\indent In order to improve the predictive skill of the mesoscale atmospheric model Advanced Regional Prediction System (arps)



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IMPLEMENTAÇÃO DE UM ESQUEMA DE INTERAÇÕES SUPERFÍCIE-ATMOSFERA EM UM MODELO DE PREVISÃO NUMÉRICA DE TEMPO

Maurício Felga Gobbi1 e Nadiane Smaha2




Abstract


In order to improve the predictive skill of the mesoscale atmospheric model Advanced Regional Prediction System (ARPS) for the State of Paraná, several modifications were made in its soil-vegetation-atmosphere transfer (SVAT) module. This module partitions energy at the surface and prescribes bottom boundary conditions for the atmospheric equations. Firstly, a third soil layer, a gravitational drainage term and a runoff term were added to the SVAT. Then, the vegetation parameterization was altered. The three test cases we chose were days for which the radiation was well predicted by the model. The change in vegetation parameterization was the most impacting in improving the forecast accuracy.

Key words: Numerical modeling, weather prediction, soil-vegetation-atmosphere transfer model.



Resumo


Buscando-se aumentar a acurácia das previsões do modelo numérico atmosférico de mesoescala Advanced Regional Prediction System (ARPS) para o Estado do Paraná, algumas modificações foram implementadas no módulo de interações solo-vegetação-atmosfera (SVAT) do modelo. Este módulo é responsável pelo balanço de massa e energia na superfície e prescreve algumas das condições de contorno para as equações do modelo atmosférico. Foi acrescentado ao SVAT um terceiro nível de solo, um termo de drenagem gravitacional e um termo de escoamento superficial (runoff). Além disso, foi alterada a parametrização da vegetação. Foram escolhidos como testes três dias em que as previsões de radiação solar incidente foram boas para poder se avaliar o impacto nas previsões de tempo das modificaçõs feitas no SVAT. Dentre as modificações testadas, a que apresentou melhores resultados no aumento da acurácia das previsões, foi a alteração dos parâmetros de vegetação.

Palavras chaves: Modelo de mesoescala, ARPS, modelo de interações solo-vegetação-atmosfera.



INTRODUÇÃO

Desde 2001 o Instituto Tecnológico SIMEPAR utiliza o modelo atmosférico Advanced Regional Prediction System (ARPS) (XUE et al., 1995) como uma ferramenta nas previsões de tempo. Nesse período percebeu-se que o ARPS fornecia previsões de temperatura do ar sistematicamente inferiores às temperaturas medidas nas estações telemétricas do SIMEPAR. Essa observação foi a motivação para um estudo mais detalhado do modelo de interações solo-vegetação-atmosfera (SVAT), que é o responsável pelo balanço de energia em superfície do ARPS. Uma análise comparativa com os fluxos de calor medidos na estação meteorológica de São Lourenço (VISSOTTO JR., 2003) confirmou a subestimação dos fluxos de calor sensível e a superestimação dos fluxos de calor latente pelo modelo.

Vissotto Jr. (2003) implementou modificações no SVAT em um estudo de caso para a estação de São Lourenço, localizada no oeste do Estado do Paraná. As principais modificações foram a inclusão de um terceiro nível de solo, de um termo de drenagem gravitacional e de um termo de escoamento superficial (runoff), além de alterações conceituais na parametrização da vegetação para levar em conta o tipo de plantio da região. Conhecendo-se as propriedades físicas do solo e as evaporações diretas do solo para aquela estação, foram alterados, também, o cálculo do coeficiente de equilíbrio do perfil de umidade do solo e cálculo da umidade relativa do ar na superfície. Foram calibrados os parâmetros de vegetação para dois períodos distintos, um realizado após a colheita de uma plantação de soja e o outro na fase de secamento de uma plantação de milho.

Como essas modificações melhoraram o balanço de energia para a estação de São Lourenço, o presente trabalho tem como objetivo estender algumas alterações estudadas por Vissotto Jr. (2003) para o esquema de transferência solo-vegetação-atmosfera do ARPS em todo o domínio de cálculo executado no SIMEPAR e avaliar seus impactos nas previsões do tempo no Estado do Paraná.

