Absorption of Solar Radiation by Water Vapor in the Atmosphere. Part II:Sensitivity Tests with a General Circulation Model

Abstract

The impact of implementing the Chou & Lee scheme for absorption of solar radiation by water vapor in the CPTEC/COLA's General Circulation Model is analyzed in this paper. Comparison with results of the present operational version, which uses the Davies scheme, shows that Chou & Lee scheme leads to more shortwave absorption, thus providing an extra warming of the atmosphere, mainly in the upper troposphere. The changes in the meridional distribution of temperature causes weakening of the subtropical jet in the Southern Hemisphere and strengthening of the Northern Hemisphere jet, which is slightly shifted poleward. The increase of the static stability weakens the meridional circulation cells. The increasing shortwave absorption in the atmosphere decreases the downward shortwave irradiance at the surface. As a consequence, the fluxes of enthalpy and latent heat from the surface are reduced. As a result of all these features, zonal mean precipitation and evaporation are also significantly reduced. Comparison with atmospheric fields reported by the Climate Prediction Center (NCEP/NOAA) shows that the configuration of the large-scale fields is, in a general manner, improved with the use of the Chou & Lee scheme in a monthly integration for January 1997.

Keywords :Solar radiation; Water vapor absorption; Atmospheric modeling.

Neste trabalho é estudado o impacto da implementação, no Modelo de Circulação Geral do CPTEC/COLA, do esquema de absorção de radiação solar por vapor d'água proposto por Chou & Lee. A comparação com resultados da versão operacional atual, que usa o esquema de Davies, mostra que o esquema de Chou & Lee leva a uma maior absorção de radiação de onda curta e conseqüentemente produz um aquecimento adicional, principalmente na alta troposfera. A mudança na distribuição meridional de temperatura causa um enfraquecimento do jato subtropical do Hemisfério Sul e fortalece o jato do Hemisfério Norte, deslocando-o mais para o norte. O aumento da estabilidade estática enfraquece as células de circulação meridional. O aumento da absorção de radiação de onda curta na atmosfera diminui a irradiância descendente à superfície. Como conseqüência, acontece uma redução nos fluxos de entalpia e calor latente da superfície. Como resultado de todos esses aspectos, é observada uma redução significativa na precipitação e na evaporação médias zonais. A comparação com campos atmosféricos analisados pelo Climate Prediction Center (NCEP/NOAA) mostra que a configuração dos campos de grande escala, de modo geral, é bastante melhorada com o uso do esquema de Chou & Lee em uma integração mensal para janeiro de 1997.

Keywords :Radiação solar;Absorção por vapor d'agua;Modelagem numérica.

DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-261X1997000300007