APLICAÇÃO MODEL OUTPUT STATISTICS PARA PREVISÃO DA TEMPERATURA MÍNIMA NO SUL E SUDESTE DO BRASIL

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1 APLICAÇÃO MODEL OUTPUT STATISTICS PARA PREVISÃO DA TEMPERATURA MÍIMA O SUL E SUDESTE DO BRASIL Ilja S. Km (Centro de Pesqusas Meteorológcas, Faculdade de Meteorologa, Unversdade Federal de Pelotas, Pelotas - RS, Brasl - emal: lja@urano.cpmet.ufpel.tche.br) Máro F. Leal de Quadro (Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos CPTEC Insttuto aconal de Pesqusas Espacas IPE, Cachoera - Paulsta SP, Brasl - emal: maro@cptec.npe.br) Jose A. Marengo (Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos CPTEC Insttuto aconal de Pesqusas Espacas IPE - emal: marengo@cptec.npe.br) Palavras Chaves: Prevsão de tempo; MOS; Interpretação Estatístca. ABSTRACT: There were made experments for applcaton "Model Output Statstcs" (MOS) n the regons South and Southeast of Brazl. In the work t was used the data of the output of the model CPTEC/COLA and mnmum temperature n the perod Aprl-September 997 n the meteorologcal statons n the states São Paulo, Parana, Santa Catarna and Ro Grande do Sul of Brasl. The experments show that man predctors s; mnmum temperature of the prevous day, absolute temperature n the levels 000 and 850 hpa, precptable water, specfc humdty and zonal wnd n the level 000 hpa. But for 48 and 72 hours s nfluences the mnmum temperature of the prevous day t s not prncpal predctor. A statstcal model was created to forecast the temperature mnmum n the South and part Southeast of Brazl, and t was made evaluaton the model n the ndependent data. The evaluaton showed the possblty to apply MOS n the tropcal and subtropcal areas. ITRODUÇÃO O Model Output statstcs (MOS) há muto tempo é aplcado para prevsão do tempo nos centros meteorológcos desenvolvdos(dallavalle et al. 992: Yacowar et al. 992: Mlls e Lesle 985; Esterle 992: Vaslev 99). Através do MOS é possível prever pratcamente tudo que os usuáros precsam e prestar uma boa ajuda para os meteorologstas. Geralmente o MOS é cradas através da saída dos modelos numércos regonas e globas para prevsão de 24h e para as prevsões 48-20h na saída dos modelos globas. o MOS fo utlzado dferentes métodos estatístcos (Km(a) et al. 998). o Brasl já exstem modelos numércos regonas e global e os centros meteorológcos também recebem os dados da saída do modelo numérco do CEP/EUA, mas até agora não aplcaram o MOS para prevsão do tempo. este aplcação fo feto um trabalho prelmnar para crar o MOS na saída do modelo numérco do CPTEC/IPE para prevsão da temperatura mínma no nverno nas regões Sul e Sudeste do Brasl e verfcar a possbldade de aplcar o MOS na zona tropcal e subtropcal. METODOLOGIA E DADOS Os dados da temperatura mínma (Tmn) do ano 997 que fo utlzada foram fornecdos pelo 8-DISME IMET do Ro Grande do Sul, CLIMERH- EPAGRI de Santa Catarna, SIMEPAR-IAPAR do Paraná e IAC de São Paulo. Como predtores potencas foram utlzados os dados da saída do modelo até 72 horas de crculação geral da atmosfera (MCGA) do CPTEC/COLA, durante o período de abrl a setembro de 997. As prevsões do MCGA do CPTEC/COLA, em ponto de grade possuem uma resolução horzontal de.875 x.875 graus de lattude/longtude (aproxmadamente 200 Km) e 8 níves de pressão na vertcal. Incalmente fo "recortada" da grade global a área 75 W W e 4.25 S-5 S, que compreende o setor sul do contnente sul-amercano e oceanos adjacentes. o recorte foram seleconadas as varáves à superfíce: pressão ao nível do mar (PSM), precptação acumulada em 24 horas na superfíce (PREC), água precptável nstantânea (AGPL) e radação de onda longa emergente no topo da atmosfera (ROLE). os níves padrões de 000, 850, 700, 500 e 200 hpa foram seleconadas as seguntes varáves: velocdade vertcal ômega (OMEG),

