AVALIAÇÃO DA PREVISÃO DE PRECIPITAÇÃO DO MODELO ETA NO LESTE DO NORDESTE DO BRASIL PARA O PERÍODO CHUVOSO DE 2006

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1 AVALIAÇÃO DA PREVISÃO DE PRECIPITAÇÃO DO MODELO ETA NO LESTE DO NORDESTE DO BRASIL PARA O PERÍODO CHUVOSO DE 6 Maytê Duarte Leal Coutinho, Ivaldo Barbosa de Brito 2, Michelyne Duarte Leal Coutinho 3. RESUMO: O Leste do Nordeste do Brasil (LNEB) apresenta clima quente e úmido com totais pluviométricos anuais variando de 6 a mm. Esses totais, em algumas situações, causam inundações e conseqüentemente prejuízos para a sociedade. Tais acumulados são conseqüências da atuação de vários sistemas meteorológicos, em especial os distúrbios ondulatórios de leste. O modelo Eta com resolução de 4 km do Centro de Previsão de Tempo está em operação no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) para gerar produtos de grande utilidade à comunidade cientifica, como a previsão da precipitação no LNEB. A avaliação desses produtos foi feita para o período mais chuvoso (de abril a julho) de 6 no LNEB, através de dados de 8 estações meteorológicas, disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia e por plataformas de coletas de dados do INPE. A chuva prevista pelo modelo Eta nas estações mostrou melhores resultados no meses de junho e julho, já que a precipitação prevista esteve mais próxima da observada e os erros estatísticos obtidos apresentaram menores valores. Já o mês de maio foi o que apresentou um maior número de estações em que o modelo Eta superestimou o total de precipitação acumulada. Palavras-chave: Previsão do modelo Eta, leste do Nordeste do Brasil, período chuvoso. ABTRACT: The East of Northeast Brazil (ENB) is dominated by a warm and wet climate with annual rainfall totals ranging from 6 and mm. These totals, in some situations, cause flooding and consequently damage to society. These annual rainfall totals are consequences of the action of various weather systems, particularly the easterly waves Disturbances. The Eta model with a resolution of 4 km from the Center for Weather Prediction (CPTEC) is in operation at the National Institute for Space Research (INPE) to generate products of greater value to the scientific community, as the prediction of rainfall in LNEB. The evaluation of these products was made (mainly) for rainy period (April-July) of 6 in LNEB through data from 8 meteorological stations, provided by the National Institute of Meteorology (INMET) and platforms for collecting data from INPE. The rain simulated by the Eta model showed better results in the months of June and July, because the values of rainfall were closer to the observed values and the Statistical errors obtained showed lower values. The month of May was the greater number of stations that the Eta model overestimated the amount of accumulated precipitation. Keywords: Eta forecast model, East of Northeast Brazil, rainy season.. INTRODUÇÃO O Nordeste do Brasil (NEB) situa-se entre as latitudes de aproximadamente ºS a 8ºS e as longitudes de 35ºW a 47ºW. Possui um clima semi-árido na maior parte da região, devido aos valores médios totais anuais relativamente baixos de precipitação. Existem diferentes regimes de precipitação no NEB: a principal estação chuvosa no norte ocorre no período fevereiro a abril, já no sul, as chuvas ocorrem durante o período de novembro a janeiro e no leste do NEB, a estação chuvosa é de abril a junho (Strang, 972). A Figura ilustra o regime de precipitação da região NEB em termos de distribuição espacial. O estudo aqui apresentado é referente à costa leste do Nordeste (LNEB), onde os totais de precipitação são elevados quando comparados com as áreas do interior. Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas (UACA) / Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Av. Aprígio Veloso, 882, Bodocongó, CEP , Campina Grande PB, Brasil. mayteleal@hotmail.com. 2 Mesma instituição anterior. ivaldo@dca.ufcg.edu 3 Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) /Comando Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA); Praça Marechal Eduardo Gomes, 5 - Campus do CTA - Vila das Acácias - CEP: , São José dos Campos SP, Brasil. michelyne_duarte@yahoo.com.br

