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MODELO DE CIRCULAÇÃOMODELO DE CIRCULAÇÃOMODELO DE CIRCULAÇÃO MODELO DE CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA DO GERAL DA ATMOSFERA DO
CPTECCPTECE O ACOPLAMENTO COM E O ACOPLAMENTO COM
O IBISO IBISPaulo Yoshio kubota Paulo Yoshio kubota
CPTEC, C. Paulista, BrasilCPTEC, C. Paulista, Brasil
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Divisão da ApresentaçãoDivisão da Apresentação
• Visão Geral do MCGA-CPTEC
• Problemas durante o acoplamento
• Implementação do IBIS• Implementação do IBIS
• Resultados Preliminares
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Uma Visão do MCGA-CPTEC
AtmosferaAtmosfera
DinâmicaDinâmica
QuimicaQuimicaRadiaçãoRadiaçãoConvecçãoConvecção
Camada LimiteCamada Limiteãoão upre
ficie
upre
ficie
reci
pita
çãre
cipi
taçã
adia
ção
adia
ção
uxos
de
Sux
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e S
lbed
olb
edo
NeveNeveBiosfera &Biosfera & HidrologiaHidrologia
PrPr Ra
Ra
FuFuAA
Superfície Continente/OceanoSuperfície Continente/OceanoModeloModelo NeveNeve
& & Gelo Gelo MarinhoMarinho
Biosfera & Biosfera & SoloSolo
HidrologiaHidrologia& Lagos& Lagos
ModeloModeloOceânicoOceânico
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O “núcleo dinâmico” Método Espectral
Conservação de momentoConservação de momentoConservação de momentoConservação de momento
Conservação de energiaConservação de energiaç gç g
Conservação de massaConservação de massa
Conservação de água Conservação de água
Equação de estadoEquação de estadoEquação de estadoEquação de estado
Métodos de Integração Resolução Horizontal e VerticalMétodos de Integração
Euleriano
Resolução Horizontal e VerticalTQ666-TQ021
20-800 kmEulerianoSemi-Lagrangiano
20 800 km9-96 Níveis Sigma
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Os “Processos Físicos não Lineares”Grade Horizontal e Vertical
200 hPa400
800
hPa
600 hPa
800 hPa
Grade Horizontal(Gaussiana Regular)
Coordenada VerticalSigma (Contorna a(Gaussiana Regular)
(Gaussiana Reduzida)Sigma (Contorna a
Topografia)
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Desempenho do MCGA-CPTEC450
500
Desempenho do MCGA-CPTECConfiguração / 2dias de integração:Configuração / 2dias de integração:
200
250
300
350
400
450
de In
tegr
acao
(Seg
.)
••TQ0062L028 (dt=1200)TQ0062L028 (dt=1200)
••Dinâmica (Euleriana grade regular)Dinâmica (Euleriana grade regular)
0
50
100
150
200
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Tem
po R
eal d ••Dinâmica (Euleriana grade regular)Dinâmica (Euleriana grade regular)
••Convecção (Kuo)Convecção (Kuo)0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Numero de Processos ••Radiação (Lacis Hansen, Harshvardham)Radiação (Lacis Hansen, Harshvardham)
••PBL (Mellor Yamada, 2.0)PBL (Mellor Yamada, 2.0)
100anos/3dias100anos/3diasno Cluster Una do CPTECno Cluster Una do CPTEC
PBL (Mellor Yamada, 2.0)PBL (Mellor Yamada, 2.0)
••Superfície (SSiB)Superfície (SSiB)no Cluster Una do CPTECno Cluster Una do CPTEC
••O. Gravidade (Alpert)O. Gravidade (Alpert)
Ideal Para Simulação de Longo PrazoIdeal Para Simulação de Longo PrazoIdeal Para Simulação de Longo Prazo Ideal Para Simulação de Longo Prazo [Competitivo para simulação de [Competitivo para simulação de mudanças climáticas]mudanças climáticas]
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A “física” do MCGA-CPTEC :T f ê i R di ti C ãTransferência Radiativa e Convecção
Onda CurtaOnda CurtaClirad e Lacis e HansenClirad e Lacis e HansenUKMETUKMET
•Profunda
A k d S h b (1974)UKMETUKMET
Onda LongaOnda LongaH h dhH h dh
•Arakawa and Schubert (1974)
•Kuo 1974, Grell (1993)HarshvardhamHarshvardhamUKMETUKMET
•Rasa
•Tiedtke (1989) (Rasa), Souza
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A “física” do MCGA-CPTECPBL e Arrasto por Onda dePBL e Arrasto por Onda de
Gravidade
Al t ( i i l)Alpert (original)
Mellor e Yamada 2.0 (original)
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A “física” do MCGA-CPTECProcessos físicos de superfície
Esquemas de Sfc.simula as fontes e
SSiB (original)
sorvedouros demomento, energia evapor de água evapor de água egases da sfc.
