A Meteorologia Frente aos Desastres Naturais A Contribuição do INPE/CPTEC

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1 A Meteorologia Frente aos Desastres Naturais A Contribuição do INPE/CPTEC

2 Previsão e Usuários Programa de Tempo e Clima

3 CPTEC / INPE Missão Prover o país com o estado da arte em previsão de tempo, clima e ambiental e dispor da capacidade científica e tecnológica de melhorar continuamente estas previsões, visando o benefício da sociedade.

4 c PNT PT CS MODELOS S&HP CI CC P&D

5

6 Acessos ao Site do CPTEC

7 Previsão de Tempo (7 dias e 5500 Municípios)

8 Previsões Estendidas (por conjuntos)

9 Avisos meteorológicos Chuvas intensas ou persistentes Home Page Tempestades (Raios, granizo, etc) Ventos Intensos Temperaturas Extremas Baixa umidade ou qualidade do ar AVISO METEOROLÓGICO Secretaria Nacional de Defesa Civil Órgãos de meteorologia-centro Virtual Prefeituras e órgãos governamentais Nevoeiros Intensos ou persistentes Empresas com contrato

10 11% 8% 14% 3% 6% 58% Seca Epidemia Temperatura Ext Inundação Deslizamento Vendavais fonte Vulnerabilidade Ambiental / Rozely Santos, organizadora. Brasilia: MMA, 2007.

11 3 Supercomputadores 05 Clusters 50 Servidores Recursos 50 Terminais de Serviço 05 Sistemas de Armazenamento NAS (~150 TB) 03 Sistemas de Armazenamento SAN (~250 TB) 03 Bibliotecas de Fitas (~8 PB) 550 Microcomputadores

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14 Novo Supercomputador TOP 500 Nov-2010

15 Evolução NEC SX NEC SX /1999 NEC SX /04 SUN 2007 Cray XT Nó, 1 Proc 1 Nó, 8 Proc 12 Nós, 8 Proc Total 96 Proc 275 Nós de 02 Proc 2 Cores cada Proc Nós de 02 Proc Com 12 Cores cada Proc 512 MBMem 3.2 GFl 16 GB Mem 16 GFl 768 GB Mem 768 GFl 2.2 TB Mem 5.7 TF efetivos TB Mem 15.8 TF efetivos Disco RAID: 20 GB Disco SCSI: 48 GB Disco RAID: 67 GB Disco SCSI: 220GB Disco FC: 16 TB Disco 74 Tb Armaz. Prim: 866 TB Armaz. Secund 3.84 PB Armaz. Terciário: 6.0 PB

16 Novo Supercomputador

17 Evolução - Performance Peak Performance NEC SX-3 NEC SX-4 NEC SX-6 Cluster SUN Cray XT6 0,0032 TF 0,016 TF 0,768 TF 5,7 TF 258 TF 5 Vezes 48 Vezes 240 Vezes 7,5 Vezes 356 Vezes Vezes 45 Vezes 336 Vezes Vezes Vezes

18 Comparação de Velocidades Cray XT6 PC Core 2 Duo 1s 2h 45m 1 min 7 Dias 1 Hora 1 ano e 45 dias 1 Dia 27 anos

19 OS MODELOS DO CPTEC MODELO GLOBAL MODELO ACOPLADO MODELOS REGIONAIS MODELO DE QUALIDADE DO AR Estes modelos são rodados no modo determinístico e/ou no modo probabilístico

20 :Modelo Atmosférico Global para Previsão de Tempo Código computacional (centenas de milhares de linhas de código) que representa aproximações numéricas de equações matemáticas, equações estas representativas das Leis Físicas que regem os movimentos da atmosfera e as interações com a superfície; o cálculo é feito para até 7 dias de previsão. Número Número de de elementos: elementos: 900 x 450 x 64= 25,92 milhões 64 níveis verticais 0,4º lat 45 km 0,4º long 45 km 900 x 450 x 64= 25,92 milhões E-W E-W N-S N-S Vertical Vertical Calcula-se Calcula-se para para cada cada um um destes destes volumes: volumes: Temperatura, Temperatura, umidade, umidade, direção direção e e velocidade velocidade do do vento, vento, altura altura geopotencial. geopotencial. Domínio Geográfico Interações entre camadas Interações laterais Interações com a superfície

