D. L. Herdies

The South American Land Data Assimilation System (SALDAS) 5-Yr Retrospective Atmospheric Forcing Datasets

Abstract The definition and derivation of a 5-yr, 0.125°, 3-hourly atmospheric forcing dataset that is appropriate for use in a Land Data Assimilation System operating across South America is described. Because surface observations are limited in this region, many of the variables were taken from the South American Regional Reanalysis; however, remotely sensed data were merged with surface observations to calculate the precipitation and downward shortwave radiation fields. The quality of this dataset was evaluated against the surface observations available. There are regional differences in the biases for all variables in the dataset, with volumetric biases in precipitation of the order 0–1 mm day−1 and RMSE of 5–15 mm day−1, biases in surface solar radiation of the order 10 W m−2 and RMSE of 20 W m−2, positive biases in temperature typically between 0 and 4 K depending on the region, and positive biases in specific humidity around 2–3 g kg−1 in tropical regions and negative biases around 1–2 g kg−1 farth...

Avaliação do modelo regional eta utilizando as análises do CPTEC e NCEP

Os modelos numericos de tempo sao ferramentas essenciais para a previsao de curto e longo prazo, permitindo realizar a previsao com varios dias de antecedencia. O conhecimento do desempenho dos modelos e dos erros sistematicos a eles associados, e de suma importância, pois permite avaliar a capacidade dos mesmos em captar os processos fisicos da atmosfera. Com intuito de melhorar a qualidade da previsao de tempo na America do Sul, disponibilizada no Centro de Previsao de Tempo e Estudos Climaticos (CPTEC), este trabalho avaliou as previsoes de precipitacao e pressao ao nivel medio do mar para o prazo de ate 120 horas, utilizando o erro medio (EM) e a raiz do erro medio quadratico (REMQ) no periodo de dezembro de 2007 a fevereiro de 2008. O modelo utilizado foi o ETA (40 km), com duas entradas distintas de dados, as analises do Physical-space Statistical Analysis System (PSAS) (ETA-I) e do National Centers for Environmental Predictions (NCEP) (ETA-II). Os resultados mostraram, para ambas as analises, uma tendencia de superestimativa (valores positivos do erro medio) da precipitacao sobre a Regiao Norte do Brasil, principalmente para 24 horas de previsao. Em relacao a pressao ao nivel medio do mar (PNMM) foi possivel verificar claramente que o ETA-I apresenta melhores resultados em comparacao com o ETA-II, cujos valores de pressao se aproximaram bastante do observado, principalmente nas primeiras horas de integracao.

Contribuição de diversos sistemas de observação na previsão de tempo no CPTEC/INPE

Experimentos utilizando sistemas de observacao global, foram realizados excluindo um ou mais tipos de observacao do esquema global de assimilacao de dados/previsao de tempo do Centro de Previsao de Tempo e Estudos Climaticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - CPTEC/INPE (Global Physical-space Statistical Analysis System - GPSAS). Estes experimentos indicam como efetivamente as observacoes sao usadas no GPSAS. Os sistemas de observacao testados foram o conjunto de dados convencionais, que incluem informacoes de superficie (estacoes em superficie, boias, navios e plataformas oceânicas) e de ar superior (radiossondagem, aeronaves e baloes piloto), os sistemas de sondagem Advanced TIROS-N/NOAA Operational Vertical Sounder (ATOVS) e AQUA, composto pelos sensores Atmospheric Infrared Sounder e Advanced Microwave Sounding Unit (AIRS/AMSU), dados de vento de satelite, estimados a partir do deslocamento de nuvens (Cloud Track Wind), dados de vento em superficie sobre o oceano (QuikScat) e agua precipitavel (Total Precipitation water - TPW). Todos os sistemas testados mostram um impacto positivo na qualidade da previsao. Os dados convencionais tem um maior impacto na regiao do Hemisferio Norte devido a maior disponibilidade dessas informacoes sobre esta regiao. Por outro lado, as sondagens AIRS/AMSU sao fundamentais para uma boa previsao sobre o Hemisferio Sul. Sobre a America do Sul, os perfis inferidos pelo sistema de sondagem AQUA contribuem com a mesma ordem de grandeza dos dados convencionais e apresentam um impacto positivo para todos os periodos de previsoes analisados. Dados de vento e agua precipitavel estimados por satelites tem maior impacto nas regioes tropical e da America do Sul, nas primeiras horas de previsao (1-3 dias). Todavia, a utilizacao de um conjunto completo de observacoes e crucial para se obter, operacionalmente, uma boa condicao inicial do estado atmosferico para ser utilizada nos modelos de previsao numerica de tempo do CPTEC/INPE.

Os últimos avanços na previsibilidade dos campos de umidade no sistema global de assimilação de dados e previsão numérica de tempo do CPTEC/INPE

Two important implementations, directly related to the prediction of atmospheric humidity fields, have been introduced during in the recent years in the weather forecast model and its data assimilation system at CPTEC/INPE. The first is the inclusion of Integrated Water Vapor (IWV) data in the assimilation scheme. The second is the improvement of the weather forecast model along with an increase in the grid resolution. The goal of this paper is to characterize the impact of these implementations in the prediction of humidity fields. To achieve this goal four experiments were conducted using the T126L28 (without the improvement) and T213L42 (with the improvement) versions of the CPTECs global model, with and without assimilation of IWV. The results show that the impact of IWV assimilation is larger in the first hours of forecast. On the other hand, the larger impacts produced by the improvements in the weather forecast model occur from the 60th h of forecast onward. Consequently the combined impact of both implementations represent an improvement throughout the integration period or the period at which predictions of IWV present an acceptable skill (above 60%) were extended in up to 25 hours over the global tropical regions and up to 18 hours over South America.

Inclusão das sondagens AIRS/AMSU no sistema global de assimilação/previsão de tempo do CPTEC/INPE: estudo de impacto

Sondagens remotas tem sido consideradas como fontes primarias de informacao para fornecer uma boa estimativa das condicoes iniciais para modelos de Previsao Numerica de Tempo. Neste contexto, o objetivo deste estudo e avaliar o impacto das sondagens AIRS/AMSU no sistema de assimilacao/previsao de tempo do Centro de Previsao de Tempo e Estudos Climaticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE). O impacto e quantificado em termos das diferencas entre as previsoes e o campo de analise e entre as previsoes e as observacoes. Os resultados indicam claramente uma melhora na qualidade das analises e previsoes, principalmente em regioes onde o numero de observacoes convencionais e baixo. Alem disso, sao notadas melhorias significativas na performance do sistema de assimilacao/previsao de tempo sobre o Hemisferio Sul e America do Sul, comparado com os experimentos sem a inclusao dos dados. A melhora na performance desse sistema em 4 dias para o Hemisferio Sul e equivalente a ganhar uma extensao da capacidade de previsao em torno de 6 horas. Estes resultados mostram que esse novo sistema de sondagem tem um potencial significativo para melhorar o desempenho do sistema de assimilacao/previsao de tempo do CPTEC e prover, operacionalmente, melhores previsoes de tempo.