Meteorologia para Jornalistas. Previsão Numérica de Tempo e Clima: Aspectos Gerais

Transcrição

1 Meteorologia para Jornalistas Previsão Numérica de Tempo e Clima: Aspectos Gerais Professor: José Antonio Aravéquia Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos CPTEC/INPE (30 de maio de 2012)

2 Motivação e Objetivos O aumento da ocorrência de eventos meteorológicos extremos sobre o planeta é percebido por toda a população, como consequência, cada vez mais os veículos de comunicação aumentam o espaço e o tempo para noticiar tais eventos e também colocar a previsão de tempo e de clima com mais detalhes. Este curso tem por objetivo difundir o conhecimento sobre as técnicas utilizadas em previsão de tempo e clima e, capacitar profissionais de jornalismo para a interpretação das informações meteorológicas de forma a transmiti-las ao público geral de forma clara e precisa. Referência: ARAVÉQUIA, J. A.; QUADRO, M. F. L. Aspectos gerais da previsão numérica de tempo e clima. Cachoeira Paulista: CPTEC, p. (INPE PUD/135). Disponível em: < Acesso em: 29 maio 2012.

3 Tópicos abordados neste Tema PREVISÃO NUMÉRICA 1. Rede de observação 2. Previsão de tempo e clima: etapas e procedimentos envolvidos para a realização da previsão de tempo e clima 3. Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão

4 Rede de observação As redes de observações são primordiais e indispensáveis para o monitoramento e análise das condições de tempo, ou seja, da temperatura, da umidade, do vento e da precipitação que nos afetam; O estudo e a análise dos valores das observações é a etapa inicial da previsão numérica de tempo e clima. Não podemos saber para onde vamos se não sabemos onde estamos.

5 Coleta e Distribuição de Dados A coleta e o fluxo das observações meteorológicas para uso operacional é feito através das redes de coleta de acordo com as normas da Organização Meteorológica Mundial, dentro do programa Global Observation System (GTS). A distribuição é feita através da rede da OMM, o GTS (Global Telecommunication System). No Brasil: O INMET Possui duas redes de acordo com estas normas: A rede de estações convencionais e a rede de estações automáticas. Existem outras redes de coletas, como a rede de PCDs (Plataforma de Coleta de Dados), além disso, existe a coleta de vários dados através da internet.

6 Dados Synop do GTS

7 Dados Convencionais do GTS

8 Produto Synop para análise

9 Estações Convencionais - INMET

10 Redes de Estações Automáticas Rede de PCDs (Plataformas de Coleta de Dados) do INPE e Centros Regionais de Meteorologia Acesso através de página web e FTP Rede de Estações Meteorológicas Automáticas (EMAs) do INMET Acesso através de página web, FTP, GTS e IDD. Vantagens & Desvantagens: Maior frequência de observações... Maior necessidade de verificações e manutenção...

11 Estações Meteorológicas Automáticas

12 Estações Automáticas

13 Monitoramento no CPTEC

14 Monitoramento das condições do tempo e do clima

15 Previsão de tempo e clima: Etapas e procedimentos envolvidos para a realização da previsão de tempo e clima Que resultado queremos?

16 Métodos de Previsão Metodologias para se prever o futuro: Persistência Matemático Tendência

17 Métodos A meteorologia classifica e já se utilizou dos seguintes métodos de previsão Climatológico: O conhecimento acumulado por vários anos, dos eventos de tempo e de clima do passado, permite o cálculo de valores médios (esperados) para cada período (dia ou mês) do ano e assim se pretende prever de acordo com a climatologia. Analógico Também o conhecimento acumulado por vários anos do comportamento de certos eventos de tempo e de clima, permite-nos estimar por analogia o que se espera (se prevê) para o que se sucederá no futuro, dadas as condições observadas. Previsão numérica do Tempo: Programas computacionais complexos, chamados de modelos de previsão, roda em supercomputadores e fornece previsões de muitas variáveis atmosféricas, tais como: temperatura, pressão, vento e precipitação. Um previsor examina os resultados e interage para produzir a previsão do tempo do dia.

18 Que detalhamento queremos?

19 Processos e componentes para previsão numérica de tempo Observações: Temperatura, Umidade, Inicialização Pré-processamento Análise Modelo de Previsão Pós-processamento Satélites, etc Disseminação

20 Mas o que é modelo? Equações a serem resolvidas para prever o estado da Atmosfera:

21 Escalas: temporais e espaciais

22 Grades de pontos

23 Modelos Física e parametrizações dos modelos: camada limite, fluxos de superfície (interface), física úmida (convecção, microfísica), radiação Tipos de modelos, resolução e condições de fronteira Modelos global e regional do CPTEC

24 Modelos Parametrização Física: procedimento matemático que descreve os efeitos de processos de sub-grade sobre o fluxo médio em função de parâmetros de grande escala, Dinâmica: cálculo dos outros termos das equações de previsão

25 Métodos de avaliação das Previsões Para as variáveis em geral: RMS BIAS (VIES) VARIÂNCIA Para a Precipitação (quantidade de chuva) Hit hate, Treat score, FAR, POD, BIAS, IS, IR

26 Modelos Globais e Regionais

27 Avaliação das Previsões Previsibilidade atmosférica Lorenz e limite teórico Previsão por conjuntos (estocástico) Previsão média do conjunto Confiabilidade da previsão Previsão sazonal a interanual