21 Principais Limitações da Previsão de Tempo Sistemas de escala pequena Sistemas de desenvolvimento rápido Intensidade dos fenômenos Tipos de fenômenos/épocas do ano/região

22 ALGUNS RESULTADOS ILUSTRATIVOS

23 Catarina 2008

24 Topografia do Modelo Global Caso do Furacão Catarina 210km 105km 63km 20km

25 Santa Catarina Novembro mortes, desabrigados

26 Evento em Santa Catarina Novembro de 2008 Previsão com antecedência de três dias 40km 20km 5km Precipitação real no dia previsto 26

27 Previsão de chuva acumulada de 3 dias : 30, 31, 01/Jan/2010 Evento em São Luiz do Paraitinga Previsão com antecedência de 72h, por 4 versões do Modelo Eta Áreas em laranja: chuva > 100 mm/3 dias

28 Previsão 24 horas de antecedência Precipitação Acumulada em 24 horas no dia 6 de Abril km 20km 15km 5km 28

29 Angra dos Reis 2010 New Year s eve 173mm/24h 63 deaths

30 Angra dos Reis, Dez/Jan 2010 T+24h T+24h 40 km 20 km T+24h T+24h 15 km 5 km

31 Região Serrana do RJ Aproximadamente 1000 mortes

32 Acumulado de Chuva entre 00UTC 12 00UTC 13/jan/2011 Desempenho com 1 km de resolução espacial BRAMS 1 km mm BRAMS 1 km : NX, NY = 500, processos > 2 ½h de processamento 24 horas de previsão.

33 A seca que está afetando boa parte da região Amazônica, especialmente o setor sudoeste do Amazonas e Estado do Acre, caracteriza-se por possuir o menor índice pluviométrico nos últimos 40 anos, ultrapassando períodos como os de , e , até então considerados os mais intensos. (CPTEC webpage 2005)

34 Previsão Sazonal Reuniões mensais diagnosticam o estado atual do clima global e prevêem a próxima estação através do consenso entre os participantes Elas são levadas a cabo em rede nacional, através da Internet, em parceria com o INMET

35 Detecção de Queimadas, risco de Fogo e modelagem da poluição o modelo CAT-BRAMS

36 CO na Atmosfera - Risco de Fogo Fogograma Monitoramento pro Satélite

37 Sistemas de Observações do Tempo Severo (SOS) O sistema SOS monitora e prever algumas condições de tempo como a quantidade de chuva, localização de sistemas convectivos e a quantidade de descargas elétricas sobre toda a America do Sul. São atualmente 8 produtos voltados ao Monitoramento por Satélite. Dentre estes estão: Estimadores de precipitação; vento; detecção de raios e sua probabilidade; classificador de nuvens; previsão de precipitação (hydrotrack) e sistemas convectivos (ForTraCC ). Tambem são integrados 3 radares ao sistema SOS (São Roque-SP, Pico do Couto-RJ e GAMA-DF). São gerados campos de conteúdo de água integrado verticalmente (VIL) e um Índice de Severidade. Além disso, existem as previsões de precipitação e VIL pelo sistema ForTraCC-RADAR/VIL

38 Sumário Fortracc Hydrotrack Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença de Canais do Satélite GOES SOS (Sistemas de Observação de Tempo Severo)

39 FORTRACC Machado e Laurent (2004) A T1 A T2 A T3 Time 1 A A Ql. V 1 t Ql t 400 (1/A) (DA/DT) 10^6 160 Convective System radius (km) d(area)/dt=>lifetime/life cycle (1/A)(DA/DT) 10^ TIME Time (minutes)

40 FORTRACC Forecasting and Tracking of Active Convective Cells A T2 A T3 A T1 Time AE 1 A A t. v

41 FORTRACC Previsões Características da Evolução do Sistema

42 HYDROTRACK 1/A*(dA/dt) ,0 2,0 4,0 6,0 8,0 Tempo (horas) IR 0-2hs Prec 0-2hs IR 2-4hs Prec 2-4hs IR 4-8hs Prec 4-8hs Algorítmo para Previsão a Curto Prazo e Evolução de Sistemas Precipitantes, foi baseado na utilização em conjunto do ForTraCC e do Hidroestimador. Ou seja, O ForTraCC foi adaptado para assimilar os campos de precipitação ao invés das Tb.

