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Paulo Yoshio Paulo Yoshio kubotakubota
CPTEC, C. CPTEC, C. PaulistaPaulista, , BrasilBrasil
MODELO DE CIRCULAÇÃOMODELO DE CIRCULAÇÃOGERAL DA ATMOSFERAGERAL DA ATMOSFERA
DO CPTECDO CPTECE O ACOPLAMENTO COME O ACOPLAMENTO COM
O IBISO IBIS
Divisão da Apresentação
• Visão Geral do MCGA-CPTEC
• Problemas durante o acoplamento
• Implementação do IBIS
• Resultados Preliminares
QuimicaQuimica
NeveNeve& & GeloGelo
MarinhoMarinho
BiosferaBiosfera & &SoloSolo
HidrologiaHidrologia& Lagos& Lagos
DinâmicaDinâmica
RadiaçãoRadiaçãoConvecçãoConvecção
CamadaCamada LimiteLimite
Pre
cip
itaç
ãoP
reci
pit
ação
Rad
iaçã
oR
adia
ção
Fu
xos
Fu
xos
de
de
Su
pre
fici
eS
up
refi
cie
Alb
edo
Alb
edo
SuperfícieSuperfície Continente/OceanoContinente/Oceano
ModeloModeloOceânicoOceânico
AtmosferaAtmosfera
Uma Visão do MCGA-CPTEC
O “núcleo dinâmico”Método Espectral
ConservaçãoConservação de de momentomomento
ConservaçãoConservação de de energiaenergia
ConservaçãoConservação de de massamassa
ConservaçãoConservação de de águaágua
Equação de estadoEquação de estado
Métodos de Integração
EulerianoSemi-Lagrangiano
Resolução Horizontal e VerticalTQ666-TQ021
20-800 km9-96 Níveis Sigma
Os “Processos Físicos não Lineares”Grade Horizontal e Vertical
Grade Horizontal(Gaussiana Regular)
(Gaussiana Reduzida)
800hPa
200hPa
400hPa
600hPa
Coordenada VerticalSigma (Contorna a
Topografia)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Numero de Processos
Tem
po
Rea
l de
Inte
gra
cao
(S
eg.)
100anos/3dias100anos/3diasno Cluster Una do CPTECno Cluster Una do CPTEC
Desempenho do MCGA-CPTECConfiguração / 2dias de integração:Configuração / 2dias de integração:
••TQ0062L028 (TQ0062L028 (dtdt=1200)=1200)
••Dinâmica (Dinâmica (EulerianaEuleriana grade regular) grade regular)
••Convecção (Convecção (KuoKuo))
••Radiação (Radiação (LacisLacis HansenHansen, , HarshvardhamHarshvardham))
••PBL (PBL (MellorMellor YamadaYamada, 2.0), 2.0)
••Superfície (Superfície (SSiBSSiB))
••O. Gravidade (O. Gravidade (AlpertAlpert))
Ideal Para Simulação de Longo PrazoIdeal Para Simulação de Longo Prazo[Competitivo para simulação de[Competitivo para simulação demudanças climáticas]mudanças climáticas]
A “física” do MCGA-CPTEC :Transferência Radiativa e Convecção
Onda CurtaOnda CurtaCliradClirad e e LacisLacis e e HansenHansenUKMETUKMET
Onda LongaOnda LongaHarshvardhamHarshvardhamUKMETUKMET
•Profunda
•Arakawa and Schubert (1974)
•Kuo 1974, Grell (1993)
•Rasa
•Tiedtke (1989) (Rasa), Souza
A “física” do MCGA-CPTECPBL e Arrasto por Onda de
Gravidade
Alpert (original)
Mellor e Yamada 2.0 (original)
A “física” do MCGA-CPTECProcessos físicos de superfície
Esquemas de Sfc.simula as fontes esorvedouros demomento, energia evapor de água egases da sfc.
