Paulo Yoshio Paulo Yoshio kubotakubota

CPTEC, C. CPTEC, C. PaulistaPaulista, , BrasilBrasil

MODELO DE CIRCULAÇÃOMODELO DE CIRCULAÇÃOGERAL DA ATMOSFERAGERAL DA ATMOSFERA

DO CPTECDO CPTECE O ACOPLAMENTO COME O ACOPLAMENTO COM

O IBISO IBIS

Divisão da Apresentação

• Visão Geral do MCGA-CPTEC

• Problemas durante o acoplamento

• Implementação do IBIS

• Resultados Preliminares

QuimicaQuimica

NeveNeve& & GeloGelo

MarinhoMarinho

BiosferaBiosfera & &SoloSolo

HidrologiaHidrologia& Lagos& Lagos

DinâmicaDinâmica

RadiaçãoRadiaçãoConvecçãoConvecção

CamadaCamada LimiteLimite

Pre

cip

itaç

ãoP

reci

pit

ação

Rad

iaçã

oR

adia

ção

Fu

xos

Fu

xos

de

de

Su

pre

fici

eS

up

refi

cie

Alb

edo

Alb

edo

SuperfícieSuperfície Continente/OceanoContinente/Oceano

ModeloModeloOceânicoOceânico

AtmosferaAtmosfera

Uma Visão do MCGA-CPTEC

O “núcleo dinâmico”Método Espectral

ConservaçãoConservação de de momentomomento

ConservaçãoConservação de de energiaenergia

ConservaçãoConservação de de massamassa

ConservaçãoConservação de de águaágua

Equação de estadoEquação de estado

Métodos de Integração

EulerianoSemi-Lagrangiano

Resolução Horizontal e VerticalTQ666-TQ021

20-800 km9-96 Níveis Sigma

Os “Processos Físicos não Lineares”Grade Horizontal e Vertical

Grade Horizontal(Gaussiana Regular)

(Gaussiana Reduzida)

800hPa

200hPa

400hPa

600hPa

Coordenada VerticalSigma (Contorna a

Topografia)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Numero de Processos

Tem

po

Rea

l de

Inte

gra

cao

(S

eg.)

100anos/3dias100anos/3diasno Cluster Una do CPTECno Cluster Una do CPTEC

Desempenho do MCGA-CPTECConfiguração / 2dias de integração:Configuração / 2dias de integração:

••TQ0062L028 (TQ0062L028 (dtdt=1200)=1200)

••Dinâmica (Dinâmica (EulerianaEuleriana grade regular) grade regular)

••Convecção (Convecção (KuoKuo))

••Radiação (Radiação (LacisLacis HansenHansen, , HarshvardhamHarshvardham))

••PBL (PBL (MellorMellor YamadaYamada, 2.0), 2.0)

••Superfície (Superfície (SSiBSSiB))

••O. Gravidade (O. Gravidade (AlpertAlpert))

Ideal Para Simulação de Longo PrazoIdeal Para Simulação de Longo Prazo[Competitivo para simulação de[Competitivo para simulação demudanças climáticas]mudanças climáticas]

A “física” do MCGA-CPTEC :Transferência Radiativa e Convecção

Onda CurtaOnda CurtaCliradClirad e e LacisLacis e e HansenHansenUKMETUKMET

Onda LongaOnda LongaHarshvardhamHarshvardhamUKMETUKMET

•Profunda

•Arakawa and Schubert (1974)

•Kuo 1974, Grell (1993)

•Rasa

•Tiedtke (1989) (Rasa), Souza

A “física” do MCGA-CPTECPBL e Arrasto por Onda de

Gravidade

Alpert (original)

Mellor e Yamada 2.0 (original)

A “física” do MCGA-CPTECProcessos físicos de superfície

Esquemas de Sfc.simula as fontes esorvedouros demomento, energia evapor de água egases da sfc.

SSiB (original)

“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “CLP”

MellorMellor e e YamadaYamada 2.0 2.0 Hostlag e Boville

Hostlag e Boville Modificado

Forte dependência dos parâmetros Forte dependência dos parâmetros específicos do esquema específicos do esquema SSiBSSiB na 1 na 1oo

camadacamada

Não existe forte dependência do tipo Não existe forte dependência do tipo específico de esquema de superfície específico de esquema de superfície na 1º camadana 1º camada

HBTKEMY hhhhKwKwKwK

321++=

HBTKEMYmmmm

KwKwKwK321

++=

“TRABALHO PARA EXECUTAR OACOPLAMENTO”

Conversão do código F77 do IBIS no padrão F90Conversão do código F77 do IBIS no padrão F90

Declaração de Declaração de intentintent (In, Out e (In, Out e InOutInOut))

Remoção dos include e sub-rotinas duplicadasRemoção dos include e sub-rotinas duplicadas

Criação do módulo para o IBIS.Criação do módulo para o IBIS.

Adequação dos arquivos de entrada e saída no padrão doAdequação dos arquivos de entrada e saída no padrão doMCGA-CPTEC (Binário 32 bits big MCGA-CPTEC (Binário 32 bits big endianendian de acesso de acessodireto )direto )

“ERRO ENCONTRADO NO IBISDURANTE O ACOPLAMENTO”

Experimento teste com a nova PBLe o esquema IBIS

• 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

NCEP.•• Simulação com :Simulação com :• Dinâmica 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 Boville• Arrasto por onda de gravidade de Alpert• Esquema de Superfície IBIS-DYNA

“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “Precipitação”

HBTKEMYhhhh

KwKwKwK321

++=HBTKEMY

mmmmKwKwKwK

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.

“ACOPLAMENTO” DO MCGA-CPTEC COM O IBIS “Precipitação”

HBmmKK =

HBhhKK =

MYmm

KK =MY

hhKK =

TKEhhKK =

TKEmmKK =HostlagHostlag BovilleBoville

Observado GPCPObservado GPCP MellorMellor YamadaYamada 2.0 2.0

MellorMellor YamadaYamada 2.5 2.5

**

NENENENE

SS

Experimento teste com esquemaIBIS

• Tempo de integração de 20 anos, de dezembro de 1982 adezembro de 2002

• Resolução TQ0062L028 (dt = 1200 seg)• Condição inicial do Era40 (00/01/12/1982), SST observada do

NCEP.•• Simulação com :Simulação com :• Dinâmica 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 Boville e Mellor Yamada 2.0• Arrasto por onda de gravidade de Alpert• Esquema de Superfície IBIS-DYNA, BIS-STAT e SSiB

“RESULTADO” DO MCGA-CPTECCOM O IBIS (Média Anual de

Precipitação)Observado GPCPObservado GPCP Modelo OriginalModelo Original

Modelo ESTÁTICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBIS Modelo DINÂMICO-IBISModelo DINÂMICO-IBIS

Sub PRPSub PRP NN

SS

SupSup N e NE N e NE

“RESULTADO” DO MCGA-CPTECCOM O IBIS (NPP )

Modelo ESTÁTICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBIS

Modelo DINÂMICO-IBISModelo DINÂMICO-IBIS

Estimado pelo ISLSCP2Estimado pelo ISLSCP2

“RESULTADO” DO MCGA-CPTECCOM O IBIS (Biomassa)

Modelo DINÂMICO-IBISModelo DINÂMICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBISModelo ESTÁTICO-IBIS

Considerações 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 naumidade do solo.

FimFim