Sensibilidade de parametrizações de convecção cúmulus e microfísica de nuvens em eventos extremos de precipitação na bacia do Rio Paraíba do Sul

• Autor(a) principal: CAMPOS, Bruno de
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3513
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS; WRF; Precipitação severa; Parametrização; Hidrometeoros

A Bacia do Rio Paraíba do Sul (BRPS) é afetada recorrentemente por eventos extremos de precipitação, especialmente por sistemas meteorológicos típicos de sua estação chuvosa, causando danos materiais e humanos para a região. A Previsão Numérica do Tempo (PNT) é uma ferramenta capaz de auxiliar na previsão e mitigação de desastres naturais, porém suas limitações e recursos necessitam ser compreendidas e endereçados. Nesse sentido, este trabalho propõe a investigação da sensibilidade do modelo de PNT Weather Research and Forecasting (WRF) na previsão de um evento extremo de precipitação que atingiu a BRPS em janeiro de 2016, causando danos materiais e fatalidades. Foram realizadas oito simulações de alta resolução com uma grade aninhada de 3 km sobre uma grade-mãe de 12 km de resolução horizontal, resultantes da combinação de quatro parametrizações de microfísica de nuvens (MF) e duas parametrizações de convecção cúmulus (CC). As simulações foram comparadas à dados observados de precipitação (estações meteorológicas), dados de estimativa de precipitação por satélite e dados de refletividade de radar. Os resultados mostraram que o WRF foi capaz de representar o fenômeno de grande escala (Zona de Convergência do Atlântico Sul), com erros secundários causados pelo posicionamento e intensidade dos campos de convergência de umidade. Estatisticamente, as simulações capturaram as correlações (superiores à 0,9 em algumas estações) entre a precipitação prevista e a observada por estações meteorológicas, porém apresentaram grande dispersão dentre os experimentos, além de forte tendência de subestimativa (acima de 80% em algumas estações) da chuva total no evento. Os campos verticais de refletividade apresentaram resultados satisfatórios, porém o modelo tende a superestimar a profundidade das tempestades em até 2 km em regiões altamente convectivas. Apesar de erros nos campos horizontais de precipitação, o modelo foi capaz de simular ambientes convectivamente ativos. Na distribuição vertical de hidrometeoros, o papel da parametrização de CC foi desprezível comparado à sensibilidade das classes de hidrometeoros à diferentes parametrizações de MF. A sofisticação dos esquemas de MF foi crucial para os campos médios horizontais e verticais. A consideração de granizo na MF de Milbrandt 2-moment e a incorporação da processos mais sofisticados de chuva quente na MF de WDM6 contribuíram para a representação mais coerente de nuvens abaixo da camada de derretimento, e de partículas de gelo em níveis atmosféricos mais altos. Tais representações impactam os hidrometeoros em si, mas também afetam processos de correntes ascendentes/descendentes que interferem na formação de precipitação. Nesse contexto, a grande complexidade orográfica e de uso de solo da Bacia sugere a utilização de simulações de altíssima resolução na tentativa da redução de erros associados à interação da convecção com a topografia. Este trabalho é uma contribuição ao desenvolvimento de previsões numéricas operacionais para a BRPS para mitigação e prevenção de desastres naturais motivados por extremos de precipitação.