Gabriel Vieira de Carvalho
Título
AVALIAÇÃO DA EXTENSÃO DA JANELA TEMPORAL DE UM SISTEMA DE ASSIMILAÇÃO DE DADOS 4D-VAR NA COSTA SUDESTE BRASILEIRA
Resumo
Obter a melhor estimativa do estado do mar a partir de dados observados e modelos físico-matemáticos é parte crucial de qualquer sistema de modelagem e previsão oceânica operacional. Como muitos parâmetros de um sistema de assimilação 4DVAR, a escolha do comprimento da janela de assimilação é amplamente baseada em uma abordagem heurística. Neste trabalho, um sistema estabelecido de assimilação de dados 4DVAR para a região oceânica sudeste do Brasil é usado como plataforma de teste para a avaliação objetiva do comprimento da janela de assimilação. Com base na abordagem de experimentos gêmeos, três janelas (4, 7 e 10 dias) são testadas usando observações reais - TSM, ASM e perfis hidrográficos in situ - durante um período de 6 meses. Métricas de erros objetivas e análises da minimização da função custo são relacionadas com oscilações da não-linearidade na dinâmica oceânica para subsidiar discussões sobre a validade da premissa linear. O desempenho dos experimentos com janela temporal de 4 e 7 dias foram superiores ao de 10 dias, apresentando menores erros especialmente em períodos com alta energia cinética turbulenta e consequente dificuldade dos sistemas em manter válida a premissa linear.
Abstract
Obtaining the best estimate of sea state from available observed data and physical-mathematical models is a crucial part of any operational ocean modeling and forecasting system. As many parameters of a 4DVAR assimilation system, the choice of the assimilation window length is widely based on a heuristic approach. In this work, an established 4DVAR data assimilation system for the southeastern oceanic region of Brazil is used as a test platform for the objective assessment of the assimilation window length.
Based on a twin experiments approach, three windows (4, 7 and 10 days) are tested using real observations - SST, SSH and in situ hydrographic profiles - over a period of 6 months.
Objective error metrics and cost function minimization analyzes are related to oscillations of nonlinearity in ocean dynamics to support discussions on the validity of the tangent linear assumption. The performance of the experiments with 4 and 7-days window lenght were superior to the 10-days and presented smaller errors especially in periods with high turbulent kinetic energy and consequent difficulty of the systems to keep the validity of the linear assumption.
