Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study aims to evaluate the quality of nocturnal temperature forecast
made by a mesoscale numerical model and to understand the reasons behind the difficulties
found. To do that, the Weather Research and Forecast (WRF) model is used,
with the same configuration employed for operational weather forecast. The model has
been ran for the 31 nights of July 2012, and temperature outputs have been compared
to hourly observations measured by 26 weather stations scattered over the entire state of
Rio Grande do Sul. Four different schemes for turbulence have been considered. Three
of them, Yonsei University (YSU), Mellor Yamada Janjic (MYJ) and Bougeault-Lacarrere
(BOU) are formulations available from WRF code, while the fourth, Bougeault-Lacarrere
Modified (BOU-Mod) is a change made to BOU, aiming at making it less turbulent. A
general analysis shows that the different formulations present similar root mean squared
errors (EQM), with YSU showing slightly smaller errors than the others. An important discrepancy
found refers to the fact that there is an appreciable difference between station
real altitude and its altitude in the model, which is given by the height of the closest grid
point. When such an altitude difference is corrected by a potential temperature, the errors
are enhanced. In this case, the most turbulent formulations, YSU and BOU, tend to
overestimate nocturnal temperatures, while the least turbulent ones, MYJ and BOU-Mod,
tend to underestimate it. All schemes presented a tendency to underestimate the observed
temporal variability. It means that they tend to overestimate the coldest observations
and to underestimate the warmest ones. In the most stable nights, all parameterizations
showed large EQM and overestimate the temperature. In the least stable nights there were
some cases with reduced EQM, but all formulations tended to underestimate temperature,
showing that it is necessary to increase the turbulent mixing in this cases. When the different
stations are compared, it becomes evident that the height difference between station
and model altitudes has a large influence in the nighttime temperature weather forecast.
It happens mainly because stations lower than the nearest grid point the modeled winds
tend to be larger than observed, causing more intense turbulent mixing and leading to
warmer temperatures. The opposite happens in stations higher than the grid point. Such
a situation occurs mainly in the more stable conditions, when the lower regions tend to
have its surface decoupling from the higher atmospheric levels. The implications of these
results and suggestions for improving nocturnal temperature forecasts are presented. / O objetivo do presente trabalho é avaliar a qualidade da previsão de temperaturas
noturnas em um modelo numérico de mesoescala e compreender a razão das principais
dificuldades encontradas. Para tanto, é utilizado o modelo Weather Research and
Forecast (WRF), configurado da mesma maneira que é feito em previsões do tempo operacionais.
O modelo foi rodado para as 31 noites do mês de Julho de 2012, e as saídas
de temperatura foram comparadas com observações horárias feitas em 26 estações
espalhadas por todo o estado do Rio Grande do Sul. Foram consideradas quatro representações
diferentes para a turbulência no modelo, sendo que três delas, as de Yonsei
University (YSU), Mellor-Yamada-Janjic (MYJ) e Bougeault-Lacarrere (BOU), são formulações
disponibilizadas no próprio modelo e uma quarta, Bougeault-Lacarrere-Modificada
(BOU-Mod), é uma alteração imposta à parametrização BOU com o propósito de torná-la
menos turbulenta. Uma análise geral mostra que as formulações apresentam erros quadráticos
médios (EQM) bastante próximos entre si, sendo que YSU tem erros levemente
menores que as demais. Uma importante discrepância observada é que há diferença
razoável entre a altura real da estação e a sua altitude no modelo, representada pelo valor
do ponto de grade mais próximo. Quando essa diferença de altitude é corrigida pela
temperatura potencial, os erros aumentam. Nesse caso, as duas parametrizações mais
turbulentas, que são YSU e BOU, têm tendência geral de superestimar as temperaturas
noturnas, enquanto as menos turbulentas, MYJ e BOU-Mod, tendem a subestimar essa
grandeza. Todos os esquemas mostraram tendência de reduzir a variabilidade temporal
observada, o que significa que elas tendem a superestimar as observações mais frias e
subestimar as mais quentes. Nas noites mais estáveis, todas parametrizações apresentaram
grande EQM e superestimam a temperatura. Nas noites menos estáveis houve casos
com EQM reduzido, mas todas as parametrizações mostraram tendência de subestimar
a temperatura observada, mostrando que é necessário que todas as formulações se tornem
mais turbulentas nestes casos. Quando as diferentes estações são comparadas, a
diferença de altura entre a estação e o ponto de grade mais próximo tem grande influência
na previsão de temperatura noturna. Isso ocorre porque nas estações mais baixas que o
ponto de grade, o vento do modelo tende a ser maior que o observado, causando maior
mistura turbulenta, e levando a temperaturas maiores. O oposto ocorre nas estações mais
altas que o ponto de grade. Esta situação ocorre principalmente nas noites mais estáveis,
quando estações localizadas em regiões mais baixas tendem a experimentar o fenômeno
do desacoplamento entre a superfície e os níveis mais altos da atmosfera. As implicações
destes resultados são discutidas e propostas para melhorar as previsões noturnas
de temperatura são apresentadas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/10279 |
| Date | 02 June 2014 |
| Creators | Battisti, Adriano |
| Contributors | Degrazia, Gervásio Annes, Costa, Felipe Denardin, Acevedo, Otávio Costa, Freitas, Edmilson Dias de |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, UFSM, BR, Meteorologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100700300004, 400, 500, 300, 300, 500, 300, 0cdbcef7-157f-4afc-832e-3ef4278782cc, ac4a5216-09de-42a8-8e76-2eb2a8096667, d6d53f4c-4be6-4e1c-9b00-7e23e9b21246, b0b3ff17-e5f1-4940-bdf6-517e910f19c3, 12ef6e74-8717-440d-8382-6fd22d31e6fb |
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