3203 APERFEIÇOAMENTO DE UM MÉTODO DE PREVISÃO DE TEMPERATURAS MÁXIMAS PARA PELOTAS Natalia Fedorova; Maria Helena de Carvalho; Benedita Célia Marcelino; Tatiane P. Pereira, André M. Gonçalves; Eliane P. Alves; Elizabeth Signorini; Gilsane M. C. Pinheiro; Júlio R. Q. Marques; Vladair M. de Oliveira; Antonio J. de Almeida Centro de Pesquisas Meteorológicas/UFPel natalia@cpmet.ufpel.tche.br A method for maximum temperatures forecasting for Pelotas, which was developed by the authors, was improved by using data for 3 years. The maximum temperature forecasts were elaborated using the pressure value at the top of the dry adiabatic lapse rate distribution layer and cloudiness types. This pressure value was calculated for all months of the year for Pelotas. Comparison of the forecast of maximum temperature with the real temperature shows the good agreement. 1. INTRODUÇÃO A primeira descrição da formação do gradiente vertical de temperatura adiabático seco durante o dia, na hora em que é observada a temperatura máxima, foi feita por Pettersen (1940). Ele apresentou o processo do estabelecimento da inversão noturna de temperatura na camada limite e a formação de uma camada próxima da superfície com gradiente vertical de temperatura adiabático seco. Baseado neste trabalho de Pettersen e estudos especiais para a região Européia foi desenvolvido um método de previsão de temperatura máxima para as regiões das latitudes médias da Rússia (Manual, 1986). Este método de previsão de temperatura máxima vem sendo utilizado operacionalmente na parte da Rússia Central há muitos anos. Em Fedorova et al.(1998) foi apresentado o resultado da adaptação deste método para o Sul do Brasil, utilizando um arquivo de dados para um período menor do que um ano e para nem todas as estações do ano. A continuação deste trabalho foi apresentado em Fedorova et al.(1999), onde os resultados foram obtidos para todo o ano. O objetivo deste trabalho é a obtenção dos valores do topo da camada de distribuição vertical do gradiente adiabático seco para todos os meses e estações do ano, com base num arquivo de dados mais extenso. E também, neste trabalho, pretende-se comparar os valores de temperatura máxima prevista por este método com os valores de temperatura máxima observada em Pelotas. 2. DADOS E METODOLOGIA Para realizar este trabalho foram coletados dados de temperatura máxima (TMAX), temperatura máxima do bulbo seco (TMBS), pressão, tipos e quantidade de nuvens. A informação sobre a nebulosidade foi observada e coletada na estação meteorológica do CPMet especialmente para a realização do presente trabalho. As distribuições verticais de temperatura foram obtidas pelo dados do modelo do National Center for Environmental Prediction (NCEP) dos Estados Unidos para o ponto geográfico da estação meteorológica do CPMet, utilizando os seguintes níveis de pressão: 1000, 925, 850, 700, 500 e 400 hpa e os dados de pressão e temperatura na estação meteorológica do CPMet. Para o presente trabalho foi elaborado um arquivo de dados para o período de 1 o de agosto de 1997 até dezembro de 1999. Os valores de altura no topo da camada com gradiente vertical adiabático seco (HMAX e HMBS) foram obtidos, no diagrama termodinâmico, ascendendo-se a partir dos pontos com valores de TMAX e TMBS, respectivamente, do nível de pressão à superfície na estação meteorológica até o nível de cruzamento com a curva da distribuição vertical de temperatura. Este nível de cruzamento é o topo desta camada. A partir destes dados, foi elaborada uma tabela, com a altura desta camada, a qual deve ser utilizada para se fazer a previsão da temperatura máxima. Para tanto, deve-se realizar o processo inverso, ou seja, a partir do ponto em que a curva de distribuição da temperatura atinge o topo da camada com gradiente adiabático seco, determinado da tabela mencionada anteriormente, desce-se pela adiabática seca até o nível da pressão à superfície, o valor encontrado é a temperatura máxima prevista. A profundidade de camada com gradiente vertical de temperatura adiabático seco depende dos tipos e quantidade de nuvens e, também, das estações do ano. Por isso, para o melhoramento do método de previsão de temperatura máxima à superfície é preciso estudar mais detalhadamente as ligações entre a profundidade desta camada e a nebulosidade. Para a realização deste trabalho foi aumentado o arquivo de dados que permitiu obter os valores de pressão no topo desta camada usando-se um arquivo mais representativo.
