Relatório Anual de 2014 (Clique aqui para ver o arquivo )

Transcrição

PROJETO CHUVA
Processos de Nuvens Associados aos principais Sistemas Precipitantes no
Brasil: Uma contribuição a Modelagem da Escala de Nuvens e ao GPM
(Medida Global de Precipitação)
Cloud processes of tHe main precipitation systems in Brazil: A contribUtion
to cloud resolVing modeling and to the GPM (GlobAl Precipitation
Measurement)
Pesquisador responsável: Luiz Augusto Toledo Machado - CPTEC/INPE
Pesquisadores Principais:
Carlos Augusto Morales - IAG/USP
Daniel Vila - CPTEC/INPE
Gilberto Fernando Fisch - DCTA/IAE
Maria Assunção da Silva Dias - USP/IAG
Rachel Albrecht – CPTEC/INPE
Projeto Temático FAPESP - 2009/15235-8
Relatório Parcial #4 - Julho 2013 - Maio 2014
Relatório Projeto CHUVA - FAPESP 2009/15235-8
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Resumo do Projeto
O processo físico no interior das nuvens é um dos componentes mais
desconhecidos do sistema climático. A descrição desses processos através de
parâmetros meteorológicos convencionais ainda precisa ser bastante aprofundada
de forma que modelos de previsão de tempo e clima consigam descrever, com
precisão, o tipo e as características dos hidrometeoros, os perfis de liberação de
calor latente, o balanço radiativo, o entranhamento de ar na nuvem e as correntes
ascendentes e descentes. Os modelos numéricos estão se aprimorando e rodando
em resoluções espaciais nas quais esses processos precisam ser explicitamente
descritos. Por exemplo, a análise dos efeitos do aquecimento global em uma dada
região necessita de simulações descrevendo todos esses processos. Outra aplicação
importante que necessita conhecer os processos das nuvens é a estimativa de
precipitação por satélite. O programa espacial brasileiro tem planejado o
lançamento em 2015 de um satélite para inferência da precipitação - esse satélite
fará parte da constelação do GPM (Global Precipitation Measurement). Nuvens
quentes, responsáveis por grande parte da precipitação nos trópicos,
principalmente nas regiões costeiras, são pouco estudadas e não são consideradas
nas estimativas de precipitação por satélite. Este Projeto realizará experimentos de
campo em sete sítios com diferentes padrões climáticos, para estudar os regimes
de precipitação no Brasil. Esses experimentos utilizarão radar polarimétrico, lidar,
radiômetro de microonda, disdrômetros, radiosondas e vários outros
instrumentos. As análises serão realizadas considerando as características
microfísicas e a evolução com o ciclo de vida, os modelos de estimativa de
precipitação, o desenvolvimento da tempestade e a formação de descargas
elétricas, os processos na camada limite e a modelagem da microfísica. Este projeto
tem o objetivo de reduzir as incertezas na estimativa da precipitação e progredir
no conhecimento dos processos das nuvens, principalmente das nuvens quentes. A
pesquisa a ser realizada abrangerá estudos de clima e os processos físicos por
meio de observações convencionais e especiais para criar um banco de dados
descrevendo os processos de nuvens dos principais sistemas de precipitação no
Brasil. O Projeto pretende criar e explorar essa base de dados para melhorar a
estimativa de precipitação por satélites e validar e estudar as parametrizações da
microfísica das nuvens.
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Conteúdo
1) O Projeto CHUVA no ano 2013-2014
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1.1) Descrição das Atividades
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1.2) Descrição e avaliação dos apoios Institucionais
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2) Discussão sobre as atividades 2014-2015.
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3) Descrição dos trabalhos e perspectivas dos Working Grupos
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4) Trabalhos apresentados, publicados ou em preparação e lista de alunos envolvidos com o
Projeto.
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5) Descrição da aplicação dos recursos de Reserva Técnica e Benefícios Complementares
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6) Solicitação e Justificativa de Aditivos, Mudanças no calendário e de Remanejamentos
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7) Relatório Bolsa TT
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ANEXOS
ANEXO 1
ACRIDICON-CHUVA Workshop
ANEXO 2
Solicitação de licença científica para o ACRIDICON-CHUVA
ANEXO 3
Resumo descritivo do primeiro período intensivo – CHUVA-Manaus
ANEXO 4
Cloud and rain liquid water statistics in the CHUVA campaign – artigo publicado no Atmospheric Research.
ANEXO 5
Droplet Size Distributions as a function of rainy system type and Cloud Condensation Nuclei concentrations – artigo
publicado no Atmospheric Research.
ANEXO 6
Inner convective system cloud-top wind estimation using multichannel infrared satellite images – artigo publicado no
International Journal of Remote Sensing
ANEXO 7
Combining a Cloud-Resolving Model with Satellite for Cloud Process Model Simulation Validation – artigo publicado
no Journal of Applied Meteorology and Climatology
ANEXO 8
Análise da convecção resolvida explicitamente pelo modelo BRAMS a partir da comparação com radiâncias de
satélites” a revista brasileira de meteorologia
ANEXO 9
Effect of Turbulence Parameterization on Assessment of Cloud Organization” artigo a ser sumetido ao Montly Weather
Review.
ANEXO 10
Diurnal variation of precipitation in central Amazon Basin – artigo publicado no International Journal of Climatology.
ANEXO 11
Investigating the ice water path in convective cloud life cycles to improve passive microwave rainfall retrievals –
artigo submetido ao Journal of Hydrology
ANEXO 12
X-Band Radar Signatures Related to the Frequency of Lightning Activity – artigo em fase de submissão ao Journal of
Atmospheric Science.
ANEXO 13
Lightning and Microphysical Characteristics of Incipient Isolated Storms – extended abstract ICAE 2014.
ANEXO 14
The CHUVA Project – how does convection vary across Brazil? – artigo em fasse de publicação no Bulletim of
American Meteorological Society.
ANEXO 15
Artigo sobre o CHUVA e GoAmazon na revista Pesquisa FAPESP.
ANEXO 16
Descrição geral do Projeto RELAMPAGO
ANEXO 17
Benefícios complementares Luiz Machado
ANEXO 18
Benefícios complementares Gilberto Fisch
ANEXO 19
Relatório de bolsa TT.
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1) O Projeto CHUVA no ano 2013-2014.
