quarta-feira, 22 de junho de 2016

CPTEC Lança Novo Modelo Global e Investe Para Se Manter Como Referência Mundial em Previsões Para a Região Tropical

Olá leitor!

Segue abaixo uma matéria publicada no número 06 do Informativo do INPE de 21/06, destacando que o Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) lançou novo Modelo Global e investe para se manter como referência mundial em previsões para a Região Tropical.

Duda Falcão

CPTEC Lança Novo Modelo Global e Investe
Para Se Manter Como Referência Mundial
em Previsões Para a Região Tropical

Informativo INPE
Número 06
21/06/2016

Coordenador do CPTEC, Antonio Ocimar Manzi.

O Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) começou o ano de 2016 anunciando a implementação de um novo modelo global, o BAM (Brazilian Global Atmospheric Model). Fundamental ao CPTEC, o modelo global gera as condições iniciais para rodar os modelos regionais, além de ser utilizado na geração das previsões climáticas sazonais e de cenários climáticos de mais longo prazo. O BAM promete ser um novo marco em sua história. Apesar dessa boa notícia, o CPTEC já vem enfrentando importantes desafios neste ano, como a necessidade de renovar sua base computacional de alto desempenho e de toda infraestrutura de rede que envolve as atividades operacionais de processamento.

Nesta entrevista, que dá sequência à série do INPE Informa sobre o Plano Diretor 2016-2019, o coordenador Antonio Ocimar Manzi, há pouco tempo no cargo, mas bastante familiarizado com o CPTEC, comenta como estão planejadas as atividades para enfrentar as atuais dificuldades e quais serão as principais iniciativas e projetos para os próximos anos. Entre os principais projetos, Manzi menciona o desenvolvimento de um modelo próprio de assimilação de dados, o que, na sua opinião, é estratégico a qualquer centro de previsão. Outro objetivo, de mais longo prazo, é o desenvolvimento de um modelo de previsão de tempo e clima único capaz de gerar previsões com diferentes resoluções espaciais na mesma rodada, o que traria importantes implicações ao atual conjunto de modelos em operação. Confira a entrevista.

- Para começar, poderia apresentar um quadro geral do estado das atuais previsões operacionais do CPTEC?

Antônio Manzi – Temos a previsão de tempo global feita pelo novo modelo global, recentemente desenvolvido pelo CPTEC, o BAM (Brazilian Global Atmospheric Model). Esse modelo é rodado para previsões de até 11 dias, mas é processado por um período mais longo, acoplado a um modelo oceânico, gerando uma previsão estendida de um mês.

Fazemos a previsão de tempo regional com dois modelos. Com o modelo ETA, previsões para até sete dias, com resolução de 15 quilômetros sobre a América do Sul. Há também uma rodada de 40 quilômetros para uma semana, na verdade um conjunto de rodadas (Ensemble). Essa é muito usada pelo setor energético, que tem um histórico de gestão da geração e distribuição da energia elétrica com esse produto. O ETA ainda é rodado operacionalmente, com um quilômetro de resolução e cobrindo a área desde o litoral norte de São Paulo até o norte do Rio de Janeiro, com a finalidade de proteção das populações no entorno das usinas de Angra. É uma cooperação com o CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear), que por sua vez, em cooperação com um grupo na Europa, utiliza um sistema que faz uso destas previsões, com o objetivo de gerar campos de transporte e de dispersão de poluentes. É um recurso para monitorar o tempo no caso de um acidente - espero que não tenhamos nenhum - gerando previsões para três dias.

Mapas de previsão do tempo - campo de velocidade e direção dos
ventos - gerados pelo modelo ETA, até 72 horas, com resolução de 1
quilômetro, com detalhes do relevo, cobrindo o Litoral Norte Paulista,
Litoral Sul Fluminense e Sul de Minas Gerais; e de 5 quilômetros,
sobre as regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste.

Temos também o modelo regional BRAMS, com capacidade para gerar previsões que chamamos de "tempo químico", mostrando as trajetórias do transporte e da dispersão de poluição de queimadas e urbanas, com resolução de 20 quilômetros sobre a América do Sul. Para previsão de tempo, é utilizado o mesmo modelo embora com diferente configuração física e com resolução de 5 quilômetros, com horizonte de previsão de sete dias.

Já estamos rodando também o ETA com resolução de 5 quilômetros sobre a região Sudeste para o CEMADEN (Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais). Agora vamos rodá-lo para sete dias sobre a América do Sul. Assim teremos os dois modelos regionais fazendo previsão de tempo sobre a América do Sul com antecedência de uma semana. Isso vai se tornar operacional em breve. Um dos objetivos é fazermos avaliação dos dois produtos conjuntamente

- Esses dois modelos não competem entre si, não se sobrepõem?

