Produtos Meteorológicos da Modelagem Climática Regional

Como citado por WANG et al. (2004), os modelos (dinâmicos) climáticos regionais (MCRs) são capazes de fornecer maior refinamento espacial da região simulada, e maior detalhamento dos processos físicos da atmosfera em escala regional/local, quando comparados aos modelos climáticos globais.

Ainda segundo WANG et al. (2004), para fazer uma simulação de maior refinamento, a modelagem (dinâmica) climática regional recebe, normalmente, como condições iniciais e de contorno os resultados de uma modelagem climática global, ou de uma reanálise, e assim é capaz de exercer o processo conhecido como regionalização dinâmica. Desde o final da década de 1980 os MCRs estão em constante processo de aperfeiçoamento, sendo apontadas como pesquisas pioneiras na área dos MCRs os trabalhos feitos por DICKINSON et al. (1989) apud WANG et al. (2004); GIORGI & BATES (1989) apud WANG et al. (2004).

Atualmente, um experimento criado pelo (World Climate Research Programme- WCRP) trabalha com a regionalização dinâmica, a qual recebe como condições iniciais e de contorno os resultados de alguns modelos do CMIP5. Esse experimento é conhecido como (Coordinated Regional Downscaling Experiment–CORDEX) e nele foram realizadas, além das práticas computacionais, pesquisas direcionadas para o estudo dos resultados destas regionalizações, observando impactos e analisando as variáveis meteorológicas, dentre outras funções, com grupos de pesquisa na América do Sul, na América do Norte, na África, na Europa, na Ásia etc. (GIORGI et al., 2009).

86 De acordo com ROCHA et al. (2014), o CORDEX para América do Sul, trabalhou com o MCR denominado RegCM4, o qual foi forçado pelos modelos de sistema terrestre, pertencentes ao IPCC/CMIP5: ESM2M (DUNE et al., 2012), HadGEM2-ES28 (MARTIN et al., 2011 apud ROCHA et al., 2014) e MPI-ESM-MR (GIORGETTA et al., 2012 apud ROCHA et al., 2014).

Esses três últimos modelos globais fazem parte do grupo de modelos conhecido como (Earth System Models -ESMs). Tipicamente, um ESM é constituído pelo ciclo do carbono terrestre e oceânico, com feedbacks biogeoquímicos, e tem a habilidade de produzir cálculos consistentes sobre os impactos nos ecossistemas ocasionados pelas mudanças climáticas, como mencionado por MARTIN & LEVINE (2012). Porém, segundo COLLINS et al. (2011), não há uma definição específica acerca dos processos e o nível de complexidade que um modelo global de projeção climática tem que possuir para ser chamado de ESM

Nas simulações do CORDEX para o Brasil, o RegCM4, além de ser forçado por esses três ESMs, possui uma resolução de aproximadamente 50 km, com 18 níveis verticais sigma e com o esquema de convecção EMANUEL & ZIVKOVIC- ROTHMAN (1999) apud ROCHA et al. (2014), utilizando o modelo de superfície (Community Land Model version 3.5 - CLM3.5) (TAWFIK & STEINER, 2011 apud ROCHA et al., 2014).

Havia no experimento uma segunda configuração do modelo RegCM4, com diferentes esquemas de convecção e um outro modelo de superfície, porém apenas a configuração detalhada anteriormente tinha os três ESMs forçando o RegCM4. Também vale mencionar que apenas o cenário (Representative Concentration Pathway 8.5 - RCP 8.5)29 era comum às simulações feitas pelo RegCM4 que foram forçadas pelos três modelos ESMs (ROCHA et al., 2014).

Com isso foram selecionados resultados da regionalização com a configuração detalhada anteriormente, com produtos para o cenário histórico, que vai desde janeiro de 1971 até dezembro 2000 e com produtos projetados para o período de janeiro de 2006 a

28 _{HadGEM - Hadley Global Environment Model 2 - Earth System.}

29 _{RCP 8.5- O cenário de mudança climática Representative Concentration Pathway 8.5 pode ser}

considerado como o cenário mais pessimista dos utilizados pelos modelos climáticos globais do IPCC. Ele apresenta o mais alto nível de emissão de gases do efeito estufa para a atmosfera; a trajetória ascendente do nível da forçante radiativa, o qual em 2100 estará em torno de 8.5 Wm-2_{; e uma}

concentração de CO2equivalente de aproximadamente 1370 ppm e com um nível de poluição do ar de médio

87 dezembro de 2035 que corresponde ao cenário de mudanças climáticas (RCP 8.5). Todos cenários com variáveis em frequência diária.

A coleta de dados para o caso do cenário RCP 8.5, inicia-se em 2006 devido à própria condição do modelo, em que seus resultados começam em 2006. Considerou-se também as projeções de expansão do etanol de curto prazo apresentadas pelo PDE da EPE (2017), que trabalha com projeções de curto prazo, e o trabalho realizado por TAYT-SOHN et al. (2018), que trabalhou com esse período específico. A área selecionada para a coleta dos resultados do modelo RegCM4, segue a seleção prevista para a reanálise e está delimitada entre as latitudes de 150S a 200S e as longitudes de 450O a 530O.

5.3.3.3.1 Tratamento dos Produtos do CORDEX

As variáveis obtidas dos resultados do CORDEX necessitaram passar primeiramente por um processo de mineração que demandou poder computacional, tempo e teve como consequência uma diminuição do período coletado, em vista de possíveis dados corrompidos.

Apesar dessa diminuição, de forma cautelosa, objetivou-se que estes dados mantivessem um período mínimo de 10 anos, com a possibilidade de se trabalhar com anos não consecutivos.

De acordo com a OMM (2007), em seu relatório intitulado “O papel das normais climatológicas em um clima que está em mudança”, foi observado que, apesar da média climatológica considerar como padrão um período de 30 anos, para os dados de superfície, o erro das médias que possuem 30 anos de dados e que terminam próximo ao ano 2000 foi similar ao observado para médias com 10 a 20 anos de dados. Adicionalmente, o próprio relatório conclui que a habilidade preditiva de médias com dez anos de dados é muito próxima àquela com 30 anos de dados, e menciona que períodos com 10 anos de dados já são considerados adequados na maioria dos casos em que se utiliza médias aritméticas, sendo possível trabalhar com estas médias, denominadas nesses relatório como “normais operacionais”.

Após a mineração e seleção dos produtos, eles precisaram ter suas unidades convertidas e foram calculadas as médias diárias ano a ano e as médias climatológicas anuais em frequência diária. Para tanto, um script feito em shellscript foi desenvolvido e utilizado em conjunto com o programa CDO para a realização destas três últimas tarefas. Os resultados desse procedimento também precisaram ser formatados, para isto

88 outro script em linguagem FORTRAN90 foi gerado para colocá-los de acordo com a formatação exigida aos dados de entrada do modelo de sistema agrícola DSSAT/CANEGRO.

Apesar do CORDEX disponibilizar os produtos do modelo RegCM4 forçado pelo modelo HadGEM2-ES, optou-se por não utilizar os resultados do modelo por uma questão de calendário, pois neste caso em específico os resultados do RegCM4 estão em um calendário de 360 dias, enquanto que o modelo DSSAT/CANEGRO trabalha com o calendário gregoriano.