As modificações implementadas no SVAT para este trabalho foram a inclusão de um terceiro nível de solo (BOONE; CALVET; NOILHAN, 1999), de um termo de drenagem gravitacional (MAHFOUF; NOILHAN, 1996) e de um termo de escoamento superficial (HABETS et al., 1999). Alterações nos parâmetros de vegetação foram testadas, porém não foi possível calibrá-las por falta de conhecimento detalhado da vegetação no Estado, que é variável com os ciclos agrícolas.
O MODELO DE PREVISÃO DO TEMPO ARPS

O modelo atmosférico tridimensional não-hidrostático e plenamente compressível denominado Advanced Regional Prediction System (ARPS) é desenvolvido pelo Centro de Análises e Previsões de Tempestades (CAPS) na Universidade de Oklahoma (XUE et al., 1995, 2001, 2003; XUE; DROEGEMEIER; WONG, 2001). Este modelo foi concebido desde o princípio para servir como um sistema apropriado para previsão numérica do tempo em escala convectiva e outras escalas atmosféricas, e também como uma ferramenta numérica para pesquisas básicas e aplicadas (XUE; DROEGEMEIER; WONG, 2001). A versão 4.5.2 foi utilizada para o desenvolvimento deste trabalho.

No SIMEPAR esse modelo está implementado operacionalmente como ferramenta para previsão de tempo. Nessa implementação, duas grades aninhadas são utilizadas. A grade externa é constituída de uma distribuição horizontal de 93 x 93 pontos com espaçamento de 50 km entre eles, com o centro de longitude igual a -63,0o e latitude -30,0o. Essa grade possui 35 níveis verticais, sendo que o primeiro ponto está localizado 120 m acima da superfície. O objetivo principal dessa grade é a assimilação do modelo global e de dados observacionais para a geração da condição inicial e de contorno para a grade interna. A grade interna também é constituída de 93 x 93 pontos, porém espaçados de 16 km e com centro de longitude igual a -52,4o e latitude -25,1o. Esta grade é composta de 35 níveis verticais, como na grade externa, porém o primeiro ponto está localizado a 40 m acima da superfície. Os domínios de abrangência das duas grades estão apresentados nas Figuras 1(a) e 1(b).

(a) Grade externa com estações METAR (b) Grade interna com telemétricas do SIMEPAR

Figura 1: Domínios horizontais operacionais do modelo ARPS no SIMEPAR com localização

das estações de superfície utilizadas para assimilação de dados


O MODELO DE TRANSFERÊNCIA SOLO-VEGETAÇÃO-ATMOSFERA SVAT

Vários processos físicos que ocorrem na superfície da Terra afetam o balanço de energia. Por exemplo, a energia solar que atinge a superfície pode tanto ser absorvida quanto refletida, com essa partição dependendo do albedo da superfície considerada. Parte da energia absorvida é utilizada para aquecer a superfície - calor sensível - e a outra parte é consumida por processos de evaporação - calor latente. Portanto, a evolução do campo de temperatura e umidade à superfície é controlada pela partição da energia absorvida em fluxos de calor latente e sensível, a qual é influenciada, dentre outros fatores, pelos diferentes tipos de solo e de vegetação.

Assim, a variação horizontal das características da superfície é responsável pela geração de muitas circulações de mesoescala. Em uma escala mais ampla, mudanças nas condições da superfície da terra ao longo do tempo, seja de origem antropogênica ou natural, podem causar mudanças climáticas substanciais, tais como desertificação. Devido à crucial importância da superfície nos sistemas atmosféricos de mesoescala, as interações entre a superfície-atmosfera devem ser representadas da forma mais acurada possível.

O SVAT do ARPS é baseado no modelo desenvolvido por Noilhan e Planton (1989), que posteriormente foi denominado de ISBA - Interactions between Soil, Biosphere and Atmosphere.

Esse modelo foi desenvolvido buscando-se reduzir ao máximo o número de parâmetros, preservando-se porém, os mecanismos que controlam os balanços de água e energia da superfície.