1.1) Descrição das Atividades
O objetivo do Projeto CHUVA é realizar sete campanhas em diferentes regiões do
país que permitirão definir as características microfísicas dos principais regimes
de precipitação do país e consequentemente melhorar a estimativa de precipitação
por satélite e radar, a modelagem em alta resolução espacial e aprimorar o
entendimento dos processos físicos envolvidos na formação e no ciclo de vida das e
nuvem e da precipitação. Dessas sete campanhas, 6 já foram realizadas e a sétima
está em andamento. Após Alcântara/MA, Fortaleza/CE, Belém/PA, Vale do
Paraíba/SP, Santa Maria, São Paulo e o primeiro período intensivo do GoAmazonCHUVA o projeto se prepara para última etapa, o segundo IOP do GoAmazon em
setembro-outubro de 2014. Essa última campanha do Projeto CHUVA será
realizada dentro de uma grande campanha internacional com o Departamento e
Energia Americano (DOE) que financiará os equipamentos do ARM(Atmospheric
Radiation Measurement) e o avião G1 do PMNL (Pacific Northwest National
Laboratory) e da Alemanha com o avião HALO do DLR. Detalhes deste experimento
serão apresentados ao longo deste relatório. Para organizar a cooperação científica
internacional dessa cooperação o Projeto está organizando um workshop em Maio
em São José dos Campos intitulado – “ Workshop on Convective Clouds planned to
be studied within the joint cooperation ACRIDICON-CHUVA campaing”. Uma
descrição detalhada deste workshop se encontra no ANEXO I. Neste workshop
teremos a participação de renomados pesquisadores como os diretores do Max
Plack Institute e do Insitutto de Meterologia da Universidade de Liepzig, o Dr.
Daniel Rosenfeld da Hebrew University, pesquisadores do DOE, Havard entre
outros. O HALO mission ACRIDICON (do inglês, High Altitude and Long Range
Aircraft mission Aerosol, Cloud, Precipitation, and Radiation Interactions and
Dynamics of Convective Cloud Systems) é a missão que será realizada em setembro
e outubro de 2014 na última campanha do projeto CHUVA. O ANEXO II que
apresenta uma descrição do experimento é um dos documentos que foram
preparados para a obtenção da licença científica do CNPq para o voo da aeronave.
Um memorando de entendimento também foi preparado entre a AEB e o DLR para
criar um quadro oficial de responsabilidades durante a campanha. No Workshop
temos uma participação estimada de 40 pesquisadores que irão interagir para
potencializar a interação entre pesquisadores brasileiros e estrangeiros.
O ano 2013 foi dedicado a preparação desta grande campanha o GoAmazon na qual
o CHUVA corresponde a uma das mais importantes contribuições brasileiras ao
experimento. Este ano foi dedicado ao levantamento dos sites em Manaus, a
preparação da instrumentação e transporte, instalação dos equipamentos,
definição de estratégias de medidas com o pessoal da ARM-DOE e realização da
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campanha durante fevereiro e março e solicitação e preparação da campanha em
setembro-outubro. O ANEXO III descreve o experimento da fase intensiva
fevereiro-março. Em agosto e setembro de 2013 realizamos missões para definir
os sítios de medidas, estabelecer a cooperação com o SIPAM que opera os radares
banda S, com a aeronáutica para o lançamento de sondagens e nos reunimos com o
PI do GoAmazon e com a Dra. Courtney Schumacher da Univ. do Texas para
estabelecer os procedimentos científicos. Durante a campanha realizamos
radiosondagens, relatórios diários sobre o tempo, operamos o container de
medidas em Manacapuru, o container do radar no site T3 e uma central de
operações no SIPAM e realizamos reuniões diárias com o grupo da aeronave,
apoiando a operação na previsão do tempo e na definição dos voos. Finalmente,
colocamos em operação um sistema operacional de nowcasting em tempo real
(http://sigma.cptec.inpe.br/sosmanaus/) que permite coordenar a logística de
todo o experimento.
Esse ano de projeto também foi destinado a fechar diversos estudos que estavam
em andamento, o projeto publicou um artigo que descreve as diferenças regionais
e características dos processos físicos no interior das nuvens cumprindo com um
dos principais objetivos do projeto CHUVA. O artigo – “Cloud and rain liquid water
statistics in the CHUVA campaign” publicado na revista Atmospheric Research é
encaminhado no ANEXO IV. Esse estudo permitiu classificar e definir
regionalmente os diferentes processos de nuvens para os diferentes regimes de
precipitação no Brasil e principais tipos de nuvens precipitantes. Essa
discretização ajudou na determinação dos padrões médios para os diversos tipos
de precipitação, em especial, aquelas associadas às nuvens quentes, que é o foco
principal deste Projeto. Outro artigo que foi publicado na mesma revista foi o
artigo “Droplet Size Distributions as a function of rainy system type and Cloud
Condensation Nuclei concentrations” (ANEXO V). Neste trabalho foi realizada
análise de três tipos de padrão diário onde foi observada presença de chuva,
chamados de chuva Estratiforme, Convecção Local e Convecção Organizada. Dentre
os dias com estas classificações foram analisados eventos sujeitos a diferentes
concentrações de CCN. A análise estatística dos eventos com padrão Chuva
Estratiforme mostrou que estes eventos apresentaram diminuição do diâmetro
médio ponderado pela massa e aumento na concentração total de gotas com o
aumento na carga de CCN. Para o padrão Convecção Local não foi observado
relação de proporcionalidade entre as concentrações de CCN e as propriedades dos
eventos como no caso de chuvas estratiformes. Os aerossóis não apresentaram
efeito uniforme sobre os eventos com padrão Convecção Local, mas, ao analisar as
DSD normalizadas em cada caso, notou-se aumento na participação de gotas
grandes com o aumento de CCN e queda na participação de gotas menores. Para o
padrão Convecção Organizada o estudo foi inconclusivo, uma vez que os eventos
ocorridos nestes dias apresentaram características tanto estratiformes quanto
convectivas. Outros dois artigos publicados apresentam técnicas empregadas para
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avaliar a convecção para nowcasting ou para avaliar a modelagem em alta
resolução (Inner convective system cloud-top wind estimation using multichannel
infrared satellite images – publicado no International Journal of Remotre Sensing –
ANEXO VI) e o artigo “Combining a Cloud-Resolving Model with Satellite for Cloud
Process Model Simulation Validation” publicado no Journal of Applied Meteorology