Antônio Manzi – Eles se sobrepõem para a previsão de tempo, mas são dois desenvolvimentos do CPTEC, com um grupo trabalhando há duas décadas e o outro há 15 anos nesses modelos. Agora, inclusive, com as Olimpíadas, há um terceiro modelo regional, um modelo comunitário norte-americano, o WRF (Weather Research and Forecasting Model), mas a intenção é que seja utilizado somente nesse período. Não estava planejado usar este modelo, foi uma demanda que chegou ao INPE para fornecer previsões de ondas e correntes para os jogos náuticos dentro e fora da Baía da Guanabara durante as Olimpíadas. Há um grupo no CPTEC, liderado pelo pesquisador Valdir Innocentini, que já rodava um modelo de ondas e correntes acoplado a este modelo regional. Ele tinha confiança que esse modelo rodava bem em altíssima resolução espacial, de 1 quilômetro, além de ter um sistema pronto de assimilação de dados, incluindo dados de radar. Dessa maneira e para aceitar participar das Olimpíadas com estas previsões ele se sentiu mais seguro com as previsões do WRF.

Recentemente tivemos uma demanda suplementar para as Olímpiadas: fornecer previsões de poluição para alguns pontos de jogos no Rio de Janeiro. Para isso, estamos, de última hora, implementando o BRAMS para 1 quilômetro. Precisávamos de uma resolução maior que 5 quilômetros e uma cobertura de área muito maior do que a Baía da Guanabara. Definimos a resolução de 1 quilômetro e uma cobertura de área mais abrangente que a cidade do Rio de Janeiro, embora as previsões sejam para pontos específicos dentro da cidade, onde acontecerão competições.

“ (...) para previsão de tempo
temos vários modelos, várias
resoluções, vários períodos de
antecedência que estão sendo
rodados operacionalmente. ”

Temos essa gama de modelos. Para os jogos Olímpicos, o WRF também está sendo rodado com previsões para três dias e com resolução espacial de 9, 3 e 1 quilômetro. Há todo um esforço associado nesse momento para desenvolver o modelo de assimilação de dados (que gera as condições iniciais para rodar o modelo de previsão). O WRF já tem um módulo de assimilação de dados de radar. Isso facilita. Mas os desenvolvimentos que estão sendo feitos com o WRF para as Olímpiadas não serão perdidos, vão ser migrados em breve para o BRAMS e ETA. Em resumo, para previsão de tempo, temos vários modelos, várias resoluções, vários períodos de antecedência que estão sendo rodados operacionalmente.

Para previsões sazonais de clima, que são rodadas para seis meses, utilizamos o modelo atmosférico acoplado e também o não acoplado ao modelo oceânico. Quando não é acoplado ao modelo oceânico, há duas condições diferentes de superfície do mar. Uma delas utiliza a "anomalia" da temperatura da superfície do mar do último mês, na verdade a distribuição das temperaturas na região tropical, em uma faixa de latitude entre 30º Norte e 30º Sul. Como fazemos isso? Utilizamos a temperatura observada do último mês e subtraímos da temperatura climatológica (média histórica) daquele mês. Chamamos essa diferença de "anomalia". Depois somamos essa anomalia às climatologias dos seis meses seguintes. Chamamos isso de Anomalia Persistida, como se a anomalia do último mês persistisse para os meses seguintes. Para o primeiro mês muitas vezes esse resultado é muito bom, às vezes também para o segundo mês. Mas conforme o tempo vai avançando, essa condição é menos provável de acontecer.

Utilizamos ainda vários esquemas de convecção do modelo global. Há ainda uma segunda condição de temperatura da superfície do mar, que é a prevista. Temos utilizado as previsões do modelo oceânico acoplado do NCEP (National Centers for Environmental Prediction) para os meses seguintes. Já para a previsão de clima sazonal com modelo acoplado, utilizamos o modelo atmosférico do CPTEC com o modelo oceânico do GFDL (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory), que é o MOM (Modular Oceanic Model).

Além disso, fazemos Ensemble (previsões por conjunto) de 15 membros (condições atmosféricas iniciais) para cada uma dessas previsões. Temos, portanto, duas condições de temperatura da superfície do mar e três parametrizações de precipitação convectiva. No total, são 90 membros

O ciclo das atividades do CPTEC, incluindo o desenvolvimento
da modelagem, a geração das previsões, até o uso pelos
diferentes setores da sociedade.

