amaznia e teve menor
valor no horrio das 12 Z do dia 02/02/2005. Segue nesse captulo uma discusso
de como o modelo reproduz esse evento. Os conjuntos de experimentos esto
distribudos em cada figura de acordo com os horrios. apresentado na
seqncia o dia que antecede a friagem, o dia do evento e o dia de dissipao,
com intervalos de 12 horas.
4.2.1 Presso ao nvel mdio do mar
A seqncia de figuras do campo de presso ao nvel mdio do mar (PNMM) ou
equivalente geopotencial em 1000 hPa indica o desenvolvimento do centro de alta
presso em direo regio sul amaznica, responsvel pela friagem.
No dia 1/02/2005, no horrio da 00 Z, aparece uma crista, nos campos de anlise,
aproximando-se do sudoeste do estado do MT (Figura 4.10), com centro de alta
presso atingindo 1016 hPa, empurrando ar mais frio da regio sul para as baixas
latitudes, as previses de 24h do modelo no produziram o deslocamento da crista
na direo sul amaznica (Figura 4.10 a-c), como apresentado nas anlises,
permanecendo estacionria sobre os Andes.
No horrio das 12 Z do dia1/02/2005, para o 1 conjunto de experimentos, na
anlise, o avano da crista chega a atingir o sudoeste do MT e sul de Rondnia
(RO), o centro da alta de 1020 hPa. As duas previses mostraram esse avano
menos intenso, mas j alcanando o MT (Figura 4.11 a), embora a resoluo
TQ254L64 esteja mais similar anlise ao sul de RO.
-
63
Na anlise do 2 conjunto de experimentos verifica-se o mesmo padro da anlise
anterior, com a previso na resoluo TL254L42 (Figura 4.11 b) mais prxima da
anlise na regio sudoeste do MT.
No 3 conjunto de experimentos, a anlise a mesma do experimento anterior e as
previses so muito similares entre si, mas a crista menos intensa na regio
analisada, como mostra a figura 4.11 c.
No dia de menor temperatura mnima, s 00 Z, a anlise do 1 conjunto de
experimentos tem maior detalhamento, reproduzindo bem o avano da alta
subtropical em direo ao territrio brasileiro, trazendo assim ar frio da regio sul
para a regio tropical. O centro da alta foi bem reproduzido pelas previses de 48h,
mas sua propagao na direo sul amaznica foi produzida com menos
intensidade, como mostra a figura 4.12 a.
Nos segundo e terceiro conjunto de experimentos (Figura 4.12 b-c), as anlises
tm o mesmo padro da anlise anterior com menos detalhamento. As previses
de 48h so bem similares nos dois conjuntos de experimentos, a crista nem chega
ao Brasil como ocorreu no primeiro experimento.
No mesmo dia, no horrio das 12 Z, o avano da crista mais significativo, as
anlises dos trs experimentos esto mostrando a propagao da crista com maior
detalhamento, com o centro de alta presso atingindo 1020 hPa sobre o sudeste da
Venezuela.
No 1 conjunto de experimentos (Figura 4.13 a), as duas previses de 60h
subestimam a propagao da crista, com um destaque para a resoluo TQ254L64
que reproduz melhor a intensidade e localizao do centro de alta presso.
Nas duas previses de 60h do 2 conjunto de experimentos (Figura 4.13 b), a crista
no desenvolveu como na anlise e o centro de alta atingiu 1018 hPa. No 3
-
64
conjunto de experimentos no foi produzido o avano da crista, mas o centro de
alta presso foi bem representado.
Na figura 4.14, possvel observar as mesmas condies nas trs anlises, um
centro de alta presso se fecha sobre o sudeste da Venezuela, enquanto que a alta
sobre a Bolvia comea a se dissipar. As previses de 72h do modelo, em todas a
resolues estudadas no representam o centro fechado sobre a Venezuela e a
crista sobre a Bolvia apresenta desintensificao. As temperaturas a partir desse
dia comeam a aumentar.
Os maiores valores de skill nos campos de presso so para 24 horas de previso
foram os dos experimentos C, D e G com 77, 79 e 78%, respectivamente, sendo os
dois ltimos com integrao semilagrangeana e grade linear. Os valores de V
foram muito pequenos. Os EMs tambm foram baixos, variaram de 0,72 para o
experimento B a 1,57 e para os experimentos D e E.
-
65
a)
b)
c)
Figura 4.10 Presso (hPa) ao nvel mdio do mar para s 00Z do dia 1/02/05, (a) 1 , (b) 2 (c) 3 conjunto de
experimentos.
-
66
a)
b)
c)
Figura 4.11 Presso (hPa) ao nvel mdio do mar para s 12Z do dia 1/02/05, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de
experimentos.
