AVALIAC˘AO DO NOVO MODELO GLOBAL DO~ CPTEC/INPE …mtc-m16c.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/03.23.18.09/... · inpe-15769-tdi/1512 avaliac˘ao do novo modelo global do~

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:

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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

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

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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)

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.

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.

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.

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.

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



4.5 - 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

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



4.15 - 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





4.23 - 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

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

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

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.

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


Resoluo


A TQ170L42 QUADRTICA 78 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).


segundo conjunto de experimentos referentes a este estudo.

Experi-

mentos

Resoluo


Resoluo



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


terceiro conjunto de experimentos referentes a este estudo.

Experi-

mentos

Resoluo


Resoluo



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.

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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

79

a)

b)

c)


80

a)

b)

c)


81

a)

b)

c)


82

a)

b)

c)


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

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AVALIAC˘AO DO NOVO MODELO GLOBAL DO~ CPTEC/INPE …mtc-m16c.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/03.23.18.09/... · inpe-15769-tdi/1512 avaliac˘ao do novo modelo global do~