Análise e desenvolvimento de métodos de volumes finitos para modelos da nova geração da dinâmica atmosférica baseados na esfera cubada

• Processo: 20/10280-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
• Pesquisador responsável: Pedro da Silva Peixoto
• Beneficiário: Luan da Fonseca Santos
• Instituição Sede: Instituto de Matemática e Estatística (IME). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/18445-7 - Métodos numéricos para a nova geração de modelos de previsão de tempo e clima, AP.JP
• Assunto(s): Métodos numéricos Método dos volumes finitos Análise numérica Previsão do tempo Dinâmica da atmosfera Esfera Modelagem tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise Numérica | Dinâmica de Fluidos Geofísicos | Método de Volumes Finitos | Modelagem atmosférica | Previsão do Tempo | Métodos numéricos e aplicações

Resumo

O modelo atmosférico global FV3 do GFDL-NOAA-USA, inicialmente desenvolvido para malhas do tipo latitude-longitude, foi adaptado para a esfera cubada visando atingir melhor escalabilidade em supercomputadores massivamente paralelos. Entretanto, neste tipo de malhas estamos mais sujeitos à problemas como o grid imprinting. Além disso, o modelo carece de algumas propriedades miméticas, que são altamente desejáveis. Este projeto de doutorado propõe-se a analisar as propriedades das discretizações de volumes finitos utilizadas no modelo FV3 na esfera cubada. Iremos investigar como propriedades das células da esfera cubada interferem na precisão dos esquemas numéricos. O estudo irá começar com a implementação de um código para gerar a esfera cubada e calcular os operados discretos do FV3. Então, iremos analisar como a malha interfere nos modelos de águas rasas clássicos e com parametrização convectiva. Estudaremos as propriedades de dispersão e conservação do esquema visando propor modificações nos esquemas numéricos para o desenvolvimento de uma versão mimética do método. Em seguida, vamos desenvolver um refinamento local na esfera cubada e iremos ver o seu impacto na solução numérica. Por fim, como passo final no desenvolvimento 3D, iremos analisar e incluir a discretização lagrangiana vertical do modelo FV3 e verificar como os resultados obtidos na discretização horizontal podem impactar na solução do modelo tridimensional. (AU)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

SANTOS, Luan da Fonseca. Análise de esquemas de volumes finitos para advecção em esferas cubadas e uma alternativa precisa para ventos divergentes. 2024. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Matemática e Estatística (IME/SBI) São Paulo.