Ajustes nos esquemas de produção de chuva no Modelo
Eta.
Jorge Luís Gomes
Chou Sin Chan
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos
INPE
Objetivos
• Estudar e conhecer a partição da precipitação estratiforme
e convectiva em eventos de chuva
• Aprimorar a representação numérica da precipitação
convectiva e estratiforme do modelo Eta
Revisão Bibliográfica
Diagnósticos:
Tokay e Short (1996) - método de classificação empírico (N0
e R) - TOGA - COARE - AN 78% estratiforme e 26%
convectivo - AS 68% da precipitação total convectiva e 32%
estratiforme
Tremblay (2005) - relação entre taxa de prec. e intensidade
mov. ascendente - 3500 estações WMO 6/6h - AN 58%
convectiva e 42% estratiforme - AS 73% convectiva e 27%
estratiforme
Modelo Eta
•
Coordenada vertical: η
•
Grade horizontal: grade E de Arakawa
•
Topografia:representada por degraus discretos cujos topos coincidem
exatamente com as interfaces do modelo
•
Dinâmica: a integração no tempo utiliza a técnica do particionamento
explícito (Gadd, 1978)
•
Troca vertical turbulenta: segue o esquema proposto por Mellor e Yamada
(1974, 1982)
•
Radiação:desenvolvida no GFDL, ondas curtas Lacis e Hansen (1974);
ondas longas Fels e Schwarzkopf (1975)
•
Previsão de nuvens e precipitação: Esquema de microfísica proposto por
Ferrier (2002)
•
Parametrização de cúmulos: Betts-Miller modificado por Janjic (1994) e
Kain-Fritsch (2002)
•
Variáveis prognósticas: temperatura, umidade, vento horizontal, pressão à
superfície, energia cinética turbulenta, umidade e temperatura do solo e
hidrometeoros das nuvens.
Esquema de Parametrizacão de Convecção KainFritsch.
• Baseado no esquema de Fritsch and Chappell (1980).
• Esquema originalmente desenvolvido para sistemas convectivos de
mesoescala.
• Esquema de fluxo de massa.
• Dividido em 3 partes fundamentais:
• Função de
Convecção.
gatilho:
Movimento
ascendente,
Flutuabilidade,
• Formulação do fluxo de massa: modelo de entranhamento e
detranhamento.
• Fechamento: 90 % CAPE
Caso de ZCAS ocorrido entre 26 e 29 de
Janeiro de 2004.
A banda de nebulosidade apresentou uma configuração bastante
meridional e proporcionou significativo aumento das chuvas no
sudeste do Brasil. Em São Paulo, foram registrados vários
alagamentos na região metropolitana, com totais de precipitação
que excederam à média em até 200 mm. O escoamento em altos
níveis mostrou que o vórtice ciclônico posicionou-se mais
próximo do litoral do Nordeste, mantendo a ZCAS sobre o sul da
Região Sudeste e, consequentemente, diminuindo as chuvas no
leste da Bahia e do Espírito Santo. Neste caso, a frente fria
associada permaneceu sobre o oceano e a ZCAS foi mantida pelo
cavado em altos níveis.
Fonte: Climanálise
Caso de ZCAS ocorrido entre 26 e 29 de
Janeiro de 2004.
26/01
27/01
28/01
29/01
Caso de ZCAS ocorrido entre 26 e 29 de
Janeiro de 2004.
Descrição dos Experimentos com o Esquema de
Convecção Kain-Fritsch.
• Fechamento
• Freqüência de atuação do esquema
• Flutuabilidade em função UR
Controle
Fechamento 90% do CAPE
Freqüência de 10 minutos
δTRH 75%
Exp 3
Exp 1
Fechamento 70% do CAPE
Freqüência de 10 minutos
δTRH 75%
Exp 4
Exp 2
Fechamento 70% do CAPE
Freqüência de 5 minutos
δTRH 75%
Fechamento 70% do CAPE
Freqüência de 5 minutos
δTRH 85%
Betts-Miller
Prec. Acum. entre 26 e 29 de Janeiro de 2004.
