O que é
Como se prevêPor equações físicas + métodos matemáticos e computacionais → prever numericamente tanto o tempo quanto o clima.
Previsão de tempoSe daqui a 3 ou 6 dias choverá (evento local, horizonte curto).
Previsão de climaSe uma estação do ano será mais quente ou fria que a média climatológica.
Histórico › princípios (modelo numérico) › 3 etapas › tipos de modelo › previsão de tempo (caos) › previsão de clima (valor médio).
Marcos
1904 BjerknesPropôs: estado futuro da atmosfera obtido integrando as equações diferenciais que a governam. Condições iniciais = estado observado (estações).
Richardson1ª integração numérica de fato (à mão). Grade ~200 km sobre a Alemanha, 4 níveis verticais; dados de 7 UTC de 20/5/1910 → variação de pressão em 6 h = 146 hPa (muito maior que o observado).
Erro de Richardson foi útil: revelou os obstáculos — nº enorme de cálculos (+ exigência de rapidez), dados iniciais insuficientes e pequenos erros que se propagam e amplificam.
1950 EUACharney, Fjørtoft, von Neumann: 1ª previsão bem-sucedida de 1 dia com computador — o Eniac.
1955Previsões por computador passam a ser feitas de forma contínua.
1963 OMMOrganização Meteorológica Mundial: ampliou quantidade e qualidade dos dados observados no globo → melhores condições iniciais.
Tempo = poucos diasFeita para poucos dias consecutivos, por conhecimento limitado das condições iniciais + simplificações nas equações.
Previsão climática: não busca prever com exatidão o local e o momento; simula o fenômeno numa região e compara o total com a climatologia (média de longo período).
FerramentaModelos numéricos de circulação geral (MCG): conjuntos de equações físicas em forma numérica, resolvidas por computador.
Equação da aceleração média (Eqs. 12.1–12.3)
- Física: aceleração σ = Δv / Δt.
- Numérica: σ = (v − v₀)/(t − t₀), de valores inicial e final.
- Ex.: carro parado (v₀=0) atinge 5 m/s em 5 s → σ = 1 m s⁻². Prever a aceleração adiante = uma previsão.
Princípio geral: de um estado inicial (condições iniciais e de contorno) obtém-se um estado futuro (previsão) por um conjunto de equações físicas e dinâmicas — o modelo numérico.
| Etapa | O que faz |
|---|---|
| Análise | Prepara as observações: uniformes (espaçamento horizontal regular) + fisicamente consistentes → condição inicial. |
| Previsão | O modelo resolve as equações básicas e integra do estado inicial ao tempo futuro. |
| Pós-processamento | Gera arquivos de saída em intervalos regulares → mapas e boletins. |
4.1 Análise
- Observações passam por métodos matemáticos para virarem uniformes (espaçamento horizontal regular).
- Dificuldade: milhões de dados de fontes diferentes (satélites, navios, estações de superfície), nem sempre no mesmo horário; nenhuma medida é livre de erro → eliminar o máximo de erros.
- Objetivo: conjunto de dados com espaçamento horizontal uniforme e fisicamente consistente, dado ao modelo como condição inicial.
4.2 Previsão
Vento3 componentes ortogonais: V = (u, v, w) — x leste-oeste, y norte-sul, z vertical.
| Quadro 12.1 — 5 equações | Descreve |
|---|---|
| Conservação do movimento | Evolução do vento sob gradiente de pressão, Coriolis, gravidade, atrito. |
| Conservação da energia | Temperatura muda por calor e expansão/compressão do ar. |
| Conservação de massa | Densidade varia com adição/subtração de massa. |
| Conservação de água | Transporte de água no ciclo hidrológico. |
| Equação de estado | Gás ideal: p = ρRT. |
- Pontos de grade = interseção de latitudes e longitudes. Distância entre vizinhos = resolução horizontal; divisão em níveis = resolução vertical.
- Em cada volume: temperatura, pressão, umidade e vento. Resolução de 50 km → cada ponto = 2.500 km².
- Passo de tempo (Δt): para Δt = 0,5 h → 2 cálculos/1 h, 48 cálculos/24 h.