and Climatology (ANEXO VII). Nesse artigo desenvolvemos a técnica de combinar
a modelagem dos processos físicos com modelagem de transferência radiativa para
gerar imagens de satélites e radar e estudar a microfísica das nuvens e verificar
como os modelos numéricos reproduzem os campos de nuvens. Com essa técnica
realizamos os primeiros estudos com o modelo BRAMS que foram submetidos no
artigo (em revisão) “Análise da convecção resolvida explicitamente pelo modelo
BRAMS a partir da comparação com radiâncias de satélites” na revista brasileira de
meteorologia (ANEXO VIII). O emprego desta metodologia permite apontar as
deficiências no esquema de resolução explicita de nuvens dos modelos e gerar uma
base microfísica dos principais sistemas precipitantes no Brasil. Nesta mesma
linha um trabalho em fase final (ANEXO IX) “Effect of Turbulence
Parameterization on Assessment of Cloud Organization” será submetido ao Montly
Weather Review. Esse estudo que emprega a mesma técnica nos dados do CHUVA
SUL encontra um problema nos modelos de alta resolução em reproduzir as
escalas espaciais e temporais observadas na natureza. Para avaliar o problema
foram realizados testes avaliando o efeito da parametrização da turbulência em
três dimensões. A hipótese é que os modelos não reproduzem corretamente o
entranhamento e permitem que nuvens pequenas cresçam e se desenvolvam com
muito mais vigor que observado na natureza. Outro trabalho realizado, na
preparação para o experimento na Amazônia foi o estudo “Diurnal variation of
precipitation in central Amazon Basin” , artigo publicado no International Journal
of Climatology (ANEXO X) que avalia o efeito da brisa e da cidade nos campos de
precipitação. Na componente de estimativa de precipitação o artigo “Investigating
the ice water path in convective cloud life cycles to improve passive microwave
rainfall retrievals” foi submetido ao Journal of Hydrology e está na fase final de
revisão (ANEXO XI). Este trabalho mostra a importância em considerar o efeito da
fase do ciclo de vida das nuvens para melhorar a estimativa de precipitação por
satélites, cumprindo com um dos objetivos do projeto. Do ponto de vista da
eletrificação das nuvens um estudo sobre as características das nuvens, ou melhor,
das propriedades polarimétricas do radar em função da frequência de descargas
elétricas permitiu fazer uma caracterização da severidade dos eventos e da
microfísica no interior das nuvens. O Artigo “X-Band Radar Signatures Related to
the Frequency of Lightning Activity” (ANEXO XII) que está em processo de
submissão a revista Journal of Atmospheric Science. Nesse artigo fica claro como as
propriedades microfísicas das nuvens evoluem a medida que a eletrificação das
nuvens aumenta. Um segundo artigo está sendo preparado, já se encontra em fase
final, avalia a mudança dos processos microfísicos das nuvens a partir da fase onde
a nuvem ainda não tem nenhuma descarga elétrica para a primeira descarga intraRelatório Projeto CHUVA - FAPESP 2009/15235-8
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nuvem até a primeira descarga nuvem solo. Um resumo deste trabalho foi
submetido e aprovado para apresentação oral no ICAE 2014 (International
Conference on Atmospheric Electricity), o resumo estendido se encontra no
ANEXO XIII. Vários outros trabalhos foram realizados, submetidos e publicados,
mas o detalhamento destes se encontra na sessão 3. Um trabalho importante que
foi realizado e já está aprovado no Bulletin of American Meteorology Society foi o
trabalho “The CHUVA Project – how does convection vary across Brazil?” (ANEXO
XIV). Esse trabalho faz uma descrição geral sobre o projeto, os principais
resultados e discute a diferença entre a convecção tropical no Brasil.
O projeto foi o assunto de capa da revista Pesquisa FAPESP no número de março
(ANEXO XV) e foca principalmente no experimento do GoAmazon. O projeto
participou de diversos Congressos Internacionais e hoje conta com uma grande
rede de pesquisa internacional e o desenvolvimento de projetos futuros como
RELAMPAGO que está sendo preparado para acontecer em 2016 no norte da
Argentina e Sul do Brasil (ANEXO XVI). Além de pesquisadores nacionais em todas
as regiões que o CHUVA esteve presente diversos pesquisadores internacionais se
associaram ao projeto e estão realizando pesquisa com os dados e grupos de
pesquisa do CHUVA. Consequentemente, uma considerável quantidade de alunos
está envolvida interagindo em diversos fóruns científicos criados pelo projeto
como os Workshops internacional do CHUVA ou o Worskhop internacional do
ACRIDIDCON-CHUVA ou o Congresso Brasileiro de Meteorologia que dedicou uma
sessão especial ao projeto ou realizando Iniciação Científica, Mestrados, Doutorado
e Pós-Doutorado. Neste contexto, julgo que o projeto cumpriu as metas com
sucesso e desenvolveu as áreas de processos físicos das nuvens, de previsão
imediata do tempo, de interação modelos em alta resolução e radar-satélite e na
estimativa de precipitação por satélite e radar. Agora o projeto tem mais uma
etapa, o segundo experimento intensivo do GoAmazon e o último experimento do
CHUVA. Esse último experimento é o mais completo experimento do CHUVA, duas
aeronaves laboratório estarão voando e permitindo validar os resultados obtidos
através de sensoriamento remoto. Além disso, uma grande rede de pesquisa está
estabelecida, sendo o CHUVA um dos pilares desta rede. Desta forma, estamos
solicitando a prorrogação do projeto por um ano uma vez que o CHUVA está
previsto se encerrar em Julho de 2014. Esse ano adicional permitirá realizar a
campanha de Setembro – Outubro, preparar a base de dados e explorar os
resultados desta campanha bem como as de outros experimentos.
1.2) Descrição e avaliação do apoio institucional
O INPE como Instituição executora, bem como a USP e o DCTA apoiaram e estão
apoiando, de forma efetiva a preparação e a realização de todas as campanhas do
Projeto. Esse apoio se concretizou através do uso da infraestrutura dos
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Laboratórios, principalmente o LIM (Laboratório de Instrumentação Meteorológica
do INPE), do uso dos meios de transportes, mas fundamentalmente pelos recursos
humanos que participaram de todas as etapas do projeto. Gostaria de agradecer
em particular neste ano o SIPAM que apoiou o experimento de forma efetiva e o
Comando da Aeronáutica que deu apoio a diversas atividades do CHUVA
GoAmazon.
