RESUMO A sazonalidade do armazenamento da água no solo pode induzir um efeito memória de longo período na variabilidade atmosférica. Isto implica que a.

Apresentação em tema: "RESUMO A sazonalidade do armazenamento da água no solo pode induzir um efeito memória de longo período na variabilidade atmosférica. Isto implica que a."— Transcrição da apresentação:

1 RESUMO A sazonalidade do armazenamento da água no solo pode induzir um efeito memória de longo período na variabilidade atmosférica. Isto implica que a inicialização errônea da umidade do solo no modelo meteorológico, pode causar inconsistências nos fluxos de calor à superfície. A qualidade da previsão pode ser afetada, justificando a necessidade de informações de umidade do solo mais realistas para inicializar tais modelos. Propõe-se uma metodologia, baseada na versão acoplada do modelo Eta-SSiB e na versão offline do mesmo esquema de superfície (SSiB) adotado na versão acoplada, no intuito de gerar um campo de umidade do solo mais consistente. As forçantes atmosféricas utilizadas no modulo offline são uma combinação de variáveis atmosféricas simuladas pelo módulo acoplado e a precipitação observada, que permite uma melhor estimativa do balanço de água no solo, em termos de heterogeneidade. A aplicação desta nova condição de água no solo foi testada na previsão de tempo do modelo operacional Eta do CPTEC, nos meses de dezembro de 2002 a fevereiro de 2003. Os resultados obtidos para um evento de ZCAS mostrou que a nova condição de umidade do solo contribuiu para reduzir o excesso de precipitação, sistematicamente presente nas previsões. O impacto na precipitação foi, possivelmente, ocasionado pela alteração da estabilidade atmosférica, associada a variação da condição hídrica da superfície, e não pelo mecanismo de reciclagem da umidade atmosférica. Estes resultados promissores sugerem que a representação mais adequada da condição hídrica do solo pode ser uma ferramenta importante na intensificação da aplicação da previsão de tempo na agricultura e no monitoramento hidrológico de bacias. Proposta de uma Metodologia de Inicialização da Umidade do Solo para a Previsão de Tempo Regional Luiz Antonio Candido, Gilvan Sampaio de Oliveira, Carlos Afonso Nobre Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC/INPE INTRODUÇÃO Qual a importância da umidade do solo para as ciências? Na hidrologia o conhecimento da condição hídrica do solo pode contribuir para a melhora das previsões de modelos hidrológicos, o que, por sua vez, afeta a geração de vazões com impacto direto na previsão de enchentes, geração de energia, etc. Para a meteorologia a umidade do solo é responsável pela partição da energia disponível à superfície entre fluxos de calor latente e calor sensível. Além disso, ela também contribui para o particionamento da precipitação entre o escoamento superficial e o abastecimento da zona de raízes e camadas profundas do solo. Em virtude de sua lenta variação sazonal a umidade do solo pode representar um fator de memória (forçante) para a atmosfera (potencial de previsibilidade). Na agricultura o conhecimento da condição hídrica do solo reduz riscos e ajuda no planejamento das atividades agrícolas (época de plantio, manejo de irrigação, maximização da produtividade, adequação de culturas, etc.). O que motivou este trabalho? Apesar da umidade do solo ser muito importante para a interação da superfície continental com a atmosfera, ainda não existe a disponibilidade desta informação em escala global ou regional que possibilite a inicialização dos modernos modelos meteorológicos. A inexistência de medidas em larga escala é geralmente contornada através de estimativas do conteúdo de água no solo utilizando-se modelos de balanço hídrico simples (ex.:Bucket) ou mais complexos (ex.: SSiB). Como iniciativas recentes pode-se citar os projetos Global Soil Wetness Project (GSWP I e II) (Dirmeyer et al. 1999, Zhao e Dirmeyer, 2003) e Global Offline Land-surface Data set (GOLD) (Dirmeyer e Tan, 2001), que tem por finalidade produzir estimativas globais de umidade do solo através da integração em modo off-line dos esquemas de superfície continental, utilizando forçantes atmosféricas à superfcie e distribuições espaciais