2 temperatura absoluta (TEMP), umdade específca (UMES), vento zonal (UVEL) e merdonal (VVEL), velocdade potencal (POTV) e altura geopotencal (ZGEO). Além dsso, fo utlzado o software GrADS (Grd Analsys and Dsplay System) para calcular, baseado nas saídas dsponíves do modelo, os campos dervados de advecção de vortcdade (ADVT), advecção de temperatura (ADTE), dvergênca de umdade (DVUM), temperatura potencal equvalente (TPEQ) e a varação de TPEQ na camada hpa (DTPE). Estas varáves seleconadas, em pontos de grade, foram então nterpoladas para o ponto da estação, através de um método de nterpolação b-lnear na quadrícula em que se encontra a estação (Doty, 995). A nterpolação leva em conta os quatro pontos de grade mas próxmos da estação, calculando o resultado em função das dstâncas em relação ao ponto desejado. Para crar equações prognóstcas fo utlzado o procedmento stepwse, e fo crado equações como Onde ˆT - prevsão da temperatura mínma, α, c - as coefcentes de regressão, mn n os números predtores escolhdos através de stepwse. A avalação das prevsões fo feta com a utlzação dos parâmetros: Erro médo artmétco: Tˆ mn = n = µ = ( T pr T r ) = α x + c Erro médo artmétco absoluto: δ = = T pr T r Erro quadrátco: σ = ( T pr T r ) = 2 onde Tpr prevsão da temperatura, Tr - temperatura do ar real. O erro médo artmétco mostra um erro sstemátco. Quanto menor os valores dos erros médo absoluto e erro quadrátco, melhor é a qualdade de prevsão. RESULTADOS E DISCUSSÕES Foram nterpolados as 28 varáves para cada estação veja a Fg., onde é mostrado a localzação das cdades utlzadas neste estudo (círculos cheos), assm como a grade horzontal do MCGA do CPTEC/COLA e a topografa real da regão (sombreado). Foram fetas dos expermentos, um só com os dados da saída do modelo (28 varáves) e outro com a nclusão do predtor Tmn no da anteror (29 varáves). os expermentos foram usados os dados da Tmn de abrl-agosto e a prmera qunzena de setembro de 998 para RS, SC, PR e de mao-agosto e prmera qunzena de setembro de 998 para SP. A segunda qunzena de setembro de 998 fo utlzada para avalar o modelo. Os expermentos foram fetos com os dados de prevsão de 24, 48 e 72 horas,

3 Fgura - Localzação das estações utlzadas para a nterpolação das prevsões do MCGA CPTEC/COLA, assm como a topografa real da regão (sombreado) e a grade horzontal do modelo. sendo analsados quas os predtores mas frequentemente foram escolhdos para crar equações prognóstcas ou mas nformatvos para prever a Tmn nas regões Sul e Sudeste do Brasl. Os expermentos mostram que geralmente necessta-se de 2-3 predtores para prever a Tmn e os valores dos coefcentes de Regressão Lnear Múltpla pratcamente, para todas as estações fcou 0.7, o que sgnfca um valor essencalmente acma do nível de sgnfcânca. a Tabela são mostrados os resultados dos expermentos de escolha dos predtores nformatvos em % com as varáves da saída do modelo numérco e Tmn do da anteror. Como podemos ver para prevsão de 24 horas mas frequentemente escolhe-se como predtor a Tmn no da anteror(5%), temperatura absoluta no nível 000(3%) e 850HPa(36%), temperatura equvalente potencal no nível 850HPa(29%), água precptável(29%), humdade especfca(27%), vento zonal no nível 000(26%). Porém, há algumas partculardades das regões, por exemplo para os estados do Paraná e São Paulo (Km et al. 998b), onde a temperatura mínma é escolhda mas frequentemente (63% e 8%) que para Santa Catarna e Ro Grande do Sul ( Km(b) et al., 998; Km(c) et al., 998;). Para prevsão de 48 horas a Tmn no da anteror é escolhda menos frequentemente (26%), mas aumenta-se a escolha, como predtor nformatvo, da temperatura absoluta no nível 850HPa (56%) e temperatura absoluta no nível 000HPa (39%) e mas frequentemente também escolhe-se como predtor a humdade específca no nível 000HPa (32%), mas a escolha de outras varáves como predtores não mudou sgnfcatvamente. Para prevsão de 72 horas os predtores prncpas são temperatura absoluta no nível 850HPa (55%), água precptável e humdade especfca no nível 000 hpa por (29%). Os expermentos sem a Tmn no da anteror mostram que os predtores nformatvos são pratcamente os mesmos (Tabela 2). Para prevsão de 24 horas mas frequentemente foram escolhdos a temperatura absoluta nos níves 000HPa e 850hPa (42%) e humdade especfca no nível 000HPa. Para prevsão de 48 horas o predtor prncpal é a temperatura absoluta no nível 850HPa (60%), depos água precptável (33%) e humdade específca no nível 000HPa, e para prevsões 72 horas também mas frequentemente fo escolhda a temperatura absoluta no nível 850HPa (59%) e humdade especfca no nível 000 hpa (29%).

