A Meteorologia Frente aos Desastres Naturais
A Contribuição do INPE/CPTEC
Previsão e Usuários
Programa de
Tempo e Clima
CPTEC / INPE
Missão
Prover o país com o estado da arte em
previsão de tempo, clima e ambiental e
dispor da capacidade científica e
tecnológica de melhorar continuamente
estas previsões, visando o benefício da
sociedade.
c
PNT
PT
CS
MODELOS
P&D
S&HP
CI
CC
Acessos ao Site do CPTEC
Previsão de Tempo
(7 dias e 5500 Municípios)
Previsões Estendidas (por conjuntos)
Avisos meteorológicos
Chuvas intensas ou persistentes
Home Page
Tempestades (Raios, granizo, etc)
Ventos Intensos
Temperaturas Extremas
Baixa umidade ou qualidade do ar
AVISO
METEOROLÓGICO
Secretaria Nacional
de Defesa Civil
Órgãos de
meteorologia-Centro Virtual
Prefeituras e órgãos
governamentais
Empresas com contrato
Nevoeiros Intensos ou persistentes
14%
11%
8%
3%
6%
58%
Seca
Inundação
Epidemia
Deslizamento
fonte Vulnerabilidade Ambiental / Rozely Santos, organizadora. – Brasilia: MMA, 2007. Temperatura Ext
Vendavais
Recursos
• 3 Supercomputadores
• 05 Clusters
• 50 Servidores
• 50 Terminais de Serviço
• 05 Sistemas de Armazenamento NAS (~150 TB)
• 03 Sistemas de Armazenamento SAN (~250 TB)
• 03 Bibliotecas de Fitas (~8 PB)
• 550 Microcomputadores
Novo Supercomputador
TOP 500 Nov-2010
Evolução
NEC SX‐3 ‐ 1994
NEC SX‐4 – 1998/1999 NEC SX‐6 – 2002/04
SUN‐ 2007
Cray – XT6 ‐ 2010
• 275 Nós de 02 Proc • 1.272 Nós de 02 Proc 2 Cores cada
Com 12 Cores cada
• 1.100 Proc
• 30.528 Proc
• 1 Nó, 1 Proc
• 1 Nó, 8 Proc
• 12 Nós, 8 Proc
• Total 96 Proc
• 512 MBMem
• 3.2 GFl
• 16 GB Mem
• 16 GFl
• 768 GB Mem
• 768 GFl
• 2.2 TB Mem
• 5.7 TF efetivos
• 39.75 TB Mem
• 15.8 TF efetivos
•Disco RAID: 20 GB
• Disco SCSI: 48 GB
• Disco RAID: 67 GB
• Disco SCSI: 220GB
• Disco FC: 16 TB
•Disco 74 Tb
•Armaz. Prim: 866 TB
•Armaz. Secund 3.84 PB
•Armaz. Terciário: 6.0 PB
Novo Supercomputador
Evolução - Performance
Peak Performance
NEC SX-3
NEC SX-4
NEC SX-6
Cluster SUN
Cray XT6
0,0032 TF
0,016 TF
0,768 TF
5,7 TF
258 TF
5 Vezes
48 Vezes
7,5 Vezes
45 Vezes
240 Vezes
356 Vezes
336 Vezes
1.781 Vezes
16.125 Vezes
80.625 Vezes
Comparação de Velocidades
Cray XT6
PC Core 2 Duo
1s
2h 45m
1 min
7 Dias
1 Hora
1 ano e 45 dias
1 Dia
27 anos
OS MODELOS DO CPTEC
•
•
•
•
MODELO GLOBAL
MODELO ACOPLADO
MODELOS REGIONAIS
MODELO DE QUALIDADE DO AR
Estes modelos são rodados no modo
determinístico e/ou no modo probabilístico
:Modelo Atmosférico Global para Previsão de Tempo
Código computacional (centenas de milhares de linhas de código) que representa aproximações
numéricas de equações matemáticas, equações estas representativas das Leis Físicas que regem
os movimentos da atmosfera e as interações com a superfície; o cálculo é feito para até 7 dias de
Número
previsão.
Númerode
deelementos:
elementos:
900
x
450
45 km
900 x 450xx64=
64=25,92
25,92milhões
milhões
E-W
E-W
64 níveis
verticais
45 km
0,4º
lat
0,4º
long
N-S
N-S
Vertical
Vertical
Calcula-se
Calcula-separa
paracada
cadaum
umdestes
destesvolumes:
volumes:
Temperatura,
Temperatura,umidade,
umidade,direção
direçãoeevelocidade
velocidadedo
do