3204 Para três estações do ano foram construídas as séries temporais da temperatura máxima prevista calculada com base nos dados de Hn (novos dados de altura do topo da camada com gradiente adiabático seco) da Tabela 4 e da temperatura máxima (TMAX) observada no CPMet. Para o verão isto não foi feito devido ao pequeno arquivo de dados de distribuição vertical de temperatura do modelo do NCEP. As séries temporais das previsões e observações diárias de temperatura máxima foram construídas utilizando-se apenas os dados que não haviam sido incluídos nos trabalhos anteriores (Fedorova et al., 1998 e 1999), ou seja, a partir de agosto de 1998 até dezembro de 1999. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os valores médios da TMAX e TMBS para as estações do ano durante todo o período de estudo são apresentados na tabela 1. Estes dados mostram que TMAX é maior do que TMBS para todas as estações do ano. A diferença TMAX e TMBS é mínima no outono (0,1 o C) e máxima na primavera, quando atinge 1,0 o C. Tabela 1. Valores médios de TMAX e TMBS (em o C) para as estações do ano. Estação do ano TMAX TMBS inverno 19,0 18,4 primavera 23,2 22,2 verão 26,1 25,4 outono 20,5 20,4 Tal como foi observada uma diferença entre TMAX e TMBS, existe uma diferença entre HMAX e HMBS (tabela 2). Em todas as estações do ano a profundidade da camada com gradiente vertical de temperatura adiabático seco é maior, se for calculada a altura desta camada pelos dados de TMAX. A diferença entre HMAX e TMBS é de 12 até 18 hpa. Esta camada é mais profunda no verão e mais rasa no inverno. Tabela 2. Valores médios de HMAX e HMBS (em hpa) para as estações do ano. Estação do ano HMAX HMBS inverno 931 943 primavera 901 917 verão 879 897 outono 914 929 Os valores de HMAX e HMBS para todos os meses são apresentados na tabela 3. A diferença entre HMAX e HMBS para todos os tipos de nuvens fica entre 0 e 45 hpa. As maiores diferenças foram observadas nos meses de novembro (44 hpa para dias sem nebulosidade e/ou com nuvens em altos níveis), de setembro (45 hpa para nuvens em médios níveis e para nuvens baixas com a cobertura do céu 6/10) e de abril (45 hpa para nuvens baixas com a cobertura do céu > 6/10). Em média para todos os tipos de nuvens esta diferença for um pouco menor do que 20 hpa. Para a utilização dos valores de profundidade da camada com gradiente adiabático seco (H) para a previsão de temperatura máxima foi construída a tabela 4 com os valores médios de HMAX e HMBS, os quais foram arredondados. Os dados da tabela 4 apresentam os novos valores de H (em hpa). Nos meses de junho e julho a altura de H foi menor do que para os outros meses para qualquer tipo de nebulosidade. A altura de H atingiu seu valor máximo ( 740 hpa) no mês de novembro para os dias sem nebulosidade e/ou com nuvens em altos níveis. Nos dias com nuvens em médios níveis e em baixos níveis com cobertura do céu 6/10, a camada mais profunda (860 hpa) foi observada nos meses de fevereiro e setembro. Nos dias com nuvens baixas com cobertura do céu > 6/10 a altura H foi maior (870 hpa) no mês de dezembro.
3205 Tabela 3. Altura (hpa) da camada com gradiente vertical adiabático seco (HMAX e HMBS) para previsão da temperatura máxima, para cada mês, e de acordo com o nível das nuvens. --- indica que não foram observados dias com este tipo de nebulosidade ou houve falta de dados. D é a diferença entre HMBS e HMAX. mês nebulosidade sem nuvens e nuvens altas nuvens médias e nuvens baixas nuvens baixas (>6/10 de cobertura) ( 6/10 de cobertura) HMBS HMAX D HMBS HMAX D HMBS HMAX D Janeiro --- --- --- 915 890 25 900 880 20 Fevereiro --- --- --- 870 854 16 915 912 3 Março --- --- --- 890 880 10 895 880 15 Abril 910 875 35 880 863 17 950 905 45 Maio 910 895 15 898 868 30 990 965 25 Junho 945 927 18 960 935 25 990 992 2 Julho --- --- --- 945 930 15 960 930 30 Agosto 935 928 7 925 920 5 970 960 10 Setembro 889 874 15 885 840 45 945 935 10 Outubro 873 872 1 910 905 5 910 888 22 Novembro 766 722 44 935 932 3 916 877 39 Dezembro 840 820 20 935 920 15 878 868 10 médias 17,2 17,6 19,2 Tabela 4. Altura (hpa) da camada com gradiente vertical adiabático seco (H) para previsão da temperatura máxima, para cada mês, e de acordo com o nível das nuvens. Hn é o valor de H obtido neste trabalho, Hv é a mesma altura obtida anteriormente (Fedorova et al., 1999). D é a diferença entre Hn e Hv. O símbolo --- mostra falta de dados. Mês nebulosidade sem nuvens e nuvens altas nuvens médias e nuvens baixas ( 6/10 de cobertura) nuvens baixas (>6/10 de cobertura) Hn Hv D Hn Hv D Hn Hv D Janeiro --- 870 --- 900 900 0 890 960 70 Fevereiro --- 840 --- 860 910 50 910 910 0 Março --- --- --- 880 850 30 890 920 30 Abril 890 850 40 870 900 30 930 950 20 Maio 900 880 20 880 920 40 980 960 20 Junho 940 940 0 950 980 30 990 980 10 Julho --- --- --- 940 950 10 950 990 40 Agosto 930 910 20 920 900 20 960 960 0 Setembro 880 860 20 860 890 30 940 940 0 Outubro 870 810 60 910 920 10 900 920 20 Novembro 740 760 20 930 890 40 900 930 30 Dezembro 830 860 30 930 920 10 870 900 30 médias 24 25 23
