Modelo Barotrópico Não Divergente

1. Universidade de São Paulo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas AGM – Modelagem Numérica da Atmosfera Modelo Barotrópico Não Divergente Ieda Pscheidt Igor Cerqueira Oliveira Tatiana Jorgetti

2. Introdução • Modelo Barotrópico: • Baseado no conceito de conservação de vorticidade; • Util para esclarecer alguns aspectos da estrutura horizontal de movimentos atmosféricos de grande escala; • Primeiras previsões de tempo objetivas, realizadas na década de 50. • Modelo Barotrópico Não Divergente: • Variação do vento com a altura é média na vertical, assumindo que o vento térmico é na mesma direção que o vento geostrófico em todos os níveis; • Comumente aplicado no nível de não divergência, freqüentemente assumido em torno de 500 hPa.

3. Introdução • Alguns estudos que utilizaram este modelo: • Vederman et al. (1966)  prognósticos para a região do Oceano Pacífico tropical; • Shukla e Saha (1970)  previsão dos padrões do fluxo de 500 hPa na região da ìndia (monção); • Singh e Saha (1976)  previsão do movimento de uma depressão monçônica (em 700 hPa) e do movimento de um ciclone tropical (500 hPa); • Tupaz et al (1978) estudo de instabilidades barotrópicas associadas a um jato de leste em 200 hPa; • Chan e Williams (1987)  avaliação do efeito  no movimento de um ciclone tropical; • Smith et al. (1990)  análise o movimento de um vórtice inicialmente simétrico em um plano  e o movimento de um vórtice inicialmente assimétrico em um plano f.

4. Equações do movimento: Vorticidade relativa Equação da Vorticidade Barotrópica Equação da Continuidade: Conservação da Vorticidade Absoluta Relação entre u e v e uma função corrente: Formulação do Modelo Sistema para a evolução do fluxo barotrópico não-divergente

5. Modelo Computacional • O jacobiano de Arakawa aplicado à equação prognóstica do modelo  evitar a produção de vorticidade e energia cinética infinita durante a integração; • O esquema numérico é o de Matsuno  esquema iterativo, de primeira ordem no tempo e condicionalmente estável; • O campo de função corrente inicial é obtido através do método de relaxação.

6. Variação do parâmetro de CFL em função da latitude para dt=3600s, dx=dy=2.5, U=20m/s. Critérios de Estabilidade • Critério de Courant-Friedrichs-Lewy (CFL)  relaciona os espaçamento da grade, o passo de tempo e a velocidade de propagação das ondas no modelo: • Considera-se a velocidade de propagação das ondas de Rossby:

7. Programas Computacionais Diagramas: ↓  ↓

8. Programas Computacionais ↓ ↓ |  ↓ ↓ ↓ ↓

9. Programas Computacionais ↓ ↓ ↓ ↓ ↓  ↓

10. Programas Computacionais ↓  ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

11. Programas Computacionais ↓ ↓  ↓  ↓ ↓ ↓  ↓

12. Programas Computacionais ↓ ↓ ↓  ↓  ↓  ↓

13. Programas Computacionais ↓ ↓  ↓  ↓ ↓

14. Programas Computacionais ↓  ↓  ↓ ↓

15. Experimentos Numéricos • Área : 60S - 10N e 180W a 20W  abrangendo a América do Sul e parte dos Oceanos Atlântico e Pacífico; • Resolução de 2,5 em longitude e latitude  grade possui 6529 pontos; • Previões de 72 horas para os níveis de 850 hPa, 600 hPa, 500 hPa e 200 hPa  verificar a aplicabilidade do modelo em diversos níveis; • Passo de tempo  1/2 hora, com saídas em um arquivo a cada 6 horas; • Simulações iniciadas nos dias 19/07/2003 e 12/12/2003 às 00Z com dados das componentes zonal e meridional do vento da Reanálise do NCEP  nesse período foi observado um padrão de ondas bem definido; • O fator de relaxação  usado na determinação da função corrente foi de 0.45.

21. Considerações Finais • Modelo barotrópico não divergente  evolução das ondas atmosféricas em diversos níveis para a América do Sul; • O modelo teve melhor desempenho no nível de 500 hPa  resultado esperado uma vez que o modelo deve ser aplicado ao nível de não-divergência; • Verificou-se uma melhor performance na região continental e nas primeiras 24 horas de previsão; • Observou-se para os casos apresentados, uma melhor representação do padrão atmosférico durante os períodos de inverno.