Neste terceiro ano de Projeto agradecemos a todos os pesquisadores que
dedicaram horas de trabalho ao Projeto, seja no campo ou em seus escritórios. Em
particular agradecemos o apoio administrativo da Sra. Juliana Marton que cuidou
da parte administrativa dos experimentos, a participação ativa dos engenheiros e
técnicos Jorge Mello e Jorge Marton pela dedicação na preparação, montagem,
coleta de dados e desmontagem dos experimentos. Ao Thiago Biscaro que cuidou
do radar e aos alunos que ficaram um longo período na Amazônia realizando as
atividades do projeto. Gostaria de agradecer especialmente ao Mário Figueiredo,
Denis Silva e Cíntia Freitas e sua equipe pela preparação e manutenção da página
Web e do SOS CHUVA permitindo o acompanhamento em tempo real do
experimento e a preparação da base de dados.
2) Discussão sobre as atividades 2014-2015.
O Projeto CHUVA oficialmente se encerra em Julho de 2014. Contudo, estamos
solicitando uma prorrogação de um ano. Caso seja aprovada a solicitação de
prorrogação esses são os trabalhos a serem realizados em 2014:
a) O Segundo IOP em Manaus – O GoAmazon-ACRIDICON-CHUVA. Há um
grande trabalho administrativo e operacional para organizar e preparar o
experimento. A autorização de voo das aeronaves G1 (americana) e HALO
(Alemã) depende de inúmeros documentos e relatórios a serem
preparados, entre eles o MOU, a licença do CNPq e a autorização de voo das
aeronaves pela Defesa. Esse esforço está sendo realizado com apoio da
cooperação e relações internacionais do INPE e da AEB (o HALO está sendo
feito pela AEB). Fora está parte há a preparação da infraestrutura dos
equipamentos do CHUVA, o radar por exemplo, precisa ser totalmente
revisado e calibrado e o local de instalação ser adequado para eliminar os
problemas de energia que comprometeu alguns dados. Uma nova operação
de radiossondas intensivas, a reinstalação de equipamentos que foram
guardados para o segundo IOP e a otimização do SOS-CHUVA são tarefas a
serem realizadas até Agosto. De Agosto a Novembro teremos o experimento
com dezenas de pessoas no campo, a operação conjunta das duas
aeronaves, a preparação de modelagem em alta resolução para o período e
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a desmontagem do experimento. Em Novembro os equipamentos serão
desmontados e retornarão para Cachoeira Paulista.
b) O Experimento GoAmazon 2015. A continuação do experimento em 2015
pelo ARM permitirá manter uma base de coleta de dados mais adequada,
levando em conta períodos com baixa frequência de chuvas e aumentando a
amostragem de eventos. A prorrogação do projeto até Junho de 2015
permitirá que esses dados continuem sendo analisados e os trabalhos
científicos sendo realizados e as parcerias concretizadas.
c) A preparação do Experimento e proposta – Relâmpago. Os anos de 2014
e 2015 serão fundamentais para o fechamento do projeto e preparação para
o Experimento Relâmpago. Reuniões preparatórias, apresentação da
proposta e finalização do projeto e submissão de propostas são tarefas a
serem realizadas nesse ano final do projeto CHUVA.
d) A intercomparação de sensores de descargas elétricas – Nesse ano
teremos o fechamento de vários estudos, entre eles a intercomparação dos
diversos sensores de descargas elétricas que foram instalados e operaram
durante o CHUVA VALE.
e) A interação Nuvens-Precipitação-Aerossol. Essa será um dos principais
tópicos de pesquisa nesse ano e utilizará as medidas das aeronaves para
validar medidas de radar e satélite e estudar em profundidade a interação
entre aerossóis e precipitação. Certamente com os meios e as equipes que
estarão presentes no experimento uma contribuição significativa será dada
a essa temática.
f) Fechamento de estudos com o CHUVA. Conforme descrito há diversos
trabalhos em andamento e submetidos que necessitarão de um grande
esforços para serem concluídos e publicados.
g) A manutenção do banco de dados após o CHUVA . A base de dados do
projeto continuará a ser explorada por vários anos. Para tanto, será
necessário deixar essa base de dados processada, organizada e
disponibilizada em banco de dados de forma que o projeto continue
fomentando a pesquisa na área, mesmo após o encerramento do projeto.
3) Descrição dos Trabalhos e Perspectivas dos Working Grupos
Os Working Groups (WG) realizaram diversos trabalhos transversais aos tópicos
especíoficos de cada WG. Essa grande interação entre od WGs do projeto é de se
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esperar uma vez que o Projeto se encontra no último ano e está interação é
necessária para o cumprimento das realizações das metas propostas no projeto. A
parte científica realizada consiste basicamente nos trabalhos publicados, aceitos
ou em elaboração, ou nas participações em Congressos Internacionais e nas teses e
Dissertações que foram concluídas ou estão em andamento. O que se descreve
abaixo são mais estudos perspectivos das temáticas que serão tratadas em
específico no ano prorrogação que o projeto está pleiteando. No último relatório
essa sessão não será mais apresentada separado em grupos mas uma análise geral
dos objetivos propostos e realizados.
3.1) WORKING GROUP – 1: CHARACTERISTICS OF THE PRECIPITATING
SYSTEMS AS FUNCTION OF THE REGION AND LIFE STAGE. Responsável: Luiz
Augusto Toledo Machado.
O WG 1 tem a perspectiva de trabalho em diversas linhas neste ano adicional do
projeto. Duas importantes temáticas estão previstas, uma é relacionada com a
interação aerossol-nuvem do ponto de vista do sistema de nuvem de suas
características microfísicas e da fase do ciclo de vida. Essa parte será realizada
utilizando basicamente os dados de radar e aeronave laboratório. A outra temática
é relativo a evolução microfísica das nuvens e a formação de descargas elétricas.
Essas duas temáticas são abordadas de forma abreviada nos parágrafos abaixo.
Outros assuntos que estão sendo abordados estão relacionados com a estimativa
de precipitação de nuvens quentes, com a trajetória dos sistemas precipitantes
para apoiar a previsão imediata e a dificuldade da modelagem em alta resolução
em organizar corretamente a convecção. Contudo, em função da limitação de
tamanho do relatório apresentamos abaixo somente algumas considerações dos
três primeiros assuntos:
As Figuras 3.1.1 a,b e 3.1.2 mostram dados coletados pela aeronave G-1 no dia 22
de Fevereiro de 2014. A Figura 3.1.1a mostra a trajetória da aeronave ao longo do
voo, sendo as cores associadas à altitude do avião. A elipse em amarelo destaca
uma região de interesse que será comentada adiante. Partindo de Manaus, o avião
coletou dados na altitude aproximada de 600 m, realizando o padrão alternado
ilustrado em azul escuro na Figura 3.1.1a. A seguir o avião repetiu o mesmo padrão
de voo, mas em aproximadamente 1500 metros (azul claro). Antes de retornar a
Manaus, a aeronave subiu até 5800 metros para coleta de imagens de cristais de
gelo (em vermelho). Os principais tipos de gelo coletados neste voo são mostrados
na Figura 3.1.1b. As fileiras de imagens de cristais nessa figura foram ordenadas de
acordo com a temperatura aproximada da medida, sendo a primeira associada a
0°C, a segunda a -1°C, a terceira a -2°C e a última a -3°C. Nota-se que próximo da
isoterma de 0°C, os cristais apresentam formatos disformes, possivelmente devido
aos processos de fusão. Para temperaturas ligeiramente mais frias (-1, -2 e -3°C),
foram observados também cristais com formatos achatados (plates) e colunares.