vento,
altura
geopotencial.
vento, altura geopotencial.
Domínio Geográfico
Inte
raçõ
es e
Interações laterais
ntre
c
ama
das
Interações com a superfície
www.cptec.inpe.br
Principais Limitações da Previsão de Tempo
•
Sistemas de escala pequena
•
Sistemas de desenvolvimento
rápido
•
Intensidade dos fenômenos
•
Tipos de fenômenos/épocas do ano/região
ALGUNS RESULTADOS ILUSTRATIVOS
Catarina 2008
Topografia do Modelo Global
Caso do “Furacão” Catarina
210km
105km
63km
20km
Santa Catarina – Novembro 2008
135 mortes, 78.000 desabrigados
Evento em Santa Catarina Novembro de 2008
Previsão com antecedência de três dias
40km
5km
20km
Precipitação real no dia previsto
26
Previsão de chuva acumulada de 3 dias : 30, 31, 01/Jan/2010
Evento em São Luiz do Paraitinga
Previsão com antecedência de 72h, por 4 versões do Modelo Eta
Áreas em laranja: chuva > 100 mm/3 dias
Previsão 24 horas de antecedência Precipitação Acumulada em 24 horas no dia 6 de Abril 2010
40km
15km
20km
5km
28
Angra dos Reis –
2010 New Year’s
eve
173mm/24h
63 deaths
Angra dos Reis, Dez/Jan 2010
T+24h
40 km
T+24h
20 km
T+24h
T+24h
15 km
5 km
Região Serrana do RJ
2011. Aproximadamente
1000 mortes
Acumulado de Chuva entre 00UTC 12 – 00UTC 13/jan/2011
Desempenho com 1 km de resolução espacial
mm
BRAMS 1 km
BRAMS 1 km : NX, NY = 500, 500 300 processos –> 2 ½ h de processamento 24 horas de previsão.
“A seca que está afetando boa parte da região Amazônica,
especialmente o setor sudoeste do Amazonas e Estado do Acre,
caracteriza-se por possuir o menor índice pluviométrico nos
últimos 40 anos, ultrapassando períodos como os de 1925-1926,
1968-1969 e 1997-1998, até então considerados os mais intensos.”
(CPTEC – webpage 2005)
Previsão Sazonal
Reuniões mensais diagnosticam o estado atual do
clima global e prevêem a próxima estação
através do consenso entre os participantes
Elas são levadas a cabo em rede
nacional, através da Internet,
em parceria com o INMET
Detecção de Queimadas, risco de Fogo e
modelagem da poluição o modelo CAT-BRAMS
CO na Atmosfera - Risco de Fogo – Fogograma
Monitoramento pro Satélite
Sistemas de Observações do Tempo Severo
(SOS)
O sistema SOS monitora e prever algumas condições de tempo como a quantidade de chuva,
localização de sistemas convectivos e a quantidade de descargas elétricas sobre toda a
America do Sul.
São atualmente 8 produtos voltados ao Monitoramento por Satélite.
Dentre estes estão: Estimadores de precipitação; vento; detecção de raios e sua
probabilidade; classificador de nuvens; previsão de precipitação (hydrotrack) e sistemas
convectivos (ForTraCC ).
Tambem são integrados 3 radares ao sistema SOS (São Roque-SP, Pico do Couto-RJ e
GAMA-DF). São gerados campos de conteúdo de água integrado verticalmente (VIL) e um
Índice de Severidade.
Além disso, existem as previsões de precipitação e VIL pelo sistema ForTraCC-RADAR/VIL
Sumário
 Fortracc  Hydrotrack  Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença de Canais do Satélite GOES
 SOS (Sistemas de Observação de Tempo Severo)
FORTRACC
 Machado e Laurent (2004) AT2
AT3
AT1
1  A    1  Ql
.V

