Impacto do acoplamento oceano-atmosfera no sistema de previsão de muito curto prazo, durante o impacto do furacão Matthew em Cuba

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X66169

Palavras-chave:

Dinâmica atmosférica, Temperatura da superfície do mar, Furacão Matthew, Sistema de modelagem oceano-atmosfera acoplado, Sistema de previsão de muito curto prazo

Resumo

O objetivo principal desta investigação é analisar o impacto da inserção do acoplamento oceano-atmosfera no sistema de previsão de muito curto prazo de Cuba. Os componentes acoplados oceano-atmosfera do Sistema de Modelagem Acoplado Oceano-Atmosfera-Onda-Transporte do Sedimento, são usados para este propósito e o furacão Matthew é selecionado como caso de estudo. Dois experimentos são realizados: primeiro, usando uma temperatura dinâmica da superfície do mar atualizada diariamente o WRF; e a segunda usando um acoplamento dinâmico entre os modelos atmosférico e oceânico. Para a trajetória simulada, os melhores resultados são obtidos com o sistema acoplado. O impacto do acoplamento nas velocidades máximas do vento e na pressão central mínima é estudado. No sistema acoplado, a temperatura da superfície do mar tem mais influência nos fluxos de calor latente à superfície. Além disso, com esta metodologia a pegada seca e o comportamento do campo de precipitação na presença de um furacão são estudados. Esta análise mostra que o furacão atua como um sistema aberto e autossustentável nos experimentos numéricos. As maiores diferenças nas simulações de precipitação estão na significativa área convectiva dentro do furacão.

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Biografia do Autor

Liset Vázquez Proveyer, Centro de Física Atmosférica, Instituto de Meteorologia de Cuba, Havana, Cuba

Bacharel em Meteorologia pela Universidade de Havana, Especialista em Meteorologia do Centro de Física Atmosférica do Instituto Cubano de Meteorologia, Havana, Cuba.

Maibys Sierra Lorenzo, Centro de Física Atmosférica, Instituto de Meteorologia de Cuba, Havana, Cuba

Doutorado em Ciências Matemáticas pela Universidade de Havana, Especialista em Meteorologia do Centro de Física Atmosférica do Instituto Cubano de Meteorologia, Havana, Cuba

Roberto Carlos Cruz Rodríguez, Departamento de Física Atmosférica, Universidade Nacional Autônoma do México, Cidade do México, México

Bacharel em Meteorologia pelo Instituto de Tecnologia e Ciências Aplicadas, mestre em matemática pela Universidade de Havana e doutor em ciências da terra pela Universidade Nacional Autônoma do México.

John C Warner, Serviço Geológico dos Estados Unidos, Woods Hole, USA

Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental, Oceanógrafo no Serviço Geológico dos Estados Unidos, Programa de Recursos e Riscos Costeiros e Marinhos, Centro de Ciências Costeira e Marinha de Woods Hole.

Referências

Ballester, M., Rubiera, J. (2016). Temporada ciclónica de 2016 en el atlántico norte. Available on: https://www.insmet.cu/asp/genesis.asp?TB0=PLANTILLAS&TB1=TEMPORADA&TB2=/Temporadas/temporada2016.html. Accessed on: Mar. 2 2021.

Bender, M. A., Ginis, I. (2000). Real-case simulations of hurricane–ocean interaction using a high-resolution coupled model: Effects on hurricane intensity. Monthly Weather Review, 128(4), 917–946.

Booij, N., Holthuijsen, L., Ris, R. (1997). The"swan"wave model for shallow water. Em: Coastal Engineering 1996, pp. 668–676.

Egbert, G. D., Erofeeva, S. Y. (2002). Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides. Journal of Atmospheric and Oceanic technology, 19(2), 183–204.

Gemmill, W., Katz, B., Li, X. (2007). Daily real-time, global sea surface temperature—high-resolution analysis: Rtg_sst_hr. ncep. Relatório Técnico, EMC Tech. Rep. 260, 39 pp. Available on: http://polar.ncep.noaa.gov. Accessed on: Jan. 12 2020

Geyer, W., Sherwood, C. R., Keen, T. (2007). Community sediment transport model. Relatório Técnico, WOODS HOLE OCEANOGRAPHIC INSTITUTION MA.