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Nas duas últimas fileiras na Figura 3.1.1b, à direita, destaca-se a presença de
pequenos cristais de gelo.
A região destacada na Figura 3.1.1a é de interesse uma vez que houve
sobreposição de medidas em diferentes níveis de altitude, incluindo dados de
cristais de gelo. A Figura 3.1.2 mostra as distribuições de tamanho médias dos
hidrometeoros medidos nas diferentes altitudes pelos instrumentos 2D-S (Optical
Array Cloud Particle Imaging Probe: 10 µm to 3mm) e FCDP(Fast Cloud Droplet
Probe (FCDP): 1 to 50 µm). Os dados do FCDP mostram um aumento no tamanho
das gotas de nuvem entre 600 e 1500 metros. No nível de 1500 m, nota-se uma
distribuição bi-modal. O instrumento 2D-S mostra que as maiores concentrações
de hidrometeoros com diâmetros acima de 100 μm foi observado no nível de 1500
m, sugerindo que os mecanismos de formação de precipitação são mais eficientes
próximo a esse nível em comparação com os outros. Em 5800 metros, a
distribuição de tamanho média mostra grande predominância de hidrometeoros
com diâmetros inferiores a 100 μm. Ou seja, os cristais de gelo à direita na Figura
3.1.1b são os predominantes, com ocorrências relativamente raras dos cristais do
tipo plates e colunares. Este trabalho faz parte da Tese de Doutorado do aluno
Micael Cecchini.
a)
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b)
Figura 3.1.1: a) trajetória da aeronave G-1 e altitude; b) tipos de cristais de gelo
detectados. De cima para baixo, as quatro linhas em b) mostram os cristais em 0, 1, -2 e -3°C, respectivamente.
Figura 3.1.2: distribuições de tamanho médias coletadas pelos instrumentos 2D-S e
FCDP.
Na parte de descargas elétricas damos destaque ao trabalho que está sendo
concluído que visa caracterizar os primeiros relâmpagos nuvem-solo (NS) e intra-
12
nuvem (IN) e a assinatura polarimetrica de 74 tempestades compactas/isoladas
durante a campanha CHUVA-Vale. O principal objetivo foi avaliar a polaridade e
multiplicidade dos primeiros raios e a evolução temporal da água superesfriada e o
gelo no início da eletrificação. A figura abaixo (Fig. 3.1.3) mostra a evolução do
perfil de Z e Zdr e a ocorrência dos primeiros relâmpagos IN (linha preta) e NS
(linha azul) para uma dada tempestade (caso# 3). Uma coluna de água líquida
ocorre durante a iniciação do sistema (~2 dB) com fraca refletividade (~20 dBZ),
seguida do surgimento dos primeiros cristais de gelo após 5 min. O primeiro
relâmpago NS ocorre 18 min após a iniciação e em associação a um rápido
decréscimo do Zdr e aumento na refletividade. Depois deste momento o perfil de Zdr
possui um comportamento constante. Alta refletividade (> 50 dBZ) e moderado Zdr
(~0.5 dB) pode ser inferido como existência de graupel cônico na fase mista, e um
alta concentração de gelo alinhados verticalmente por um forte campo elétrico na
fase de gelo. A maioria das tempestades apresentaram características similares, e
com os primeiros raios tendo polaridade negativa e com apenas uma descarga de
retorno (baixa multiplicidade). A partir destes resultados podemos inferir que
devido ao caráter compacto (~15 km) destas tempestades, há limitada carga
elétrica para proporcionar relâmpagos múltiplos, porém uma apreciável
assinatura de refletividade e refletividade diferencial. Essas características podem
ser utilizadas para previsão imediata de tempestades. Este trabalho está sendo
realizado pelo aluno de Doutorado Enrique Mattos.
Figura 3.1.3- Time-height plot da evolução da tempestade (caso#003) ocorrida em
10 de Novembro de 2011 às 18:48 UTC. (a) refletividade (Zh, dBZ) and (b)
refletividade diferential (Zdr, dB). A linha preta na Fig. A representa o raio efetivo
em 6 km da região com mais de 20 dBZ e a linha azul representa o mínimo valor no
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perfil do Zdr. As linhas verticais azul e preta em ambas as figuras são os relâmpagos
IN e NS e os números são a multiplicidade de cada relâmpago.
Para a estimativa de precipitação a partir de micro-onda embarcada em satélites,
que é a questão específica do GPM e uma das propostas do projeto, focamos em
avaliar se é possível estimar precipitação de nuvens quentes. A partir de modelos
de transferência radiativa e das características microfísicas das nuvens quentes
observadas no experimento reproduzimos os campos esperados de uma atmosfera
com nuvens de chuva quentes e céu claro. A resposta que obtemos foi que
utilizando apenas um canal em específico efetivamente não há sinal da chuva de
nuvens quentes, contudo se trabalharmos com as derivadas entre canais e
fazermos a somatória deste sinal há a possibilidade de discriminar um campo de
nuvens quentes com chuva e de céu claro permitindo assim a estimativa. Essa
análise está agora sendo analisada com dados reais para a comprovação da técnica.
A Figura 3.1.4 mostra um exemplo da matriz de derivadas e a diferença entre os
dois campos. Este trabalho está sendo realizado pelo Alan Calheiros que concluiu
recentemente o Doutorado.
Figura 3.1.4. O módulo do resíduo associado a diferença entre as diferenças de
temperatura de brilho (K) para céu nublado (com chuva de nuvens quentes) e céu
claro considerando a emissividade da superfície parametrizada como a média mais
um desvio padrão.
3.2) WORKING GROUP – 2: PRECIPITATION ESTIMATION – DEVELOPMENT
AND VALIDATION ALGORITHM. Responsável: Daniel Vila.
