Desenvolvimento de uma ferramenta de previsão biometeorológica para a América Latina e Caribe

Transcrição

1 Desenvolvimento de uma ferramenta de previsão biometeorológica para a América Latina e Caribe Modelo Regional de Previsão do Tempo BRAMS, Integração com Modelo Numérico PRONBIOMET Sistema de Alerta de Doenças Luiz Bartolomé Lecha Estela, Saulo Ribeiro de Freitas, Ariane Frassoni dos Santos, Fábio Luiz Teixeira Gonçalves, Adelaide Cassia Nardocci Ricardo Almeida de Siqueira Seminário Hospitais Saudáveis São Paulo - 14 de Setembro 2016

2 Introdução A integração entre o modelo BRAMS e o PRONBIOMET fornece uma oportunidade para mostrar a contribuição do CPTEC nesta questão. Disponibilizaria o produto no Brasil Modelo BRAMS e suas principais características. O acoplamento com o modelo PRONBIOMET. Considerações Finais com relação ao Produto de previsão biometeorológica.

3 Modelo BRAMS Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System Desenvolvimento iniciado com inclusão de características da América do Sul para o modelo RAMS National Center for Atmospheric Research - NCAR Modelo Regional (Área Limitada) Condições Iniciais e de Contorno Modelos Globais Em operação desde 2003 no CPTEC/INPE Ampla rede de desenvolvedores e colaboradores

4 Modelo BRAMS Colaboradores Atuais NOAA/ESRL: physical parameterizations, data assimilation, fire emissions and plumerise DWD/Germany: new dynamic core KIT/Germany: fire emissions and plumerise NASA/Goddard: fire emissions and plumerise SENAMHI/PERU: air quality forecast CNEA/Argentina: Emissions and air quality research LNCC, USP, UFRJ, UFCG, UNIFESP(2), UFRN, SISAM, UFPEL, UNESP, Several computer companies (SGI, INTEL )

5 Instituições que atualmente estão usando o BRAMS para pesquisa e previsão operacional USA France Portugal Colombia (3) Peru Argentina (2) Brazil: UFAP SISAM UEA UFPA UFPEL UFRS FUNCEME UFCG UFRN LNCC UFRJ UFJS CPTEC/INPE LAC/INPE UNIFESP(2) UNESP MASTER/USP UFPR/COPEL

6 Modelo BRAMS Resumo e Processos Físicos Representados Processos Simulados JULES-CCATT-BRAMS O JULES é um modelo de vegetação responsável pela simulação dos fluxos de energia em superfície e processos hidrológicos O BRAMS é um modelo numérico meteorológico capaz de simular circulações atmosféricas em escalas hemisféricas até escalas de grandes turbilhões da camada limite planetária. O CCATT é um sistema numérico para simular e estudar emissões, transporte, deposição e processos físicos e químicos associados a gases traço e aerossóis atmosféricos. O esquema CARMA de radiação calcula a interação de ondas curtas e longas em aerossóis e hidrometeoros. Propriedades ópticas dos aerossóis obtidas via tabela de cálculos do espalhamento Mie usando valores climatológicos da AERONET Moreira et al. (2013) JULES Joint UK Land Environment Simulator CCATT Coupled Chemistry Aerosol-Tracer Transport CARMA Community Aerosol and Radiation Model for Atmosphere

7 BRAMS Equação Continuidade Incluindo Emissões Q: emissions (biomass burning, urbanindustrial processes, biogenic, etc ) W: wet removal R: dry removal Solver for chemistry: based on the Rosenbrock s methods with dynamic timestep selection based on prescribed error tolerance and of 2 nd and 3 rd orders.