43 Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença a de Canais do Satélite GOES Obtida a partir da diferença entre as temperaturas de brilhos dos canais infravermelho e vapor da água do satélite GOES; Exemplo WV IR > 0 De acordo, com Kurino (1997), as diferenças positivas entre os canais do WV e IR podem está relacionadas com topos de nuvens frias ou nuvens Penetrativas (nuvens convectivas que o topo consegue penetrar na tropopausa).

44 Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença a de Canais do Satélite GOES

45 Probabilidade de Ocorrência de Descargas Elétricas Utilizando a Diferença a de Canais do Satélite GOES Rede BRASILDAT 46 sensores de raios pertencem a Rede Brasileira de Detecção de Descargas Atmosféricas

46 SOS O sistema SOS irá monitorar e prever algumas condições de tempo como a quantidade de chuva, localização de sistemas convectivos e a quantidade de descargas elétricas, ocorridos em um determinado tempo. Estes dados serão calculados por municípios. São atualmente 8 produtos voltados ao Monitoramento por Satélite. Dentre estes estão: Estimadores de precipitação; vento; detecção de raios e sua probabilidade; classificador de nuvens; previsão de precipitação (hydrotrack) e sistemas convectivos (ForTraCC ). Também são integrados 3 radares ao sistema SOS (São Roque SP, Pico do Couto RJ e Gama DF). São realizados cálculos do conteúdo de água integrado verticalmente (VIL) e um Índice de Severidade. Além disso, existem as previsões de precipitação e VIL pelo sistema ForTraCC RADAR/VIL

47 SOS Camadas Produtos de Satélite Produtos de RADAR

48 Funcionalidades Barra de Ferramentas Camadas Legendas dos Mapas Atuais Produtos Produtos de de Satélite Satélite e Radar Radar Transparência (opacidade) Descrição dos dados apresentados no mapa atual Bordas dos Sistemas Precipitantes

49 Chuva Hidroestimador Radar Descargas elétricas Previsao do fortracc para 120 minutos

50 Programa Espacial Brasileiro CBERS 3 CBERS 4 CBERS 5 CBERS 6 Amazônia 1 Lattes 1 GPM BR Amazônia 2 Lattes 2 SABIA 2 SABIA MAPSAR GEO Met BR CBERS PMM Geostac.

51 Satélites Meteorológicos Medida da Precipitação Constelação GPM Satélite Geoestacionário Brasileiro

52 GEOSS Sistema dos Sistemas de Observação da Terra Benefícios a Sociedade Integração das observações Gerenciamento dos dados Troca de dados de forma aberta Treinamento de pessoal Menor Latência possível

53 GEOSS 1) Reduzindo a perda de vida e da propriedade devido aos desastres naturais e humano-induzidos; 2) Entendendo os fatores ambientais que afetam a saúde humana e o bem estar; 3) Melhorando a gerência dos recursos energéticos; 4) Entendendo, mitigando, avaliando, prevendo e adaptando o homem a variabilidade climática e a mudança do clima; 5) Melhorando a gerência dos recursos hídricos através do melhor entendimento do ciclo da água; 6) Melhorando a previsão do tempo, o diagnóstico do estado da atmosfera e os avisos de alerta; 7) Melhorando a gerência e a proteção do ecossistema terrestre, dos litorais e marinhos; 8) Apoiando a agricultura sustentável e o combate a desertificação e 9) Compreendendo, monitorando e conservando a biodiversidade.

54 O GEONETCast GEO-NETCast é um sistema de disseminação de dados e produtos para gerar benefícios a sociedade pela qual os satélites ambientais e as medidas in situ, produtos derivados e serviços são transmitidos aos usuários através de satélites. INPE envia pelo Geonetcast para Africa imagens CBERS INPE envia pelo GeonetCast para todo o Brasil e a América do Sul: focos de queimadas, precipitação, previsão imediata, imagens de satélite

55 `PROPOSTA Submetida pela CMCH Sistema Nacional de Alertas de Desastres Naturais Fase 1 1) Rede Brasileira de Radares Meteorológicos (RADBRASIL) 2) Sistema Integrado de Banco de Dados em Tempo Real 3) Novas estações meteorológicas, hidrológicas e oceanográficas 4) Assimilação e modelagem em alta resolução 5) Sistemas de Alertas Demonstrativo em algumas cidades de maior vulnerabilidade

