xvii samet - dr. fabrício harter [03.12.10 - 6ª feira] parte 1

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Sistema Previsor Baseado no Modelo WRF Versão 3.2 Instalado no CPPMET Fabríco P. Härter Semana Acadêmica- FACMet/2010

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Page 1: XVII SAMET -  Dr. Fabrício Harter [03.12.10 - 6ª feira] Parte 1

Sistema Previsor Baseado no Modelo WRF Versão 3.2

Instalado no CPPMET

Fabríco P. HärterSemana Acadêmica- FACMet/2010

Page 2: XVII SAMET -  Dr. Fabrício Harter [03.12.10 - 6ª feira] Parte 1

Índice

• Introdução: Breve Histórico da PNT• WRF: Pré-procesamento, Processamento, Pós

processamento• Verificação• Assimilação de Dados

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Breve Histórico da PNT

• Bjerknes (1911) sugeriu que a PN era um PVI, onde o estado futuro da atmosfera poderia ser previsto por um conjunto de equações que governam os movimentos atmosféricos

• Richardson (1922) fez a primeira PNT – insucesso, mas muito útil

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Experimento de Richardson

• Modelo Equações Primitivas, grade horizontal de 200 km, 4 níveis verticais de aproximadamente 200 hPa, centrado na Alemãnha

• Usou obs das 7 UTC ci dia 20 maio de 1910 – calculou derivadas temporais de no centro da Alemãnha entre 4-10 UTC

• Resultou numa variação de pressão de 146 hPa, onde não houve variação alguma

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Causas do Insucesso de Richardson

• Desequilíbrio na CI: ondas de gravidade de alta freqüência, violação da condição de Courant-Friedrich-Lewy

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• Charney (1948-1949) e Eliessen (1949) usaram modelo quase-geostrófico (filtra ondas de gravidade de alta freqüência e sonoras)

• Charney, R. Fjortoft e Van Neuman (1950) fizeram a primeira PNT com um modelo barotrópico filtrado (1camada): boa correlação entre o previsto x observado para 24 h de previsão – campo de pressão

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• Charney e J.C. Freeman integram AR (com onda de gravidade) – resultados semelhantes ao modelo Barotrópico Filtrado

• Em 24 horas de previsão as ondas de gravidae são atenuadas por Ajuste Geostrófico e não afetam modos lentos

• Charney: modelo de que primitivas coordenadas de pressão, sem aquecimento e atrito e sem processos de pequena escala (parametrização de escala sub-grade, (condensação, radiação, fluxos turbulentos de calor latente e umidade)

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• Este artigo de Charney de 1951, além de mostrar resutados notórios da PNT, indicou o caminho a ser seguido nas próximas 5 décadas

• Lorenz (1965) considerava que a PNT teria um limite de aproximadamente 2 semanas

• Chareny atribuia o limite da previsibilidade a deficiências do modelo, como erro nas CI, parametrizações dos processos turbulentos, mais do que a natureza caótica da atmosfera, o quel impõe um limite a previsibilidade mesmo se omodelo fosse perfeito (Lorenz, 1963b)

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• Seguindo o sucesso de Charney (1950), rossby mudou-se para a Suécia e passou a dirigir o grupo que através do comutador sueco conhecido como BESK, fez a primeira PNT em tempo real.

• A PNT operacional começou na Suécia em 1954, 6 meses antes de começar a previsão operacional nos US

• Evolução: previsão de curto-prazo (escala de tempestades, Assimilação de Dados, Ensemble, sistemas adaptativos, modelos acoplados (terra-oceano-hidrlógicos), poluição

• Para tal precisa “profissionais”

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WRF Versão Instalado no CPPMet

Por quê o Weather Research and Forecasting Model (WRF)

• modo não-hidrostático • código é aberto• opção de rodar com grades aninhadas,• ampla comunidade de usuários• documentação atualizada

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• pode ser inicializado como dados disponibilizados em diversas fontes, tais como National Centers for Environmental Prediction (NCEP) e National Oceanic and Atmospheric Administration (NOOA)

• Possibilita acoplar a modelos de química (WRF-Chem)

• Pode ser implementado em várias arquiteturas de computadores

• suporta diferentes diretivas de paralelismo.