As cinco variáveis prognósticas calculadas por esse modelo são, a saber, temperatura da superfície Ts, representando as superfícies de solo e vegetação combinadas; temperatura média da camada de solo T2; conteúdo volumétrico superficial de água Wg; conteúdo médio volumétrico de água W2 e a água armazenada pelas plantas Wr. Essas variáveis estão relacionadas pelo seguinte sistema de equações diferenciais:



onde CT é a capacidade térmica da superfície, Rn é a radiação líquida, H e LE são os fluxos de calor sensível e latente respectivamente, e representa o período de um dia contado em segundos. Pg é a precipitação que atinge o solo, Eg é a evaporação no solo e Etr é a transpiração das plantas. A densidade da água líquida é representada por w e as profundidades das camadas de solo por d1 e d2. Os coeficientes C1 e C2 variam de acordo com o tipo de solo, bem como o valor da umidade Wgeq quando as forças gravitacionais são equilibradas pela capilaridade. E finalmente na Equação 5, veg representa a fração de vegetação, P a taxa de precipitação, Er a evaporação direta e Rr o runoff devido à interceptação de água pelas plantas. O parâmetro veg é determinado pela análise de bases cartográficas (arquivos NDVI - Normalized Difference Vegetation Index, fornecidos pelo USGS - United States Geological Survey, e arquivos de vegetação, fornecidos pela pela NOAA - U.S. National Oceanic and Atmosferic Administration).

As equações para Wg e W2 são obtidas pelo método force-restore aplicado por Deardorff (1977) para as umidades do solo.

Para uma compreensão mais clara do funcionamento do modelo, as Figuras 2(a) e 2(b) mostram respectivamente o esquema do modelo ISBA e as variáveis utilizadas.



(a) Esquema do modelo ISBA original (b) Variáveis do modelo ISBA original

Figura 2: Modelo ISBA original (VISSOTTO JR., 2003)
Nas Figuras 2(a) e 2(b), Rsi é a radiação solar incidente e Rsr a refletida. D1 representa a difusão entre as camadas e equivale ao segundo termo do lado direito da Equação 3.
MODIFICAÇÕES DO SVAT DO MODELO ARPS

As modificações do modelo de transferência solo-vegetação-atmosfera adotado no ARPS têm como objetivo principal melhorar a qualidade das previsões que vêm apresentando temperaturas sistematicamente inferiores às observadas. As principais alterações consistem na inclusão de um terceiro nível de solo, de um fator de drenagem gravitacional e de um escoamento superficial.

Outras alterações consistiram em modificar conceitualmente os parâmetros de vegetação (veg e LAI) os quais são determinados por sensoriamento remoto, para refletir o tipo de plantio agrícola praticado no Paraná denominado plantio direto.

Um estudo dos impactos destas modificações nos fluxos de calor latente e sensível para a estação telemétrica de São Lourenço, localizada no município de Santa Terezinha do Itaipu, foi feito por Vissotto Jr. (2003). Em seu trabalho foi constatado que as alterações melhoraram os valores de fluxo de calor sensível, até então subestimados pelo modelo.

O esquema de funcionamento do modelo com as novas modificações pode ser visualizado na Figura 3(a). Com a inclusão de mais um nível de solo, algumas variáveis foram incorporadas ao modelo, como apresentado na Figura 3(b).

(a) Esquema do modelo ISBA modificado (b) Variáveis do modelo ISBA modificado

Figura 3: Modelo ISBA modificado (VISSOTTO JR., 2003)
Nas Figuras 3(a) e 3(b), K2 e K3 representam a drenagem gravitacional das camadas de raízes e sub-raízes, respectivamente, D2 representa a difusão entre estas, Rsfc o escoamento superficial (runoff), W3 o conteúdo médio volumétrico de água na camada de sub-raízes e d3 a profundidade desta nova camada.