- Além desses, o CPTEC também roda operacionalmente um modelo oceano-atmosfera? Para quais previsões?

Antônio Manzi – O modelo acoplado oceano-atmosfera do CPTEC (BESM-OA) é rodado em modo de conjunto (Ensemble) para previsões estendidas de tempo, até 30 dias, e climáticas sazonais, até seis meses. A cada dia do mês são geradas duas integrações de clima sazonal, com condições iniciais de 0 h e das 12 h GMT, para um período de 180 dias. Alguns produtos gerados operacionalmente dessas integrações prognósticas do BESM-OA (Modelo Brasileiro do Sistema Terrestre-Modelo Oceano-Atmosfera) são utilizados nas reuniões mensais de previsão de clima sazonal.

Já os produtos de previsão estendida são disponibilizados diariamente para o grupo de trabalho de previsão estendida do MCTIC (Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações). Dessas rodadas são gerados vários produtos, como mapas de precipitação, temperatura, etc., tanto na grade do BESM, de 200 quilômetros de resolução, como na do modelo ETA, com 20 quilômetros de resolução. Também são geradas previsões de acumulados de chuva para as bacias hidrográficas para atender a ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico).

Ainda há as rodadas de mais longo prazo, voltadas para mudanças climáticas. Atualmente estamos usando o modelo acoplado oceano-atmosfera do CPTEC. No futuro pretendemos desenvolver uma nova versão do Modelo de Sistema Terrestre para este propósito. Este tipo de modelo é composto com vários componentes: atmosfera, oceano com gelo marinho, superfície continental com vegetação dinâmica, química atmosférica e aerossóis. Este modelo será utilizado para rodadas mais longas, como para as próximas décadas, próximos séculos.

- Nem todos são modelos do CPTEC.

Antônio Manzi – Há uma cooperação com o CCST/INPE (Centro de Ciência do Sistema Terrestre) para o desenvolvimento do modelo de Sistema Terrestre mencionado anteriormente. No CPTEC são desenvolvidos os componentes atmosférico, oceânico, de aerossóis e química atmosférica, e o CCST contribui com o desenvolvimento do componente da superfície continental, o modelo INLAND. A integração da versão básica acoplada ao modelo oceano-atmosfera é feita no CPTEC. É fundamental termos essa capacitação para desenvolver o modelo do sistema terrestre (Earth System Model).

No início deste ano, nós tomamos uma decisão extremamente importante para as próximas décadas, que é focar no modelo integrado, que chamamos de modelo unificado. Hoje a sistemática da operação da previsão de tempo é a seguinte: rodamos o modelo global, depois fazemos um detalhamento da previsão sobre a América do Sul com os modelos regionais forçados com os campos gerados pelo modelo global nas suas bordas. Já o modelo unificado permite resoluções variáveis. Pode-se rodar o modelo global com 20 ou 10 quilômetros e sobre a América do Sul com 3 quilômetros, por exemplo, isso tudo ao mesmo tempo. É também possível ter resolução ainda maior sobre regiões mais populosas ou sobre regiões que tiverem um sistema meteorológico importante em desenvolvimento. Pode-se rodar com 1 quilômetro, 500 ou 100 metros de resolução, fazendo a previsão global, regional e local ao mesmo tempo.

- Já há centros em outros países operando dessa forma?

Antônio Manzi - Os grandes centros estão indo para essa solução, a maior parte ainda está em desenvolvimento.

- Qual é a implicação disso? Os modelos regionais deixariam de existir?

Antônio Manzi - A ideia é de que, no futuro, concentremos esforços nesse modelo unificado. Um dos nossos grandes problemas é a falta de recursos humanos. Comparados com centros de meteorologia de países desenvolvidos, somos um Centro pequeno. Em comparação com a França, por exemplo, não tenho dados atualizados da meteorologia francesa, mas se utilizarmos informação de 24 anos atrás, um relatório da Météo France, de 1992, mostrava que essa instituição contava com 3.500 funcionários e um orçamento anual de 350 milhões de dólares. Esse valor de 20 anos atrás, se atualizarmos, talvez seja de US$ 700 milhões, aproximadamente. Teve muita inflação em dólar nos anos 1990, e a França tinha 1/3 da nossa população na época, talvez menos hoje, e 1/16 do nosso território. Eles produzem informações de previsões de tempo e clima extremamente importantes para o desenvolvimento econômico, com grande retorno. Eles não jogam dinheiro fora. Se considerarmos os Estados Unidos, são bilhões investidos na NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). É uma grande diferença de escala. Somos um centro muito pequeno comparado a esses outros, muito embora tenhamos feito muito até hoje. Mesmo com poucos recursos, temos uma grande capacidade científica. Poderíamos, sim, fazer muito mais se tivéssemos mais recursos.