28 Passos anteriores a realização das Previsões Numéricas Pré-processamento tem a tarefa de: Decodificar Eliminação de erros Controle de qualidade (nível I) Exemplo: Temperatura Formação de gelo Lapse rate Hidrostática Cisalhamento de vento Salvar em Arquivos

29 Passos anteriores a realização das Previsões Numéricas Analise objetiva: Correções sucessivas, Interpolação ótima 1DVAR, 3DVAR, PSAS, RPSAS, filtro de Kalman Objetivo: Controle de qualidade (nível II) Consistência: Obs vs Prev. Obs vs obs. Gross error Campos iniciais

30 Classificação das Previsões Numéricas quanto ao prazo Previsão 0 ~ 12 h imediata ou nowcasting 12h ~ 2d curto prazo 2d 10 d médio prazo > 1 mês climática

31 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão RADIAÇÃO de ONDA LONGA RADIAÇÃO de ONDA CURTA QUÍMICA OXIDAÇÃO NUVEM CONVECÇÃO PROFUNDA NUVEM ARRASTO OROGRÁFICO SUB-GRADE CONVECÇÃO RASA ONDAS DO VENTO Fluxo de onda longa Fluxo de onda curta DIFUSÃO TURBULENTA Fluxo de Fluxo de calor calor sensível latente MODELO OCEÂNICO

32 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Todos os processos que ocorrem na atmosfera são equacionados em equações que incorporam toda a física desses processos, de modo a permitir o cálculo das mudanças nas propriedades da atmosfera e seu estado futuro (a previsão).

33 PROCESSOS IMPORTANTES Radiação atmosférica Solar Terrestre Processos úmidos Microfísica cumulus Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão

34 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão PROCESSOS IMPORTANTES DEVEM SER SIMULADOS Camada limite e superficial : processos de troca de calor e umidade são muito importantes para a previsão de tempo e ocorrem na interface entre o ar e o solo, ou o ar e a água Dissipação : a energia das ondas que causam os fenômenos de tempo naturalmente se dissipam através do atrito ou da emissão de energia para escalas menores.

35 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Cúmulos As nuvens estão numa escala de sub-grade A convecção em sua forma mais intensa e efetiva é associada a nuvens cúmulos Estas nuvens podem ser individuais ou organizadas A liberação e distribuição da energia pela pequena escala influencia a evolução de sistemas de meso e talvez sinótica escala

36 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Previsão Numérica A previsão numérica é realizada no CPTEC/INPE com a missão de fornecer a melhor previsão do tempo e do clima para todo o Brasil. Entretanto, para isso, ele precisa ter tanto modelos globais quanto regionais. Modelos Regionais: Modelos regionais realizam a previsão para uma determinada região (daí o seu nome) usando na fronteira da região as informações prevista por um modelo de área mais ampla, em geral um modelo global. Modelo BRAMS Modelo Eta

37 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Modelo Global: um modelo é denominado global quando sua área de previsão é todo o globo. Por fazer previsão para todo o globo, tais modelos não dependem de outros modelos para realizarem a previsão. Em geral, os modelos globais possuem detalhamento menos refinados que os modelos regionais pois realizam as previsões para áreas muito mais amplas.

38 Produtos CPTEC Abrir o navegador na página acima para entendermos as previsões. Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão

39 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Produtos CPTEC

40 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Produtos CPTEC

41 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão cptec.inpe.br Produtos CPTEC

42 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Produtos CPTEC Previsão de umidade específica kg/kg

43 Aspectos gerais dos modelos numéricos de previsão Produtos CPTEC Previsão para cidades: Variáveis em superfície.

44 Apêndice Alguns conceitos e definições

45 Conceitos básicos usados na Meteorologia Atmosfera: O envelope de gases que compõe o ar ao redor da Terra. Sistema de baixa pressão: Uma área de ar ascendente geralmente marcada por nebulosidade, muitas vezes referida como uma tempestade. Caos: O estado de um sistema em que distúrbios grandes e pequenos a crescer e a decair. (A atmosfera é caótica, então imprevisível após alguns dias) Clima: A média de longo prazo tempo de um lugar.

46 Conceitos básicos usados na Meteorologia Buraco na camada de Ozônio: Um estreitamento da camada protetora de ozônio na estratosfera, freqüentemente observada sobre a Antártica desde os anos 1970 durante a primavera do Hemisfério Sul. Precipitação: Vapor d água que condensa na atmosfera, caindo para a superfície como chuva, neve ou gelo Efeito Coriolis : O efeito flexão da rotação da Terra sobre o caminho das coisas em movimento na atmosfera e oceano. A flexão ou deflexão de seus percursos é para a direita no Hemisfério Norte e para a esquerda no Hemisfério Sul.

47 Conceitos básicos usados na Meteorologia Pressão: O peso da coluna de ar acima, exercido em todas as direções sobre tudo em contato com o ar. Diferenças horizontais na pressão causa vento. Diferenças verticais na pressão influencia a formação de nuvens e o desenvolvimento de tempestades. Ponto de Orvalho: A temperatura para qual o ar deve ser esfriado para que se torne saturado com vapor d água Umidade Relativa: A porcentagem de ar que está saturada com vapor d água na temperatura corrente. É um valor que muda com a temperatura. O ar que está saturado a 10 graus (100 % de umidade relativa), cai para ao redor de 50% de umidade relativa quando a temperatura sobre a 21 graus El Niño: O Oceano Pacífico torna-se mais quente, e a troca na pressão do ar, reduzindo a intensidade dos ventos de leste mudando para oeste. Essas trocas podem afetar o tempo em muitas partes do mundo.