O sistema de equações diferenciais com a inclusão das novas modificações será dado por:



Pode-se perceber que as equações para as temperaturas (6 e 7) não foram alteradas em relação ao modelo ISBA original (Equações 1 e 2). Não foi necessário definir mais uma equação para a temperatura da camada de sub-raízes, pois essa sofre pouca influência da oscilação diurna de temperatura, de forma que a sua variação não será significativa para o balanço de energia bem como são influenciará as oscilações diurnas de umidade, como foi observado no trabalho deVissotto Jr. (2003).

As descrições de cada uma das modificações estão apresentadas nas seções seguintes.
Drenagem Gravitacional

A primeira versão do ISBA proposta por Noilhan e Planton (1989) era limitada para simulações de curto-prazo, algo em torno de alguns dias. Séries temporais mais longas são necessárias para avaliar de uma forma mais completa a maneira com que o balanço de água superficial está sendo simulado por modelos de superfície-atmosfera, principalmente na integração com modelos climáticos. Para simulações de longo-prazo é necessário englobar os fluxos de água na base da camada de solo.

Mahfouf e Noilhan (1996) investigaram a parametrização da drenagem gravitacional utilizando o ISBA para uma série temporal de dados de umidade de solo numa escala de tempo de um ano.

Uma vez que o conteúdo de água na capacidade de campo Wfl define qualitativamente a influência da drenagem gravitacional, parece razoável estabelecer uma perda de água na base da camada de solo proporcional ao conteúdo médio de água W2 acima da capacidade de campo (MAHFOUF; NOILHAN, 1996). Para a camada de raízes (Equação 9) o termo de drenagem gravitacional é definido por:



,

onde o coeficiente C3 caracteriza a razão com que o perfil hidráulico é restaurado para a capacidade de campo e varia de acordo com a textura do solo.

Com a inclusão de um terceiro nível de solo, haverá também a drenagem gravitacional da camada de sub-raízes. Por analogia e conforme apresentado em Boone, Calvet e Noilhan (1999) temos para essa camada:

.
Escoamento Superficial - Runoff

A determinação do runoff é essencial quando o modelo de solo é acoplado a um modelo hidrológico. Como esta parcela afeta a quantidade de precipitação que terá infiltração no solo, a inclusão de um escoamento superficial foi adotada para o fechamento do balanço de massa do modelo ISBA.

Para avaliar a componente de runoff, um estudo apresentado por Habets et al. (1999) propõe a implementação do modelo ISBA juntamente com o modelo hidrológico de macroescala - MODCOU.

Na versão inicial do modelo ISBA, o runoff ocorria apenas quando o solo estava saturado. Entretanto, com a inclusão da drenagem gravitacional, a condição de saturação era raramente atingida. Sabe-se ainda que, quando uma área maior é considerada, o escoamento superficial ocorre antes da saturação ser atingida no ponto de grade como um todo. Isso ocorre devido à heterogeneidade da topografia, da cobertura vegetal e do solo.

Habets et al. (1999) determinaram em seu trabalho um valor de uma precipitação de referência - Pref. Para precipitações ocorridas acima desse valor de referência, o termo de escoamento superficial é dado por:

,

sendo Wsat o conteúdo máximo de água. E para valores de precipitações iguais ou inferiores à precipitação de referência :



,

onde B é um parâmetro que varia ao longo do tempo e pode ser função da topografia, tipo de solo e de vegetação, e Wwilt é o ponto de murchamento. Esse último valor é usado como um limite para controlar o escoamento superficial, ou seja, não haverá um escoamento superficial quando W2 está abaixo de Wwilt.

As Equações 14 e 15 mostram que o escoamento superficial depende do conteúdo de água W2, de três parâmetros do solo - Wsat , Wwilt e d2, e do parâmetro B, sendo que o runoff aumenta com o aumento de B. O problema maior está na determinação de B. Para Liang, Wood e Lettenmaier (1996) o parâmetro B é melhor determinado utilizando-se informações hidrológicas do local estudado. Mengelkamp, Warrach e Raschke (1999) apresentam um intervalo de B variando de 0,01 a 5,0 em um estudo feito por Wood, Lettenmaier e Zartarian (1992), enquanto Dümenil e Todini (1991) encontraram valores entre 0,01 e 0,5. Para Liang e Xie (2001) o parâmetro B não é facilmente determinado com os conhecimentos atuais. Mais estudos nesse aspecto devem ser explorados no futuro.
Inclusão do Terceiro Nível de Solo

