“Modelo de BRAMS/TEB” y Las Condiciones Atmosféricas

Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System. Town Energy Budget

Authors Name/s Lujan Nina, Jonathan MauroGuillen Rodríguez, Janina Florita per 1st Affiliation ,Javier Alejandro

Ramos Pérez, Lady Kelita

Universidad Nacional De UcayaliFacultad de Ciencias Forestales y Ambientales

Escuela Profesional de Ing. Ambiental

Abstract—BRAMS (evolución de Brasil en el Sistema de Modelización Atmosférica Regional) es un proyecto conjunto de ATMET, IME / USP, IAG / USP y CPTEC / INPE, financiado por FINEP (Agencia de Financiamiento de Brasil), con el objetivo de producir una nueva versión de RAMS adaptado a la trópicos. El objetivo principal es proporcionar un modelo único para los centros meteorológicos regionales brasileñas. El BRAMS / modelo RAMS es un modelo polivalente, predicción numérica diseñado para simular las circulaciones atmosféricas que abarcan la escala de escala hemisférica a grandes simulaciones de remolinos (LES) de la capa límite planetaria. documento electrónico es un "en vivo" de la plantilla. Los diversos componentes de su papel [de título, texto, cabezas, etc] ya están definidas en la hoja de estilo, como lo ilustran las partes que figuran en este documento.

Keywords-component; formatting; style; styling; insert (key words)

I. INTRODUCCIÒN

La presente investigación busca evaluar la performance del modelo BRAMS/TEB para simular la contaminación que afecta el equilibrio de las condiciones atmosféricas, con el fin de que este modelo sea utilizado para la investigación de la atmósfera, pero principalmente para que sea una herramienta importante en la determinación de la calidad de aire de la ciudad; en la medida que las salidas del modelo pueden ser utilizadas para optimizar los modelos de calidad de aire (modelos “offline”) y además permitir determinar los eventos meteorológicos asociados a las altas concentraciones de diversos contaminantes atmosféricos..

II. METODOLOGÌA

El método empleado para la elaboración de este artículo fue de investigación y análisis.

A. Desarrollo Histórico Del Modelo

El desarrollo del presente sistema de modelo fue iniciado durante el programa de Doctorado de Saulo R. Freitas y Karla M. Longo en el Instituto de Física de la Universidad de São Paulo bajo la supervisión de la Profesora María Assunção Silva Dias y el Profesor Paulo Artaxo. Mejoras posteriores fueron llevadas a cabo en colaboración con el Dr. Robert Chatfield. En la actualidad el desarrollo del modelo que es llevado a cabo en CPTEC-INPE se realiza en colaboración con la Universidad de Orleans y la Universidad de São Paulo.

B. Descripción del modelo

El modelo BRAMS es una versión modificada del RAMS (Regional Atmospheric Modeling System, Cotton et al. 2003) adaptado a América del Sur por investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), el Instituto Nacional de Pesquisas Espaciáis (INPE), la Universidad Federal de Campina Grande (UFCG) y de otros centros de investigación de Brasil (Longo et al. 2007, Carvalho 2010). BRAMS/TEB es un modelo atmosférico regional de última generación, no hidrostático y posee capacidad de anidado múltiple interactivo. Los diferentes procesos físicos (radiación, convección profunda y no profunda, turbulencia, interacción atmósfera-superficie, microfísica de nubes) se encuentran representados por distintos tratamientos como parametrizaciones de Radiación (Chen & Cotton 1983), parametrizaciones de microfísica de nubes (Walko et al. 1995) y convección (Kuo 1974, Grell 1993, Grell &Devenyi 2002).

BRAMS – Desarrollos Brasileños en el Sistema de Modelación Regional Atmosférica (en inglés Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System) BRAMS [8] está basado en el Sistema de Modelación Regional Atmosférica (Regional Atmospheric Modeling System) (RAMS, Walko et al., 2000), versión 6 con numerosas funcionalidades nuevas y parametrizaciones especializadas para los trópicos y sub-trópicos.

Identify applicable sponsor/s here. (sponsors)

RAMS es un modelo de predicción numérica multipropósito diseñado para simular circulaciones atmosféricas que varían en resolución desde escalas hemisféricas hasta simulaciones de remolinos grandes (LES, en inglés Large Eddy Simulations) de la capa límite planetaria (Walko et al., 2000).

El conjunto de ecuaciones empleado es el conjunto de ecuaciones no hidrostáticas cuasi-Boussinesq descrito por Tripoli y Cotton (1982). El modelo está equipado con un esquema múltiple de rejillas anidadas, el cual permite que las ecuaciones de modelo sean resueltas simultáneamente para cualquier número de mallas computacionales de diferente resolución espacial en interacción. Posee un conjunto complejo de paquetes para la simulación de procesos tales como: transferencia radiactiva, intercambios de agua superficie-aire, de calor y de momento; transporte turbulento en la capa limite planetaria y microfísica de las nubes.

Las condiciones iniciales pueden ser definidas a partir de varios conjuntos de datos observacionales que pueden ser combinados y procesados empleando un paquete de análisis de datos de mes o escala isoentrópicos (Tremback, 1990). Para las condiciones de frontera, los esquemas 4DDA permiten que los campos atmosféricos sean ajustados a los datos de gran escala. Las características del BRAMS empleadas en este sistema incluyen una versión de conjunto del esquema de cúmulos profundo y superficial basado en la aproximación de flujo de masa (Grell and Devenyi, 2002) y los datos de inicialización de humedad del suelo (Gevaerd and Freitas, 2006).

