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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2021.tde-07072021-122852
Document
Auteur
Nom complet
Paulo Eduardo Plana Junior
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2021
Directeur
Jury
Hallak, Ricardo (Président)
Quadro, Mario Francisco Leal de
Silva, Natália Pillar da
Titre en portugais
A contribuição do JBNAS para a precipitação em um episódio de ZCAS: análises físicas e simulações com o modelo WRF
Mots-clés en portugais
JBN
precipita c ao
transporte de umidade
WRF
ZCAS
Resumé en portugais
A Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) é o principal sistema precipitante durante o período úmido do Sistema de Monções da América do Sul (SMAS). O Jato de Baixos Níveis da América do Sul (JBNAS) é um dos mecanismos atuantes em caso de ZCAS, estendendo-se desde a região Amazônica até o Sudeste brasileiro. O papel principal do JBNAS é transportar calor e umidade dos trópicos até latitudes mais elevadas. O transporte de umidade pelo JBNAS durante uma ZCAS é um tema pouco abordado na literatura científica e por isso o objetivo deste trabalho é avaliar, quantificar e associar este transporte de umidade causado pelo JBNAS na precipitação, por meio de um estudo de caso. O evento ZCAS estudado atuou entre 11 e 18 de janeiro de 2016, e foi escolhido por apresentar o JBN e o fluxo de umidade associado bem definidos e direcionados para o Sudeste brasileiro. Em associação à ZCAS, foram também observados a Alta da Bolívia (AB) e o Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) do Nordeste do Brasil, presentes e bem configurados durante todo o período. Além da análise do Climate Forecast System Version 2 (CFSv2), também foram realizadas simulações numéricas utilizando o modelo regional Weather, Research and Forecast (WRF) para todo o período de atuação do sistema. O WRF foi rodado com 3 grades aninhadas, onde a convecção foi resolvida explicitamente durante o período de maior intensidade do sistema na grade de 3 km de espaçamento horizontal. Foram testadas as parametrizações cúmulos de Kain-Fritch (mais antiga) e Grell-Freitas (mais recente), analisando-se as diferenças entre suas soluções. Os resultados mostram que ambos os experimentos numéricos fornecem soluções com características sinóticas próximas ao mostrado pela análise do CFSv2, mas com divergências tanto no posicionamento quanto na intensidade do JBNAS e do fluxo de umidade associado. Por consequência disso, a precipitação gerada pelas duas parametrizações tiveram baixo desempenho. Conclui-se que a precipitação modelada neste caso ZCAS sofre forte dependência da correta simulação do JBNAS. A análise na série temporal da média do fluxo de umidade em três diferentes áreas do domínio simulado confirma sua maior intensidade na região onde o JBN está bem definido. Constatou-se um ciclo diurno bem definido, que se intensifica durante a noite e enfraquece ao longo do dia. Uma análise da precipitação média nas mesmas três áreas mostrou que um aumento no fluxo de umidade nas áreas 1 e 2 gera uma diminuição da precipitação nesta mesma região, enquanto na área 3 o oposto é observado. Por fim, testes estatísticos mostraram que a parametrização Grell-Freitas foi a que mais se aproximou do observado, além de confirmar que o modelo regional gera melhores resultados ao resolver a convecção explicitamente.
Titre en anglais
The contribution of JBNAS to precipitation in a ZCAS episode: physical analysis and simulations with the WRF model
Mots-clés en anglais
LLJ
moisture transport
precipitation
SACZ
WRF
Resumé en anglais
The South Atlantic Convergence Zone (SACZ) is the main precipitating system during the wet period of the South American Monsoon System (SAMS). The Low Level Jet of South America (LLJSA) is one of the mechanisms at work in the case of SACZ, extending from the Amazon region to the Southeast of Brazil. The main role of LLJSA is to transport heat and humidity from the tropics to higher latitudes. The transport of moisture by LLJSA during a SACZ is a topic rarely addressed in the scientific literature and therefore the objective of this work is to evaluate, quantify and associate this transport of moisture caused by LLJSA in precipitation, through a case study. The studied SACZ event took place between January 11 and 18, 2016, and was chosen for presenting the LLJAS and the associated moisture flow well defined and directed to the Southeast of Brazil. In association with the SACZ, Bolivia High and the High Levels Cyclonic Vortex of Northeast Brazil were also observed, present and well configured throughout the period. In addition to the analysis of the Climate Forecast System Version 2 (CFSv2), numerical simulations were also carried out using the regional model Weather, Research and Forecast (WRF) for the entire period of the system. The WRF was run with 3 nested grids, where the convection was solved explicitly during the period of highest system intensity in the grid of 3 km of horizontal spacing. The cumulus parameterizations of Kain-Fritch (oldest) and Grell-Freitas (most recent) were tested, analyzing the differences between their solutions. The results show that both numerical experiments provide solutions with synoptic characteristics close to those shown by the CFSv2 analysis, but with divergences both in the positioning and in the intensity of the LLJSA and the associated moisture flow. As a result, the precipitation generated by the two parameterizations performed poorly. It is concluded that the precipitation modeled in this case SACZ is strongly dependent on the correct LLJSA simulation. The time series analysis of the average moisture flow in three different areas of the simulated domain confirms its greatest intensity in the region where the LLJSA is well defined. A well-defined daytime cycle was found, which intensifies during the night and weakens throughout the day. An analysis of the average precipitation in the same three areas showed that an increase in the flow of moisture in areas 1 and 2 generates a decrease in precipitation in this same region, while in area 3 the opposite is observed. Finally, statistical tests showed that the Grell-Freitas parameterization was the one that came closest to what was observed, in addition to confirming that the regional model generates better results when resolving the convection explicitly.
 
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Date de Publication
2021-07-19
 
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