A inclusão de um terceiro nível de solo acoplado no modelo ISBA foi apresentada por Boone, Calvet e Noilhan (1999). O objetivo do trabalho apresentado por esses autores era o de incluir um terceiro reservatório de água no solo para distinguir a camada de raízes e de sub-raízes. O método de restauração newtoniana, similar ao utilizado no equacionamento de Wg e W2, foi utilizado para a formulação da difusão entre esses dois níveis de solo.

Faz-se necessário distinguir a camada de raízes e de sub-raízes primeiramente para restabelecer o gradiente do perfil de umidade vertical que pode ocorrer entre essas regiões durante o período de crescimento das plantas. Quando há um secamento da camada de raízes, a demanda atmosférica evaporativa é parcialmente suprida pela difusão vertical de água advinda da camada de sub-raízes. Utilizando-se apenas um nível de solo para representar essas duas camadas, pode haver uma superestimação da evapotranspiração, pois há uma difusão vertical implícita na camada de sub-raízes muito superior à real (BOONE; CALVET; NOILHAN, 1999). Em contraste, modelando-se a camada de solo com apenas a camada de raízes, há uma falta de difusão vertical que pode acarretar em uma subestimação da evapotranspiração.

A inclusão da camada de sub-raízes mantém a umidade do solo entre os intervalos de drenagem e aumenta o tempo entre a infiltração e a drenagem, resultando em uma modelagem mais realista.

O termo de difusão entre as camadas de raízes e sub-raízes D2 é definido de maneira similar ao termo de difusão D1 entre a camada superficial e de raízes (segundo termo do lado direito da Equação 3):

Um modelo unidimensional denominado MLSM, com várias camadas de solo e variável com a profundidade, o qual integra a equação de Richards admitindo um perfil vertical de textura homogênea e condições isotérmicas, foi executado por Boone, Calvet e Noilhan (1999) para a calibração de C4.


Mudança nos Parâmetros de Vegetação veg e LAI

A vegetação classificada pelo modelo de acordo com arquivos da NOAA e da USGS está apresentada na Figura 4. Os valores não inteiros encontrados são devido à interpolação dos quatro pontos de grade nas redondezas de cada estação estudada. O valor de 9,4 para a estação de Guaratuba pode advir da interpolação de pontos de grade sobre o mar. De qualquer maneira, podemos observar que a classificação da vegetação para o Estado do Paraná está se dando na forma predominante de pastagens, enquanto que, na realidade, temos um Estado fortemente agrícola, que utiliza em sua grande maioria, técnicas de plantio direto.



Figura 4 : Classificação dos tipos de vegetação para a grade interna do modelo


Os parâmetros de área de cobertura vegetal (veg) e índice de área foliar (LAI), apresentaram os valores mostrados nas Figuras 5 e 6. Essas figuras representam os valores referentes ao mês de maio, mas esses valores variaram muito pouco ao longo do ano. Podemos observar pela Figura 5 que o parâmetro veg apresenta valores em torno de 0,6 para as estações estudadas. Isto significa dizer que 40% do solo encontra-se nu, que é um valor muito superior à realidade, principalmente quando se utiliza a técnica plantio direto, em que os restos das plantações deixados sobre o terreno reduzem a evaporação direta do solo. Essas palhas, entretanto, apresentam um baixo índice de área foliar.