4 Tabela - Parâmetros da Saída do Modelo umérco do CPTEC e Tmn no da anteror escolhdos para o MOS nas regões Sul e Sudeste. Prevsão para Predtor 24 h 48 h 72 h AGPL 29% 30% 29% TMII 5% 26% 7% TE0 3% 39% 8% TE85 36% 56% 55% TP85 29% 8% 20% UE0 27% 32% 29% UV0 26% 5% 20% Tabela 2 - Parâmetros da saída do modelo numérco do CPTEC escolhdos para o MOS nas regões sul e sudeste 24 h 48 h 72 h AGPL TE TE UE UE UV VV TP Fo feta avalação das prevsões do MOS para regões Sul e Sudeste nos dados ndependentes da segunda qunzena setembro de 998. o Tabela 3 são mostrando os resultados de avalação das prevsões que foram obtdos com e sem Tmn no da anteror. Tabela 3 - Avalação das prevsões obtdas através do MOS e com e Tmn do da anteror para a regão Sul e Sudeste Com Tmn do da anteror Sem Tmn do da anteror µ δ σ µ δ σ 24 h h h E como podemos ver, para prevsões obtdos com Tmn no da anteror de 24 horas não pratcamente possu erro sstemátco. O erro artmétco é gual 0. os erros absoluto e quadrátco são,6 e,9 respectvamente. Para 48 horas podemos observar um poramento na qualdade das prevsões ( µ=-0.6, δ=,9 e σ=2,4 ), mas anda sufcente para realzar prevsões e para 72 horas o sucesso com as prevsões fo rum ( µ= -,4, δ= 2.5 σ=3.0). o entanto, o sucesso das prevsões para cada estado é dferente (Km 998), por exemplo as prevsões foram melhores para estados do Paraná e São Paulo do que para Santa Catarna e Ro Grande do Sul. Como podemos ver para prevsões de Tmn obtdos através do MOS só com as varáves da saída do modelo numérco exste pequeno poramento na qualdade das prevsões para 24 horas (µ=0., δ=.7, σ=2.0) e pratcamente os mesmos resultados para 48 e 72 horas, porque a Tmn no da anteror pratcamente não é escolhda como predtor para prevsões 48 e 72 horas.

5 COCLUSÃO Portanto os trabalhos que foram fetos mostram a possbldade de aplcação do MOS no Sul e Sudeste do Brasl. A avalação das prevsões obtdas através do MOS na saída do modelo numérco do CPTEC/COLA mostram que para os estados do Paraná e São Paulo é possível utlzar operaconalmente as prevsões até 72 horas e para os estados Ro Grande do Sul e Santa Catarna até 48 horas. REFERÊCIAS BIBLIOGRÁFICAS DALLAVALLE J.P., BOWER J.B., DAGOSTARO V.J., MILLER D.T., AD SU J.C., 992: Development of a new statstcal weather forecast system. 2th conference on probablty and statstcs n the atmosferc scences. June 22-26, Canada Toronto, p ESTERLE G.R., 992: Adaptve, Selfe-learnng statstcal nterpretaton system for the Central Asan regon. Annales Geophyscae. An Geophyscae 0. p KIM, I.S Sobre nterpretação estatstíca da saída do modelo numérco. X Congresso Braslera de Meteorologa, Brasla, Outubro. KIM, I. S.; DE QUADRO M. F. L.; MAREGO J A Sobre Interpretação Estatstíca Da Saída Do Modelo umérco. X Congresso Braslera de Meteorologa, Brasla, Outubro. KIM, I. S.; DIAS. L.; PITTIGLIAI M.998. Aplcação do Mos para Prevsão de Temperatura Mínma até 72 horas no estado Paraná.. X Congresso Braslera de Meteorologa, Brasla, Outubro. VASILIEV, P.P. 99, Medum-range ar tamperature and precptaton forecastng over Eurasa. Meteorologa Gdrologa, 2, p YACOWAR., BOULAIS J., RICHARD G. AD VERRET R., 992: Improvement of prefect prog produced probablty of precptaton forecasts by selectve tunng wth nformaton from others sources. 2th conference on probablty and statstcs n the atmosferc scences. June 22-26, Canada, Toronto, p