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Implementação no CPPMet• O WRF esta inicialmente instalado numa máquina

SUN, sob sistema operacional Linux Red Hat, compilado com diretivas MPI.

• O domínio compreende basicamente a região sul do Brasil, sendo de 220 S a 360S e de 420W a 630W

• O modelo é integrado com 28 níveis verticais com coordenada eta e projeção Mercator.

• Os prognósticos são feitos diariamente a partir das 00 UTC para 72 horas, com dados no formato grib2 do Global Forecast System (GFS), modelo global do NCEP.

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• O GFS tem resolução horizontal de 1 grau com 26 níveis de pressão sem contar com a superfície. Inclui-se a temperatura da superfície do mar do dia anterior a rodada e dados terrestres com 30 segundos de resolução.

• Pré-processamento: através do pacote WPS, que gera 3 executáveis:

• geogride.exe: onde define-se o domínio da simulação, interpola os dados de terreno para a grade do modelo

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• ungrib.exe – o propósito é ler os dados no formato grib do modelo global e escrevê-los num formato intermediário

• metgrid.exe – o propósito é interpolar os campos do modelo global para o domínio horizontal o WRF

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• &sharewrf_core = 'ARW',max_dom = 2,io_form_geogrid = 2,

• &geogridparent_id = 1, 1,parent_grid_ratio = 1, 3,i_parent_start = 1, 31,j_parent_start = 1, 17, e_we = 74, 112,e_sn = 61, 97,geog_data_res = '10m','2m',dx = 30000,dy = 30000,map_proj = 'lambert',ref_lat = 34.83,ref_lon = -81.03,truelat1 = 30.0, truelat2 = 60.0,stand_lon = -98.0,geog_data_path = '/mmm/users/wrfhelp/WPS_GEOG'

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Processamento

• Consiste em executar os seguintes códogos:• real.exe

Este programa interpola os dados gerados pelo metgrid.exe verticalmente, gera CI e de fronteira e faz testes de consistência

• wrf.exeGera a previsão

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&time_controlrun_days = 0,run_hours = 12, run_minutes = 0,run_seconds = 0, start_year = 2000, 2000, 2000,start_month = 01, 01, 01,start_day = 24, 24, 24,start_hour = 12, 12, 12,start_minute = 00, 00, 00,start_second = 00, 00, 00,end_year = 2000, 2000, 2000,end_month = 01, 01, 01,end_day = 25, 25, 25,end_hour = 12, 12, 12,end_minute = 00, 00, 00,end_second = 00, 00, 00,interval_seconds = 21600input_from_file = .true.,.false.,.false.,fine_input_stream = 0,0,0,history_interval = 180, 60, 60,frames_per_outfile = 1000, 1000, 1000,restart = .false.,restart_interval = 5000, io_form_history = 2io_form_restart = 2io_form_input = 2io_form_boundary = 2debug_level = 0/

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&domainstime_step = 180, max_dom = 1,s_we = 1, 1, 1,e_we = 74, 112, 94,s_sn = 1, 1, 1,e_sn = 61, 97, 91,s_vert = 1, 1, 1,e_vert = 28, 28, 28,num_metgrid_levels = 27dx = 30000, 10000, 3333,dy = 30000, 10000, 3333,grid_id = 1, 2, 3,parent_id = 1, 1, 2,i_parent_start = 1, 31, 30,j_parent_start = 1, 17, 30,parent_grid_ratio = 1, 3, 3,parent_time_step_ratio = 1, 3, 3,feedback = 1,

&physicsmp_physics = 3, 3, 3,ra_lw_physics = 1, 1, 1,ra_sw_physics = 1, 1, 1,radt = 30, 30, 30,sf_sfclay_physics = 1, 1, 1,sf_surface_physics = 1, 1, 1,num_soil_layers = 5,bl_pbl_physics = 1, 1, 1,bldt = 0, 0, 0,cu_physics = 1, 1, 0,cudt = 5, 5, 5,

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Pós-processamento

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Verificação (Ponto de grade)