Mariana Palagano Rachel Albrecht. 1) Introdução Modelos unidimensionais de nuvem: –simples –baixo custo computacional –diversas aplicações (estudo de.

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1 Mariana Palagano Rachel Albrecht

2 1) Introdução Modelos unidimensionais de nuvem: –simples –baixo custo computacional –diversas aplicações (estudo de novas parametrizações): previsão numérica de tempo e clima algoritmos de estimativa de calor latente (TRMM) Objetivo: –estudar modelo dinâmico desenvolvido por Ferrier e Houze (1989) + esquema de classes de gelo de Ferrier (1994): diferentes condições termodinâmicas diferentes forçantes em baixos níveis.

3 2) Descrição do modelo Coordenadas cilíndricas (r,,z) Simetria axial Variáveis prognósitcas

4 Equações básicas: –Equação do momento vertical –Equação da continuidade de massa –Primeira lei da termodinâmica –Parametrizações das conversões de hidrometeoros Equações para variáveis médias na área da nuvem 2) Descrição do modelo AmbienteNuvem fontes e sumidouros entranhamento fluxo vertical mistura turbulenta

5 2) Descrição do modelo Nuvem fontes e sumidouros

6 2) Descrição do modelo Movimento vertical:, onde Temperatura Potencial: L v, L f, L s  os calores latente de vaporização, fusão e sublimação Qs  razões de mistura por processos de conversão de hidrometeoros   função de Exner:

7 2) Descrição do modelo

8 Processos de conversão de hidrometeoros Distribuição exponencial (gotículas de nuvem) Distribuição gamma (gotas de chuva e gelo)

9 2) Descrição do modelo Nuvem entranhamento

10 2) Descrição do modelo Entranhamento horizontal –satisfazer a equação da continuidade –raio da nuvem diminui com altura: maior próximo ao topo -> aumenta w –forçante dinâmica: w 1 =1.75 ms -1, Z R =0.6 km.

11 2) Descrição do modelo Nuvem fluxos verticais

12 2) Descrição do modelo Fluxos verticais –último termo difícil de calcular! –considera que as variáveis variam monotonicamente de um máximo no centro da nuvem até o valor ambiental. –representado pelos turbilhões de escala sub-grade. Mistura vertical: –promovida pelas térmicas –parametrizada a partir da teoria K.

13 2) Descrição do modelo Nuvem mistura turbulenta

14 Equação para W (Crowley, 1986) – Diferenças avanças no tempo – Estabilidade: Discretização Temporal (Schlesinger, 1978) –Vantagem: Estável computacionalmente mesmo em condição de forte convecção – Sendo (t) max =5s, K`=3K = Coeficiente de difusão de calor 3) Esquema numérico e condições de contorno

15 Equações para as outras variáveis (Soong e Ogura, 1973) –Corrente modificado –Z=200 m em todo o modelo –Distribuição das variáveis na grade (=0 no topo e na base) –Vantagem sobre os propostos por Crowley, 1986: Simplicidade Estabilidade Condição de contorno para q v e  na superfície: Condição de contorno na fronteira superior do modelo: q’s=0

16 Z R =600 m: Tempo de integração: 1 hora t  dado pela equação já apresentada (~5s) 4) Resultados Condições iniciais: oceânica (01/11/1988 00Z) GATE continental tropical (27/09/2002 06Z) RACCI + úmida condicionalmente instáveis

17 4) Resultados Simulação I: Oceânica, w 0 =0.5 ms -1  neg + B neg  estabilidade 600 m

18 4) Resultados Simulação II: Continental, w 0 =0.5 ms -1 6.9 ms -1 topo: 9 km Corr. Asc.: quente e úmida Corr. Desc.: início da precipitação

19 4) Resultados Simulação II: Continental, w 0 =0.5 ms -1 2.2 gkg -1 1.3 gkg -1 0.6 gkg -1 1.3 gkg -1

20 4) Resultados Simulação III: Oceânica, w 0 =20 ms -1 11 ms -1 Cor. Asc.: cresce rápido, quente e úmida Cor. Desc.: início t=15 min Levantamento vapor por outras Cor. Asc. Cor. Desc. inicia- se com a precipitação Precipitação na superfície: t=19

21 4) Resultados Simulação III: Oceânica, w 0 =20 ms -1 Início formação gelo: t = 13 min (~15 min antes da Sim II)

22 4) Resultados Simulação IV: Continental, w 0 =20 ms -1 Rápido crescimento Cor. Asc. Cor. Desc.: remoção de água (chuva sup) Liberação de calor latente (gelo): Ondas de gravidade 15.3 ms -1

23 4) Resultados Simulação IV: Continental, w 0 =20 ms -1 10 min p/ formar gelo Formou mais gelo: granizo + graupel (no total)

24 5) Conclusões O modelo reproduziu de maneira satisfatória a dinâmica e os processos microfísicos considerados. Perfil continental tropical (+ úmido) promove maior formação de hidrometeoros do que o oceânico. Forçante dinâmica em baixos níveis possui um papel determinante na rápida e eficiente conversão da umidade em hidrometeoros  ondas de gravidade. máximos

25 Agradecimentos Dr. Walt Petersen por ter cedido este modelo e por estar sempre pronto a ajudar.