Precisamos fazer um esforço de foco nos desenvolvimentos para que possamos ter as melhores previsões de precipitação, pelo menos sobre o Brasil. Nós podemos ter um papel determinante para a modelagem mundial. O CPTEC é um centro de referência em previsões de tempo e clima na região tropical. Essa é uma diretriz que devemos seguir. Precisamos concentrar esforços. Ao invés de trabalharmos com muitos modelos, poderíamos trabalhar com menos modelos e associarmos mais informações de experimentos observacionais, de grandes campanhas, à modelagem.

Mas vamos precisar sempre de outros modelos. Quando se faz observação de um sistema, um aglomerado de nuvens provocando chuva, por exemplo, deve-se utilizar um modelo extremamente detalhado, com resoluções altíssimas, e agregar os desenvolvimentos nos modelos com resolução espacial e temporal menores, para melhorar as previsões de tempo e clima. Os modelos regionais, como os atuais ETA e o BRAMS, devem continuar existindo no futuro, mas para pesquisa e para downscaling de cenários de mudanças climáticas. Deixariam de ser utilizados de forma operacional na previsão de tempo e clima.

- Isso no longo prazo resolveria solucionar parte dos atuais problemas, mas há outros problemas, como a dificuldade para atualizar a base computacional e também para se contratar mais pesquisadores e servidores. Como o CPTEC avalia estas dificuldades para o período coberto pelo Plano Diretor?

Antônio Manzi – O Plano Diretor de modo geral trata da questão de escassez de recursos humanos em todas as áreas. Desde pesquisadores, tecnologistas, técnicos, a pessoal de gestão. É um problema sério, não é só no nosso instituto. O CPTEC sofre da falta de pessoal em todas as áreas. A questão da infraestrutura computacional é cada vez mais urgente. O atual supercomputador está praticamente esgotado. Há uma ferramenta disponibilizada na nossa internet que mostra em tempo real o quanto ele está sendo utilizado. Se você checar a situação agora, vai ver que está sendo 100% utilizado. Não conseguimos fazer mais desenvolvimentos porque não temos mais processadores e capacidade de armazenamento. Nosso supercomputador está saturado. Começamos a utilizar recentemente o termo "esgotado" para definir a situação.

“ O atual supercomputador está praticamente
esgotado. (...) Não conseguimos fazer mais
desenvolvimentos porque não temos mais
processadores e capacidade de armazenamento.”

O planejamento de alguns anos atrás previa que o atual sistema de computação já tivesse sido trocado. O Tupã foi instalado em 2010. Estamos com ele há seis anos. O próximo ano, 2017, é o ultimo que o fabricante ainda continuará fabricando peças de reposição. A partir de 2018 não fabricará mais. Um supercomputador como esse precisa trocar peças, discos, entre outros componentes que queimam quase todo dia. É um sistema complexo. Pelo planejamento anterior já deveríamos ter o financiamento e estar com o processo de compra do novo supercomputador em andamento. Esses recursos não foram viabilizados, apesar do grande esforço institucional. Estamos com uma alternativa provisória, procurando estender a vida útil do computador. Há uma possibilidade de isso ocorrer.

A empresa fornecedora do Tupã, ou uma outra fabricante de supercomputadores, poderia trocar ou acrescentar partes no atual supercomputador. Visamos um ganho de capacidade de processamento. Estamos falando, para os nossos atuais modelos, de um ganho de 100% no processamento, com redução de pelo menos 40% do consumo de energia elétrica, que é outro problema sério que estamos enfrentando. O custo de energia elétrica aumentou muito nos últimos anos, e isso pesa muito agora no orçamento. Seria uma solução para ser implementada ainda neste ano. O que nos daria mais dois anos para viabilizar um novo sistema de supercomputação com uma capacidade similar ao que tinha o Tupã quando foi comprado, quando estava entre os cinco mais potentes no mundo para a área de Meteorologia, e entre os 30 do mundo incluindo aplicações em todas as áreas. Hoje devemos estar entre os 500.

O supercomputador Tupã opera no limite de sua capacidade.
A extensão de sua capacidade está sendo avaliada.