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“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “CLP”
Mellor e Yamada 2.0Mellor e Yamada 2.0 Hostlag e Boville
Forte dependência dos parâmetros Forte dependência dos parâmetros específicos do esquema SSiB na 1específicos do esquema SSiB na 1oo
Não existe forte dependência do tipo Não existe forte dependência do tipo específico de esquema de superfície específico de esquema de superfície
Hostlag e Boville Modificado
específicos do esquema SSiB na 1específicos do esquema SSiB na 1camadacamada
p q pp q pna 1º camadana 1º camada
HBTKEMY hhhh KwKwKwK 321 ++=HBTKEMY mmmm KwKwKwK 321 ++=
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“TRABALHO PARA EXECUTAR O ACOPLAMENTO”
ConversãoConversão dodo códigocódigo FF7777 dodo IBISIBIS nono padrãopadrão FF9090
D l ãD l ã dd i t ti t t (I(I O tO t I O t)I O t)DeclaraçãoDeclaração dede intentintent (In,(In, OutOut ee InOut)InOut)
RemoçãoRemoção dosdos includeinclude ee subsub--rotinasrotinas duplicadasduplicadasRemoçãoRemoção dosdos includeinclude ee subsub rotinasrotinas duplicadasduplicadas
CriaçãoCriação dodo módulomódulo parapara oo IBISIBIS..
AdequaçãoAdequação dosdos arquivosarquivos dede entradaentrada ee saídasaída nono padrãopadrão dodoMCGAMCGA CPTECCPTEC (Bi á i(Bi á i 3232 bitbit bibi didi ddMCGAMCGA--CPTECCPTEC (Binário(Binário 3232 bitsbits bigbig endianendian dede acessoacessodiretodireto ))
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“ERRO ENCONTRADO NO IBIS DURANTE O ACOPLAMENTO”
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Experimento teste com a nova PBL e o esquema IBIS
T d i t ã d 1 ê / d b d 2003• Tempo de integração de 1 mês p/ dezembro de 2003• Resolução TQ0062L028 (dt = 1200 seg)• Condição inicial do NCEP (00/01/01/2003), SST observada do ç ( ),
NCEP.•• Simulação com :Simulação com :• Dinâmica Euleriana Grade gaussiana regularDinâmica Euleriana Grade gaussiana regular• Convecção profunda de Grell• Convecção Rasa de Tiedke• Radiação de onda curta de Lacis e Hansen• Radiação de Onda Longa de Harshvardham• Camada Limite de Hostlag e BovilleCamada Limite de Hostlag e Boville • Arrasto por onda de gravidade de Alpert• Esquema de Superfície IBIS-DYNA
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“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “Precipitação”
HBTKEMY hhhh KwKwKwK 321 ++=HBTKEMY mmmm KwKwKwK 321 ++=
Observado GPCPObservado GPCPSimulação com o mesmo peso para Simulação com o mesmo peso para cada coeficiente de difusãocada coeficiente de difusão
Norte da AMAZ.:sulNorte da AMAZ.:sul
NE:super.NE:super.
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“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “Precipitação”
MYmm KK =MYhh KK =Observado GPCPObservado GPCP Mellor Yamada 2.0Mellor Yamada 2.0 MY MYObservado GPCPObservado GPCP Mellor Yamada 2.0Mellor Yamada 2.0
**
HBmm KK =HBhh KK =
TKEhh KK = TKEmm KK =Hostlag BovilleHostlag Boville Mellor Yamada 2.5Mellor Yamada 2.5
NENENENE
NENE
SS
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Experimento teste com esquema IBIS
T d i t ã d 20 d d b d 1982• Tempo de integração de 20 anos, de dezembro de 1982 a dezembro de 2002
• Resolução TQ0062L028 (dt = 1200 seg)• Condição inicial do Era40 (00/01/12/1982), SST observada do
NCEP.•• Simulação com :Simulação com :çç• Dinâmica Euleriana Grade gaussiana regular• Convecção profunda de Grell
C ã R d Ti dk• Convecção Rasa de Tiedke• Radiação de onda curta de Lacis e Hansen• Radiação de Onda Longa de Harshvardhamç g• Camada Limite de Hostlag e Boville e Mellor Yamada 2.0 • Arrasto por onda de gravidade de Alpert• Esquema de Superfície IBIS DYNA BIS STAT e SSiB• Esquema de Superfície IBIS-DYNA, BIS-STAT e SSiB
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“RESULTADO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS (Média Anual deCOM O IBIS (Média Anual de
Precipitação)Observado GPCPObservado GPCP Modelo OriginalModelo Original Sup N e NESup N e NE
Modelo ESTÁTICOModelo ESTÁTICO IBISIBIS Modelo DINÂMICOModelo DINÂMICO IBISIBISModelo ESTÁTICOModelo ESTÁTICO--IBISIBIS Modelo DINÂMICOModelo DINÂMICO--IBISIBIS
Sub PRPSub PRP NNSub PRPSub PRPS S
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“RESULTADO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS (NPP )
Modelo ESTÁTICOModelo ESTÁTICO--IBISIBISEstimado pelo ISLSCP2Estimado pelo ISLSCP2Estimado pelo ISLSCP2Estimado pelo ISLSCP2
Modelo DINÂMICOModelo DINÂMICO--IBISIBIS
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“RESULTADO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS (Biomassa)
Modelo DINÂMICOModelo DINÂMICO--IBISIBISModelo ESTÁTICOModelo ESTÁTICO--IBISIBIS
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Considerações FinaisConsiderações Finais
• A melhor configuração foi utilizando oIBIS com o coeficiente de difusão de M.Y.-2.0 na CLP de H.B.
• Ainda serão necessários mais testes decalibração, pois o modelo aparenta terproblemas no fluxo de energia e naproblemas no fluxo de energia e naumidade do solo.
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FimFimFimFim