2 Esses totais de precipitação são provocados principalmente por pulsos atmosféricos que vem do oceano Atlântico, conhecido como Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOL). Figura - Distribuição espacial dos regimes de chuva sobre o NEB. Os histogramas da precipitação são para estações selecionadas cujas posições estão marcadas com suas iniciais no mapa. Fonte: Nobre e Molion (988). Durante o inverno, a previsão de chuvas observadas ao longo da costa é um grande desafio para aqueles que se preocupam com a previsão de tempo. Anualmente, as chuvas de inverno no LNEB causam inundações e conseqüentemente prejuízos para a sociedade. Os principais sistemas que ocasionam essas intensas precipitações estão associados aos DOLs. Os modelos de previsão numérica de tempo são considerados como guias pelos meteorologistas para elaboração de boletins de previsão, porém com limitações em representar realisticamente a estrutura complexa e a evolução temporal da atmosfera. Tais limitações estão relacionadas aos esquemas numéricos, erros de truncamento, simplificações da física, etc., podendo causar erros sistemáticos na integração do modelo. O conhecimento desses erros pode ajudar aos meteorologistas corrigirem os boletins e os grupos de modelagem para introduzir correções/modificações na estrutura dos modelos numéricos. Assim, é necessária uma contínua avaliação das previsões dos modelos para detecção desses erros. Este trabalho tem como objetivo avaliar a previsão de precipitação do modelo Eta com resolução de 4 km no LNEB, durante o inverno (AMJJ) de 6. Para isso, uma avaliação da previsão sazonal foi feita em 8 estações meteorológicas localizadas na região de estudo e, logo após, prosseguiu-se com o cálculo de erros estatísticos para verificação do desempenho do modelo Eta na região. 2. DADOS E METODOLOGIA 2.- Dados A região de estudo corresponde ao LNEB, conforme ilustrado na Figura 2 com a cor em laranja. Os quadrados em pretos posicionam espacialmente as 8 estações meteorológicas, seguidas pela ordem numérica correspondente a cada estação. Definiu-se como sendo o LNEB, a região que apresentou características pluviométricas semelhantes na costa do NEB. Para tanto, utilizou-se a climatologia de precipitação realizada por Nobre e Molion (988), mostrada na Figura.

3 Figura 2 - Pontos de Observações da Costa leste do Nordeste e seqüência numérica correspondente a cada estação meteorológica. No desenvolvimento deste estudo, foram utilizados dados pluviométricos observados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e plataforma de coleta de dados (PCDs) do Ministério da Ciência e Tecnologia/Ministério de Minas e Energia/Agência Nacional de Energia Elétrica (MCT/INPE/MME/ANEEL), para o período de abril a julho de 6. Esse período foi escolhido por coincidir com o período em que estão disponíveis as previsões sazonais operacionais do modelo Eta. As previsões de precipitação resultantes do modelo Eta, com resolução de 4 km e saída a cada seis horas, foram integradas a partir da condição inicial (CI) gerada pelo Modelo de Circulação Geral Atmosférico (COLA) do CPTEC. Foi utilizada a CI do dia 5 de fevereiro de 4 as 2 UTC. Uma climatologia do modelo Eta foi feita para o período de 997 a a fim de obter as anomalias mensais (AMJJ) previstas pelo mesmo. A fonte de dados climatológicos de precipitação observada foi o INMET, com período de 99 a. Esta climatologia foi feita calculando-se a média da precipitação em cada estação do período mais chuvoso (AMJJ) no LNEB, e da mesma forma que a climatologia do modelo, foi usada para calcular as anomalias mensais observadas do período em estudo Erros estatísticos Os totais de precipitação das estações previstas pelo modelo Eta foram comparados com os observados em cada estação. As anomalias de precipitação observada foram calculadas através da diferença entre a precipitação mensal observada e a climatologia mensal. Assim, como os desvios mensais da precipitação prevista pelo Eta e a climatologia observada, o modelo Eta ainda não apresenta uma climatologia. Com isso, duas variáveis foram obtidas: uma anomalia de precipitação e o desvio da previsão da precipitação com relação à climatologia observada. A partir destas duas variáveis, foram calculados os seguintes erros: O BIAS (Equação ) mostra a quantidade de chuva que em média o modelo errou, ou seja, o total médio de chuvas para mais ou para menos, além do observado. N BIAS = ( Pprevi Pobsi) () N i= O MAE é o erro absoluto médio e indica o que realmente ocorreu. Por exemplo, supõe-se que se têm duas previsões, uma errou em + mm a outra errou em - mm. Neste caso, o BIAS seria zero, já que a média é zero e o MAE seria mm, ou seja, foi o que realmente o modelo errou. O MAE é dado pela seguinte expressão: N MAE = Pprev i Pobs i (2) N i= Em que: N é o número total de previsões corrigidas, Pprev i é a i-ésima precipitação prevista obtida do Modelo Eta, Pobs i é a i-ésima precipitação observada.