4.3 Pós-processamento
SaídasGeradas só em intervalos regulares de horas (ex.: a cada 6 horas). Meteorologistas constroem mapas e elaboram os boletins de tempo/clima.
| Modelo global | Modelo regional (área limitada) | |
|---|---|---|
| Domínio | Todo o planeta | Pequenas porções |
| Resolução | ~200 km; ~30 níveis verticais | Maior (dezenas a poucas centenas de km) |
| Inicialização | Análises (todo o globo) | Cond. iniciais + condições de fronteira lateral |
| Forte em | Circulação de grande escala | Superfície e fenômenos regionais (brisas, tempestades locais) |
| Limitação | Não capta local; +resolução = alto custo | Depende das bordas do global |
Global: eficiente na grande escala, mas não representa características locais (brisas de vale/montanha, tempestades que geram tornados). Regional: mais resolução, melhor a superfície — mas precisa de condições de fronteira lateral vindas do global.
Por que o regional precisa do global? Uma frente fria no Paraná avançando ao Sudeste só é "vista" se as bordas forem alimentadas pelo global em intervalos de tempo.
LorenzEdward Norton Lorenz. 1963: pequenas diferenças nas condições iniciais → soluções diferentes. 1972: artigo do efeito borboleta ("o bater de asas de uma borboleta no Brasil desencadeia um tornado no Texas?").
Atmosfera é caótica: erros de observação + arredondamentos se propagam e geram previsões errôneas além de ~1 semana. Previsão de tempo = problema de condição inicial; a confiabilidade decai com os dias de simulação.
Produtos (chuva acumulada 24 h — Inmet e CPTEC/Inpe)
| Produto | Órgão | Grade |
|---|---|---|
| COSMO | Inmet | 7 km × 7 km |
| BRAMS | CPTEC/Inpe | 5 km × 5 km |
Ex.Totais podem exceder 70 mm em 24 h em SC e PR.
Previsão não sai de um único modelo: meteorologistas analisam vários modelos + experiência; só após análises e discussões é divulgada ao público.
Geada: vermelho = favorávelverde = poucaazul = nenhumaNevoeiro: amarelo = ocorrência
Como prever > 10 dias, se a atmosfera é caótica — 2 motivos
- ① Não busca a hora e o local exatos; simula o valor médio das variáveis (temperatura, umidade, precipitação) numa região/período.
- ② Clima é regido por condições de contorno inferior que variam lentamente: TSM, cobertura de gelo, umidade do solo, relevo, vegetação, albedo, rugosidade.
TSM / El NiñoTSM sobe no Pacífico central e leste, acima da climatologia por meses = El Niño → altera a circulação (subsidência sobre Norte e Nordeste).
Cond. dos modelos climáticosCond. iniciais + contorno inferior (topografia, cobertura do solo, TSM). Topografia/cobertura = estáticas; TSM = variável → prevista por modelos de circulação oceânica.
7.1 Previsão por conjunto e anomalias
- Várias simulações do mesmo período com pequenas modificações nas condições iniciais; a média = previsão sazonal do conjunto (minimiza o caos).
- Mapa de anomalias = previsão sazonal − climatologia do modelo (rodada num período longo, ex.: 30 anos).
7.2 Previsibilidade na América do Sul
| Região | Previsibilidade | Por quê |
|---|---|---|
| Equatorial | Boa | Clima dominado pela TSM, forçante lenta (Hadley, Walker) |
| Latitudes médias/altas | Razoável | Sistemas sinóticos (frentes, ciclones extratropicais), variação rápida |
| Sudeste do Brasil | Baixa | Acoplamento fraco com TSM; transição tropical–extratropical |
Dispersão dos membros em relação à média: maior dispersão = MENOR previsibilidade; menor dispersão = maior previsibilidade.
7.3 Previsão de consenso
- Caráter qualitativo: CPTEC/Inpe e Inmet comparam vários modelos + conhecimento das condições atmosféricas/oceânicas dos últimos meses → previsão sazonal.
- Mostrada pela probabilidade (%) de chuva em torno, acima ou abaixo da média.
verde/azul = acimaamarelo/marrom = abaixocinza = igual probabilidade (baixa previsibilidade)
Ex. (nov/2011–jan/2012)Extremo sul: ~45% abaixo / 35% climatológico / 25% acima. Norte: 25% / 35% / 40% (maior chance acima).