8 Modelo BRAMS PREP-CHEM-SRC A preprocessor Inventário of de trace Emissões gas and PREP-CHEM-SRC aerosol emissions fields Source Database Resolution Species Urban Industrial transportation Biogenic Biomass Burning Volcanoes Biofuel use, charcoal prod. and burning of agricultural waste RETRO 0.5 o x 0.5 o, monthly 26 chemical species EDGARv4.2, EDGAR-HTAP S. America inventory by Alonso et al., 2011 GEIA MEGAN (Guenther et al., 2006) 3BEM (Freitas et al., 2005; Longo et al., 2009) 3BEM FRE (Pereira et al., 2009) GFED (Giglio et al. (2006) and van der Werf et al. (2006) Mastin et al. (2009) AEROCON (Diehl, 2009; Diehl et al., 2011) 0.1 o x 0.1 o, monthly Model resolution, monthly CH4, NMVOC, CO, SO2, NOx, NH3, PM10, PM2.5, BC and OC CO, NO x 1 o x 1 o, monthlly Acetone, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, CO, CH3OH, DMS, NO, isoprene, terpenes and NVOC 0.5 o x 0.5 o, monthly Model resolution, daily 1 o x 1 o, 8 days/monthly Pontual (1535 volcanoes) CO, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, CH3OH, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, other ketones, toluene, isoprene, monoterpenes and sesquiterpenes 110 chemical species (Andreae & Merlet) 110 chemical species (Andreae & Merlet) Yevich and Logan (2003) 1 o x 1 o, annually 110 chemical species (Andreae & Merlet) Ash SO 2 For regional and global models: BRAMS, WRF-Chem (including NASA-Unified WRF), FIM. Also emission fields on polar-stereo, Lambert-conformal, Mercator, lat-lon, gaussian grids. Freitas et al., GMD 2011

9 Modelo BRAMS Inventário de Emissões PREP-CHEM-SRC Emissões Globais Regionais e Locais

10 Modelo BRAMS Previsão Meteorológica Comparação de chuva acumulada em 24-h accum. TRMM x BRAMS 5 km Real-time forecast for 00 UTC 27JUN2013 Rainfall estimated by TRMM BRAMS 5 km Forecast

11 Modelo BRAMS Previsão Operacional Tempo e Qualidade do Ar 550 nm Forecast valid for 18 UTC 22 SEP 2015 Provides: Weather+air quality FCT (CO, NOx, O3, PM2.5, AOD) 24 h + 72h fct 25 km grid spacing

12 Surface level CO (ppbv) Modelo BRAMS Previsão Qualidade do Ar 12Z-12SEP hpa CO (ppbv) Mega Cities pollution Old biomass burning pollution plumes new fresh plumes injected by pyrocumulus

13 CO (ppbv) Modelo BRAMS Previsão Qualidade do Ar em Alta Resolução NO x (ppbv) O 3 (ppbv) Longo, K M., S. R. Freitas, M. Pirre, et al. The chemistry CATT-BRAMS model (CCATT-BRAMS 4.5): a regional atmospheric model system for integrated air quality and weather forecasting and research. Geosci. Model Dev., 6, , 2013.

14 2003 Modelo BRAMS Desenvolvimentos e implementações no CPTEC/INPE: 13 Anos de História

15 Metodologia Integração BRAMS PRONBIOMET Acoplamento de ambos os modelos permite a criação de um produto de prognóstico biometeorológico para toda a América e do Sul e Caribe. Saídas geograficamente parecidas em termos de resolução espacial. Fácil integração do ponto de vista da física-matemática e da programação.

16 Metodologia Integração BRAMS PRONBIOMET L. B. L. Estela e T. D. Fernández; On a Regional Health Watch and Warning System

17 Metodologia Integração BRAMS PRONBIOMET Previsão BRAMS PRONBIOMET Temperatura Pressão Reduzida ao Nível do Mar Pressão de Vapor do Ar

18 Considerações Finais Integração entre os modelos BRAMS e PRONBIOMET reprentam os estágios iniciais para a elaboração de um produto de previsão biometeorológica. Abruptas mudanças no tempo. Qualidade do ar Produto gerado ainda precisa por extensa validação antes de se tornar operacional. Validação necessita de ampla participação dos profissionais de saúde

19 Considerações Finais Segundo estágio do projeto, com o desenvolvimento de capacidade interdicilinar entre o CPTEC e institutos de saúde. Os resultados da previsão biometeorológica seriam claramente entendíveis (acessíveis) para os profissionais de saúde e público em geral. O CPTEC/INPE com certeza possui interesse em participar no desenvolvimento de melhores produtos e de incentivar a troca de informação entre profissionais de diferentes áreas e assim melhores resultados sejam obtidos.

20 OBRIGADO