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Alteração normalizada no erro da raiz quadrada média (RMS) da previsão de temperatura, medida em relação à própria análise, mostrando o impacto de todas as alterações relacionadas ao modelo de ondas, para as estações combinadas de inverno e verão. As hachuras indicam significância estatística com um nível de confiança de 95%. As áreas azuis indicam uma redução no RMS e, portanto, um impacto benéfico. Crédito: Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF)
Na próxima atualização do Sistema Integrado de Previsão (IFS) do ECMWF, serão implementadas alterações na componente do modelo de ondas de vento oceânico que melhoram as previsões.
As melhorias dizem respeito à representação da troca de impulso ar-mar sob condições de vento forte e ao papel das ondas na troca de calor e umidade. Eles levam a melhores resultados de previsão, por exemplo, para a temperatura na atmosfera.
A atualização do Ciclo IFS 48r1 para 49r1, que inclui muitas outras mudanças, está programada para ocorrer em outubro de 2024.
Troca de impulso ar-mar
O modelo do sistema terrestre do ECMWF inclui um componente de ondas de vento oceânico (ECWAM) para representar como a geração de ondas pelo vento modula a troca de impulso entre a atmosfera e o oceano.
Descobriu-se recentemente que existe uma dissociação entre os ventos próximos à superfície e a superfície do oceano em situações de vento forte. Isto resulta numa redução da transferência de momento da atmosfera para os campos de ondas.
Com base nesta evidência, temos vindo a adaptar o modelo para reduzir o coeficiente de arrasto (Cd), que relaciona a resistência da superfície da água ao vento, para ventos fortes. A última revisão, que foi aplicada apenas a ventos de 10 m acima de 33 m/s, foi implementada em 2020.
Alteração normalizada no erro da raiz quadrada média (RMS) da previsão de temperatura de dois metros, medida em relação à própria análise, mostrando o impacto dos fluxos de calor e umidade dependentes do estado do mar para as estações combinadas de inverno e verão. As áreas azuis indicam uma redução no RMS e, portanto, um impacto benéfico. Crédito: Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF)
No Ciclo IFS 49r1, será introduzido um modelo mais baseado fisicamente que não requer um limiar de vento fixo. Dessa forma, mudanças na transferência de impulso do ar para as ondas já são sentidas para ventos abaixo de 33 m/s.
Para condições de vento fraco (< 10 m/s), a nova abordagem comporta-se geralmente como a anterior. Tem, no entanto, uma diminuição menor para ventos acima de 40 m/s.
Troca de calor e umidade
Os movimentos induzidos pelas ondas no ar levam a um aumento na troca de calor e umidade entre o oceano e a atmosfera. Para capturar isso, no Ciclo IFS 49r1 foi adaptada a forma como o coeficiente de troca de calor (Ch) varia com a velocidade do vento.
Uma dependência adicional do estado do mar significa que a troca de calor tenderá a ser aumentada em comparação com os ciclos IFS anteriores, especialmente em condições de ventos tempestuosos.
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Coeficiente de arrasto (Cd) sobre o Atlântico Norte e velocidade do vento correspondente de 10 m durante o furacão Lee. As previsões de 8 de setembro de 2023, 00 UTC, foram realizadas na resolução experimental TCo2559 (4,4 km). Os resultados são mostrados agregando todas as etapas de previsão horária de 12 a 72 horas para o Ciclo 48r1, com cruzes pretas mostrando valores médios de Cd para determinadas velocidades do vento (esquerda) e Ciclo 48r1 (azul) e Ciclo 49r1 (vermelho) para os valores médios agrupados e barras de erro para um desvio padrão em cada lado da média (direita). Crédito: Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF)
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Coeficiente de troca de calor (Ch) sobre o Atlântico Norte e velocidade do vento correspondente de 10 m durante o furacão Lee. As previsões de 8 de setembro de 2023, 00 UTC, foram realizadas na resolução experimental TCo2559 (4,4 km). Os resultados são mostrados agregando todas as etapas de previsão horária de 12 a 72 horas para o Ciclo 48r1, com cruzes pretas mostrando valores médios de Ch para determinadas velocidades do vento (esquerda) e Ciclo 48r1 (azul) e Ciclo 49r1 (vermelho) para os valores médios agrupados e barras de erro para um desvio padrão em cada lado da média (direita). Crédito: Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF)
Outras mudanças
No Ciclo 49r1, algumas outras mudanças relacionadas com os oceanos também serão implementadas. Eles dizem respeito à forma como parametrizamos o estado do mar em áreas parcialmente cobertas por gelo marinho e ao uso de dados altímetros de altura das ondas.
Além disso, o modelo de ondas será executado na mesma rede que o modelo atmosférico, simplificando a troca de dados entre os dois sistemas.
Impacto
Quando todas as mudanças são consideradas em conjunto, há uma clara melhoria nas pontuações da temperatura atmosférica. Estes são mostrados para previsões de 24 horas e previsões de 120 horas em comparação com a melhor estimativa de temperatura do ECMWF (a ‘análise’ de temperatura) em toda a atmosfera.
As temperaturas próximas à superfície também melhoraram.
Existem também efeitos positivos nas previsões da altura das ondas em comparação com a análise do ECMWF e com as observações.
Fornecido pelo Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF)
Citação: A atualização do modelo de ondas de vento oceânico melhora o sistema de previsão (2024, 24 de junho) recuperado em 25 de junho de 2024 em https://phys.org/news/2024-06-ocean.html
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