Glickman, T. (2000). Glossary of Meteorology. American Meteorological Society. Available on: http://glossary.ametsoc.org/wiki/Precipitable_water. Accessed on: Mar. 2 2021.

Grell, G. A., Freitas, S. R. (2014). A scale and aerosol aware stochastic convective parameterization for weather and air quality modeling. Atmospheric Chemistry and Physics, 14(10), 5233–5250.

Hegermiller, C. A., Warner, J. C., Olabarrieta, M., Sherwood, C. R. (2019). Wave–current interaction between hurricane matthew wave fields and the gulf stream. Journal of Physical Oceanography, 49(11), 2883–2900.

Hunter, J. D. (2007). Matplotlib: A 2d graphics environment. IEEE Annals of the History of Computing, 9(03), 90–95.

Jones, P. W. (1999). First-and second-order conservative remapping schemes for grids in spherical coordinates. Monthly Weather Review, 127(9), 2204–2210.

Joyce, R. J., Janowiak, J. E., Arkin, P. A., Xie, P. (2004). Cmorph: A method that produces global precipitation estimates from passive microwave and infrared data at high spatial and temporal resolution. Journal of hydrometeorology, 5(3), 487–503.

Landsea, C., Franklin, J., Beven, J. (2015). The revised atlantic hurricane database. Relatório Técnico, National Hurricane Center.

Larson, J. W., Jacob, R. L., Foster, I., Guo, J. (2001). The model coupling toolkit. Em: International Conference on Computational Science, Springer, pp. 185–194.

Lim, J. O. J., Hong, S., Dudhia, J. (2004). The wrf single-moment-microphysics scheme and its evaluation of the simulation of mesoscale convective systems. Em: 20th Conference on Weather Analysis and Forecasting/16th Conference on Numerical Weather Prediction, Seattle, pp. 1–15.

Makarieva, A. M., Gorshkov, V. G., Nefiodov, A. V., Chikunov, A. V., Sheil, D., Nobre, A. D., Li, B. L. (2017). Fuel for cyclones: The water vapor budget of a hurricane as dependent on its movement. Atmospheric Research, 193, 216–230.

Maturi, E., Harris, A., Merchant, C., Mittaz, J., Potash, B., Meng, W., Sapper, J. (2008). Noaa’s sea surface temperature products from operational geostationary satellites. Bulletin of the American Meteorological Society, 89(12), 1877 – 1888. Available on: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/89/12/2008bams2528_1.xml. Accessed on: Feb. 3 2020

Michalakes, J., Dudhia, J., Gill, D., Henderson, T., Klemp, J., Skamarock, W., Wang, W. (2005). The weather research and forecast model: software architecture and performance. Em: Use of high performance computing in meteorology, World Scientific, pp. 156–168.

Millman, K. J., Aivazis, M. (2011). Python for scientists and engineers. Computing in Science & Engineering, 13(2), 9–12.

Mitrani-Arenal, I., Pérez-Bello, A., Cabrales-Infante, J., Povea-Pérez, Y., Hernández-González, M., Díaz-Rodríguez, O. O. (2019). Coastal flood forecast in cuba, due to hurricanes, using a combination of numerical models. Revista Cubana de Meteorología, 25(2), 121–138.

Oliphant, T. E. (2007). Python for scientific computing. Computing in Science & Engineering, 9(3), 10–20.

Rodríguez-Genó, C. F., Sierra-Lorenzo, M., Ferrer-Hernández, A. L. (2016). Modificación e implementación del método de evaluación espacial modemod para su uso operativo en cuba. Ciencias de la Tierra y el Espacio, 17(1), 18–31.

Shchepetkin, A. F., McWilliams, J. C. (2005). The regional oceanic modeling system (roms): a split-explicit, free-surface, topography-following-coordinate oceanic model. Ocean modelling, 9(4), 347–404.

Sierra-Lorenzo, M., Ferrer-Hernández, A. L., Hernández-Valdés, R., González-Mayor, Y., Cruz-Rodríguez, R. C., BorrajeroMontejo, I., Rodríguez-Genó, C. F. (2014). Sistema automático de predicción a mesoescala de cuatro ciclos diarios. Relatório Técnico, Instituto de Meteorología de Cuba.

