Apresentação VI Worketa

1. INTRODUÇÃO RESULTADOS PRELIMINARES
METODOLOGIA
CONCLUSÕES
EFEITO RADIATIVO DAS NUVENS EM CENÁRIOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS SOBRE O BRASIL
Diêgo de Andrade Campos, CPTEC-INPE, diego.campos@inpe.br
Sin Chan Chou, CPTEC-INPE
Figura 1 - Campo espacial médio de radiação de onda curta incidente à superfície em W/m² do a) modelo GL,
b) Eta-GFDL, c) Eta-RRTMG e d) Eta-RRTMG_CONV para o período de 01/12/2018 a 05/12/2018.
De acordo com o IPCC (Boucher et al., 2013) existe grande incerteza sobre o
efeito das nuvens no clima futuro enquanto que a quantificação das nuvens
nos modelos continuam sendo um grande desafio. A representação dos
processos de nuvens em modelos climáticos tem sido reconhecida como uma
fonte dominante de incertezas acerca das mudanças climáticas.
Em uma média global e anual, as nuvens exercem um efeito radiativo de
resfriamento de aproximadamente 18 W/m2 sobre o clima quando comparado
com uma atmosfera hipotética livre de nuvens (Zelinka et al. 2017). Entretanto,
em uma atmosfera mais aquecida por consequencia de um aumento de CO2,
um efeito de mudança na formação das nuvens é engatilhado. Essa mudança
na distribuição das nuvens produz um impacto nos fluxos radiativos que pode
aumentar ou diminuir esse aquecimento atmosférico. Esse ‘feedback’ pode
contribuir para amplificar ou atenuar as mudanças na temperatura global em
consequência do seu impacto no balanço radiativo.
Alapaty (2012) revela uma necessidade em considerar os efeitos da
convecção cumulus na radiação atmosférica. Os sistemas convectivos e sua
nebulosidade influenciam diretamente no balanço radiativo atmosférico
regional e local, e como consequencia afetam a dinâmica e a termodinâmica.
No entanto, a maioria das parametrizações convectivas em escala de sub-
grade, dos modelos regionais, em geral, não consideram a influência das
nuvens cumulus na radiação atmosférica, resultando em erros sistemáticos em
vários parâmetros meteorológicos.
Pretende-se desenvolver uma versão do modelo Eta-RRTMG (Campos et al.
2017) utilizando um código desenvolvido por Koh e Fonseca (2016) que utiliza
a precipitação, o topo e a base da nuvem, provenientes de esquemas de
ajuste convectivo como Betts-Miller-Janjic (1986;1994), para gerar os
condensados de água e gelo de nuvem.
Dessa forma, o caminho de água líquida e gelo gerados pela microfísica e pela
convecção profunda são somados e repassados para o RRTMG que, por sua
vez, calcula a profundidade óptica, emissividade das nuvens e outras
propriedades ópticas. Por fim, o esquema devolve ao modelo a distribuição
dos fluxos radiativos e as taxas de aquecimento ou resfriamento radiativo.
Posteriormente, utilizando a versão desenvolvida, pretende-se simular
projeções climáticas (30 anos) para avaliar a mudança na disponibilidade de
energia radiativa à superfície em consequência da variação na distribuição da
cobertura de nuvens, em novos cenários de mudanças climáticas (SSP’s). A
proposta é analisar o impacto do efeito radiativo das nuvens sobre os fluxos
radiativos, precipitação e temperatura à superfície nestes novos cenários sobre
o Brasil.
Ajustes na nova versão serão efetuados para melhorar ainda mais a simulação
dos fluxos radiativos e das variáveis meteorológicas. Espera-se um estudo
qualitativo acerca do efeito radiativo das nuvens no clima presente e uma
análise desse efeito nas projeções climáticas futuras.
Os resultados preliminares apresentados pela Figura 1 d), mostram a
importância da inclusão do efeito de interação entre a radiação atmosférica e a
convecção profunda, e revelam uma melhora no campo espacial em
comparação com o dado observado. Com a inclusão da interação cumulus-
radiação o saldo do efeito radiativo das nuvens apresenta um aumento da
reflexão de onda curta no topo da atmosfera (Figura 2).
REFERÊNCIAS
Alapaty, K., J. A. Herwehe, T. L. Otte, C. G. Nolte, O. R. Bullock, M. S. Mallard, J. S. Kain, and J. Dudhia, Introducing subgrid-scale cloud feedbacks to radiation for regional meteorological and climate modeling, Geophys. Res. Lett., 39, L24808, doi:10.1029/2012GL054031. 2012.
Betts, A. K, Miller, M. J. A new convective adjustment scheme. Part II: single column tests using GATE wave, BOMEX and artic air-mass data sets. Q J R Meteorol Soc 112:693–709. 1986.
Boucher, O., D. Randall, P. Artaxo, C. Bretherton, G. Feingold, P. Forster, V.-M. Kerminen, Y. Kondo, H. Liao, U. Lohmann, P. Rasch, S.K. Satheesh, S. Sherwood, B. Stevens and X.Y. Zhang, 2013: Clouds and Aerosols. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of
Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York,
NY, USA. 2013.
Campos, Diêgo; Chou, Sin Chan; Spyrou, Christos; Chagas, Júlio Cesar Santos; Bottino, Marcus Jorge. Eta model simulations using two radiation schemes in clear-sky conditions. Meteorology and Atmospheric Physics, v. 1, p. 1-10, 2017.
Janjic, Z. I. The step-mountain Eta coordinate model: further developments of the convection, viscous sub-layer and turbulence closure schemes. Mon Weather Rev 122:927–945. 1994.
Koh, T. Y., Fonseca, R. M. Subgrid-scale cloud-radiation feedback for the Betts–Miller–Janjić convection scheme. QJR Meteorol Soc 142:989–1006. 2016.
Zelinka, M. D., Randall, D. A., Webb, M. J., Klein, S. A. "Clearing Clouds of Uncertainty." Nature Climate Change. 2017;7:674-678. DOI: 10.1038/nclimate3402. 2017.
Figura 2 - Campo espacial médio do saldo de efeito radiativo das nuvens no TOA em W/m² do a) Eta-RRTMG e
b) Eta-RRTMG_CONV para o período de 01/12/2018 a 05/12/2018.