Mariana Palagano Rachel Albrecht

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,l,z) • Simetria axial • Variáveis prognósitcas

4. 2) Descrição do modelo • 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 Ambiente Nuvem fontes e sumidouros entranhamento mistura turbulenta fluxo vertical

5. 2) Descrição do modelo Nuvem fontes e sumidouros

6. 2) Descrição do modelo Movimento vertical: , onde Temperatura Potencial: Lv, Lf, Lsa os calores latente de vaporização, fusão e sublimação Qs a razões de mistura por processos de conversão de hidrometeoros Pa função de Exner:

7. 2) Descrição do modelo

8. 2) Descrição do modelo 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: w1=1.75 ms-1, ZR=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. 3) Esquema numérico e condições de contorno • 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

15. 3) Esquema numérico e condições de contorno • 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 qv e  na superfície: Condição de contorno na fronteira superior do modelo: q’s=0

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

17. Simulação I: Oceânica, w0=0.5 ms-1 4) Resultados 600 m q neg + B neg i estabilidade

18. Simulação II: Continental, w0=0.5 ms-1 4) Resultados • topo: 9 km • Corr. Asc.: quente e úmida • Corr. Desc.: início da precipitação 6.9 ms-1

19. Simulação II: Continental, w0=0.5 ms-1 4) Resultados 0.6 gkg-1 1.3 gkg-1 2.2 gkg-1 1.3 gkg-1

20. Simulação III: Oceânica, w0=20 ms-1 4) Resultados • 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 11 ms-1

21. Simulação III: Oceânica, w0=20 ms-1 4) Resultados Início formação gelo: t = 13 min (~15 min antes da Sim II)

22. Simulação IV: Continental, w0=20 ms-1 4) Resultados • Rápido crescimento Cor. Asc. • Cor. Desc.: remoção de água (chuva sup) • Liberação de calor latente (gelo): • Ondas de gravidade 15.3 ms-1

23. Simulação IV: Continental, w0=20 ms-1 4) Resultados • 10 min p/ formar gelo • Formou mais gelo: granizo + graupel (no total)

24. 5) Conclusões máximos • 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 a ondas de gravidade.

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