Figura 5: Fração de vegetação (veg) Figura 6: Índice de área foliar (LAI)


Os parâmetros de vegetação foram alterados com base nos resultados de calibração encontrados por Vissotto Jr. (2003) no estudo da estação de São Lourenço e buscando retratar a realidade agrícola do Estado do Paraná. Para o parâmetro veg, foi feita uma transformação linear em que valores entre 0,1 e 1,0 foram alterados para valores entre 0,6 e 1,0. Os valores de 0,6, por exemplo, foram alterados para 0,822. Uma vez que o parâmetro veg foi majorado, houve uma redução da área de solo nu. Isso significa que estamos levando em consideração uma área maior coberta por vegetações rasteiras. Para compensar esse aumento do parâmetro veg, reduzimos a 10% o parâmetro LAI de forma arbitrária em todo o domínio.
RESULTADOS

Para a melhor visualização dos resultados e análise das previsões, foram gerados gráficos diários de comparação entre os dados observados e previstos para cada estação de observação e para todo o período avaliado (02/2001 a 02/2003 com uma falha de dados entre 08/2001 e 09/2001).

Devido à grande quantidade de resultados, para efeito de apresentação e ilustração, foram escolhidos dois dias (um de verão e um de inverno) em que a previsões de radiação solar incidente apresentavam-se boas (15/03/2002 e 28/07/2002). Limitamos a apresentação dos resultados em comparações com três estações telemétricas: Londrina (lon), Guarapuava (gpv) e Cascavel (vel) (Figura 7). Essas estações foram escolhidas buscando-se boa representatividade do Estado do Paraná e também o fato de serem regiões agrícolas, já que as modificações do modelo se deram com base em calibrações para uma cultura de soja. Salientamos entretanto que os resultados foram similares mesmo para regiões não agrícolas como Curitiba e Guaratuba (ver Figura 7).

Figura 7: Localização das estações telemétricas escolhidas para a apresentação dos resultados


Neste trabalho estão sendo avaliadas as execuções de 00 UTC com previsões de 48 horas.

Chamaremos de ``BO 1999 veg LAI'' as previsões feitas com o modelo ISBA modificado com os parâmetros de vegetação também modificados, e de “NP 1989” as previsões do modelo original de Noilhan e Planton (1989), sem alterações no modelo de solo e parâmetros de vegetação.

Como apontado no trabalho de Smaha (2003), uma das fontes de erro nas previsões de temperatura de ar é a possível falha do modelo em prever tempo coberto. A Figura 8 mostra este tipo de problema onde a previsão de nebulosidade falhou, comprometendo, consequentemente, uma avaliação do desempenho do modelo SVAT.

Figura 8: Comparação das previsões de radiação solar incidente (esquerda) e temperatura do ar (direita) em Londrina inicializadas às 00 UTC de 25/01/2003, do modelo original (NP 1989) com o modelo modificado (BO 1999 veg LAI) e com dados observados


Por esse motivo, buscou-se neste trabalho, avaliar as modificações feitas no modelo de solo (ISBA) do modelo de previsão do tempo ARPS para dias em que as previsões de radiação solar incidente apresentaram-se boas.

Observe nas Figuras 9 a 14 que mesmo quando as previsões de radiação solar incidente foram muito boas (figura da esquerda), houve uma subestimação sistemática da temperatura do ar prevista pelo modelo original (NP 1989) em relação às temperaturas observadas. Pode-se observar também, que houve uma melhoria nas previsões de temperatura com as modificações efetuadas (BO 1999 veg LAI) em relação às previsões do modelo original. Essa melhoria deu-se principalmente nos horários mais críticos, que correspondem às máximas temperaturas diárias.



Figura 9: Comparação das previsões de radiação solar incidente (esquerda) e temperatura do ar (direita) em Londrina inicializadas às 00 UTC de 15/03/2002, do modelo original (NP 1989) com o modelo modificado (BO 1999 veg LAI) e com dados observados



Figura 10: Comparação das previsões de radiação solar incidente (esquerda) e temperatura do ar (direita) em Guarapuava inicializadas às 00 UTC de 15/03/2002, do modelo original (NP 1989) com o modelo modificado (BO 1999 veg LAI) e com dados observados



Figura 11: Comparação das previsões de radiação solar incidente (esquerda) e temperatura do ar (direita) em Cascavel inicializadas às 00 UTC de 15/03/2002, do modelo original (NP 1989) com o modelo modificado (BO 1999 veg LAI) e com dados observados



