Incertezas no estado médio do clima em observações globais, reanálises e no modelo climático GFDL

A pesquisa climática depende de dados atmosféricos realistas ao longo de longos períodos de tempo. Reanálises globais ou observações são comumente utilizadas para esse tipo de trabalho. No entanto, os muitos problemas associados tanto às reanálises quanto às observações lançam dúvidas sobre a confiabilidade desses dados para aplicações climáticas, e os usuários frequentemente precisam saber qual é a magnitude dos erros e incertezas associados aos diferentes conjuntos de dados. Este artigo é uma avaliação sistemática dos erros e incertezas contidos na média temporal (1979–1999) de diversas quantidades climáticas retiradas de uma variedade de conjuntos de dados globais, incluindo quatro reanálises populares, a saída do modelo climático desenvolvido no Laboratório de Dinâmica de Fluidos Geofísicos (GFDL) e uma ampla gama de observações. Constatamos que a capacidade das reanálises de reproduzir o estado médio do clima observado varia amplamente, com quantidades radiativas exibindo as maiores discrepâncias. Os diferentes produtos de reanálise compartilham muitos erros comuns, mas, em geral, a reanálise de 40 anos do Centro Europeu de Previsão do Tempo de Médio Prazo (ERA-40) é a que mais se aproxima das observações. Curiosamente, o modelo climático reproduz o estado médio do clima observado de certas quantidades de maneira mais fiel do que as reanálises. Isso indica que modelos modernos alcançaram um alto nível de realismo em seu estado médio e que deve-se ter cuidado ao usar reanálises para validar modelos. Uma preocupação particular deste artigo é a incerteza média temporal associada a quantidades atmosféricas específicas baseadas em observações. As incertezas observacionais são estimadas a partir da diferença entre conjuntos de dados alternativos para a mesma quantidade. Mostramos que, para a maioria das quantidades, a incerteza observacional é menor do que o erro das reanálises ou do modelo. No entanto, há algumas exceções notáveis. Em particular, para os fluxos de superfície de calor, momentum e radiação, as incertezas observacionais podem ser tão grandes quanto os erros vistos nas reanálises ou no modelo. A investigação de incertezas em quantidades atmosféricas superiores é restrita a dados de reanálise e modelo, já que não há observações apropriadas disponíveis. Neste caso, as incertezas de reanálises são geralmente menores do que os erros do modelo, exceto para quantidades que descrevem o componente meridional da circulação atmosférica.