56 PROPOSTA Submetida pela CMCH Plano Nacional para Radares Meteorológicos: RADBRASIL Plano Nacional para Radares Meteorológicos: Proposta para a implantação da Rede Brasileira de Radares Meteorológicos - RADBRASIL

57 Marco Legal - PEC-12/2003 Define a competência da União no ordenamento do Sistema Nacional de Meteorologia e Climatologia Proposta de Emenda Constitucional No 12 de 2003 (PEC 12/2003). que altera os artigos 21 e 22 da Constituição Federal para definir a competência da União no ordenamento do Sistema Nacional de Meteorologia e Climatologia Criação do Conselho Nacional de Meteorologia Aprovação da Política Nacional de Meteorologia Criação do Fundo Setorial de Meteorologia (das 19 áreas estratégicas somente a meteorologia não conta com recursos de um fundo ou subvenção). Articulação Nacional - Fortalecimento da parceria entre as esferas Federal e Estadual - Responsabilidade pela parte Operacional da Meteorologia

58 A Segunda Revolução da Meteorologia Brasileira No momento atual, requer se uma profunda revisão do denominado sistema nacional de meteorologia e climatologia, seguindo a primeira grande revolução meteorológica com a implantação no país de metodologia moderna de previsão numérica de tempo, por meio de supercomputação. Hoje o CPTEC tornou se a realidade discutida e apontada pela comunidade de Meteorologia do Brasil em meados dos anos Uma segunda revolução meteorológica se faz necessária tendo em vista a enorme e crescente demanda da sociedade e de seu setor produtivo por maior quantidade e qualidade de dados, previsões e aplicações para a agricultura, defesas civis (nacional, dos estados e municípios), energia, salvaguarda da vida e da propriedade, influência do clima na saúde pública. Implantar o novo sistema nacional de meteorologia e climatologia para fazer face aos enormes e importantes problemas oriundos das mudanças climáticas, principalmente às variações naturais do clima sazonal, inter anual e decadal são requeridas novas estruturas de observação do tempo e clima, de modelagem, previsão e aplicações. O Sistema Nacional de Meteorologia que deverá incluir: Rede de radares, satélites, banco de dados integrados, sistemas de comunicação,

59 Proposta para o Programa Nacional de Meteorologia, Climatologia e Hidrologia 1. Sistema Nacional de Meteorologia e Climatologia: institucionalização e consolidação (marco legal, fundo nacional de meteorologia e institucionalidade federal e estadual) 2. Sistema de observação da atmosfera e do oceano 3. Rede nacional de radares meteorológicos 4. Satélites meteorológicos 5. Modelagem numérica, assimilação de dados e desenvolvimento de produtos para aplicações 6. Pesquisa e formação de recursos humanos 7. Previsão imediata, de tempo e de clima sazonal: fortalecimento da infraestrutura e melhoria da qualidade Executores: CPTEC-MCT, INMET-MAPA, CHM, DECEA, ANA-MMA, Centros Regionais, Universidades, institutos tecnológicos, SIPAM, EMBRAPA, INFRAERO entre outras. 15/04/2010 Reunião Secretaria Executiva MCT 59

60 Indicadores do Programa de Meteorologia e Climatologia Reduzir o número de perdas humanas e materiais em casos de eventos extremos através do aumento do número de avisos meteorológicos em 24, 48,72 e 96 horas. Aumentar a produtividade através da melhoria da qualidade da previsão Sazonal Redução das perdas do seguro agrícola através da melhoria da qualidade da previsão de tempo. Reduzir as perdas por transportes rodoviários, aeronáuticos e marítimos através da melhoria da previsão de tempo e previsão imediata. Estimular o turismo através da melhoria da previsão de tempo Aumentar a participação no desenvolvimento de pesquisa em ciências atmosféricas através do aumento do número de publicações nacionais e internacionais. Melhorar a qualidade de vida da população através do fornecimento de informações sobre a qualidade do ar e do tempo com antecedência e confiabilidade. Aumentar a sustentabilidade através informações confiáveis e tempestivas.

61 2011

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