3206 Os dados da tabela 4 também mostram as diferenças entre os valores de H obtidos pelo arquivo novo, mais extenso, e o arquivo, utilizado no trabalho anterior (Fedorova et al., 1999). Os dados desta tabela permitem observar que em alguns meses o aumento do banco de dados não modificou os valores de H. Para outros meses os valores de H obtidos anteriormente e neste trabalho são bem diferentes e atingem o valor de 70 hpa para os dias com nuvens em baixos níveis com cobertura do céu 6/10. Em média, as diferenças de H para os dados novos e os anteriores são de 24 hpa. As séries temporais da temperatura máxima prevista e da temperatura máxima (TMAX) observada no CPMet foram construídas para três estações do ano (figura 1). No eixo das abscissas, a palavra Dias significa os dias em que houve dados de TMAX e seção vertical de temperatura (construída pelo modelo NCEP), a qual permitiu calcular a temperatura máxima prevista. Os cálculos não foram feitos para todos os dias devido a falha nos dados de TMAX nos fins de semana, quando não se tinha observações, e, também, devido a falhas nos dados do modelo e, por isso, falha nos dados de temperatura máxima prevista. A figura 1 mostra boa concordância entre as duas séries temporais para três estações do ano. As maiores diferenças entre estas séries ocorrem na primavera, o que já havia sido verificado em relação a TMAX e TMBS quando foi comentada a Tabela 1. Nesta estação do ano, entre TMAX e a temperatura máxima prevista, encontrou-se que a maior diferença atingiu 8,1 o C. No dia em que isto foi verificado, o modelo não mostrou queda de temperatura no topo H (940 hpa), o que deveria ocorrer, porque havia passado uma frente fria na região. Ao contrário, o modelo mostrou um aumento de temperatura na vanguarda da frente. Todavia, a região já se encontrava na retaguarda da frente fria. Por isso foi observada esta grande diferença entre as temperaturas máximas prevista e observada. A melhor concordância entre TMAX e a temperatura máxima prevista por este método foi observada no outono. Nesta estação do ano, a maior diferença entre as duas temperaturas foi de 2,9 o C. Esta pequena diferença entre as temperaturas máximas no outono já havia sido observada nos dados que foram utilizados para obtenção da altura do topo da camada com gradiente vertical de temperatura adiabático seco (HMAX e HMBS), quais sejam, entre TMAX e TMBS (Tabela 1). a)
3207 b) c) Figura 1 - Séries temporais das previsões (---) e observações ( ) diárias de Tmax (Temperatura) em o C para três estações do ano: a) inverno, b) outono e c) primavera.
3208 4. CONCLUSÃO Foi feito o aperfeiçoamento do método de previsão de temperatura máxima para a cidade de Pelotas, utilizando dados sobre o topo da camada com gradiente vertical adiabático seco durante o dia, através do aumento do arquivo de dados utilizados. No resultado foi obtida uma tabela com os valores deste topo da camada para utilização na previsão de temperatura máxima. Este método de previsão da temperatura máxima pode ser usado na prática operacional. 5. AGRADECIMENTO Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo financiamento deste trabalho no Centro de Pesquisas Meteorológicas da Universidade Federal de Pelotas. Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) pelo financiamento deste trabalho no Centro de Pesquisas Meteorológicas da Universidade Federal de Pelotas. 6. REFERÊNCIAS FEDOROVA, N., CARVALHO, M. H.; GONÇALVES, A. M.; ALVES, A. P.; SIGNORINI, E.; PINHEIRO, G. M. C.; MARQUES, J. R. Q.; OLIVEIRA, V. M.; ALMEIDA, A. J. Previsão de temperaturas máximas para Pelotas. In: CONGRASSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 10, 1998, Brasília. Anais, (Cd-rom). FEDOROVA, N., CARVALHO, M. H.; GONÇALVES, A. M.; ALVES, A. P.; SIGNORINI, E.; PINHEIRO, G. M. C.; MARQUES, J. R. Q.; OLIVEIRA, V. M.; ALMEIDA, A. J. Verificação de um método de previsão de temperaturas máximas para Pelotas. Rev. Bras., Met., v. 14, n. 2, p. 37-45, 1999. MANUAL de previsão do tempo de curto prazo. Leningrad: Hydrometeoisdat, 1986. V. I. 702 p. ( em Russo ). PETTERSSEN, S. Weather analysis and forecasting. A texbook on synoptic meteorology. New York and London: McGraw-Hill, 1940. 505 p.
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