FSC/CFM/UFSC- Florianópolis- Brasil

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1 Avaliação da Previsão do evento de 20 a 24 de Novembro de 2008 em Santa Catarina Reinaldo Haas 1, Augusto José Pereira Filho 2, Felipe Vemado 2 e Ricardo Hallak 2 1 FSC/CFM/UFSC- Florianópolis- Brasil (reinaldohaas@gmail.com) 2 DCA/IAG/USP- São Paulo - Brasil. RESUMO: Este trabalho faz uma análise dos resultados da previsão operacional feita pelo modelo ARPS do evento de 20 a 24 de Novembro de 2008 em Santa Catarina. Este evento extremo vitimou de 135 pessoas e afetou outras 150 mil pessoas. Este evento foi motivo de controvérsias em função das falhas das estimativas de satélite, radar e da previsão numérica, os quais não indicaram sua severidade. O modelo ARPS foi rodado uma vez ao dia, durante 48 horas. Os resultados do primeiro dia de previsão diária apresentaram boa distribuição espacial da precipitação. Já a quantidade de precipitação foi subestimada. Os resultados do segundo dia de previsão não apresentaram o mesmo desempenho. ABSTRACT: This work show an analysis of an operational forecasting made with the ARPS model for the event registred between 20 and 24 November 2008 in Santa Catarina, Brazil. This extreme event killed 135 people and affected other It was subject of controversy about estimates derived from satellites, radar and numerical forecasting, which showed little indication about its severity. The numerical model was run twice a day for 48 hours ahead. The results of the first 24 hours of forecasting showed good spatial distribution of observed precipitation. However, the amount of precipitation was underestimated. The forecasting results for the second day failed to show the same performance. Alternative proposals to solve the problem of the limited short-term forecasting horizon and the underestimative of the total precipitation for similar events are discussed. 1. Introdução Na Nota Técnica do CPTEC, INMET e CIRAM sobre a Enchente de Novembro de 2008 no Litoral Norte de SC (Silva Dias, MAF et al, 2009), conclui-se que as técnicas de estimativa de precipitação via satélite e radares, o sistema de monitoramento de descargas elétricas e a modelagem numérica foram incapazes de fornecer informações sobre a severidade daquele evento. De fato, a previsão deste tipo de sistema não é trivial. Isto porque a precipitação se forma em nuvens quentes muito próximas a superfície (Haas, R, 2002). O evento de 2008 mostrou características semelhantes às chuvas chamadas Lestadas pelos moradores do Litoral de Santa Catarina (SC). As Lestadas são chuvas muito fortes, quentes e rasas, que, frequentemente, têm longa duração e são normalmente moduladas pelo relevo e/ou circulação local. Elas são comumente associadas à passagem dos Vórtices Ciclônicos de Alto Nível -- VCAN, porém, podem estar associado a sistemas de alta pressão e bloqueios no Atlântico Sul (Silva Dias, MAF et al, 2009) ou ambos (Haas, R, 2002). As técnicas citadas em Silva Dias,

2 MAF et al (2009) falharam porque estão baseadas no conceito de que a precipitação é produzida nas partes frias da nuvem, onde predomina o processo de Bergeron e em nuvens continentais. Os testes de sensibilidade efetuados em Silva Dias, MAF et al (2009) mostraram que a precipitação gerada pela parametrização de KF produziu melhores resultados. Este estudo concorda com os resultados obtidos por Haas, R (2002). 2. Objetivos O objetivo deste estudo é comparar os resultados das previsões operacionais do modelo ARPS para os cinco dias em que ocorreu o evento contra dados observados. Objetiva-se comparar entre si os mesmos períodos correspondentes ao primeiro e o segundo dias de previsão para verificar o horizonte de previsibilidade. 3. Material e Métodos O modelo ARPS está sendo desenvolvido no Center for Analysis and Prediction of Storms (CAPS), e é indicado para previsão numérica de fenômenos na escala de nuvens até escala sinótica, a partir das condições de contorno provenientes de modelos globais. (Xue et al, 1995 e 2000). O modelo ARPS (versão 5.2), instalado no Cluster do LabHidro/DCA/IAG/USP (Pereira Filho et al., 2008), foi adaptado para utilizar uma base fisiográfica para o Sudeste da América do Sul, com 30x30 segundos de resolução espacial. O ARPS foi configurado com aninhamento sucessivos (conforme figura 1 A): grades A e B, com 12 e 4 km de resolução horizontal, respectivamente. A condição inicial e as condições de fronteira foram tomadas do modelo global GFS-Global Forecasting System do NCEP-National Environmental Prediction Center, de 0.5 de resolução horizontal. As saídas do GFS são aninhadas na grade A. A grade B tem como foco a Região Metropolitana de São Paulo e não será aqui analisada. As configurações do modelo ARPS correspondem ao caso controle usado em Haas, R (2002) e são descritas em detalhes em Pereira Filho et al. (2009). 4. Resultados e Discussão Na figura 2 de A até C, são mostrados os valores previstos pelo modelo ARPS para o primeiro dia de previsão. Pode ser visto que o a previsão do dia 23 é a que apresenta maiores valores acumulados na região do baixo Vale do Itajaí, com máximos de 140 mm/dia. Segundo os dados da FURB neste dia, os acumulados em Blumenau foram de 283 mm/dia. Na figura 3 é mostrada a precipitação acumulada nos 4 dias de previsão para o primeiro dia e para o segundo dia de previsão, bem como a diferença entre elas para os ciclos de 00 Z e 12 Z. Apesar do período de acumulação diferir entre os ciclos de 12 Z e 00 Z, o período de chuva é inteiramente reproduzido pelo modelo em ambos os ciclos de previsão e, deste modo, podem ser comparados entre si. É possível ver que o modelo é muito sensível à condição inicial.