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67
a)
b)
c)
Figura 4.12 Presso (hPa) no nvel mdio do mar para s 00Z do dia 02/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos
-
68
a)
b)
c)
Figura 4.13 Presso (hPa) no nvel mdio do mar para s 12Z do dia 02/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
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69
a)
b)
c)
Figura 4.14 Presso (hPa) no nvel mdio do mar para s 00Z do dia 03/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
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70
4.2.2 Ventos em 925 hPa e Espessura geopotencial (700 hPa 1000 hPa)
Os centros de alta presso na retaguarda dos sistemas frontais intensos so, em
geral, rasos e, portanto o nvel de 925 hPa foi escolhido para estudar o escoamento
de baixa troposfera associado a friagens (Mattos, 2003). Uma das formas usadas
para identificar um evento de friagem quando h inverso do vento, se os ventos
so de sul, ento isso implica em entrada de ar frio vindo do sul.
So apresentados os campos de espessura com a diferena da altura geopotencial
em 700 hPa e 1000 hPa e os campos de ventos em 925 hPa. possvel observar
que em todos os experimentos, tanto nas anlises como nas previses existe a
inverso do vento. Neste caso os ventos so de sul, o que visto em eventos de
friagens, como foi verificado por Mattos (2003). A intensidade e velocidade dos
ventos variam um pouco, h diferenas entre as resolues lineares e quadrticas
e entre os controles. O modelo representa bem a direo do vento para eventos de
friagens que atigem a regio amaznica.
Os campos de espessura geopotencial so semelhantes aos campos de presso
apresentados anteriormente. Neste captulo ser destacado somente o dia em que
ocorreu o evento de friagem, nos horrios das 00 Z e 12 Z.
s 00 Z, na anlise do 1 conjunto de experimentos (Figura 4.15 a) os ventos vm
de sul na direo da regio amaznica enquanto que a crista mostrada no campo
de espessura geopotencial se estende at o sudoeste do MT. Nas previses de
24h o vento representado com maior detalhamento do que na anlise, isso
justifica o skill atingindo 60 e 59%, nos experimentos B e C, respectivamente e 69%
nos dois experimentos de previso para a varivel do vento na vertical, como
mostra o apndice A.
O vento visto com maior detalhamento no campo de anlise dos 2 e 3 conjuntos
de experimentos (Figura 4.15 b-c), e a crista tem o mesmo desenvolvimento
comentado na anlise anterior. Nos campos de previso de 24h do vento, para os
-
71
experimentos D e E, a resoluo semilagrangeana quadrtica apresenta correlao
mais alta do que a semilagrangeana linear, e mesmo valor (83%) para a ZGEO em
500 hPa. Os experimentos F e G so muito similares e subestimam a anlise tanto
na intensidade do vento quanto no desenvolvimento da crista.
A anlise do 1 conjunto de experimentos (Figura 4.16 a) mostra a intensificao da
crista na direo sul amaznica, no horrio da 12 Z, com ventos vindos de sul
acompanhando a alta. As previses mostram uma subestimativa da propagao da
crista com ventos mais intensificados do que a anlise.
No 2 conjunto de experimentos (Figura 4.16 b), a anlise tem maior detalhamento
do vento com a crista avanando at o sudoeste do MT. As previses de 36h
subestimam o avano da crista. O vento na resoluo TQ254L42 semilagrangeana
mais consistente com a anlise.
A anlise do 3 conjunto de experimentos (Figura 4.16 c), idem a anlise anterior.
As previses de 36h tambm subestimam a anlise com relao propagao da
crista e a intensidade do vento.
-
72
a)
b)
c)
Figura 4.15 Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 00/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos
-
73
a)
b)
c)
Figura 4.16 Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 12Z do dia 02/02/05, (a) 1 , (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
-
74
4.2.3 Temperatura
A friagem atingiu a regio sul da Amaznia entre os dias 1/02/2005 e
03/02/2005, em torno das 12 UTC do dia 2 de fevereiro de 2005 foi o dia de
menor temperatura registrada. Segundo dados de PCDs/CPTEC, a temperatura
mnima do ar caiu de 24,5C para 19C, na cidade de Cuiab - MT, uma reduo
de quase 6C em menos de 24h. A temperatura comeou a aumentar a partir do
dia 3 de fevereiro. A amplitude das alteraes causadas pela penetrao do
sistema indica que a intensidade do fenmeno pode ser considerada significativa
para essa regio em que a temperatura mdia em torno de 31,5C.
Realizando os trs experimentos, citados no captulo 3, para a evoluo
temporal da anomalia de temperatura do ar, observam-se pelas anlises que
houve queda no dia 02/02/2005, seguindo tambm de queda nos dois dias
subseqentes, voltando a aumentar a temperatura no dia 05/02/2005.
As previses para o 1 conjunto de experimentos (Figura 4.17 a) so muito
similares, mostram uma brusca queda de temperatura no dia 1/02/2005 e no dia
de menor temperatura do ar uma pequena elevao da temperatura, caindo
novamente no dia 03/02/2005. Ressalta-se que em comparao com a anlise o
modelo no teve um bom resultado, embora no horrio das 06UTC do dia 3 de
fevereiro a previso sobreps a anlise no grfico apresentado. O mesmo
ocorreu com o segundo experimento (Figura 4.17 b).
