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Título: Balanço de radiação e energia na maior região urbana da Amazônia: análises observacionais e simulações numéricas
Autor: Hall, Denisi Holanda
Orientador: Dias-Júnior, Cléo Quaresma
Coorientador: Candido, Luiz Antonio
Palavras-chave: Balanço de radiação e energia
Meteorologia urbana
Simulações numéricas
Amazônia
Data do documento: 28-Fev-2024
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Programa: Clima e Ambiente - CLIAMB
Abstract: This study addressed the complexity of energy and radiation balance in the urban area of Manaus, seeking a comprehensive understanding through observational analyses and modeling. The observational analysis, conducted at two experimental sites in the central Amazon, revealed discrepancies in radiation balance components between forested and urban areas. Factors such as radiative parameters (albedo and emissivity) and thermal parameters (absorptivity) of the surface, coupled with urban pollution, demonstrated a significant influence on the sensible heat flux in the city, resulting in an equitable partition of energy between sensible and latent heat fluxes. The seasonality of energy and radiation balance in Manaus highlighted the duality of the city, exhibiting characteristics of both densely populated urban areas and forested regions. The analysis revealed values of reflected longwave radiation comparable to cities like São Paulo, while the latent heat flux remained relatively constant, with no significant decline during the transition from the rainy to the dry season, akin to the observed behavior over the Amazon rainforest. Modeling studies, conducted both offline (SLUCM) and coupled (WRF/SLUCM/Noah-MP), explored the model sensitivity in representing radiation and energy balances. Key parameters, such as roof albedo, roof heat capacity, and thermal conductivity of the roof and wall, emerged as significant modulators of the model's sensible heat. Implementing these adjusted parameters in coupled simulations, calibrated with observational data, resulted in a reduction of biases associated with sensible heat flux, radiation balance, and 2-meter air temperature. However, the overall assessment indicated the need for enhancements, particularly in soil interaction and integration with the Noah-MP model. This study underscores the importance of a precise physical representation of the urban surface, highlighting that its properties play a crucial role in the robustness of climate simulations for urban surfaces and associated circulations under local meteorological conditions.
Resumo: Este estudo abordou a complexidade do balanço de energia e radiação na área urbana de Manaus, buscando uma compreensão abrangente por meio de análises observacionais e modelagem. A análise observacional, realizada em dois sítios experimentais na Amazônia central, revelou divergências nos componentes do balanço de radiação entre áreas florestadas e urbanas. Fatores como os parâmetros radiativos (albedo e emissividade) e térmicos (absortividade) da superfície, juntamente com a presença de poluição urbana, demonstraram influência significativa no fluxo de calor sensível na cidade, resultando em uma partição de energia equitativa nos fluxos de calor sensível e latente. A sazonalidade do balanço de energia e radiação em Manaus evidenciou a dualidade da cidade, apresentando características tanto de áreas urbanas densamente povoadas quanto de regiões florestadas. A análise revelou valores de radiação de onda longa refletida comparáveis aos de cidades como São Paulo, enquanto o fluxo de calor latente permaneceu relativamente constante, sem declínio significativo durante a transição entre as estações chuvosa e seca, em semelhança ao comportamento observado sobre a floresta Amazônica. Os estudos de modelagem, conduzidos de forma offline (SLUCM) e acoplada (WRF/SLUCM/Noah-MP), exploraram a sensibilidade do modelo na representação dos balanços de radiação e energia. Parâmetros-chave, como albedo do telhado, capacidade de calor do telhado e capacidade térmica do telhado e parede, emergiram como elementos moduladores significativos do calor sensível do modelo. A implementação desses parâmetros ajustados nas simulações acopladas, calibradas com dados observacionais, resultou na redução dos vieses associados ao fluxo de calor sensível, saldo de radiação e temperatura do ar a 2 metros. Entretanto, a avaliação global apontou para a necessidade de aprimoramentos, particularmente na interação com o solo e integração com o modelo Noah-MP. Este estudo enfatiza a importância de uma representação física precisa da superfície urbana, evidenciando que suas propriedades desempenham um papel crucial na robustez das simulações climáticas da superfície urbana e nas circulações associadas às condições meteorológicas locais.
Aparece nas coleções:Doutorado - Cliamb

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