A t
Ql  t
Time
(1/A) (DA/DT) 10^6
400
160
300
d(area)/dt=>lifetime/life cycle
(1/A)(DA/DT) 10^6
Convec tive S ys tem radius (km )
140
120
100
80
60
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
-100
40
-200
20
-300
0
TIME
0
20
40
60
80
Tim e (m inutes )
100
120
140
0-2
2-4.4
4.4-8.4
8.4-11.3
9
FORTRACC
Forecasting and Tracking of Active Convective Cells
AT2
AT3
AT1
Time
1 A

AE 
A t
 
 .v
FORTRACC
Previsões
Características da Evolução do Sistema
HYDROTRACK
300
250
200
1/A*(dA/dt)
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
-250
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
Tempo (horas)
IR 0-2hs
Prec 0-2hs
IR 2-4hs
Prec 2-4hs
IR 4-8hs
Prec 4-8hs
Algorítmo para Previsão a Curto Prazo e Evolução de Sistemas Precipitantes, foi baseado na utilização em conjunto do ForTraCC e do Hidroestimador. Ou seja, O ForTraCC foi adaptado para assimilar os campos de precipitação ao invés das Tb .
Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença de Canais do Satélite GOES
• Obtida a partir da diferença entre as temperaturas de brilhos dos canais infravermelho e vapor da água do satélite GOES;
• De acordo, com Kurino (1997), as diferenças positivas entre os canais do WV e IR podem está
relacionadas com topos de nuvens frias ou nuvens Penetrativas (nuvens convectivas que o topo consegue penetrar na tropopausa).
Exemplo WV – IR > 0
Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença de Canais do Satélite GOES
Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença de Canais do Satélite GOES
Rede BRASILDAT
46 sensores de raios pertencem a Rede Brasileira de Detecção de Descargas Atmosféricas
SOS
O sistema SOS irá monitorar e prever algumas condições de tempo como a quantidade de chuva, localização de sistemas convectivos e a quantidade de descargas elétricas, ocorridos em um determinado tempo. Estes dados serão calculados por municípios.
São atualmente 8 produtos voltados ao Monitoramento por Satélite.
Dentre estes estão: Estimadores de precipitação; vento; detecção de raios e sua probabilidade; classificador de nuvens; previsão de precipitação (hydrotrack) e sistemas convectivos (ForTraCC ).
Também são integrados 3 radares ao sistema SOS (São Roque‐SP, Pico do Couto‐RJ e Gama‐DF).
São realizados cálculos do conteúdo de água integrado verticalmente (VIL) e um Índice de Severidade.
Além disso , existem as previsões de precipitação e VIL pelo sistema ForTraCC‐RADAR/VIL
SOS
Camadas
Camadas
Produtos Produtos de Satélite
de Satélite
Produtos de Produtos de RADAR
RADAR
Funcionalidades
Barra de
Ferramentas
Legendas
dos Mapas
Atuais
Camadas
Camadas
Produtos
Produtos
de
deSatélite
Satélite
eeRadar
Radar
Bordas dos
Sistemas
Precipitantes
Transparência
(opacidade)
Descrição dos
dados
apresentados
no mapa atual
Radar
Chuva Hidroestimador
Descargas elétricas
Previsao do fortracc para 120 minutos
CBERS‐3
CBERS‐5
CBERS‐4
Amazônia‐1
Lattes‐1
GPM‐BR
Amazônia‐2
CBERS‐6
Lattes‐2
SABIA‐2
SABIA
MAPSAR
CBERS
PMM
GEO Met BR
Geostac.
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
Programa Espacial Brasileiro - 2020
Satélites Meteorológicos
Medida da Precipitação
Constelação GPM
Satélite Geoestacionário Brasileiro
GEOSS
Sistema dos Sistemas de Observação da Terra
Benefícios a Sociedade
Integração das observações
Gerenciamento dos dados
Troca de dados de forma aberta
Treinamento de pessoal
Menor Latência possível
GEOSS
–
–
–
–
–
–
–
–
–
1) Reduzindo a perda de vida e da propriedade devido aos desastres naturais e humano-induzidos;
2) Entendendo os fatores ambientais que afetam a saúde humana e o bem estar;
3) Melhorando a gerência dos recursos energéticos;
4) Entendendo, mitigando, avaliando, prevendo e adaptando o homem a variabilidade climática e a
mudança do clima;
5) Melhorando a gerência dos recursos hídricos através do melhor entendimento do ciclo da água;
6) Melhorando a previsão do tempo, o diagnóstico do estado da atmosfera e os avisos de alerta;
7) Melhorando a gerência e a proteção do ecossistema terrestre, dos litorais e marinhos;
8) Apoiando a agricultura sustentável e o combate a desertificação e
9) Compreendendo, monitorando e conservando a biodiversidade.
O GEONETCast
GEO-NETCast é um sistema de disseminação de dados e produtos para
gerar benefícios a sociedade – pela qual os satélites ambientais e as medidas
in situ, produtos derivados e serviços são transmitidos aos usuários através
de satélites.
INPE envia pelo Geonetcast
para Africa – imagens CBERS
INPE envia pelo GeonetCast para todo o Brasil e a