O Working Group 2 atua na avaliação de algoritmos estimadores de variáveis
hidrometeorológicas como chuva, distribuição do tamanho de gotas, conteúdo de
água na atmosfera, conteúdo de vapor de água na atmosfera entre outras. Além da
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componente científica, o WG2 também atua em uma componente aplicada na qual
desenvolve ferramentas e aplicativos que possam ser usados por usuários para
aplicações na previsão de curto prazo, auxílio a gestão e planejamento de medidas
preventivas e mitigadores em caso de eventos extremos de chuva que possam
causar enchentes e outros eventos hidrometeorológicos. Durante o presente
período os alunos de doutorado Ramón Campos Braga e Rômulo Juca Oliveira
submeteram diversos trabalhos visando dois aspectos relacionados com os
objetivos específicos deste Grupo de Trabalho. O primeiro estudo versa sobre o
conteúdo de gelo das nuvens em função do ciclo de vida utilizando sensores em
micro-ondas passivos e sua relação com o perfil vertical de hidrômeteoros, em
quanto o segundo trabalho está diretamente relacionado com os trabalhos de
validação das estimativas de precipitação por satélites usando sensores de
microondas passivas e ativas. As figuras 3.2.1a,b mostram a distribuição espacial
do conteúdo total de gelo (IWP) e diâmetro das partículas de gelo (De) estimado
pelo sensor AMSU-B/MHS usando a metodologia MSPPS na região de São José dos
Campos durante o experimento CHUVA-Vale do Paraíba. A figura 3.2.1c apresenta
a taxa de precipitação do radar banda X (RRx) no dia 15 de Janeiro de 2012 as
23:24 UTC.
Figura 3.2.1a – c: Conteúdo total de gelo, diâmetro das partículas e intensidade de
precipitação medida pelo radar
15
Neste caso o sistema se encontra num estagio de intensificação de acordo com a
técnica FORTRACC utilizada neste estudo. Neste caso de estudo o conteúdo total de
gelo e o tamanho das partículas foram relativamente grandes IWP (~ 1.2 Kg/m²) e
De (~ 2 mm) nas regiões onde a tempestade foi mais intensa (RRx > 50 mm/h).
Uma seção vertical da classificação de hidrômeteoros usando variáveis
polarimetricas do radar correspondentes aos segmentos A-B e C-D são
apresentados na figura 3.2.1 a-b.
Figura 3.2.2 a – b : Seção vertical da classificação de hidrômeteoros usando
variáveis polarimetricas do radar correspondentes aos segmentos A-B (painel
superior) e C-D (painel inferior
Uma mistura de granizo e chuva é observada no segmento A-B (associada com
tempo severo), em quanto uma camada profunda de chuva é observada no
segmento C-D. Outro caso de estudo para um sistema em dissipação (figuras não
mostradas) foi realizado para inferir propriedades microfisicas dos sistemas a
partir do estágio do ciclo de vida. Valores menores de IWP (~ 0.3 Kg/m²), De (~ 1
mm) e RRx (~ 10 mm/h) foram observados em relação com o caso de sistemas em
estado de crescimento. No caso de seção vertical da classificação de hidrometeoros
foi observado graupel e neve úmida, formadas tipicamente por agregação em
sistemas no estagio de dissipação, e uma camada convectiva significantemente
menor que no caso de sistemas que estão crescendo.
O objetivo do segundo trabalho foi avaliar o desempenho do Goddard Profiling
Algorithm (GPROF) versão 2004 para SSMI/S (satélites F16, F17 e F18) para taxas
de precipitação instantâneas sobre o continente, através da comparação com
outras estimativas baseadas em sensoriamento remoto como o produto 2A25 do
TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission) Precipitation radar (PR) - versão
16
7 (V7) e estimativas do radar meteorológico banda X dupla polarização do Projeto
CHUVA na região da campanha de campo CHUVA-VALE (São José dos Campos -SP).
A figura 3.2.3 mostra os scatterplots, Box-plots e PDF (histograma de freqüência)
para todos os casos de passagens coincidentes do satélite TRMM com os satélites
F16, F17 e F18 do sensor SSMI/S. Na primeira coluna, a validação é feita entre as
estimativas de precipitação do GPROF e o radar banda X para a região de
abrangência do radar (60 km de diâmetro desde a cidade de São José dos Campos),
em quanto a coluna direita mostra a comparação com o produto 2A25 do TRMM
(PR) para uma região de aproximadamente 10 graus de diâmetro centrada no Vale
do Paraíba. Nos dois casos, a precipitação media estimada pelo algoritmo GPROF e
superior ao radar banda X e ao produto 2A25, sendo que a freqüência de eventos
de chuva fraca e muito forte é subestimada quando comparado com o radar banda
X. Em relação com ao 2A25, o histograma de frequências é similar com uma leve
superestimação para altas taxas de precipitação.
Figura 3.2.3: Comparações de taxa de chuva instantânea (mm. hr-1) para a área do
experimento CHUVA-VALE. Coluna esquerda: a) Scatter plot do X-band CHUVA
radar (x-axis) vs. GPROF (y-axis); b) Box & Whisker Plots of X-band CHUVA radar
(left) e GPROF (right), c) PDF (em %) of X-band CHUVA radar (linha vermelha) and
GPROF (linha preta). Coluna direita: idem para TRMM-2A25 e GPROF para a area
maior (10 graus)
17
3.3) WORKING GROUP – 3: ELETRIFICATION PROCESS: MOVING FROM
CLOUDS TO THUNDERSTORMS. Responsável: Carlos Augusto Morales e
Rachel Albrecht.
O experimento de campo do Projeto CHUVA na região do Vale do Paraíba foi
executado em conjunto com as atividades de “redução de risco” das próximas
gerações de satélites geoestacionários GOES (NOAA/NASA) e METEOSAT
(EUMETSAT): GOES-R e METEOSAT Third Generation (MTG), respectivamente.
Ambos satélites terão a bordo um sensor de detecção de raios, denominados
Geostacionary Lightning Mapper (GLM) and Lightning Imager (LI). Esses sensores
são evoluções do Lightning Imaging Sensor (LIS) a bordo do satelite TRMM e
detectarão raios totais (intra-nuvem e nuvem-solo) na faixa do infravermelho
próximo através câmeras CCD a cada 2 ms.
Esse esforço colaborativo entre o Projeto CHUVA, GOES-R e MTG gerou uma das
melhores e mais completas bases de dados de raios no sentido de oferecer
observações de descargas elétricas em uma vasta gama do espectro
eletromagnético (VLF/LF/HF/VHF, infravermelho próximo e visível), de
tecnologias de detecção (ondas de céu/chão ou linha visada) e metodologias de
localização (TOA, ATD e interferometria). Essas diferenças estão sendo exploradas
para entendermos e mapearmos os processos de propagação das descargas
elétricas desde a quebra dielétrica (breakdown) até as descargas de retorno.