3 A) B) D) C) Figura -1 A) Grade A Terreno (m; B) Precipitação acumulada TRMM e (C) estações (Epagri) no período de 20 a ; D) Fotografia do Rio Itajaí a 5 km da Foz. Figura -2 Precipitação acumulada nas primeiras 24 horas de previsão numérica ARPS. São mostrados os valores para os dias 21, 22, 23 e 24 de novembro de 2008.

4 De um modo geral, as rodadas de 00Z apresentaram maiores valores acumuladas na região do Baixo Vale de Itajaí, com máximo de 250 mm acumulados. Segundo registros da estação da FURB, em Blumenau, choveu mm neste período. O ciclo das 12 Z apresentou valores totais acumulados e aderência espacial pior que o ciclo da 00 Z. Figura -3 Precipitação acumulada nos 4 dias de previsão numérica ARPS para o primeiro dia (primeira linha) e o segundo dia (segunda linha) de previsão. A terceira linha mostra a diferença entre ambos os dias. Ciclos de 00 Z (esquerda) e 12 Z (direita). 5. Conclusões Quando são comparados entre si, os resultados das previsões numéricas operacionais apresentam uma boa aderência espacial, à exceção do ciclo da 00 Z para o primeiro dia. Contudo, os melhores resultados foram obtidos justamente com as rodadas da 00 Z para as primeiras 24 horas de previsão. Pode-se afirmar que, para este caso, o modelo ARPS apresentou

5 uma razoável previsão da distribuição espacial da chuva extrema, ainda que tenha subestimado o valor da precipitação total. Os resultados apresentaram grade dependência da condição inicial, de maneira que o horizonte temporal de previsão numérica numa grade de 12 km de espaçamento horizontal entre seus pontos não é superior a 24 horas nas condições operacionais da configuração do modelo ARPS no LabHidro da Universidade de São Paulo para a região do Vale do Itajaí em SC. 6. Agradecimentos Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro ao trabalho. 7. Referências Bibliográficas. Haas, R 2002: Simulações da chuva orográfica associada a um ciclone extratropical, no Litoral Sul do Brasil, Tese de Doutorado do DCA-IAG-USP, São Paulo-SP, dezembro de Pereira Filho, A. J. Massambani, O., Karam, H. A., Hallak, R., Haas, R., Vemado, F., 2008: Sistema de Previsão Hidrometeorológica para a Bacia do Alto Tietê. Boletim da Sociedade Brasileira de Meteorologia, 32, Pereira Filho, A. J., Hallak, R., Vemado, F., 2009: Evaluation of a Hydrometeorological Forecast System for the Metropolitan Area of São Paulo. In: WMO Symposium on Nowcasting, 2009, Whistler. WMO Symposium on Nowcasting. Toronto : Environmental Canadá. Silva Dias, Maria Assunção F.; de Angelis, Carlos Frederico; Nobre, Carlos, Crepani, Edison; Gilberto, Câmara; Obregón, Guillermo; Marengo, José; Vianei, João; Machado, Luiz Augusto; Seluchi, Marcelo; Kampel, Milton; Nobre, Paulo; Florenzano, Teresa Gallotti; Paradella, Waldir; Divino Moura, Antonio; Cavalcanti, Luiz; Rodrigues, Maria Laura; Lima, Marilene de; Flores, Murilo; Zampieri, Sérgio; Minuzzi, Rosandro; 2009: As chuvas de novembro de 2008 em Santa Catarina: um estudo de caso visando à melhoria do monitoramento e da previsão de eventos extremos- Nota Técnica CPTEC/INPE-INMET-EPAGRI. Disponível em: (visitado em 30/08/2011) SPI- Superintendência dos Portos de Itajaí 2011: novo/c/historia (visitado em ). Xue, M., K. K. Droegemeier, V. Wong, A. Shapiro, K. Brewster, F. Carr, D. Weber, Y. Liu, and D.-H. Wang, 2000: The Advanced Regional Prediction System (ARPS) - A multiscale nonhydrostatic atmospheric simulation and prediction tool. Part I: model dynamics and verification.. Atmos. Phys. 75,