A sensitivity study using two different convection schemes over south america

Abstract

The sensitivity of cumulus convection parameterizations is investigated using the CPTEC/COLA Atmospheric General Circulation Model (AGCM) with T62L28 resolution. This model has been used at CPTEC/INPE since 1995 with the Kuo convective scheme for weather and seasonal climate forecasts. In this study, two sets of integrations are performed using climatological Sea Surface Temperature (SST) of the Southern Hemisphere summer season (December, January and February) as bottom boundary conditions. Five integrations with different initial conditions are applied for each ensemble. The study was divided in two groups, one using the adjusted Relaxed Arakawa-Schubert convection scheme considering modifications in the convection physics (ARAS) and the other one using the Kuo convection scheme (KUO). The atmospheric circulation and precipitation model results are compared with NCEP/NCAR reanalysis data and CMAP precipitation data. The results are analyzed mainly over South America and also for the Southern Hemisphere to verify the model response compared to observed data when different convection scheme is applied. The adjusted scheme for RAS suggested in this study, reduced errors in several areas of South America, when comparing with the previous version. Over most of South America areas KUO gives smaller errors than ARAS. Over tropical Pacific Ocean, Southeastern Brazil and south of northeast Brazil, ARAS scheme shows better results.A sensibilidade da parametrização de convecção tipo cumulus é investigada com o uso do modelo de circulação geral da atmosfera (MCGA) CPTEC/COLA. Este modelo tem sido usado no CPTEC/INPE desde 1995 com o esquema Kuo de convecção para previsões de tempo e sazonal climática. Neste estudo, dois conjuntos de integrações são realizados usando-se temperatura da superfície do mar (TSM) climatológica como condição inferior de contorno, do verão do Hemisfério Sul (Dezembro, Janeiro e Fevereiro). Cinco integrações partindo de condições iniciais diferentes são usadas para cada conjunto. O estudo foi dividido em dois grupos, um deles usando esquema de convecção modificado de Arakawa-Schubert Relaxado, que tem modificações na física da convecção (ARAS) e um outro que usou o esquema Kuo (KUO). Os resultados de circulação atmosférica e da precipitação simulada pelo modelo são comparados com os dados de re-análises do NCEP/NCAR e com a precipitação do conjunto CMAP. Os resultados são analisados principalmente sobre a América do Sul, e também sobre o Hemisfério Sul para verificar a resposta do MCGA, comparado-se com as observações quando diferentes esquemas de convecção são usados. O esquema modificado de Arakawa-Schubert Relaxado reduz os erros em várias áreas América do Sul, quando se compara com os resultados da versão usada previamente, Arakawa-Schubert Relaxado (RAS). Sobre grande parte das áreas da América do Sul o esquema KUO apresenta erros menores que o ARAS. Sobre o oceano Pacífico Tropical, Sudeste do Brasil e Sul do Nordeste do Brasil o esquema ARAS apresenta melhores resultados.