Investigação da evolução diurna da Camada Limite Planetária na Região Metropolitana de São Paulo usando o modelo WRF-LES

O objetivo principal deste estudo é analisar a evolução temporal e espacial da Camada Limite Planetária (CLP) na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) usando o modelo WRF-LES. Para isso, foram realizadas simulações durante 10 dias consecutivos no verão e inverno de 2013. As simulações foram divididas em duas etapas. Na primeira, foram aninhados três domínios de mesoescala com diferentes resoluções de grade horizontal para avaliar entre nove esquemas de parametrização de CLP disponíveis na versão 4.1.2 do modelo WRF, o mais apropriado para simular as características dinâmicas e termodinâmicas da CLP na RMSP. Na segunda etapa, mais dois domínios foram simulados no modo LES, empregando as condições iniciais e de contorno fornecidas pelo domínio de mesoescala de maior resolução usando o esquema de parametrização escolhido na etapa anterior. Nas simulações foi acoplado o modelo Noah LSM com o modelo de dossel urbano de uma camada (UCM), utilizando para a classificação do uso e ocupação do solo nas diferentes classes urbanas o sistema WUDAPT ("Local Climate Zone") usando 17 categorias, dez das quais são urbanas. Os dados observacionais foram obtidos do experimento de campo realizado no Aeroporto de Campo de Marte (ACM) e em três Plataformas Micrometeorológicas (PM SFZ, PM IAG e PM ITU) representativas de uma área urbana, suburbana e rural, respectivamente, como parte do projeto MCITY BRAZIL. Os resultados indicaram que o esquema MYJ apresentou as melhores concordâncias e correlações para variáveis meteorológicas de superfície no verão e inverno de 2013. Igualmente, os esquemas locais MYNN e QNSE tiveram um bom desempenho para o inverno. O balanço de energia mostrou uma superestimação geral dos fluxos de calor sensível e latente, com melhores concordâncias na região rural. Na análise da altura da CLP os esquemas SH e MYJ tiveram o melhor desempenho. Com exceção de QNSE, os valores de concordância são superiores aos 0,74 para o mês de agosto, e 0,62 para o mês de fevereiro, chegando a alcançar valores de 0,83 e 0,84 respectivamente. Os resultados da pesquisa mostraram que o esquema que melhor representou as condições meteorológicas e de topografia de RMSP é o esquema MYJ. Comparando as simulações de mesoescala com o WRF-LES, observou-se que o LES apresentou um menor erro e maior concordância com as observações. O WRF-LES demonstrou robustez na reprodução da variação sazonal e evolução diurna do fluxo de calor sensível, calor latente, radiação de onda curta e radiação líquida. Em relação ao evento de Jato de baixos Níveis (JBN), as simulações com WRF-LES mostraram uma representação mais precisa em comparação com o modelo de mesoescala, reproduzindo eficazmente a rotação do vento, homogeneização da Camada Limite Urbana e a transição dia-noite durante o evento. Em resumo, o estudo conclui que o modelo WRF-LES foi eficaz na simulação das condições dinâmicas e termodinâmicas da CLP e na RMSP, destacando sua capacidade de capturar eventos específicos, como o JBN, de maneira mais precisa em comparação com o modelo de mesoescala.