SSiB (original)
“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “CLP”
MellorMellor e e YamadaYamada 2.0 2.0 Hostlag e Boville
Hostlag e Boville Modificado
Forte dependência dos parâmetros Forte dependência dos parâmetros específicos do esquema específicos do esquema SSiBSSiB na 1 na 1oo
camadacamada
Não existe forte dependência do tipo Não existe forte dependência do tipo específico de esquema de superfície específico de esquema de superfície na 1º camadana 1º camada
HBTKEMY hhhhKwKwKwK
321++=
HBTKEMYmmmm
KwKwKwK321
++=
“TRABALHO PARA EXECUTAR OACOPLAMENTO”
Conversão do código F77 do IBIS no padrão F90Conversão do código F77 do IBIS no padrão F90
Declaração de Declaração de intentintent (In, Out e (In, Out e InOutInOut))
Remoção dos include e sub-rotinas duplicadasRemoção dos include e sub-rotinas duplicadas
Criação do módulo para o IBIS.Criação do módulo para o IBIS.
Adequação dos arquivos de entrada e saída no padrão doAdequação dos arquivos de entrada e saída no padrão doMCGA-CPTEC (Binário 32 bits big MCGA-CPTEC (Binário 32 bits big endianendian de acesso de acessodireto )direto )
“ERRO ENCONTRADO NO IBISDURANTE O ACOPLAMENTO”
Experimento teste com a nova PBLe o esquema IBIS
• Tempo de integração de 1 mês p/ dezembro de 2003• Resolução TQ0062L028 (dt = 1200 seg)• Condição inicial do NCEP (00/01/01/2003), SST observada do
NCEP.•• Simulação com :Simulação com :• Dinâmica Euleriana Grade gaussiana regular• Convecção profunda de Grell• Convecção Rasa de Tiedke• Radiação de onda curta de Lacis e Hansen• Radiação de Onda Longa de Harshvardham• Camada Limite de Hostlag e Boville• Arrasto por onda de gravidade de Alpert• Esquema de Superfície IBIS-DYNA
“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “Precipitação”
HBTKEMYhhhh
KwKwKwK321
++=HBTKEMY
mmmmKwKwKwK
321++=
Observado GPCPObservado GPCPSimulação com o mesmo peso para Simulação com o mesmo peso para cada coeficiente de difusãocada coeficiente de difusão
Norte da AMAZ.:sulNorte da AMAZ.:sul
NE:super.NE:super.
“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “Precipitação”
HBmmKK =
HBhhKK =
MYmm
KK =MY
hhKK =
TKEhhKK =
TKEmmKK =HostlagHostlag BovilleBoville
Observado GPCPObservado GPCP MellorMellor YamadaYamada 2.0 2.0
MellorMellor YamadaYamada 2.5 2.5
**
NENENENE
SS
Experimento teste com esquemaIBIS
• Tempo de integração de 20 anos, de dezembro de 1982 adezembro de 2002
• Resolução TQ0062L028 (dt = 1200 seg)• Condição inicial do Era40 (00/01/12/1982), SST observada do
NCEP.•• Simulação com :Simulação com :• Dinâmica Euleriana Grade gaussiana regular• Convecção profunda de Grell• Convecção Rasa de Tiedke• Radiação de onda curta de Lacis e Hansen• Radiação de Onda Longa de Harshvardham• Camada Limite de Hostlag e Boville e Mellor Yamada 2.0• Arrasto por onda de gravidade de Alpert• Esquema de Superfície IBIS-DYNA, BIS-STAT e SSiB
“RESULTADO” DO MCGA-CPTECCOM O IBIS (Média Anual de
Precipitação)Observado GPCPObservado GPCP Modelo OriginalModelo Original
Modelo ESTÁTICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBIS Modelo DINÂMICO-IBISModelo DINÂMICO-IBIS
Sub PRPSub PRP NN
SS
SupSup N e NE N e NE
“RESULTADO” DO MCGA-CPTECCOM O IBIS (NPP )
Modelo ESTÁTICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBIS
Modelo DINÂMICO-IBISModelo DINÂMICO-IBIS
Estimado pelo ISLSCP2Estimado pelo ISLSCP2
“RESULTADO” DO MCGA-CPTECCOM O IBIS (Biomassa)
Modelo DINÂMICO-IBISModelo DINÂMICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBIS
Considerações Finais
• A melhor configuração foi utilizando oIBIS com o coeficiente de difusão de M.Y.-2.0 na CLP de H.B.
• Ainda serão necessários mais testes decalibração, pois o modelo aparenta terproblemas no fluxo de energia e naumidade do solo.
FimFim