No momento, vamos precisar de uma solução provisória, intermediária, que, felizmente, é possível. Temos uma comissão designada pela direção do INPE para fazer os estudos e a preparação para a compra do novo sistema. Esta comissão é presidida pelo pesquisador do LAC (Laboratório de Computação Científica), do INPE, Haroldo Campos Velho. Mas há vários membros do CPTEC e outros de fora, como o Celso Mendes, também do LAC, Saulo Barros da USP, Jairo Panetta, antigo colaborador do Centro que está sempre atualizado nos desenvolvimentos de supercomputação. O diretor também convidou o Luiz Gylvan Meira Filho, um dos criadores do CPTEC.

- É uma comissão técnica, mas também com um perfil político?

Antônio Manzi - A comissão é técnica, mas pode contribuir politicamente para ajudar a viabilizar o financiamento do novo sistema de supercomputação. Ela é essencialmente técnica com o objetivo de elaborar as especificações de acordo com as metas do CPTEC; a capacidade de processamento e de armazenamento necessários e com o conhecimento sobre os rumos dos principais centros mundiais. Também precisa saber para onde os fabricantes estão indo. Como são tecnologias que avançam muito rapidamente, é preciso ter boas informações sobre os desenvolvimentos tecnológicos da área e saber quais são os planos dos principais fabricantes de supercomputadores.

“ A previsão é de que até o final deste
ano grande parte das especificações do
novo sistema de supercomputação esteja
definida ou, pelo menos, avançada. ”

Com base nesse conjunto de informações - o nosso planejamento interno para os próximos seis, sete anos de desenvolvimento, uso de modelos, para onde estão indo os grandes centros e os fabricantes - são elaboradas as especificações das máquinas e também um questionário de solicitação de informações aos fabricantes, o RFI – Request for Information. Os membros da comissão são especialistas que conhecem os modelos, as tecnologias de processamento de alto desempenho e têm contatos em outros centros. A previsão é de que até o final deste ano grande parte das especificações do novo sistema de supercomputação esteja definida ou, pelo menos, avançada.

Mas o sistema de supercomputação não se limita à máquina, inclui a área de armazenamento, de comunicação interna do Centro e de comunicação com os parceiros e usuários externos, uma infraestrutura específica de suporte à sua operação que envolve nobreaks, grandes geradores, grandes bancos de baterias, água fria, ar-condicionado, controle de umidade e ambiental, toda uma infraestrutura que precisa ser atualizada para garantir a operação ininterrupta do Centro.

- E qual é a atual situação dessa infraestrutura?

Antônio Manzi – Para o atual supercomputador, conseguimos entre o final do ano passado para este ano uma boa melhora. Estávamos no ano passado com risco de parar a qualquer momento. Dos três grupos geradores, só dois funcionavam e um muito precariamente. Foi possível realizar uma manutenção geral nesses três geradores. Duas semanas depois houve uma queda de energia que perdurou por mais de 14 horas, uma parada não programada. Se não tivesse sido realizado o serviço, não haveria nenhuma condição de o sistema suportar essas 14 horas. Mas havia ainda outra iniciativa, uma emenda parlamentar, aprovada entre 2014 e 2015, que trouxe R$ 1 milhão para a compra de um quarto grupo-gerador. Conseguimos comprar no final do ano passado, no último dia possível, e aí instalamos nesse ano e demos um respiro. Há ainda algumas coisas para fazer, mas para o próximo supercomputador é preciso atualizar essa infraestrutura.

Toda essa infraestrutura está incluída no pacote do supercomputador. Há uma sugestão do Haroldo para que se inclua uma reforma geral do prédio do CPTEC, o que acho necessário. Há outros dois aspectos muito limitantes hoje para o CPTEC. O primeiro deles é a rede interna, com switches de meados da década passada, equipamentos que não são mais fabricados, e que não tem como repor peças. A rede com velocidade de 1Gb/s está quase saturada. Com a entrada de novas tecnologias, principalmente de satélites, uma grande quantidade de novos dados passará a trafegar pela rede. Não temos capacidade para receber essa quantidade de informações.

Outro fator limitante hoje é o armazenamento de dados, principalmente com controladoras de discos, que estão saturadas. Tivemos um pequeno respiro no ano passado com recursos do CEMADEN para a compra de mais duas gavetas, mas mesmo assim ampliamos somente 150 Terabytes. Ajuda, mas não resolve. Recentemente, em um edital da Finep (Financiadora de Estudos e Projetos/MCTIC) para a compra de equipamentos multiusuários, a direção do INPE, para resolver esse problema, concedeu um pouco menos de 1/3 do montante que tem direito a solicitar. O INPE pode fazer um projeto de até R$ 20 milhões e um pouco mais de R$ 6 milhões está sendo destinado principalmente para atualizar a rede interna de comunicação de dados e à ampliação do armazenamento de dados do CPTEC. Quase 1/3 desses R$ 20 milhões também está indo para a atualização do centro de dados da DGI, da OBT, o que de certa forma deverá beneficiar o CPTEC, porque estamos implementando um sistema de segurança, um back up, para o caso de uma pane geral, seja na DGI ou no CPTEC.