América do Sul: focos de queimadas, precipitação,
previsão imediata, imagens de satélite
`PROPOSTA – Submetida pela CMCH
Sistema Nacional de Alertas de Desastres Naturais – Fase 1
1) Rede Brasileira de Radares Meteorológicos (RADBRASIL)
2) Sistema Integrado de Banco de Dados em Tempo Real
3) Novas estações meteorológicas, hidrológicas e oceanográficas
4) Assimilação e modelagem em alta resolução
5) Sistemas de Alertas – Demonstrativo em algumas cidades de
maior vulnerabilidade
PROPOSTA – Submetida pela CMCH
Plano Nacional para Radares Meteorológicos:
RADBRASIL
Plano Nacional para Radares Meteorológicos: Proposta
para a implantação da Rede Brasileira de Radares
Meteorológicos - RADBRASIL
Marco Legal - PEC-12/2003
Define a competência da União no ordenamento do
Sistema Nacional de Meteorologia e Climatologia
Proposta de Emenda Constitucional No 12 de 2003 (PEC 12/2003).
que “altera os artigos 21 e 22 da Constituição Federal para definir a
competência da União no ordenamento do Sistema Nacional de
Meteorologia e Climatologia”
 Criação do Conselho Nacional de Meteorologia
 Aprovação da Política Nacional de Meteorologia
 Criação do Fundo Setorial de Meteorologia (das 19 áreas estratégicas somente a
meteorologia não conta com recursos de um fundo ou subvenção).
•
Articulação Nacional - Fortalecimento da parceria entre as esferas Federal e Estadual - Responsabilidade
pela parte Operacional da Meteorologia
A Segunda Revolução da Meteorologia Brasileira
•
No momento atual, requer‐se uma profunda revisão do denominado “sistema nacional de meteorologia e climatologia”, seguindo a “primeira grande revolução meteorológica” com a implantação no país de metodologia moderna de previsão numérica de tempo, por meio de supercomputação. Hoje o CPTEC tornou‐se a realidade discutida e apontada pela comunidade de Meteorologia do Brasil em meados dos anos 1980.
•
Uma “segunda revolução meteorológica” se faz necessária tendo em vista a enorme e crescente demanda da sociedade e de seu setor produtivo por maior quantidade e qualidade de dados, previsões e aplicações para a agricultura, defesas civis (nacional, dos estados e municípios), energia, salvaguarda da vida e da propriedade, influência do clima na saúde pública. Implantar o novo “sistema nacional de meteorologia e climatologia” para fazer face aos enormes e importantes problemas oriundos das mudanças climáticas, principalmente às variações naturais do clima sazonal, inter‐anual e decadal são requeridas novas estruturas de observação do tempo e clima, de modelagem, previsão e aplicações. O Sistema Nacional de Meteorologia que deverá incluir: Rede de radares, satélites, banco de dados integrados, sistemas de comunicação,
Proposta para o Programa Nacional de Meteorologia, Climatologia e Hidrologia
1. Sistema Nacional de Meteorologia e Climatologia: institucionalização e
consolidação (marco legal, fundo nacional de meteorologia e institucionalidade
– federal e estadual)
2. Sistema de observação da atmosfera e do oceano
3. Rede nacional de radares meteorológicos
4. Satélites meteorológicos
5. Modelagem numérica, assimilação de dados e desenvolvimento de
produtos para aplicações
6. Pesquisa e formação de recursos humanos
7. Previsão imediata, de tempo e de clima sazonal: fortalecimento da infraestrutura e melhoria da qualidade
Executores: CPTEC-MCT, INMET-MAPA, CHM, DECEA, ANA-MMA, Centros
Regionais, Universidades, institutos tecnológicos, SIPAM, EMBRAPA,
INFRAERO entre outras.
15/04/2010
Reunião Secretaria Executiva
MCT
59
Indicadores do Programa de Meteorologia e Climatologia

Reduzir o número de perdas humanas e materiais em casos de eventos extremos através do aumento do número de avisos meteorológicos em 24, 48,72 e 96 horas.

Aumentar a produtividade através da melhoria da qualidade da previsão Sazonal

Redução das perdas do seguro agrícola através da melhoria da qualidade da previsão de tempo.

Reduzir as perdas por transportes rodoviários, aeronáuticos e marítimos através da melhoria da previsão de tempo e previsão imediata.

Estimular o turismo através da melhoria da previsão de tempo

Aumentar a participação no desenvolvimento de pesquisa em ciências atmosféricas através do aumento do número de publicações nacionais e internacionais.

Melhorar a qualidade de vida da população através do fornecimento de informações sobre a qualidade do ar e do tempo com antecedência e confiabilidade.

Aumentar a sustentabilidade através informações confiáveis e tempestivas.
2011