A performance das configurações na vertical foi obtida através de diferenças entre simulações numéricas e dados observados proveniente de radiosondagens. Foi necessário interpolar os dados de radiossondagens, linearmente em ln P, nos níveis de saídas do pós-processamento do modelo, para que se pudesse obter diferenças e cálculos de RMS. As avaliações consistem em diferenças dos perfis de temperaturas, erro quadrático médio (RMS), e comparação entre as altitudes das estações juntamente com a representação da topografia do modelo no ponto da estação.
A estação de Curitiba (figuras 4.16 a, b, c, d), que está localizada a 908 metros acima do nível do mar, não foi bem representada em termos de topografia em nenhuma das quatro configurações, sendo que as resoluções de 20 km reduziram a topografia do modelo em cerca de 600 m, enquanto que as de 40 km a redução ficou em torno de 400 m. O perfil das diferenças de temperaturas válidas para 24 horas de previsão (Fig. 4.16a) indica um aquecimento considerável (cerca de 6 graus) para os níveis mais próximos à superfície. Nota-se também que nenhuma das quatro configurações conseguiu captar a ocorrência de uma camada de inversão térmica que estava localizada entre 850 e 800 hPa (Fig. 4.16b). A magnitude do RMS foi relativamente elevada devido as altas diferenças ocorrida próximas à superfície, sendo que o perfil que mais se aproximou da radiossondagem foi o da 20km_38L, com RMS em torno de 1.7 °. O perfil de 48 horas de previsão (figuras 4.16 (c) e (d)) apresenta o mesmo padrão de aquecimento próximo à superfície, porém com menor magnitude, cerca de 3.0°, já em altos níveis uma outra camada de inversão térmica não prevista pelos modelos ocasiona diferenças da ordem de aproximadamente 5 °. O RMS nesta situação se mostrou bastante satisfatório para as configurações com domínio reduzido, em torno de 1.6 ° para as três configurações. O aquecimento próximo à superfície pode estar diretamente ligado ao fato da topografia neste ponto estar sendo representada muito mais baixa do que a realidade.
(a)
(b)
(c) (d)
Fig. 4.16 - Perfis verticais das diferenças entre as simulações de 24 e 48 horas (a) e (c), respectivamente, e as radiossondagens. Perfis verticais de temperatura para as 4 configurações dos modelos e radiossondagem (b) e (d), válidos para a cidade de Curitiba -PR.
A figura 4.17(a) mostra o perfil das diferenças de temperatura em 36 horas de previsão para a cidade de São Paulo, que está localizada a 803 m acima do mar, nota que a observação inicia em 900 hPa enquanto que a variável pós processada do modelo inicia em 1000 hPa. Pode-se observar que para esta localidade a topografia foi razoavelmente bem representada, principalmente em 40km_38Lo (836 metros). As maiores diferenças, neste caso, estão associadas às inversões térmicas que ocorreram em baixos níveis, em torno 700 hPa, e altos níveis, próximo à tropopausa ocasionando diferenças da magnitude de 5°, tanto positivo quanto negativo. Em todo o perfil, a configuração que melhor representou a sondagem foi a de 20km_38L com RMS de 1.71 °. O perfil de 60 horas de previsão (figura 4.17(c)) mostra que, próximo à superfície, as configurações com domínio reduzido se aproximaram bastante do valor medido pela radiosondagem, principalmente a de 20km_38L. Observa-se que todas as configurações com domínio reduzido apresentaram comportamentos semelhantes, enquanto que a 40km_38Lo se afasta bastante dos valores observados, chegando a atingir diferenças de magnitude em torno de 7º . Os valores de RMS para esta situação foram satisfatórios para as versões com domínio reduzido, sendo que 20km_38L apresentou o menor RMS (cerca de 1.3 °). Um resultado interessante, neste caso, foi a capacidade de configuração 20km_38L em representar a inversão térmica que ocorreu nos baixos níveis, mais acuradamente entre 850 e 750 hPa, do que as outras versões. Este não era o esperado visto que a versão de 20km_50L apresenta maior resolução nestas camadas (Fig. 2.2)
(a)
(b)
(c)
(d)
Fig. 4.17 - Perfis verticais das diferenças entre as simulações de 36 e 60 horas (a) e (c), respectivamente, e as radiossondagens. Perfis verticais de temperatura para as 4 configurações dos modelos e radiossondagem (b) e (d), válidos para a cidade de São Paulo - SP.
A cidade de Resistência, a 53 m de altitude, foi bem representada em termos de topografia para todas as configurações. A figura 4.18(a) mostra o perfil de diferenças de temperaturas em 36 horas de simulação. Nesta figura pode-se observar novamente o comportamento semelhante entre as configurações com domínio reduzido, e a deficiência em determinar regiões onde está ocorrendo inversões térmicas. A configuração que apresentou menor RMS foi nesta estação, a de 20km_50L (em torno de 1.1°). O perfil de 60 horas de erros de previsão (figura 4.18(b)) apresentou padrões semelhantes ao de 36 horas, porém com performance ligeiramente melhor para as versões com domínio reduzido.
(a)
(c)
(d)
Fig. 4.18 - Perfis verticais das diferenças entre as simulações de 36 e 60 horas (a) e (c), respectivamente, e as radiossondagens. Perfis verticais de temperatura para as 4 configurações dos modelos e radiossondagem (b) e (d), válidos para a cidade de Resistência - Argentina.
No geral, as versões configuradas sobre o domínio reduzido apresentaram perfis bastante similares entre si, e com melhores resultados quando comparados com a versão operacional. Embora a versão 20km_50L tenha uma distribuição vertical mais refinada, os resultados demonstram que, neste caso, 50 camadas não apresentou os resultados esperados. Na maioria das localidades analisadas, os modelos apresentaram uma certa deficiência em captar situações de inversões térmicas. Pode-se constatar que em regiões onde a topografia não foi bem representada, a qualidade da previsão das variáveis em baixos níveis foi menor.
4.2.2.3 - NEVE
Um fenômeno interessante neste episódio foi a ocorrência de neve em São Joaquim no Estado de Santa Catarina. A ocorrência da neve foi simulada pelos modelos com 48 horas de antecedência, mesmo estando em outono, quando esse tipo de fenômeno é bastante raro. A figura 4.19 mostra a neve prevista pelos modelos, juntamente com a localização (São Joaquim *) onde ocorreu. Nota-se que a ocorrência de neve foi identificada em todas as configurações, porém as resoluções de 40 km (figuras 4.19 (a) e (b)) estenderam as regiões de ocorrência, enquanto que as versões de 20 km (figuras 4.19(c) e 4.19(d)) restringiram mais a área de ocorrência, principalmente a versão 20km_50L.
(a) (b)
(c) (d)
Fig. 4.19 – Previsão de neve acumulada (sombreado) para as 4 configurações : (a) 40km_38Lo, (b) 40km_38Lr, (c) 20km_38L e (d) 20km_50L. (*) neve observada.