Resumo Nesse estudo avaliou-se o desempenho do Brazilian Global Atmospheric Model (BAM) na representação dos componentes do balanço de água na bacia Amazônica para o clima presente (1979-2015). Os resultados mostram que o modelo BAM reproduz a variação espaço-temporal dos componentes do balanço de água na bacia Amazônica, apesar da deficiência em posicionar corretamente os máximos de precipitação e convergência de umidade sobre a região. O BAM subestimou a precipitação (8,8%) e o escoamento superficial (36,8%), e superestimou a evapotranspiração (5,3%). O comportamento de sumidouro de umidade foi bem representado pelo BAM, pois a precipitação é sempre maior que a evapotranspiração (P > E) na bacia Amazônica. O não fechamento do balanço de água (52,6%) na bacia mostra a limitação das parametrizações físicas do BAM na representação da convecção (precipitação) e convergência de umidade, comprovando a necessidade de melhores ajustes e calibração. De maneira geral, apesar de subestimar a precipitação, o BAM simulou adequadamente a precipitação anual e sazonal. A evapotranspiração foi superestimada, principalmente na estação chuvosa, porém foi subestimada na estação seca. Os resultados mostraram que o BAM necessita de ajustes e calibração na representação de processos de superfície, uma vez que, apresentou dificuldade na simulação da variação sazonal da evapotranspiração. Os erros sistemáticos encontrados nos componentes do balanço de água são de grande importância para determinação do grau de confiança para simulações do clima presente e projeções futuras.

Abstract This study evaluated the performance of the Brazilian Global Atmospheric Model (BAM) in the representation of water balance components in the Amazon basin for the present climate (1979-2015). The BAM model reproduces the space-temporal variation of the water balance components in the Amazon basin, despite the deficiency in correctly positioning the maximum precipitation and moisture convergence over the region. BAM underestimated precipitation (8,8%) and runoff (36,8%), and overestimated evapotranspiration (5,3%). Moisture sink behavior was well represented by BAM, since precipitation is always greater than evapotranspiration (P > E) in the Amazon basin. The non-closure of the water budget (52,6%) in the basin shows the limitation of BAM physical parameters in the representation of convection (precipitation) and moisture convergence, proving the need for better adjustments. Overall, despite underestimating rainfall, BAM adequately simulated annual and seasonal rainfall. The evapotranspiration was overestimated, especially in the rainy season, but was underestimated in the dry season. The results showed that BAM needs adjustments and calibration in the representation of surface processes, since it presented difficulty in simulating the seasonal variation of evapotranspiration. Systematic errors found in water balance components are of great importance in determining the degree of confidence for present climate simulations and future projections.

Resumo O objetivo desse trabalho é avaliar a distribuição dos componentes do balanço de água e da reciclagem de precipitação na bacia amazônica, abordando os mecanismos físicos associados ao processo de reciclagem. De forma geral, a bacia amazônica se comporta como um sumidouro de umidade da atmosfera, recebendo vapor d'água tanto do transporte de origem oceânica quanto da evaportranspiração da floresta por meio do processo de reciclagem de precipitação. Em escala regional, a Amazônia representa uma importante fonte de umidade para outras regiões da América do Sul, contribuindo para o regime da precipitação em outras áreas do continente. Na média, a reciclagem de precipitação é da ordem de 20% na bacia amazônica, com valores variando entre 15% na porção norte e 40% na porção sul. Dessa forma, do total da precipitação na bacia, aproximadamente, 20% é decorrente do processo de evapotranspiração local; indicando que, a contribuição local para a precipitação total representa um percentual significativo no balanço de água regional e desempenha um importante papel no ciclo hidrológico amazônico. Entretanto, as variabilidades e mudanças no sistema climático devido tanto às variações naturais quanto antropogênicas (aumento na emissão de gases estufa e desflorestamento) podem afetar a reciclagem e o ciclo hdrológico regional.