C. Acoplamiento del Sistema TEB

El modelo posee una compleja representación de los procesos que ocurren en las interfaces entre suelo, superficie y atmosfera. Para esta representación el BRAMS utiliza el LEAF-3 (Land Ecosystem-Atmosphere Feedback model, Walko et al. 2000).

El LEAF-3 es una representación de los aspectos de superficie, incluyendo vegetación, suelo, lagos, océanos, cobertura de nieve y sus interacciones. Para áreas urbanas, como una subrutina de LEAF-3, el BRAMS utiliza el Town Energy Budget (TEB-Masson 2000). En el esquema TEB utiliza una geometría de canyon (espacio entre los lados de los edificios) local para tener una mejor representación de las áreas urbanizadas, permitiendo mejores balances radiactivos, calor turbulento y flujos de superficie, a través de un tratamiento físicamente apropiado. En los centros urbanos se liberan grandes cantidades de calor y humedad a la atmosfera como consecuencia de la actividad humana.

El TEB considera los flujos de calor sensible y latente producidos por la actividad industrial o residencial y por el tráfico de vehículos (Freitas 2003) además es acoplado a una representación simplificada de los procesos químicos producidos en la atmosfera. Esta representación ha sido llamada SPM (Simple Photochemical Module, Freitas et al. 2005).

III. UTILIZANDO EL MODELO PARA SIMULAR LA EMISIÓN DE GASES CONTAMINANTES

Figura 1. Algunos procesos de sub-rejilla involucrados en el transporte de gases/aerosoles y simulados por el modelo CATT-BRAMS.

A. Parametrización De La Fuente De Emisión

Se implementó una parametrización de la emisión de trazadores provenientes de la quema de biomasa basada en el trabajo de Freitas (1999). La parametrización de la fuente de emisión de quema de biomasa (para CO, CO2, CH4, NOx y PM2.5) está basada en el producto GOES-12 WF_ABBA (Prins et al., 1998) GOES-12, AVHRR y observaciones de incendios MODIS de CPTEC-INPE, así como observaciones de campo. Para cada incendio detectado por teledetección se calcula la masa de trazadores emitida (detalles: emisión de la fuente) y su emisión en el modelo sigue un ciclo diurno de quemado (tasa de emisión).

El tipo de vegetación que está siendo quemada es obtenido de los mapas de vegetación de 1 km TIGBP-INPE [9]. Las fuentes están espacial y temporalmente distribuidas y son asimiladas diariamente de acuerdo con los puntos de quema de biomasa definidos por las observaciones de satélite (Figure 2).

Figura 2. Inventario de emisiones provenientes de la quema de biomasa empleado por el modelo CCAT-BRAMS.

IV. DESCRIPCIÓN DEL MODELO PUESTO EN OPERACIÓN

El modelo está configurado con tres rejillas con una resolución horizontal de 150, 30 y 15 km respectivamente (Figura 3). La resolución vertical comienza a 150 m cercana a la superficie, y va incrementándose a una razón de 1,15 hasta una resolución final de 850 m, encontrándose el tope del modelo aproximadamente a 20 km de altura. La rejilla gruesa, que cubre los continentes de América del Sur y África, tiene la finalidad de generar el flujo de trazadores que proviene de África en dirección a América del Sur.

Figura 3. Rejillas del modelo operacional

CONCLUSIONES

Los resultados de la simulación numérica del modelo BRAMS/TEB son los siguientes:

Son satisfactorios y aceptables porque cumplen con el análisis estadístico y condiciones dadas.

Estos resultados son útiles para derivar conclusiones y análisis sobre el comportamiento de los contaminantes analizados en la atmósfera, en especial el CO, CO2, CH4, NOx y PM2.5 que alteran el equilibrio de las condiciones atmosféricas, ocasionando cambios climáticos notables.

REFERENCIA [1] G. Eason, B. Noble, and I. N. Sneddon, “On certain integrals of

Lipschitz-Hankel type involving products of Bessel functions,” Phil. Trans. Roy. Soc. London, vol. A247, pp. 529–551, April 1955. (references)

[2] J. Clerk Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism, 3rd ed., vol. 2. Oxford: Clarendon, 1892, pp.68–73.

[3] I. S. Jacobs and C. P. Bean, “Fine particles, thin films and exchange anisotropy,” in Magnetism, vol. III, G. T. Rado and H. Suhl, Eds. New York: Academic, 1963, pp. 271–350.

[4] K. Elissa, “Title of paper if known,” unpublished.

[5] R. Nicole, “Title of paper with only first word capitalized,” J. Name Stand. Abbrev., in press.

[6] Y. Yorozu, M. Hirano, K. Oka, and Y. Tagawa, “Electron spectroscopy studies on magneto-optical media and plastic substrate interface,” IEEE Transl. J. Magn. Japan, vol. 2, pp. 740–741, August 1987 [Digests 9th Annual Conf. Magnetics Japan, p. 301, 1982].

[7] M. Young, The Technical Writer's Handbook. Mill Valley, CA: University Science, 1989.

LINKOGRAFÌA [8] Ministerio de Ciencia e Tecnologìa.

Brasil

Link: www.cptec.inpe.br/brams (references)

[9] Centro de Prevision de Tiempo y estudios climaticos

Brasil

Link: www.cptec.inpe.br/proveg/