No abstract

This paper investigated the development of a hybrid model for wind speed forecast, ranging from 1 to 46 days, in the northeast of Brazil. The prediction system was linked to the widely used numerical weather prediction from the ECMWF global ensemble forecast, with neural networks (NNs) trained using local measurements. The focus of this study was on the post-processing of NNs, in terms of data structure, dimensionality, architecture, training strategy, and validation. Multilayer perceptron NNs were constructed using the following inputs: wind components, temperature, humidity, and atmospheric pressure information from ECMWF, as well as latitude, longitude, sin/cos of time, and forecast lead time. The main NN output consisted of the residue of wind speed, i.e., the difference between the arithmetic ensemble mean, derived from ECMWF, and the observations. By preserving the simplicity and small dimension of the NN model, it was possible to build an ensemble of NNs (20 members) that significantly improved the forecasts. The original ECMWF bias of −0.3 to −1.4 m/s has been corrected to values between −0.1 and 0.1 m/s, while also reducing the RMSE in 10 to 30%. The operational implementation is discussed, and a detailed evaluation shows the considerable generalization capability and robustness of the forecast system, with low computational cost.

RESUMONeste artigo investigou-se a importância da variação da camada de mistura oceânica (CMO) na temperatura da superfície do mar (TSM), sob a influencia de ciclones extratropicais atmosféricos. Um modelo simplificado de CMO oriundo do modelo HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), baseado no modelo de Kraus e Turner, foi inserido como uma sub-rotina do modelo BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modelling System), para atualizar a TSM a cada passo de tempo no modelo atmosférico. A CMO-BRAMS caracterizou-se por estreitar durante as trajetórias das baixas pressões, embora não tenha indicado um significativo aprofundamento seguindo o anticiclone da retaguarda do sistema frontal. A TSM calculada pela CMO do BRAMS apresentou grande variação (1°C-5°C) nos instantes iniciais. Entretanto, uma vez ajustada houve pouca variação da TSM no decorrer do tempo (1,0°C-2,5°C), com o aprofundamento (estreitamento) da CMO associada à diminuição (aumento) à temperatura. Palavras-chave: Camada de mistura oceânica; TSM; Ciclones do Atlântico Sul; Modelagem numérica; BRAMS; HYCOM. ABSTRACT: RELATIONSHIP BETWEEN SEA SURFACE TEMPERATURE AND OCEANIC MIXED LAYER ON THE PASSAGE OF EXTRATROPICAL CYCLONES AT THE SOUTHWEST ATLANTICThe importance of the oceanic mixed layer (OML) variation on the sea surface temperature (SST), under the influence of atmospheric extratropical cyclones was investigated in this paper. An OML simplified model derived from HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) model, based on Kraus and Turner model, was inserted as a subroutine on the BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modelling System), to update the TSM every time step in the atmospheric model. The OML-BRAMS was characterized by narrowing during the trajectories of low pressure, but has not indicated a significant deepening following the anticyclone rear frontal system. The SST calculated by the BRAMS OML showed large variations (1.0°C-5.0°C) at the initial times. However, as soon as SST has been adjusted, few variation over time occurs (1.0°C-2.5°C), with the deepening (narrowing) of OML associated with decreasing (creasing) temperature.

RESUMONeste trabalho foram feitas simulações numéricas de ondas de gravidade da superfície do mar, utilizando o modelo WAVEWATCH-III versão 1.18 sobre o Atlântico, com a finalidade de avaliar a importância do detalhamento dos ventos para diferentes estados de mar. O domínio escolhido foi delimitado pelos paralelos 18°S e 45°S, e pelos meridianos 035°W e 070°W, de modo que o centro do domínio ficasse sobre o litoral do RS. Para cada evento, foram inseridos ventos oriundos do modelo de mesoescala RAMS (grade de 0,34° x 0,284° e saída temporal a cada hora) e oriundos do modelo global do NCEP (grade de 2,5° x 2,5° e saída temporal a cada 6 horas), no intuito de verificar a influência das escalas na geração de ondas de superfície do mar. Notou-se que nos eventos extremos, as simulações superestimaram as alturas das ondas. Foi verificado também, que as integrações, alimentadas por dados da Reanálise do NCEP, foram as mais discrepantes dos valores observados in situ, se comparados com os valores resultantes da simulação com os ventos oriundos do modelo RAMS. O comportamento mais preciso dos casos RAMS evidenciou a importância dos fenômenos de mesoescala para a geração dos trens de ondas; ou seja, das ondas que se propagam em grupo. Na ocorrência de calmaria, as ondas foram subestimadas, sendo então levantadas duas linhas de ação: a primeira de ampliar o domínio escolhido, pois esse padrão parece estar associado a ondulações geradas em uma região ainda mais remota e a segunda, iniciar o WW3 com um campo de onda mais realístico. Palavras-chave: Modelo de ondas, altura significativa de ondas, downscalling, Atlântico Sudoeste. ABSTRACT: EFFECT OF WIND DISCRETIZATION IN THE MODELING SEA WAVE OF WESTERN SOUTH ATLANTICThis work carried out numerical simulations of gravity waves of the sea surface using the model WAVEWATCH-III version 1.18 over the Atlantic in order to evaluate the importance of detailing wind features for different sea conditions. The chosen area was delimited by parallels 18 ° S and 45 ° S and the meridian 35° W and 70° W, so that the center of the grid was over the RS coast. For each event, wind fields from the RAMS mesoscale model (grid of 0.34° x 0.284° and hourly output time) and from the NCEP global model (grid of 2.5° x 2.5° and temporal output every 6 hours) were inserted into the WW3 model in order to verify the influence of scales in the generation of sea surface waves. It was noted that in extreme events, the simulations overestimated the heights of the waves. Comparing to the observed in situ wind fields, it was also noticed that the integrations powered by NCEP reanalysis data showed more discrepant results than the integrations from the RAMS model. The more precise behavior when using RAMS data points out the importance of mesoscale phenomena for the generation of wave trains, which propagate in groups. During calm wind events, the wave heights were underestimated, raising two lines of action: the first is to extend the chosen domain, because this pattern seems to be associated with waves genera...

Na modelagem numérica do tempo, a atualização da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) pode influenciar fenômenos atmosféricos em diferentes escalas. Sendo assim, um modelo simplificado da Camada de Mistura Oceânica (CMO) foi incluído como uma sub-rotina no Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) de forma a atualizar a temperatura da superfície do mar (TSM) a cada passo de tempo, com baixo custo computacional. Comparações foram realizadas entre simulações atmosféricas usando uma CMO dinâmica e a TSM climatológica, padrão do BRAMS. Houve variações diretas significativas nos fluxos de calor latente e sensível, bem como na nebulosidade, de modo que quanto mais aquecida a TSM, maior a resposta dessas variáveis. Por outro lado, embora não tenha havido aumento significativo nas taxas de precipitação, houve maior precipitação quando a TSM foi maior. As variações na pressão ao nível do mar foram da ordem de 1-2 hPa, indicando que as variações nos fluxos de superfície estão relacionadas à manutenção e persistência dos sistemas e não ao seu aprofundamento. Palavras-chave: fluxos de calor; camada de mistura oceânica; ciclone extratropical