Abstract The objective of this study is to evaluate the distribution of water budget components and precipitation recycling in the Amazon basin addressing the physical mechanisms involved in the recycling process. In general, the Amazon basin acts as a sink for atmospheric moisture, receiving water vapor transported from the ocean and from precipitation recycled from evapotranspiration by the forest. At the regional scale, the Amazon basin is an important source of water vapor, contributing to precipitation in other remote locations of South America. Here we show, on average, 20% of precipitation in the Amazon basin is recycled, varying between 15% in the northern portion and 40% in the southern portion. Thus, approximately 20% of the total rainfall in the basin is derived from local evapotranspiration processes indicating that the local contribution to the total precipitation represents a significant contribution to the regional water budget and plays an important role in the Amazon hydrological cycle. However, the variability and changes in the climate system due to both natural and anthropogenic forcings (such as the increase in the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and changes in land use and land cover – deforestation) can affect the precipitation recycling and regional hydrologic cycle.

Os modelos numéricos de tempo são ferramentas essenciais para a previsão de curto e longo prazo, permitindo realizar a previsão com vários dias de antecedência. O conhecimento do desempenho dos modelos e dos erros sistemáticos a eles associados, é de suma importância, pois permite avaliar a capacidade dos mesmos em captar os processos físicos da atmosfera. Com intuito de melhorar a qualidade da previsão de tempo na América do Sul, disponibilizada no Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), este trabalho avaliou as previsões de precipitação e pressão ao nível médio do mar para o prazo de até 120 horas, utilizando o erro médio (EM) e a raiz do erro médio quadrático (REMQ) no período de dezembro de 2007 a fevereiro de 2008. O modelo utilizado foi o ETA (40 km), com duas entradas distintas de dados, as análises do Physical-space Statistical Analysis System (PSAS) (ETA-I) e do National Centers for Environmental Predictions (NCEP) (ETA-II). Os resultados mostraram, para ambas as análises, uma tendência de superestimativa (valores positivos do erro médio) da precipitação sobre a Região Norte do Brasil, principalmente para 24 horas de previsão. Em relação à pressão ao nível médio do mar (PNMM) foi possível verificar claramente que o ETA-I apresenta melhores resultados em comparação com o ETA-II, cujos valores de pressão se aproximaram bastante do observado, principalmente nas primeiras horas de integração.

The numerical weather models are essential tools for predicting short and long term, allowing the prediction of weather conditions several days in advance. The knowledge of models performance and the systematic errors associated with them is extremely important because it allows to evaluate the ability to capture the physical processes of the atmosphere. In order to improve the quality of weather forecast in South America, available at Center for Weather Forecast and Climate Studies (CPTEC), this study evaluated the forecasts of precipitation and mean sea level pressure for the period up to 120 hours, using the mean error (ME) and the root mean squared error (RMSE) from December 2007 to February 2008. The used model was the ETA (40 km), with two separate entries of data, the analysis of the Physical-Space Statistical Analysis System (PSAS) (ETA-I) and the National Centers for Environmental Predictions (NCEP) (ETA-II). The results showed, for both tests, a trend of overestimation (positive values of average error) of precipitation on the Northern Region of Brazil, mainly for the 24 hours forecast. Considering the mean sea level pressure (MSLP), it was clearly seen that the ETA-I, whose values of pressure are very close to observed, provides better results compared to the ETA-II, especially during the first hours of integration.

A trajetória e a energética de um ciclone extratropical são analisadas usando as reanálises do NCEP/NCAR, em comparação com as saídas do modelo CPTEC/COLA (T126L28) com análises do GPSAS. A analise da energética e da trajetória de um ciclone, formado no leste da Argentina em 23 de Agosto de 2005, mostrou diferenças significativas entre as reanálises e o modelo, principalmente na sua trajetória e magnitude. A comparação da evolução do ciclone extratropical entre as reanálises e o modelo, mostrou alguns resultados consideráveis, tais como: maior diferença na intensidade da pressão central do ciclone extratropical; maiores diferenças na Energia Cinética após a máxima intensidade do ciclone, e diferenças marcantes no posicionamento do ciclone extratropical.

The trajectory and the energetic of extratropical cyclones are analyzed using the NCEP/NCAR reanalysis in comparison with the model outputs CPTEC/COLA (T126L28) with GPSAS analysis. The analysis of the energetic and path of the cyclone formed over East Argentina on 23 August 2005 showed significant differences between the reanalysis and the model, especially in its track and magnitude. The comparison of the extratropical cyclone evolution, between reanalysis and the model, showed some considerable results such as: greater difference in the central pressure intensity of the extratropical cyclones; larger differences in kinetic energy after maximum cyclone intensity and a striking difference in the extratropical cyclone position.