4 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES A análise dos principais sistemas meteorológicos que atuaram no período em estudo foi extraída do Boletim climanálise 4, fornecido pelo CPTEC. Dentre os principais sistemas que atuou no LNEB, destacaramse os DOLs. A Figura 3 exemplifica um dia com atuação de DOLs no LNEB no ano de 6, através da imagem de satélite no canal espectral infravermelho. Forte convecção, contornada pelo círculo em preto, está associada à atuação destes sistemas. Figura 3 - Imagem de satélite no canal infravermelho para o dia 22 de maio de 6 às 8 UTC. Círculo em preto representa nebulosidade associada aos DOLs. A Figura 4 mostra a precipitação acumulada obtida pela previsão do modelo Eta e observada para o período de abril a julho de 6. Nota-se que o modelo Eta tende a superestimar os totais acumulados no LNEB, principalmente nas estações 9 e 2, conforme mostra as Figuras 4(a), 4(b), 4(c) e 4(d), sendo a diferença mais significativa de precipitação acumulada em torno de 38 mm na Figura 4(c). Nas estações 3, 4, 5 e 6 das Figuras 4(a), 4(b), 4(c) e 4(d), o modelo Eta apresenta bom desempenho, pois tende a prever o total acumulado próximo ao observado. Já nas estações 8, e, a previsão do modelo é subestimada, como pode ser visto nas Figuras 4(b), 4(c) e 4(d). Fazendo uma análise mensal, nota-se que o modelo Eta superestima a precipitação acumulada no mês de maio em um maior número de estações, correspondente a treze estações. Já no mês de junho, é encontrado o menor número (sete) de estações em que o modelo Eta superestima a precipitação acumulada e o maior número (oito) de estações em que o modelo Eta subestima os totais acumulados. Junho e Julho são os meses em que as previsões do modelo Eta foram mais satisfatórias, já que foram encontrados um número maior de estações com o total de chuva mais próximo do observado, sendo seis estações em junho e oito estações em julho. Precipitação acumulada (a) (b) (c) ETA Obs Figura 4- Previsão de precipitação acumulada do modelo Eta válidas para (a) abril, (b) maio, (c) junho e (d) julho de 6. (d) 4 acesso em 2 de agosto de 8.

5 A Figura 5 mostra os erros BIAS e MAE do modelo Eta em prever a precipitação acumulada para os meses de abril a julho de 6. Observa-se que em cada mês, o BIAS apresentou um erro menor do que o MAE, com exceção do mês de maio em que o BIAS e o MAE apresentam valores bem próximos. O menor (correspondente a 5) erro BIAS é no mês de junho. O erro MAE apresentou o maior valor em abril, já o BIAS no mês de maio. Em geral, os menores valores de erros BIAS e MAE foram obtidos nos meses de junho e julho Abril Maio Junho Julho BIAS Figura 5- Erros estatísticos MAE e BIAS do modelo Eta em prever a precipitação acumulada para o período de abril a julho de CONCLUSÕES A chuva prevista pelo modelo Eta nas 8 estações meteorológicas do LNEB mostrou melhores resultados nos meses de junho e julho, já que a precipitação prevista esteve mais próxima da observada em um maior número (seis e oito, respectivamente) de estações, além dos erros BIAS e MAE terem apresentados os menos valores, quando comparados aos valores dos outros meses em estudo. Já o mês de maio, foi o que apresentou um maior número (treze) de estações em que o modelo Eta superestimou o total de chuvas, além do erro BIAS ter obtido o maior valor () com relação aos outros meses analisados. 5- AGRADECIMENTOS Ao CPTEC/INPE pelo fornecimento dos dados no desenvolvimento deste estudo e a Dra. Chou Sin Chan pela orientação oferecida. 6- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CLIMANALISE - Boletim de Monitoramento e Análise Climática. Cachoeira Paulista, SP: INPE, 6. Mensal. ISSN acesso em 2 de agosto de 8. CHOU, S. C et al. Refinamento estatístico das previsões horárias de temperatura a 2m do Modelo ETA em estações do Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, Vol. 22, n.3, , Dezembro / 7. NOBRE, C. A., MOLION., L. C. B. The Climatology of Droughts and Drought Prediction,. In: Impacts of Climatic Variations on Agriculture, v.2: Assessements in semi-arid regions, M. P. Parry, T.R. Carter e N. T. Konijn (eds.), 988, D. Reidel Pub. Co., 764p. STRANG, D. M. G. D. Climatological analysis of rainfall normals in Northeast Brazil. IAE-M 2/72. (Disponível no Centro Tecnológico Aeroespacial, 2, São José dos Campos, São Paulo, Brasil). 29 pp MAE