Total
Controle
Exp 1
Exp 2
Convectiva
Estratiforme
Prec. Acum. entre 26 e 29 de Janeiro de 2004.
Total
Exp3
Exp4
Convectiva
Estratiforme
Diferenças Entre os Experimentos - Precipitação.
Contr - Exp1
Exp1 - Exp2
Exp2 - Exp3
25
/0
1
25 /0 4
/0
1 / 1 2Z
26 0 4
/0
1 / 1 8Z
26 0 4
/0
1 / 0 0Z
26 0 4
/0
1 06
26 /0 4 Z
/0
1 12
27 /0 4 Z
/0
1 / 1 8Z
27 0 4
/0
1 / 0 0Z
27 0 4
/0
1 06
27 /0 4 Z
/0
1 12
28 /0 4 Z
/0
1 18
28 /0 4 Z
/0
1 / 0 0Z
28 0 4
/0
1 / 0 6Z
28 0 4
/0
1 12
29 /0 4 Z
/0
1 18
29 /0 4 Z
/0
1 / 0 0Z
04
06
Z
Precipitação Acumulada
(mm)
Evolução da Precipitacao Acumulada
Itapetininga
200.00
180.00
160.00
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
Trimm
Cntr
Exp1
Exp2
Exp3
Exp4
Data
/0
1
2 5 /0 4
/0
1/ 12Z
26 04
/0
1 18
2 6 /0 4 Z
/0
1 00
2 6 /0 4 Z
/0
1/ 06Z
26 04
/0
1/ 12Z
27 04
/0
1 18
2 7 /0 4 Z
/0
1 00
2 7 /0 4 Z
/0
1/ 06Z
27 04
/0
1/ 12Z
28 04
/0
1 18
2 8 /0 4 Z
/0
1 00
2 8 /0 4 Z
/0
1/ 06Z
28 04
/0
1/ 12Z
29 04
/0
1 18
2 9 /0 4 Z
/0
1/ 00Z
04
06
Z
25
Precipitaçãp Acumulada
(mm)
Evolução da Precipitacao Acumulada
Ribeirão Grande
300.00
250.00
Trimm
200.00
Cntr
150.00
Exp1
100.00
Exp2
Exp3
50.00
Exp4
0.00
Data
25
/0
1
25 /0 4
/0
1 / 1 2Z
26 0 4
/0
1 18
26 /0 4 Z
/0
1 / 0 0Z
26 0 4
/0
1 / 0 6Z
26 0 4
/0
1 / 1 2Z
27 0 4
/0
1 / 1 8Z
27 0 4
/0
1 00
27 /0 4 Z
/0
1 / 0 6Z
27 0 4
/0
1 / 1 2Z
28 0 4
/0
1 / 1 8Z
28 0 4
/0
1 00
28 /0 4 Z
/0
1 / 0 6Z
28 0 4
/0
1 / 1 2Z
29 0 4
/0
1 / 1 8Z
29 0 4
/0
1 / 0 0Z
04
06
Z
Precipitação Acumulada
(mm)
Evolução da Precipitacao Acumulada
120.00
Ituverava
Trimm
100.00
Cntr
80.00
Exp1
60.00
Exp2
40.00
Exp3
20.00
Exp4
0.00
Data
Conclusões
• Esquema de KF Posicionou o núcleo mais intenso da ZCAS mais
ao sul
Esquema de BM posicionou o núcleo mais intenso da
ZCAS próximo ao ocorrido
Não é um problema de
condição inicial
• Testes com os parâmetros de ajuste do esquema KF se mostraram
sensível com relação à partição da precipitação convectiva e
estratiforme.
Etapas Futuros
• Integração de mais casos.
• Testes de sensibilidade com o esquema de convecção KF.
• Testes de sensibilidade com o esquema de microfísica de
nuvens.
Obrigado!