- Há mais alguma questão que gostaria de abordar?

Antônio Manzi – Temos dado grande atenção ao grupo da previsão de tempo, com treinamento e geração de novos produtos de previsão de tempo e sua disseminação. Também estamos remontando o grupo de previsão climática sazonal, que chegou a acabar. Esse grupo tem uma importância enorme, importância econômica para o país em áreas como a de energia e agricultura. O CPTEC tem tradição e liderança em previsão climática sazonal, vem fazendo isso há duas décadas. Hoje oficialmente essa previsão está a cargo de um grupo de trabalho do MCTIC, com a participação do INPE, CEMADEN e INPA (Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia), mas a geração de informações continua sendo feita principalmente pelo CPTEC.

“ (...) estamos remontando o grupo de previsão climática
sazonal, que chegou a acabar. Esse grupo tem
uma importância enorme, importância econômica
para o país em áreas como a de energia e agricultura.
O CPTEC tem tradição e liderança em previsão climática
sazonal, vem fazendo isso há duas décadas. ”

- E o INMET?

Antônio Manzi - O INMET também participa, assim como os centros estaduais de meteorologia. O INMET faz as previsões estatísticas, a FUNCEME também envia suas previsões feitas com modelos dinâmicos, e outros centros participam mesmo que remotamente. É uma previsão de consenso. Toda a preparação do material é feita pelo CPTEC e a cada mês uma instituição diferente do grupo de trabalho coordena a reunião. Há mais dois aspectos que gostaria de comentar. Um deles são os recentes desenvolvimentos da Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais (DSA), relacionados às novas tecnologias de satélites, principalmente às do satélite GOES-R, mas também com o uso de geotecnologias - como GEONETCast e o Eumetcast que disponibilizam um conjunto de novas informações e novos produtos para a sociedade - e dados de radar. Neste momento, a partir de um projeto de pesquisa, está sendo instalado um radar em Campinas que vai funcionar durante um ano, e nesse período vão ser desenvolvidos modelos e ferramentas para nowcasting, previsão de curtíssimo prazo, até 6 horas.

Falando em termos de Meteorologia no Brasil, deve ser fomentada uma cooperação efetiva do CPTEC com outros setores do INPE, instituições do MCTIC, outros ministérios e dos estados que atuam na área. O CPTEC não se furtará a participar de um esforço nesse sentido.

- É o mesmo radar do Projeto Chuva?

Antônio Manzi - Isso, o mesmo radar. O pagamento do leasing vai terminar agora e ele passa a ser do INPE, mas ficará instalado na Unicamp por um ano. Faz parte de um projeto temático financiado pela FAPESP, sob a coordenação do pesquisador Luiz Augusto Machado, do CPTEC, com vice-coordenação do professor Edmilson Freitas, da USP.

Estamos trabalhando também, em conjunto com o CCST/INPE, na melhor definição das atribuições para o desenvolvimento do Modelo Brasileiro do Sistema Terrestre, o BESM. Temos avançado bastante, a maior parte do modelo é desenvolvida no próprio CPTEC. Outras partes, superfície continental com ciclos biogeoquímicos, vegetação dinâmica, são desenvolvidas pelo CCST. E a geração de cenários climáticos é feita em conjunto.

- E a questão dos eventos extremos, que está bastante enfatizado no Plano Diretor? Como vocês estão avaliando esse assunto do ponto de vista da P&D e previsões?

Antônio Manzi – Nossos modelos, tanto o regional como o global, cada vez melhores em resolução espacial - hoje com 20 quilômetros e, não vai demorar muito, será possível rodar com até 10 quilômetros - ajudarão a prever sistemas severos de tempo, em escala sinótica de horas a dias. Mas os nossos modelos regionais continuarão sempre em desenvolvimento, tanto do ponto de vista da física, quanto da resolução, além dos desenvolvimentos de nowcasting já mencionados.