Durante este experimento tivemos 8 passagens do sensor TRMM LIS
(infravermelho próximo) sobre a região do experimento com atividade elétrica no
centro da principal rede de detecção, o Lightning Mapping Array (LMA),
considerada como referência por observar a maior parte da propagação das
descargas. A região de estudo para a intercomparação das medidas dos diversos
sensores foi um retângulo encobrindo toda rede do LMA até 10km de distância dos
sensores das bordas da rede, garantindo a melhor eficiência de detecção e acurácia
de localização de todas as redes. As fontes eletromagnéticas do LMA foram
agrupadas em flashes (um descarga completa) através de um algoritmo de
agrupamento no tempo e espaço formulado e cedido por Bill McCaul (UAH). Em
seguida, foram selecionadas todas as fontes de LMA que ocorreram dentro dessa
área e durante do tempo de visão do LIS + / -330 ms, mas também permitindo as
fontes externas que fazem parte de um flash que se estendeu para fora da área de
estudo. As detecções das demais redes foram então selecionadas durante este
mesmo período de tempo (tempo de observação do LIS + / -330 ms) e também até
50 km de distância das bordas da área de estudo.
O resultado da análise descrita acima mostrou que a maioria das passagens LIS
ocorreu durante células de tempestade com baixa atividade elétrica (<30 flashes
em 90 s, ~0,33 flashes por segundo). Porém, em três passagens foram detectadas
~100 LMA flashes (~1 flash por segundo). A duração média de um flash LMA foi de
18
0,42 s, com duração de até 1,5 s. A maioria dos flashes LMA tem menos de 100
fontes, mas alguns flashes apresentaram mais de 1000 fontes.
Usando um critério de diferença de tempo de 330 ms e de distância de 50 km, os
flashes LMA foram pareados a todas as outras medidas das demais redes. A
frequência de distribuição da diferença de tempo entre o stroke/fonte/pulso das
demais redes e a fonte do LMA a ela pareada e também a diferença de tempo da
primeira fonte do flash LMA para a passagem do TRRM LIS órbita 81108 em 201202 -10 (19:01:34-19:03:04) é mostrado na Figura 3.3.1. Podemos observar que a
diferença entre as fontes de LMA e as outras redes têm valores medianos entre +/33ms, e a maior parte dos strokes/fontes/pulsos das demais redes ocorreu após
(dt> 0) a primeira fonte do flash LMA. Este resultado é consistente com a natureza
das medidas de VHF que mede processos incipientes do breakdown, enquanto as
medições em LF/VLF vêm das descargas de retorno. TLV também é uma medida de
VHF e, geralmente, a sua detecção de fonte de raios vem depois da primeira fonte
de LMA. Este é um reflexo da diferente técnica de localização utilizada, onde TLV
usa interferometria enquanto LMA usa o tempo-de-chegada. Interferômetros
respondem melhor a processos de propagação rápida (106-107 ms-1) que
produzam emissões bastante contínuas em VHF por dezenas de milisegundos (por
exemplo, dart-leaders, streamers), enquanto sistemas de tempo-de-chegada
detectam preferencialmente os processos de breakdown com velocidades de
propagação de 104-105 ms-1 [Mazur et al, 1997.; Cummins e Murphy, 2009]
A distribuição de frequência da distância entre as redes com linha-de-base curta
(LIN, TLV, TLL, ENT) e as fontes LMA (Figura 3.3.1) apresenta mais de 90% dos
valores mais baixos do que 20 km. Os sistemas de linha-de-base longa (STA, GLD,
WWL, ATD) apresentam diferenças de distância superiores a 20m, o que
geralmente está associado à precisão de localização mais baixa dessas redes. A
maior parte das redes detectaram mais de 70% dos flashes LMA (Figura 1).
As características da detecção de raios em VHF e LF mencionados acima são
ilustradas na Figura 3.3.2, que mostra a evolução no tempo do breakdown do flash
LMA e as descargas de retorno detectada pelo LIN, RIN, TLL, e ENT. Neste flash em
particular (id = 3403), há pelo menos 3 descargas de retorno nuvem-solo que
também foram parcialmente detectadas pelo LMA, acompanhadas de descargas
intranuvem. Nota-se que o breakdown ocorreu em níveis baixos da nuvem (<5 km)
e não foram detectados pelo LIS. A maioria das medições do LIS neste estudo só
foram possíveis quando o processo de breakdown foi estendido para os níveis
superiores da nuvem (> 9 km), e a localização do flash LIS tende a ser posicionado
na região com mais fontes em altas altitudes, como ilustrado na Figura 3.3.2 (id =
2591). Isto é consistente com o princípio de detecção de raios por satélites, onde o
raio é detectado pelos impulsos ópticos na parte superior da nuvem. Os resultados
mencionados acima serão apresentados em Junho na 15th International Conference
19
on Atmospheric Electricity e posteriormente serão publicados no Journal of
Geophysical Research.
Além da intercomparação das redes de detecção de raios mostrada acima, também
foi realizada uma detalhada caracterização da eletrificação das tempestades
durante este experimento. Neste sentido estamos trabalhando para caracterizar a
relação entre o tipo de tempestade e as suas propriedades microfísicas e elétricas,
apresentando o papel da morfologia das tempestades na eletrificação das nuvens e
na produção de precipitação e tempo severo (granizo e ventos fortes). Uma base de
dados de clusters de nuvens acompanhados no tempo e no espaço está sendo
montada com as características observadas pelos radares do experimento e pelas
redes de detecção de raios. A partir desta base de dados poderemos comparar as
tempestades normalizando-as em seu tempo de vida para melhor entenderemos os
processos de eletrificação associados à formação de tempestades e tempo severo.
Pretendemos publicar o resultado desta análise na revista Montly Weather Review.
Por fim, a base de dados de raios com controle de qualidade deste experimento
está pronta e será lançada durante a 15th International Conference on Atmospheric
Electricity.
