Previsão com o modelo global do CPTEC

O período de dados que foi extraído dos arquivos gerados pelo modelo global do CPTEC estende-se de dezembro de 1995 a fevereiro de 2002. Estes dados foram convertidos em um formato adequado para a leitura e interpolação no modelo hidrológico.

Os dados de previsão extraídos correspondem a um conjunto (ensemble) de 4 a 5 realizações do modelo climático, cada uma com duração de três meses. Uma realização do modelo climático corresponde a uma previsão com certas condições de contorno e condições iniciais. A técnica de previsões em conjunto de realizações é necessária devido à incerteza dos resultados do modelo em função das condições iniciais. Os modelos climáticos são particularmente sensíveis às condições iniciais, e as condições iniciais fornecidas ao modelo são obtidas a partir de dados meteorológicos de diferentes variáveis, bem como das temperaturas da superfície do mar, cuja medição têm um razoável grau de incerteza. Em conseqüência, as previsões realizadas a partir de condições iniciais medidas no dia 12 de setembro de 1998, por exemplo, não são exatamente iguais às previsões iniciadas no dia seguinte.

Os dados de previsão de chuva disponíveis para este trabalho são os conjuntos de previsões de três meses, a partir do dia 01 de dezembro de 1995 até o dia 28 de fevereiro de 2002. Cada conjunto é composto por 4 ou 5 realizações, que foram escolhidas entre as 24 realizações do conjunto original do modelo climático que melhor representam a variabilidade

das realizações do conjunto original. As realizações foram obtidas a partir de condições iniciais do modelo em dias subsequentes, conforme apresentado na Tabela 4-1.

Numa primeira etapa, a qualidade da previsão de chuva do modelo de previsão de clima foi analisada na bacia do rio Uruguai, comparando os valores previstos com os observados no período de dezembro de 1995 a maio de 1999. A chuva observada foi interpolada a partir dos dados dos postos pluviométricos e a chuva prevista foi interpolada a partir dos dados para cada célula do modelo climático (Figura 4-1). O valor de chuva prevista corresponde à média das 4 ou 5 realizações disponíveis no período. Nos dois casos a interpolação dos dados de chuva foi realizada utilizando a função interpoladora inverso do quadrado da distância, buscando a informação de apenas em torno de 5 postos mais próximos. Os campos interpolados de chuva prevista e observada tem resolução espacial idêntica ao do modelo hidrológico, isto é, 0,1 x 0,1 graus.

Tabela 4-1: Características dos dados de previsão do modelo climático global. Período Realizações Datas de início

djf 95/96 4 13, 14, 15 e 16 de setembro de 1995 mam 96 5 17, 19, 20, 21 e 22 de dezembro de 1995 jja 96 5 1, 3, 4, 5 e 6 de março de 1996 son 96 5 19, 20, 21, 22 e 23 de junho de 1996 djf 96/97 4 16, 17, 18 e 19 de setembro de 1996 mam 97 5 4, 5, 26, 27 e 28 de setembro de 1996 jja 97 5 11, 13, 14, 15 e 16 de março de 1997 son 97 5 15, 16, 17, 18 e 19 de junho de 1997 djf 97/98 5 7, 8, 9, 10 e 11 de setembro de 1997 mam 98 5 21, 22, 23, 24 e 25 de dezembro de 1997 jja 98 5 13, 14, 15, 16 e 17 de março de 1998 son 98 5 2, 3, 4, 5 e 6 de junho de 1998 djf 98/99 4 3, 5, 6 e 7 de setembro de 1998 mam 99 5 9, 10, 11, 12 e 13 de dezembro de 1998 jja 99 4 20, 21, 22 e 23 de março de 1999 son 99 5 22, 23, 24, 25 e 26 de junho de 1999 djf 99/2000 4 21, 22, 23 e 24 de setembro de 1999 mam 2000 5 12, 13, 14, 15 e 16 de dezembro de 1999 jja 2000 4 19, 20, 21 e 22 de março de 2000 son 2000 4 12, 13, 14, e 15 de junho de 2000 djf 2000/2001 5 18, 19, 21, 22 e 23 de setembro de 200 mam 2001 5 4, 5, 6, 7 e 8 de dezembro de 2000 jja 2001 4 6, 7, 9 e 10 de março de 2001 son 2001 4 20, 21, 22 e 23 de junho de 2001 djf 2001/2002 4 24, 25, 26 e 27 de setembro de 2001

A Figura 4-2 mostra a chuva média anual observada na bacia do rio Uruguai. Observa-se nesta figura um gradiente de precipitação no Observa-sentido leste-oeste. A região leste da bacia, que corresponde à região serrana de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul apresenta uma precipitação pouco superior a 1500 mm por ano, neste período. Já a partir do meridiano 51o para oeste, a precipitação anual alcança os 2000 mm e chega a mais de 2500 mm em alguns locais.

A Figura 4-3 mostra a chuva média anual prevista (média do conjunto de 4 a 5 realizações) na bacia do rio Uruguai. Ao contrário da Figura 4-2, observa-se na Figura 4-3 um gradiente de precipitação no sentido oeste leste. A região leste da bacia, que corresponde à região serrana de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul apresenta uma precipitação pouco superior a 1600 mm por ano, neste período, chegando a 1700 mm mais ao norte. No extremo oeste da bacia a precipitação anual é apenas pouco superior a 1000 mm. De forma geral o mapa apresentado na Figura 4-3 apresenta transições mais suaves, o que se deve ao menor número de fontes de informação distribuídas no espaço.

Figura 4-1: Centros das células do modelo global do CPTEC (pontos verdes) e postos pluviométricos (pontos pretos) na bacia do rio Uruguai.

Figura 4-2: Chuva média anual observada na bacia do rio Uruguai no período de dezembro de 1995 a maio de 1999.

A partir da análise das figuras observa-se que a chuva prevista pelo modelo climático é, na média, inferior à chuva que realmente ocorre na bacia do rio Uruguai. Enquanto o modelo prevê precipitações anuais entre 1000 e 1700 mm na bacia, os dados observados mostram que a precipitação vai de 1500 a 2500 mm.

Além disso, observa-se uma importante diferença na distribuição espacial da chuva, especialmente do gradiente espacial na direção leste – oeste. Enquanto o modelo prevê chuvas maiores na região próxima ao litoral (leste) e menores na direção do continente (oeste), os dados observados revelam que, na bacia considerada, a região com menor precipitação anual é a que fica mais próxima ao litoral, enquanto a região com maior precipitação anual é a que fica no vale do rio Uruguai e no oeste de Santa Catarina, relativamente distante do litoral.

A Figura 4-4 apresenta um mapa do erro da precipitação prevista (observada – prevista). Este mapa resume as diferenças discutidas acima. Os valores positivos indicam que o modelo climático está prevendo valores de precipitação menores do que os observados.

Figura 4-3: Chuva média anual prevista na bacia do rio Uruguai no período de dezembro de 1995 a maio de 1999.

Figura 4-4: Erro da chuva média anual prevista na bacia do rio Uruguai no período de dezembro de 1995 a maio de 1999.