Figura 12: Comparação das previsões de radiação solar incidente (esquerda) e temperatura do ar (direita) em Londrina inicializadas às 00 UTC de 28/07/2002, do modelo original (NP 1989) com o modelo modificado (BO 1999 veg LAI) e com dados observados



Figura 13: Comparação das previsões de radiação solar incidente (esquerda) e temperatura do ar (direita) em Guarapuava inicializadas às 00 UTC de 28/07/2002, do modelo original (NP 1989) com o modelo modificado (BO 1999 veg LAI) e com dados observados



Figura 14: Comparação das previsões de radiação solar incidente (esquerda) e temperatura do ar (direita) em Cascavel

inicializadas às 00 UTC de 28/07/2002, do modelo original (NP 1989) com o modelo modificado (BO 1999 veg LAI) e com dados observados
Foi constatado também que a principal contribuiçao para a melhor previsão de temperatura foi a alteração dos parâmetros veg e LAI, que proporcionou uma redistribuição no balanço de energia: houve um aumento do fluxo de calor sensível e uma redução do fluxo de calor latente, principalmente nas horas mais críticas de previsão. Esta conclusão está ilustrada na Figura 24 onde as previsões do modelo original coincidiram com as previsões do modelo modificado denominado denominado “BO 1999 runoff”, que corresponde ao modelo de solo modificado, porém sem as alterações dos parâmetros de vegetação veg e LAI, o que confirma que a modificação desses parâmetros é a principal razão das melhoras das previsões de temperatura do ar. Fisicamente, o que ocorre é que com o plantio direto, a parcela de evaporação a partir de solo nú é muito pequena, devido à grande presença de uma cobertura vegetal “morta”. O aumento do parâmetro veg e a diminuição do parâmetro LAI compensam fazem com que a parcela de evaporação direta de solu nú diminua consideravelmente, aumentando o fluxo de calor sensível e, consequentemente, a temperatura do ar próximo ao solo.

Figura 24: Comparação das previsões por 3 modelos do fluxo de calor latente (esquerda) e fluxo

de calor sensível (direita) para Curitiba inicializadas às 00 UTC de 17/01/2002

CONCLUSÕES

Os resultados apresentados apontaram que as temperaturas do ar previstas pelo modelo ARPS original são sistematicamente inferiores às temperaturas observadas. Essa subestimação da temperatura apresentou maiores diferenças próximo aos valores de temperaturas máximas diárias.

Observou-se também, que previsões erradas de radiação solar incidente têm um forte impacto negativo sobre as previsões de temperatura do ar. Esse provavelmente não seja um problema na parametrização do modelo de radiação, mas sim uma deficiência do modelo em prever tempo encoberto.

Finalmente, observou-se que os parâmetros de vegetação têm um impacto expressivo sobre o balanço de energia do modelo de interações solo-superfície-atmosfera. Modificando-se arbitrariamente esses parâmetros, porém buscando posicioná-los mais próximos à situação real do Estado do Paraná, obteve-se uma melhora significativa nas previsões de temperatura e umidade específica do ar em superfície. Um estudo mais profundo, que englobasse sazonalidades, seria necessário para a determinação acurada desses parâmetros e com isso melhorar as previsões do modelo ARPS.


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1 Prof. Adjunto da Universidade Federal do Paraná. LEMMA/ UFPR. Centro Politécnico da UFPR, CP 19.100 - Curitiba, PR. Tel. (41) 366-1133. E-Mail: gobbi@ufpr.br


2 Doutoranda do Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia da UFPR. LEMMA/ SIMEPAR. nsmaha@ufpr.br

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2004 -> DistribuiçÃo sazonal e global da umidade do solo para inicializaçÃo em modelos numéricos de previsão de tempo e clima
2004 -> Características sinóticas associadas ao jato em baixos níveis e a influência na atividade convectiva sobre a bacia do prata
2004 -> Estudo observacional da propagaçÃo para leste do fenômeno catarina e sua simulaçÃo com modelo global de alta resoluçÃO
2004 -> Validação da temperatura da superfície obtida do sensor modis
2004 -> Estrutura da Madden Julian (mjo)


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