XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002

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1 AVALIAÇÃO DAS PREVISÕES DO MODELO ETA DE ALTA RESOLUÇÃO RODADO EM UMA PLATAFORMA DE TRABALHO (WORKSTATION) José R. Rozate e S.C. Chou Cetro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE) Cachoeira Paulista, SP, Brasil rozate@cptec.ipe.br ABSTRACT The purpose of this work is to evaluate the importace of horizotal resolutio icrease for the quality of the forecast. A versio of the regioal Eta model was cofigured o a reduced domai with high horizotal resolutio (29 km) i a workstatio. This versio was itegrated usig as iitial coditio it aalyzes of NCEP ad boudary coditios the forecasts of the global model (CPTEC/COLA). The results of this versio (for the moths of Jauary ad February) were compared with the operatioal Eta model (40 km). The evaluatio showed that the icrease of the horizotal resolutio produced improvemets i the forecasts. ) INTRODUÇÃO A maioria dos experimetos realizados com testes de resolução, pricipalmete em modelos regioais, mostram que o aumeto da resolução tede a produzir previsões com melhores ídices de acertos. Por outro lado, modelos de alta resolução requerem um alto custo computacioal, sedo rodados de forma operacioal, somete em algus cetros que possuem super computadores. Devido a essa limitação de ordem computacioal, os cetros operacioais meteorológicos que ão dispõem de super computadores, caso viessem a rodar modelos com alta resolução, teria a sua rotia operacioal afetada pelo tempo utilizado a itegração do modelo. O objetivo pricipal deste trabalho foi cofigurar uma versão do modelo regioal Eta (hidrostático) em alta resolução (29 km e 38 íveis a vertical), sobre um domíio reduzido, rodado operacioalmete em plataforma de trabalho (workstatio), e compará-lo com a versão operacioal do Eta com meor resolução (40 km e 38 íveis a vertical). 2) DESCRIÇÃO DO MODELO ETA Utilizou-se para este estudo o modelo regioal Eta (Mesiger et al., 988; Black, 994) desevolvido a Uiversidade de Belgrado. Esse modelo usa a grade E de Arakawa (Arakawa e Lamb,977) e coordeada vertical η (Mesiger, 984). A itegração o tempo utiliza a técica de 'split-explicit' (Gadd, 978). Os processos turbuletos são tratados através do esquema de Mellor-Yamada (974, 982). O esquema de parametrização de radiação de odas logas (Fels e Schwarzkopf, 975) e curtas (Lacis e Hase, 974) foi desevolvido pelo Geophysical Fluid Dyamics Laboratory. O modelo utiliza um esquema de Betts-Miller modificado para parametrizar a covecção (Jajic, 994). O esquema de superfície é represetado pelo esquema OSU (Che et al., 997). 3) METODOLOGIA O modelo regioal Eta foi cofigurado em uma plataforma DEC sobre um domíio reduzido (figura ), com resolução horizotal e vertical de 29 km e 38 íveis a vertical (29km_38L). As codições iiciais utilizadas foram às aálises do NCEP (T062L28), equato que os cotoros laterais às previsões do modelo global do CPTEC (T062L28) atualizadas a cada 6 horas. Para avaliar a performace das versões foi utilizado um cojuto de dados referetes dois meses itegração (jaeiro e fevereiro), sedo os modelos rodados diariamete a partir das codições iicias das 00 UTC. Estes resultados foram comparados com as aálises do NCEP. 398

2 Para avaliar a performace o iterior do domíio desta versão, calculou-se o RMS, BIAS e um ídice de acerto (Rozate,200) em relação aos dados observados e aálises do NCEP, para a variável de pressão ao ível médio do mar (PSLM), defiidos por: Para a avaliação objetiva dos resultados deste estudo, calculou-se o RMS, BIAS e um ídice de acerto (Rozate,200) em relação aos dados observados e aálises do NCEP, para a variável de pressão ao ível médio do mar (PSLM), defiidos por: RMS = ( P O i ) 2 BIAS = ( P O ) IC = (P O), se -.5 hpa ( P O).5 hpa Ode; P previsões dos modelos, O aálises do NCEP/dados de observações. IC Ídice de acerto. 4) RESULTADOS E DISCUSSÃO Nesta secção serão apresetados os resultados referetes às avaliações das variáveis; pressão ao ível médio do mar, seguido os critérios já descritos. A figura 2 mostra a média da percetagem de acertos para a variável de PSLM, calculada para os meses de jaeiro e fevereiro,. A liha vermelha represeta a performace da versão rodada em workstatio (29km_38L), e a azul a performace da versão operacioal rodada em um super computador (40km_38L). Nota-se que os primeiros horários de itegração a versão 29km_38L apreseta uma queda acetuada a performace, este fato pode estar associado ao período em que o modelo esteja se ajustado. Observa-se também que a versão 40km_38L apreseta performace superior cosiderável apeas os horários de 36 e 60 horas, sedo que durate todo o período de itegração apresetou um comportameto bastate istável a performace. Já a versão rodada a Dec, exceto em 06 horas, idicou uma evolução temporal bem comportada, com uma queda suave a performace do modelo, sem grades variações. A figura 3 apreseta os resultados referetes á média do bias para a PSLM. Podemos observar que a versão 29km_38L apreseta bias egativo em toro de.3 hpa o horário de 06 horas, isso decorrete do ajusto do modelo. No restate da itegração idica bias com leve tedêcia em subestimar os valores de pressão, sedo que em algus horários os valores do bias foram muito próximos de zero (2, 8,24 e 30 horas). A versão 40km_38L, o etato, apresetou tedêcias em superestimar os valores de pressão e bias em toro de.0 hpa em quase toda a itegração, exceto 06 e 36 horas. A média do RMS da PSLM referete aos meses de jaeiro e fevereiro é mostrada a figura 4. Podemos observar através deste gráfico que, exceto o horário de 06 horas, o comportameto das duas versões são semelhates, ou seja, o RMS cresce suavemete durate o período de itegração, sedo que o aumeto do RMS durate a itegração ficou em toro de.5 hpa. Podemos observar também que as variações observadas a versão 40km_38L ão são idicadas pela versão 29km_38L. 399

