Sumário sobre a situação da previsao de tempo e clima no Brasil e uma visão de futuro:

esforço comunitário

Pedro Leite da Silva Dias

IAG/USP

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Reunião do Comitê Científico do Modelo Comunitário do Sistema Terrestre Unificado: 05/Maio/2021

Histórico de desenvolvimento de modelos no CPTEC

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1. Anos 80…
• modelos regionais, globais espectrais simplificados => foco pesquisa
• Oceânicos => foco pesquisa
• Poluição atmosférica => pesquisa

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2. Constatação de tínhamos competência mínima para entrar na área operacional => LACCAS => CPTEC. (final dos anos 80). - planejamento (ECMWF, NCEP, UKMO,NCAR..)

• Projeto CPTEC
• Escolha do modelo:
• global (cooperação COLA, NCEP),
• regional (BRAMS, ETA, espectral regional da JMA, versao própria…..=> ETA

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3. Anos 90,

• inicio operação: global (COLA) e regional (contrato de serviços para instalação)
• Previsão por conjunto!!
• Melhorias na performance do modelo final dos anos 90 => cooperação Jairo/Saulo Barros/Pedro <-> Bonatti + equipe interna.
• Final dos anos 90: Trabalho cooperativo nacional que levou ao BRAMS: paralelismo (FINEP)
• Assimilação: cooperação com JMA – primeiros experimentos

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4. Anos 2000

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• Acoplamento com oceano. (P. Nobre e equipe)
• Previsão estendida -> 30 dias
• Participação em grandes programas da WMO: TIGGE. ,
• Grande desafio da mudança de arquitetura dos computadores: massivamente paralelo
• Novas funcionalidades no BRAMS (FINEP) - > caráter inovador com aerossóis, queimadas, química, <-> acoplamento com objetivos de grandes projetos LBA, Poluição, saúde, vegetação dinâmica….
• ETA – paralelismo , funcionalidades
• Assimilação de dados:
• cooperação com UMD (Kalnay) -> aspecto inovador -> uso em diferentes modelos e geração de perturbações na previsão por conjunto
• Outras iniciativas: NASA
• Articulação da recepção dos dados …integração do Sistema de Previsão com assimilação
• Workshop de Passa Quatro – 2009. – visão de futuro

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Workshop sobre “Modelos de Previsão de Tempo e Clima no CPTEC: estado atual e futuro”

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Santa Rita do Passa Quatro - Dezembro/2008

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Objetivos Específicos:

Com o objetivo de prover o CPTEC/INPE de informações que permitam orientar os futuros desenvolvimentos na área de modelagem e assimilação de dados e tendo em conta o grande avanço observado nas técnicas de modelagem atmosférica na escala de tempo e clima nos últimos anos, é oportuno levantar algumas questões fundamentais para o futuro do CPTEC/INPE como, por exemplo:

• Qual será a estratégia de curto, médio e longo prazo no que se refere ao modelo de previsão de tempo e clima e para a condução de experimentos sobre cenários climáticos futuros?
• É viável propor a unificação dos modelos de previsão de tempo e clima em escala global e regional?
• Ou é melhor manter a separação dos modelos em regionais e globais?
• Qual seria a melhor estratégia do ponto de vista do método numérico (espectral, semi-lagrangeano, vol. finito …
• É viável considerar a unificação do modelo atmosférico com o ambiental?
• Quais são os requisitos e prioridades no desenvolvimento do modelo acoplado oceano/atmosfera?
• Qual seria a melhor opção para acoplar módulos da modelagem do sistema climático (acoplamento oceano/atmosfera/biosfera/química da atmosfera) tendo em vista a necessidade de gerar cenários de mudanças climáticas?
• Quais são as melhores opções para conduzir o acoplamento dos modelos atmosféricos com a hidrologia de superfície?
• Dado que o CPTEC/INPE optou pelo desenvolvimento de um módulo de assimilação de dados baseado em filtros de Kalman por conjunto, quais devem ser os passos futuros, visando à ampliação do uso desta técnica nos modelos acoplados e regionais?
• Qual é a pressão das decisões sobre o sistema de modelagem no sistema de super-computação e armazenagem?

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• THORPEX -> S2S (subseasonal to seansonal)

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• Realidade 2010-> : CPTEC perdeu competitividade em comparação com os produtos de outros centros mundiais;
• Até a previsão da qualidade do ar em escala continental e local. Hoje já existem produtos semelhantes (alguns com origem na experiência do CPTEC....

• A multiplicidade de previsões numéricas regionais (CPTEC, INMET, DHN, DECEA, SIPAM, alguns centros estaduais)
• poderia fazer algum sentido se os resultados fossem usados como membros de um super-conjunto de previsões:
• Em geral modelos com resolução baixa, sem ciclo de assimilação , caixa preta (ou quase), alimentados por modelos de outros centros globais...

Desafios da Previsão de Tempo e Clima

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• Por que fazer previsão global? 
• Estratégico (ou não? - poderíamos usar previsões de outros centros mundiais...) – devemos ou não ter independência na geração de produtos de previsão?

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• Necessário para previsão climática sazonal
• Também é possível usar produtos de outros centros porém essa previsão depende de fatores regionais que não necessariamente são atendidos por outros centros..

Algumas questões de prioridades

• Todos atores rodam previsões regionais:
• Precisa todo esse esforço ? - RH, energia, infraestrutura...

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• Quem domina o desenvolvimento desses modelos?
• CPTEC, esforços localizados em algumas instituições, falta planejamento e cooperação !!!

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• Rodar modelo dá status mas...importante é desenvolver produtos para usuários específicos usando resultados de modelos

Algumas questões de prioridades

• Insucesso:
• Em parte pelos problemas da gestão do Sistema Meteorológico Nacional – duplicações de esforços, divisões, falta de um plano de investimentos (RH , e equipamentos)
• $$$$ ... Problema geral...=> perda de RH competente.

Desafios da Previsão de Tempo e Clima

• Atraso técnico -> principalmente relacionado com o atraso na renovação do sistema computacional. Em geral, centros competitivos atualizam os equipamentos a cada 2-4 anos. CPTEC demora muitos anos ...

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• Novas arquiteturas de computação: paralelismo massivo, uso de co-processadores (GPU’s, ....)

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• Seamless prediction - previsão sem costuras (visão multiescala e multifísica)

Desafios da Previsão de Tempo e Clima

Desafios da Previsão de Tempo e Clima

Desafio em nosso caso:

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• Ajustar modelos à nossa realidade
• Recursos humanos: agregar grupos com diferentes especialidades: métodos numéricos, estatística, matemática, física, química, meteorologia, ….
• Produtos com competitividade internacional (caso contrário seremos sempre usuários….)
• Mais ênfase na previsão dos processos que exercem maior influência nos trópicos!!!

• Ficamos para traz....

• Como avançar rapidamente?

• Parcerias – mas devem ser estáveis

• Multiplicidade de potenciais parcerias com o NCAR,NOAA , ECMWF outros centros globais...

• Temos como contribuir: expertize em processos convectivos, superfície, métodos numéricos, ….

Mão na massa....