E temos os modelos de escala temporal um pouco mais estendida, pelo menos na escala sazonal, que ajuda a prever secas e chuvas, uma área de pesquisa e desenvolvimento que sempre temos que dar atenção. Ainda não temos capacidade para ter previsão confiável de um ano de antecedência, mas tempos para a previsão sazonal de até três meses para algumas regiões do país, principalmente quando se tem situações de distribuição de temperaturas significativas no Oceano Pacífico e no Oceano Atlântico, como alguns gradientes de temperatura no Atlântico Tropical. Quando há ocorrência de El Niño ou La Niña, conseguimos fazer previsões bem razoáveis de seca para as regiões Nordeste e Norte, ou de chuva que possa levar a episódios de inundações e de seca na região Sul. Mas para o restante do país, nós ainda não temos capacidade para fazer previsões sazonais confiáveis. Continuamos a fazer pesquisas para aprimorar as previsões para essas áreas.

- Precisa de mais pesquisas para fazer previsões de melhor qualidade para o Centro-Oeste e Sudeste?

Antônio Manzi – Com certeza, tanto pesquisas teóricas e observacionais como pesquisas com modelos de previsão. Acho que podemos ampliar os estudos, analisando, por exemplo, como os modelos se comportam pelo menos em situações parecidas com as que ocorreram no passado. O campo de pesquisa é muito vasto, embora seja difícil dizer a chance de sucesso dessas pesquisas, por conta da limitação teórica e da natureza caótica do sistema climático.

- São regiões que estão mais suscetíveis a natureza caótica da atmosfera?

Antônio Manzi – Também, mas vamos pensar que quando há um El Niño forte e supondo que o Atlântico esteja neutro, a tendência é de que as chuvas sejam acima da média na região Sul e que ocorram alguns episódios de inundação e catástrofes; e seca no Nordeste, no norte e leste da Amazônia. Entretanto, em alguns episódios de El Niño, as chuvas acima da média abrangem os estados do Sul até o Paraná, em outros vão até Minas Gerais. Estamos em uma região de transição, onde é muito mais difícil fazer previsões sazonais.

- Isso é válido também para o Norte e Nordeste?

Antônio Manzi – Também, com a redução de chuvas atingindo regiões mais ao norte ou mais ao sul, mais a oeste ou mais a leste. Mas também tem a conjunção de fatores. Por exemplo, há situações que o El Niño não tem um sinal claro de impacto nas chuvas do sudoeste da Amazônia, mas às vezes há influência do El Niño e também do Atlântico, como aconteceu em 2005 e 2010. O segundo semestre dos anos anteriores e os primeiros meses daqueles anos tiveram El Niño, o que já fez com que amplas áreas da Amazônia tivessem chuvas abaixo da média na estação chuvosa. Depois atuou o Atlântico, com configuração de temperaturas que intensificaram as condições de seca na Amazônia no segundo semestre. Ficaram em fase, tanto em 2005 como em 2010. Chuvas abaixo da média na estação chuvosa e depois uma estação seca, muito seca. Uma determinada pelo Pacífico (El Niño) e outra pelo Atlântico. São situações que provocam enormes impactos.

Para finalizar, mudando de assunto, há alguns anos, foi publicado um artigo de pesquisadores do ECMWF (Centro Europeu de Previsão de Tempo de Médio Prazo) que mostrava o baixo desempenho do modelo global do CPTEC comparado ao de outros centros internacionais. Recentemente, no início desse ano, foi implementada uma atualização do modelo global, mas sabe-se que houve um atraso considerável nessa implementação. Por outro lado, disputas judiciais impedem o preenchimento de 10 vagas de concurso para o CPTEC e que isso tem afetado o ritmo das atividades da Divisão de Operações. Como o CPTEC está lidando com esses problemas?

Antônio Manzi - Ainda estamos com esse problema de pessoal. São 10 vagas para tecnologistas atuarem principalmente no grupo de Implementação e Operação (IO) do CPTEC, principalmente dos modelos. Estamos aguardando a decisão final da Justiça. O processo está quase concluído. Só esperamos que o governo não proíba essas contratações. Não sei se vão considerar como novas contratações, mas estou preocupado com isso. Quanto ao artigo que mencionou, trata-se de uma comparação de índice de altura geopotencial da parte média da troposfera. Nesse índice, o antigo modelo do CPTEC apresentava um dos piores resultados em comparação com outros modelos. Entretanto, quando se verificam as previsões de temperatura e chuva no Brasil, esse modelo ainda era melhor do que grande parte daqueles modelos incluídos na publicação. O que mais nos interessa são as previsões de sistemas que provocam chuvas, que mudam as temperaturas. Contudo essa foi uma das razões, além de outros, para abandonar o modelo antigo, e desenvolver um novo modelo genuinamente brasileiro, o qual foi denominado BAM (Brazilian Global Atmospheric Model), com dinâmica e processos físicos no estado-da-arte. Portanto, o modelo que entrou em operação, no início deste ano, não é uma nova versão do modelo antigo ou uma atualização, é outro modelo, totalmente novo. Este novo modelo tem um grau de acerto bom e um comportamento muito próximo ao do modelo operacional de previsão de tempo dos Estados Unidos, o GFS (Global Forecast System). Esperamos que o nosso modelo vá melhorar muito mais, e seja o melhor modelo para previsão de tempo para América do Sul. Há muito ainda a se avançar na dinâmica e física do modelo.

