Acoplamento de um Modelo Avançado de Superfície Terrestre–Hidrologia com o Sistema de Modelagem MM5 da Penn State–NCAR. Parte II: Validação Preliminar do Modelo

Um número de experimentos numéricos de curto prazo realizados pelo Modelo Mesoscópico de quinta geração (MM5) da Penn State–NCAR acoplado a um modelo avançado de superfície terrestre, juntamente com as simulações acopladas a um modelo de camada simples, são verificados com observações. Para casos de céu claro, o modelo MM5 fornece estimativas razoáveis da forçante de radiação na superfície, com a radiação solar sendo ligeiramente superestimada, provavelmente devido à falta de tratamento de aerosol no esquema de radiação atual do MM5. As melhorias no cálculo dos fluxos de calor latente e sensível na superfície com o novo modelo de superfície terrestre (LSM) são muito evidentes, e mais importante, o novo LSM captura a relação de Bowen correta. A evaporação obtida do modelo de camada simples é significativamente inferior às observações. Ter umidade do solo variável no tempo é importante para capturar até mesmo a evolução de curto prazo da evaporação. Devido ao ciclo diurno mais razoável dos fluxos de calor da superfície no MM5–LSM, sua temperatura e umidade próximas da superfície estão mais próximas das observações do FIFE. Em particular, o modelo MM5–slab apresenta um viés sistemático de aquecimento na temperatura a 2 m. Tanto o modelo de camada quanto o novo LSM foram acoplados ao esquema de parametrização PBL do modelo de Previsão de Médio Prazo não-local e reproduziram bem a profundidade da inversão da superfície matinal na camada limite estável. A camada misturada observada no final da manhã aprofunda-se mais rapidamente do que ambos os modelos, apesar do fato de que ambos os modelos têm alto viés nos fluxos de calor sensível da superfície. Presumivelmente, tal desenvolvimento rápido da camada convectiva mista se deve a alguns efeitos induzidos por heterogeneidade em pequena escala ou advecção em grande escala que o MM5 não conseguiu capturar. Ambos os modelos de superfície reproduzem razoavelmente bem o crescimento convectivo da PBL diurna e, em geral, a diferença de temperatura entre os dois modelos e as observações é inferior a 2°. As simulações de dois eventos de chuva não são conclusivas. Ambos os modelos produzem uma boa previsão de chuva para 24 de junho de 1997 e têm problemas semelhantes para o evento de 4 de julho de 1997, embora as simulações com o novo LSM tenham resultados ligeiramente melhores em algumas acumulações de chuva de 3 h. Parece que o novo LSM não tem influências inesperadas em situações nas quais os processos de superfície terrestre são secundários, mas que pode ter efeitos sutis, embora complexos, no comportamento do modelo devido à heterogeneidade introduzida pela umidade do solo, efeitos da vegetação e tipo de solo, que estão todos ausentes no modelo de camada.