Impacto dos esquemas parametrização convectiva do modelo WRF na previsão da precipitação, previsão deterministica vs. previsão por conjunto

Abstract

Na previsão numérica da precipitação, a resolução espacial do modelo é determinante na qualidade dos resultados. Para altas resoluções, ou seja, com espaçamento de grade inferior aos 4 km, a convecção tem resolução explícita a partir da ativação dos esquemas de microfísica. Com resoluções menores (espaçamento de grade maior de 12 km) são empregados os esquemas de parametrização convectiva, também conhecidos como parametrizações implícitas, os quais parametrizam ou simplificam os processos que produzem a precipitação. Neste estudo foi realizado uma análise de sensibilidade do modelo WRF para 55 eventos de precipitação intensa na região sul do Brasil, perante nove esquemas de parametrização convectiva que integraram um sistema de previsão por conjunto (EPS), a partir do qual foi calculado o produto da precipitação média do conjunto (MPP). Considerando as observações de precipitação acumulada nas estações da Agencia Nacional das Àguas (ANA), foi avaliado o desempenho da previsão dos membros do EPS (EPSm) e o MPP, na previsão de limiares de precipitação de 1, 10, 25 e 50 mm em 24 h. As previsões dos limiares de 1 e 10 mm, obtidas pelos EPSm e o MPP, foram respectivamente os de maior índice de ameaça (TS), índice de sucesso (H) e menor false alarme (FAR), com os melhores resultados dos índices Hiedke (HSS) e de Clayton (CSS), sendo em geral super-prognosticados. Por sua parte, a previsão do limiar de 50 mm foi a de pior desempenho segundo os resultados do TS, H e o FAR, porém, foi o limiar com menor taxa de falsos alarmes (F) e, geralmente previsto um número de vezes similar ao observado. Com os esquemas de parametrização convectiva Kain–Fritsch e Betts–Miller–Janjic foram obtidos bons resultados na previsão da precipitação moderada (limiares de 1 e 10 mm), porém esses esquemas tiveram péssimo desempenho na previsão de precipitação intensa, especialmente superior a 50 mm. O MPP poderia ser considerado como um bom preditor para valores não tão extremos de precipitação (excluindo 50 mm) já que seu desempenho foi superior ao de vários dos EPSm. O CSS indicou que a previsão de ocorrência dos limiares obtida a partir desse produto, que foi efetivamente observada, resulta superior à da maioria das previsões determinísticas, reforçando a vantagem de utilizar o enfoque da previsão por conjuntos para obter prognosticos mais acurados da precipitação. A partir da analise dos resultados dos índices de desempenho, especialmente HSS e CSS, foi possível identificar aos membros com os esquemas de parametrização convectiva New Simplified Arakawa–Schubert e Tiedtke (membros 14 e 6) como os de melhores resultados na previsão de todos os limiares de precipitação analisados. Esses são esquema de fluxo de massa com componentes rasas (e profunda no caso de NSAS), e transporte de momentum, que a partir dos resultados deste trabalho são recomendados pelos autores para a obtenção de previsões determinísticas da precipitação na região sul do Brasil.