3 Na figura 5 temos a distribuição espacial do Bias médio da PSLM, referete aos meses de jaeiro e fevereiro de 2002, das versões de 29km_38L e 40km_38L para os horários de 06, 24, 42, 60 horas de previsão. Para as previsões de 06 horas, otamos uma forte superestimativa por parte da versão 29km_38L em quase todo o cotiete, evideciado o que já foi discutido as figuras 2,3 e 4. Já as previsões de 24 horas idicam uma pequea área de superestimativas a porção orte do domíio, e subestimativa a porção sul a versão de 29km_38L, equato que a 40km_38L apreseta uma extesa área de subestimativas, pricipalmete sobre o cotiete. Em 42 horas de previsão a área de subestimativa idicada a versão 40km_38L estede-se sobre quase todo o cotiete, chegado a atigir valores de 3 hpa em Sata Cataria e Paraá, equato que a 29km_38L apreseta apeas uma pequea região de subestimativas a porção sul do domíio. As previsões de 60 horas apresetam uma forte superestimativa etre o Uruguai e Rio Grade do Sul, chegado a atigir 3 hpa. Neste horário, a performace do modelo 40km_38L apresetou uma melhor performace. 5) CONCLUSÕES Cosiderado a grade quatidade de experimetos utilizados para o estudo, e aos resultados apresetados, podemos cocluir que a versão do modelo Eta 29km_38L rodado em workstatio (Dec) apresetou resultados bastate satisfatórios. Os ídices de acertos, a maioria dos horários, foram superiores ou muito próximos aos resultados da versão 40km_38L. Outro aspecto importate foi que a versão 29km_38L apresetou resultados sem muitas variações o decorrer do prazo de itegração, tato em termos de acertos quato para o bias e o RMS, implicado em previsões mais estáveis. Pode-se cocluir também que mesmo utilizado um modelo de 200 km como codições de cotoro, o Eta cosegue reproduzir previsões com cosideráveis ídices de acertos e pequeos valores de bias e RMS. Este estudo mostra também que o modelo Eta pode ser itegrado sobre um domíio reduzido para várias regiões sem haver ecessidade da utilização de supercomputadores. Esforços estão sedo realizados o setido de miimizar os problemas ocorridos com os resultados referetes às primeiras horas de itegração evideciados a versão 29km_38L. Fig.- Domíio de itegração do modelo de alta resolução Fig.2 Percetagem de acertos da PSLM (média de jaeiro e fevereiro 2002) Fig.3- Bias da PSLM (média de jaeiro e fevereiro 2002) Fig.4 RMS da PSLM (média de jaeiro e fevereiro 2002) 3920

4 29km_38L_DEC FCT 06 horas 40km_38L_OPER FCT 06 horas 29km_38L_DEC FCT 24 horas horas 40km_38L_OPER FCT 24 horas 29km_38L_DEC FCT 42 horas horas 40km_38L_OPER FCT 42 horas 29km_38L_DEC FCT 60 horas horas 40km_38L_OPER FCT 60 horas Fig.5 Distribuição espacial do Bias médio (ja/fev 2002) da PSLM paras as versões de 29km_38L_DEC e 40km_38L_OPER para os horários de 06, 24, 42, 60 horas de previsão. 392

5 6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Mesiger F, Jajic, Z. L, ad Nickovic, S., ad Deave, D. G., 988: The step-moutai coordiate: Model descriptio ad performace for cases of Alpie lee ciclogeesis ad for a case of Appalachia redevelopmet. Mo. Wea. Rev., 6, Black, T. L.,; 994: The ew NMC mesoscale Eta model: Descriptio ad forecast examples. Wea. Forecastig, 9, Rozate, J.,R., 200: O impacto do aihameto o modelo Eta as previsões de tempo. (Dissertação de mestrado em meteorologia) Istituto Nacioal de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, abril 200. Arakawa, A., ad Lamb, V. R., 977: Computatioal desig of the basic dyamical processes of the UCLA geeral circulatio model. Methods Comput. Phys., 7, Mesiger F., 984: Ablockig for represetatio of moutais i atmospheric models. Riv. Meteor. Aeroaut., 44, Gadd, A. J., 978: A split explicit itegratio scheme for umerical weather predictio. Quart. J. Roy. Meteor.Soc., 04, Lacis, A. A., ad Hase, J. E., 974: A parameterizatio of the absorptio of sola radiatio i earth's atmosphere J. Atmos. Sci., 3, Mellor, G. L., ad Yamada, T., 974: A hierarchy of turbulece closure models for plaetary boudary layes J. Atmos. Sci., 3, Mellor, G. L., ad Yamada, T., 982: Developmet of a turbulece closure models for geophysical fluid problems. Rev. Geophs. Space Phys., 20, Fels, S. B., ad Schwarzkopf, M. D., 975: The simplified exchage approximatio. A ew method for radiative trasfer calculatios. J. Atmos. Sci., 32, Jajic, Z. L; 994: The step-moutai eta coordiate model: Further developmets of the covectio, viscous sublayer, ad turbulece closure schemes. Mo. Wea. Rev., 22, )AGRADECIMENTOS Ao amigo Joas Tamaoki, pelo apoio técico Este trabalho é apoiado parcialmete pela FAPESP. 3922