“ (...) o modelo que entrou em operação, no início deste
ano, não é uma nova versão do modelo antigo ou uma
atualização, é outro modelo, totalmente novo. Este novo
modelo tem um grau de acerto bom e um comportamento
muito próximo ao do modelo operacional de previsão de
tempo dos Estados Unidos, o GFS (Global Forecast System). ”

Há algo que não ressaltei, mas é um trabalho essencial para um centro de previsão de tempo. Para os modelos de previsão de tempo, é preciso gerar as condições iniciais, chamadas de "análise", que são geradas a partir do conjunto de informações observacionais sobre todo o globo. Temos o Grupo de Assimilação de Dados, o maior grupo de pesquisa e desenvolvimento do CPTEC, que vem realizando um trabalho importante, de desenvolvimento de um modelo próprio de assimilação de dados para gerar a condição inicial para o modelo global e também para os modelos regionais. Temos um planejamento de quatro anos, já iniciamos e temos concluídas algumas etapas importantes, que estão bem detalhadas para o primeiro ano. Um centro que não tem a capacitação para gerar a condição inicial para seus modelos talvez nem possa receber o nome de um centro de previsão numérica. Essa condição inicial é fundamental e o CPTEC logo estará usando sua própria análise para iniciar seus modelos.

É daí que sai a produção do Ensemble (previsão por conjunto). É gerada uma condição inicial por esse modelo de assimilação. Depois são geradas pequenas perturbações, obtendo-se vários campos com pequenas perturbações, o que é feito tendo em vista a característica caótica do sistema climático, da atmosfera. É gerado então um conjunto de condições iniciais ligeiramente diferentes uma das outras para inicializar a rodada. Faz-se a integração para as próximas horas e dias e analisa-se estatisticamente o conjunto de resultados de previsões geradas pelos modelos. Essa área de assimilação é essencial para o CPTEC, e de uma maneira integrada, porque, para fazer a assimilação, os dados também precisam chegar ao centro. Os dados vêm tanto da rede global, que é gerenciada pela Organização Meteorológica Mundial (OMM), como também de outros centros como, por exemplo, dos Estados Unidos, que geram grande quantidade de informações - de satélites, aviões, etc. - e também aquelas observações geradas no Brasil, que não chegam nesses outros centros, mas que podem chegar ao CPTEC. Há muitos dados gerados diretamente na nossa Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais (DSA), de satélites e radar, que serão posteriormente agregados ao modelo.

Temos que ter capacidade para receber e processar todas essas informações de forma coordenada e com qualidade. É preciso fazer o controle de qualidade dos dados para que cheguem à etapa de assimilação no tempo adequado. Temos uma janela de seis horas para receber as informações. Essa é então outra linha, componente do sistema de modelagem, que felizmente estamos avançando rápido. Temos uma equipe composta por pessoal contratado no último concurso, engajada e competente.

O que sempre nos dá tranquilidade no CPTEC é sabermos que temos, embora não seja um grupo numeroso, pessoal com muita capacitação. Temos competência com o pessoal do próprio CPTEC e de colaboradores de outros institutos, universidades ou mesmo em outras áreas do INPE, para montar um sistema de modelagem de previsão de tempo e clima. Se precisarmos começar tudo de novo, temos competência para começar do zero algo do mais alto nível. Isso é muito positivo.

“ O que sempre nos dá tranquilidade no CPTEC é
sabermos que sempre temos, embora não seja um
grupo numeroso, pessoal com muita capacitação. (...)
Se precisarmos começar tudo de novo, temos
competência para começar do zero algo do mais
alto nível. Isso é muito positivo. ”


Temos que ter como objetivo nunca perder essa competência, que foi adquirida ao longo de décadas de investimentos e colocou o Brasil em posição de destaque no cenário internacional. Você poderia perguntar: por que não traz um modelo super avançado de outro centro. É possível fazer isso, mas você enfraquece muito a capacidade do país na área, perde autonomia. Passaria a ser somente usuário, o que não seria desejável para um país com a importância política e econômica do Brasil no cenário internacional.


Fonte: Informativo do INPE - Número 06 - 21/06/2016

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