Sierra-Lorenzo, M., Borrajero-Montejo, I., Hinojosa-Fernández, M., Roque-Carrasco, A., Rodríguez-Genó, C. F., VázquezProveyer, L., Ferrer-Hernández, A. L. (2016). Herramientas de detección, reporte y evaluación para salidas de modelos de pronóstico numérico desarrollado en cuba. Revista Cubana de Meteorología, 22(2), 150–163.

Sierra-Lorenzo, M., Borrajero-Montejo, I., Ferrer-Hernández, A. L., Hernández-Valdés, Morfa-Ávalos, Y., Morejón-Loyola, Y., Hinojosa-Fernández, M. (2017). Estudios de sensibilidad del sispi a cambios de la pbl, la cantidad de niveles verticales y, las parametrizaciones de microfísica y cúmulos, a muy alta resolución. Relatório Técnico, Instituto de Meteorología de Cuba.

Smith, R. K. (2006). Lectures on tropical cyclones.

Van Der Walt, S., Colbert, S. C., Varoquaux, G. (2011). The numpy array: a structure for efficient numerical computation. Computing in science & engineering, 13(2), 22–30.

Vázquez-Proveyer, L., Sierra-Lorenzo, M., Cruz-Rodríguez, R. C., Bezanilla-Morlot, A. (2017). Estudios de sensibilidad en la interacción numérica océano-atmósfera. Ciencias de la Tierra y el Espacio, 18(1), 59–70.

Virtanen, P., Gommers, R., Oliphant, T. E., Haberland, M., Reddy, T., Cournapeau, D., Burovski, E., Peterson, P., Weckesser, W., Bright, J., van der Walt, S. J., Brett, M., Wilson, J., Millman, K. J., Mayorov, N., Nelson, A. R. J., Jones, E., Kern, R., Larson, E., Carey, C. J., Polat, ˙I., Feng, Y., Moore, E. W., VanderPlas, J., Laxalde, D., Perktold, J., Cimrman, R., Henriksen, I., Quintero, E. A., Harris, C. R., Archibald, A. M., Ribeiro, A. H., Pedregosa, F., van Mulbregt, P., SciPy 1.0 Contributors (2020). SciPy 1.0: Fundamental Algorithms for Scientific Computing in Python. Nature Methods, 17, 261–272.

Wallcraft, A., Carroll, S., Kelly, K., Rushing, K. (2003). Hybrid coordinate ocean model (hycom) version 2.1. user’s guide. Relatório Técnico, Naval Research Lab Stennis Detachment Stennis Space Center MS.

Warner, J., Ganju, N., Sherwood, C., Kalra, T., Aretxabaleta, A., Olabarrieta, M., et al. (2019). A coupled ocean atmosphere wave sediment transport numerical modeling system (coawst): Us geological survey software. US Geological Survey: Reston, VA, USA.

Warner, J. C., Armstrong, B., He, R., Zambon, J. B. (2010). Development of a coupled ocean–atmosphere–wave–sediment transport (coawst) modeling system. Ocean modelling, 35(3), 230–244.

Weatherall, P., Marks, K. M., Jakobsson, M., Schmitt, T., Tani, S., Arndt, J. E., Rovere, M., Chayes, D., Ferrini, V., Wigley, R. (2015). A new digital bathymetric model of the world’s oceans. Earth and Space Science, 2(8), 331–345.

Wessel, P., Smith, W. H. (1996). A global, self-consistent, hierarchical, high-resolution shoreline database. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 101(B4), 8741–8743.

Zambon, J. B., He, R., Warner, J. C. (2014). Investigation of hurricane ivan using the coupled ocean–atmosphere–wave–sediment transport (coawst) model. Ocean Dynamics, 64(11), 1535–1554.

Publicado

2022-03-15 — Atualizado em 2022-09-22

Versões

Como Citar

Proveyer, L. V., Lorenzo, M. S., Rodríguez, R. C. C., & Warner, J. C. (2022). Impacto do acoplamento oceano-atmosfera no sistema de previsão de muito curto prazo, durante o impacto do furacão Matthew em Cuba. Ciência E Natura, 44, e3. https://doi.org/10.5902/2179460X66169 (Original work published 15º de março de 2022)

Edição

Seção

Meteorologia