de solo e vegetação. OBJETIVO Desenvolver um esquema para a geração de um campo analisado de umidade do solo que possa ser utilizado na inicialização dos modelos regionais, utilizando a composição de campos atmosféricos simulados e dados de precipitação observados. METODOLOGIA O esquema de geração dos campos de umidade do solo é baseado em duas versões de modelos: a) Versão acouplado – Neste caso os modelo Eta/SSiB é utilizando para simular os campos horários das forçantes atmosféricas do período antecedente a previsão. b) Versao offline ou desacoplada – Neste caso o esquema de superfície SSiB é integrado com as forçantes atmosféricas gerados na versão acoplada. A excessão fica com o campo precipitação, onde os totais horários simulados são utilizados para disagregar no tempo a chuva total diária observada no período antecedente. Utilizando estas informações o modelo SSiB offline calcula os balanços de energia e água entre a superfície continental e a atmosfera, considerando o mesmo domínio e distribuição de vegetação do modelo acoplado. Uma ilustração da estrategia é apresentada na Fig. 1. A aplicação da precipitação observada tem a vantagem de possibilitar uma estimativa da distribuição espacial da umidade do solo mais realista e coerente com a física do esquema de superfície utilizado no modelo de previsão. IMPACTO DA INICIALIZAÇÃO DA UMIDADE DO SOLO NA PREVISÃO DE TEMPO Este esquema foi aplicado para estimar a umidade do solo no período de 24/11/02 a 28/02/03. Os resultados obtidos para camada superficial e de raízes são comparados com a climatologia na Fig. 2. Percebe-se que a umidade do solo estimada apresenta uma distribuição espacial marcada pela ocorrência de precipitação e mais condisente com a realidade nas duas camadas. Esta nova condição de água no solo foi utilizada na inicialização das previsões de tempo do modelo Eta/CPTEC. O caso CTRL foi inicializado com a climatologia e o EXPR com a umidade do solo estimada. Os resultados das previsões de 24h e observação da precipitação, média do período, são mostrados na Fig 3. Comparado com a observação o modelo apresenta excesso de chuva, em especial na região da ZCAS. Este excesso de chuva tende a ser reduzido no EXPR, em particular na região da Amazônia e sudeste do Brasil (Fig. 4). Na superfície o ciclo diário da temperatura do ar (Fig. 5) mostra-se mais ajustado ao observado no EXPR, significando um potencial para melhoria na previsão de temperatura máxima. Fig. 1: Ilustração do esquema de estimativa da umidade do solo mostrando os módulos acoplado e desacoplado. Fig. 2: Comparação entre a umidade do solo estimada (esquerda) e a climatologia (direita), na superficie (topo) e raízes (base). Fig. 3: Precipitação acumulada de Dez-Jan/2002-03 (mm). a) observação, b) Controle e c) Experimento. Região Norte – Temperatura a 2m Região Sudeste – Temperatura a 2m Fig. 4: Totais diários de precipitação nas regiões Norte (topo) e Sudeste para DEZ/2002 (em mm). Fig. 5: Ciclo diário da temperatura do ar nas regiões Norte (topo) e Sudeste para DEZ/2002 (em o C). CTRL EXPR OBS CTRL EXPR OBS CTRL EXPR CONCLUSÕES -Em geral, a inicialização da umidade do solo fora das condições climatológicas contribuiu para reduzir o excesso de chuva gerado pelo modelo, principalmente sobre a região Amazônica e Sudeste do Brasil. Nas outras áreas ocorrem igualmente reduções, mas bem menos significativas; -A condição hídrica do solo mostrou-se menos úmida que a climatologia na maior parte das regiões, porém apresentando o sinal das chuvas relacionadas a ZCAS. Nas áreas áridas e semi-áridas, ao contrário, a condição hídrica do solo mostrou-se mais úmida que a climatologia; -Na previsão de temperatura do ar também é constada um melhora na representação do ciclo diário. Referencias Dirmeyer, P. A., Dolman, A. J. e Sato, N. The Global Soil Wetness Project: A pilot project for global land surface modeling and validation. Bull. Amer. Meteor. Soc., v80, 851-878, 1999. Dirmeyer, P. A. e Tan, L. A multi-decadal global land-surface data set of state variables and fluxes. COLA Technical Report, v102, 43 pp, 2001. Zhao, M., e Dirmeyer, P. A.Production and analysis of GSWP-2 near-surface meteorology data sets. COLA Technical Report, v159, 22pp, 2003.