No terceiro experimento (Figura 4.17 c) que a previso representou melhor o
dia de ocorrncia da menor temperatura do ar, nos horrios entre 00 UTC e 18
UTC do dia 02/02/2005, onde pode-se verificar no grfico linhas das previses
quase sobrepondo as da anlise.
O skill para temperatura atingiu maior ndice aps 12 horas de simulao para
todos os experimentos, com valores entre 84 e 85%. Os EMs e V tiveram valores
pequenos, aumentando medido que o tempo de previso tambm aumentava.
-
75
O V variou de 0,21 a 1,02 para os experimentos A e D e para o experimento B,
respectivamente. O EM apresentou maior valor para os experimentos F e G
aps 84h simulao.
Figura 4.17 Evoluo temporal da anomalia da temperatura do ar na rea onde ocorreu o evento de friagem perodo de 31 de janeiro a 05 de fevereiro de 2005: (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
-
76
4.3 3 Evento: 2 Caso de Friagem
4.3.1 Vento em 925 hPa e Espessura (700 hPa 1000 hPa)
O campo de vento representa os ventos vindos das altas latitudes, alcanando o
sul dos estados do AM e PA e os mapas dos campos de espessura geopotencial
mostram a intensificao da alta em direo da regio amaznica, indicando a
entrada de ar mais frio nessa regio. Esse padro de vento est representado
em todos os experimentos e nos horrios de ocorrncia do evento de friagem.
Nos trs conjuntos de experimentos, no dia 12/09/2004 (Figura 4.18-19), verifica-
se nos campos das anlises que uma crista se alonga at o sudoeste do MT,
trazendo ar mais frio, com um centro de alta presso no sul da Bolvia atingindo
1020hPa (no apresentado). Na regio ao sul do AM, a espessura geopotencial
bem mais alta, caracterizando um centro de temperatura mais elevada. As
previses so bem compatveis com as anlises em relao crista, embora
estejam menos intensificadas, as resolues estudadas reproduzem o
desenvolvimento da crista na direo da Amaznia.
Em relao ao centro de baixa presso registrado, os experimentos
superestimaram os controles, apresentando um centro de baixa presso bem
centralizado e fechado ao sul do estado do AM, atingindo 1008 hPa (no
apresentado). A presena desse centro de baixa presso pode mascarar o
avano do anticiclone para a regio tropical, e os mximos de gradientes de
temperatura associados s ondas baroclnicas, que esto normalmente mais ao
sul. Esse centro de baixa presso ou cavado trmico sobre o continente tambm
foi observado por Garreaud (2002) e considerada uma caracterstica de vero
apresentada nos dias prximos ocorrncia de friagens.
Nas anlises do dia 13/9/2004 (Figura 4.20 4.21), dia de menor temperatura do
ar observada, verifica-se que os ventos que acompanham a crista so mais
intensos do que os ventos que esto na regio central da Amaznia. A crista
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77
continua se intensificando no sentido nordeste, encontrando o cavado trmico
ainda bem configurado. Nas previses de espessura geopotencial, um centro de
altas ZGEO se reproduz na mesma regio da baixa presso, enquanto que o
centro de baixas ZGEO se amplifica na direo dessa mesma regio. No horrio
das 12 UTC (Figura 4.21) a crista chega a atingir a regio central do MT, com a
presso atingindo 1022 hPa no centro da alta, nos trs experimentos houve
subestimativa em relao aos controles. Houve superestimativa do cavado
trmico em relao s anlises.
As anlises (Figura 4.22) mostram a regresso da crista, com o centro de baixa
presso aumentando para a regio mais ao sul, novamente observa-se
subestimativa das previses em relao crista e superestimativa em relao ao
centro de baixa presso.
Os maiores valores de skill para ZGEO foram aps 24 horas de simulao com
92, 90 e 92% para os experimentos B, D e G, respectivamente. Para PNMM os
valores mximos foram aps 30 horas de previso para os experimentos B, E e
G com 83, 82 e 83%, respectivamente. As componentes do vento u e v,
apresentaram valores semelhantes de skill para todos os experimentos como
pode ser visto no apndice A.
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78
a)
b)
c)
Figura 4.18 Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 12/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
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79
a)
b)
c)
Figura 4.19 Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 12Z do dia 12/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
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80
a)
b)
c)
Figura 4.20 Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 13/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
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81
a)
b)
c)
Figura 4.21 Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 12Z do dia 13/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
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82
a)
b)
c)
Figura 4.22 Vento (m/s) em 925 hPa (vetor) e espessura geopotencial (m) em (700 1000)hPa (linhas) para s 00Z do dia 14/09/04, (a) 1, (b) 2 e (c) 3 conjunto de experimentos.
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83
4.3.2 Temperatura
A Figura 4.23 mostra a evoluo temporal da anomalia da temperatura do ar
para o evento de friagem tratado neste captulo. O dia de menor temperatura
mnima do ar registrada foi no dia 13/09/2004, em Cuiab, a temperatura caiu de
20C para 12C em 48h (Fonte PCDs/CPTEC).
A linha do grfico