Uso da técnica de Relação de Newton para assimilação de dados de satélite em um modelo de área limitada

Use of Newtonian Relaxation technique for satellite data assimilation in a limited area model

Uso da técnica de Relação de Newton para assimilação de dados de satélite em um modelo de área limitada

Luis Gustavo Gonçalves de Gonçalves

Dissertação de Mestrado em Meteorologia, orientada pelo Dr. Valdir Innocentini aprovada em 08 de março de 1999

Este trabalho utiliza a técnica de Relaxação de Newton para permitir uma assimilação contínua no tempo de dados provenientes de sondagens atmosférica inferidas por satélite através do sistema TOVS (Tiros Operational Vertical Sounder). O conjunto de dados a ser assimilado possui uma grande densidade espacial, o que produz matrizes da ordem de até 10⁴ elementos. Elaborou-se uma estratégia para a manipulação das matrizes de dados, evitando problemas de ordem computacional, relacionados ao uso de memória e velocidade de processamento. Testes foram feitos com as funções que regularizam a entrada dos dados (funções peso) para a calibração do sistema de assimilação, evitando o aparecimento de ondas espúrias geradas por uma super estimação das observações. Após a implementação técnica, os impactos são verificados em um estudo caso envolvendo situação de ciclogênese no sul do Brasil na qual foram assimiladas dados de temperatura inferidos por satélites. O modelo numérico empregado é de área limitada, utilizado operacionalmente na Divisão das Ciências Meteorológicas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Os resultados mostram a assimilação de apenas uma variável (temperatura) já é suficiente para influenciar os resultados das previsões. A técnica de relaxação de Newton mostrou-se, portanto, eficaz na inserção de dados no MAL, causando problemas numéricos ou alterando de forma irreal os resultados da integração. Os custos de ordem computacional representaram um aumento de até 5% do tempo em relação à integração sem assimilação, o que viabiliza a implementação operacional da técnica.

Use of Newtonian Relaxation technique for satellite data assimilation in a limited area model-This work uses the Newtonian Relaxation technique to allow a continuos data assimilation in the time of coming data of atmospheric sounding inferred by satellite through the system TOVS (TIROS Vertical Operational Sounder). The group of data to be assimilated has a great space density, what produces matrixes of the order of up to 10⁴ elements. A strategy was elaborated for the manipulation of the matrixes, avoiding computacional order problems, related to the use of memory and processing speed. Tests were made with the functions that regularize data entrance (weight functions) for calibration of the data assimilation system, avoiding spurious waves generated by an overestimate of the observations. After the technique implementation, the impacts are verified in a case study involving a ciclogenesis in southern Brazil in which temperature data inferred by satellite were assimilated. The numerical model used is a limited area model (LAM), used operationally in the Divisão de Ciências Meteorológicas of the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). The results show that the assimilation of just a variable (temperature) it is already enough to influence the forecast results. The technique of Newtonian Relaxation was show, therefone, effective in the insert of data in the LAM, not causing numeric problems or altering in an unreal way the results of the integration. The costs of computacional order represented an increase of up to 5% of time in relation to the integration without assimilation, what makes possible the operational implementation of technique.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  21 Dez 2000
• Data do Fascículo
  Nov 1999