Com relação ao experimento nos meses de Setembro e Outubro de 2014 estaremos
realizando uma campanha com objetivo de caracterizar os processos de
eletrificação das nuvens de tempestades da região Amazônica. Para tanto
estaremos instalando uma rede de sensores Field Mill para medir o campo elétrico
vertical e a rede LINET para medir as fontes de sferics em 3D. Estas medidas serão
integradas a rede STARNET, o que possibilitará uma caracterização da evolução
espaço temporal das tempestades e assim avaliar como elas se alteram a medida
que se propagam por diferentes superfícies ou mesmo atmosferas mais ou menos
poluídas. Além destas medidas, espera-se lançar balões atmosféricos que irão
medir o campo elétrico vertical, os hidrometeoros e as cargas dos hidrometeoros
dentro de algumas tempestades que passem sobre a rede de Field Mill. Estas
medidas servirão para quantificar os centros de cargas e avaliar como os processos
de crescimento dos hidrometeoros levam ao estabelecimento das descargas
atmosféricas. Por fim os dados do radar polarimétrico do Projeto CHUVA serão
utilizados inicialmente para calcular os campos cinemáticos (velocidade vertical e
horizontal) da tempestade elétrica e posteriormente a quantificação dos
hidrometeoros. Paralelamente, o radar de apontamento vertical banda W (92 GHz)
do projeto GO-Amazon será integrado com as medidas de apontamento vertical do
radar banda X e a rede de Field Mill para avaliar como o campo elétrico varia a
medida que as gotículas de nuvem e cristais de gelo crescem e se tornam gotas de
chuva e pedras de gelo.
20
Figura 3.3.1 - Distribuição de frequência da diferença de tempo o
stroke/fonte/pulso e a fonte LMA (str to src - colunas da esquerda) e a primeira
fonte do flash LMA (stk to flash- colunas do meio), e a distância entre o
stroke/fonte/pulso e a fonte LMA (str to src - colunas da direita), durante a
passagem do TRMM LIS em 2012-02-10 (19:01:34-19:03:04). Números em cima
da coluna da esquerda indicam o número de strokes/fontes/pulsos pareados ao
LMA. LIN = LINET, ENT = EarthNetworks, RIN = RINDAT, STA = STARNET, TLV =
TLS200-VHF, TLL = TLS200-LF.
Figura 3.3.2 - Flashes LMA de id = 2591 (esquerda) e id=3403 (direita) que
ilustram, respectivamente, o processo de breakdown (detectado pelo VHF - LMA) e
21
as medidas ópticas do LIS, e o processo de breakdown (detectado pelo VHF - LMA)
e as descargas de retorno (detectadas pelas redes em LF – LIN, ENT, TLL, RIN).
3.4) WORKING GROUP – 4: CHARACTERISTICS OF THE BOUNDARY LAYER
FOR DIFFERENT CLOUD PROCESSES AND PRECIPITATION REGIMES.
Responsável: Gilberto Fisch.
Este WG Colabora principalemente com os colegas da UFAL (Roberto Lyra,
Rosiberto Silva Júnior), do IAE/DCTA (Paulo G. Iriart) e da UECE (João Bosco Leal
Filho, Gerson Almeida e Natanael Souza). O Working Group continua trabalhando
com dados de todos os experimentos, e apresenta neste relatório, de forma
resumida, os principais avanços científicos ao longo do ano de 2013-2014.
Ressalta-se que no primeiro semestre de 2014, houve uma participação muito
grande no experimento de campo de Manaus (junto com o Experimento Go
Amazon 2014/2015).
a) Experimento de Alcântara (2010)
O perfil do vento em Alcântara foi analisado através da utilização do modelo
Weather Research and Forecasting em alta resolução horizontal integrando duas
simulações uma no modo de mesoescala (REAL) e outra no modo LES (REAL-LES).
Os modelos de mesoescala são utilizados como ferramenta de previsão e com o
recente aumento da capacidade dos computadores, as simulações com resoluções
horizontais entre 1 a 4 km tem se tornado frequente. Entretanto para captar as
variações de pequenas escalas é necessário um modelo LES (Large Eddy
Simulation), pois estes possuem uma alta resolução horizontal (entre 50 e 1000
m). Sendo assim, estão sendo analisados os fenômenos de microescala na costa
litorânea do Brasil, integrando as simulações do módulo de previsão do tempo
(módulo REAL) com o LES, visando, desta forma, obter um resultado mais realista
do perfil de vento. Foram realizadas simulações com três grades aninhadas com
resoluções de 9, 3 e 1 km centradas sobre o sítio experimental de Alcântara (WRF
modo REAL) e com seis grades aninhadas de resoluções horizontais 24, 3, 8, 1, 2, 7,
0,9, 0,3 e 0,1 km também centrada no mesmo ponto (WRF modo REAL-LES). Os
domínios D1 (24,3 km), D2 (8,1 km) e D3 (2,7 km) da possuem 42 níveis verticais
onde as parametrizações, dados de inicialização e de topografia são os mesmos
utilizados por Silva (2013). Para as grades D4 (0,9 km), D5 (0,3 km) e D6 (0,1 km)
foram mantidas apenas as parametrizações de camada superficial e solo-superfície
(Pleim-Xiu). Para validar as saídas numéricas dos modelos, foram utilizados dados
de radiossondagens realizadas a cada 6 horas (nos horários 00, 06, 12 e 18 Z), com
o lançamento de sonda Vaisala (RS92G).
22
A Figura 3.4.1 apresenta as saídas do modelo para ambas a grade 3 (1 km para a
simulação de 3 domínios), doravante denominado REAL, com a grade 4 (0,9 km
para a simulação de 6 domínios), doravante denominado REAL-LES. O primeiro
nível da radiossondagem (50 m) fica entre as duas simulações, sendo que, para os
níveis de 100 e 200 m, as simulações do REAL-LES ficaram mais próximas das
observações. Isto mostra que, para os níveis mais próximos da superfície, a
simulação REAL-LES foi mais hábil em captar os valores da radiossondagem,
provavelmente induzido pela topografia do local (existência de uma falésia e
justaposição de continente e oceano) e também da geração da turbulência causada
pela falésia, que são característica de toda o litoral do norte do NE do Brasil.
Figura 3.4.1: Velocidade do Vento para o dia 19/09/08 12Z.
Na Figura 3.4.2 podem-se observar dois campos horizontais do escoamento
atmosférico para o dia 20/09/08/06Z onde a) é o resultado da simulação REAL (1
km) e b) é o resultado da simulação REAL-LES (0,9 km). É possível notar a
diferença da resolução: a figura REAL-LES está mais “próxima” do centro da grade
e com mais pontos de dados. Outra diferença entre as duas figuras é relativa à
direção do vento que está de nordeste na Figura 3a e de leste na Figura 3b. Este
direção de vento concorda melhor com os dados observacionais de uma torre
anemométrica instalada no sítio experimental.
a
)
b
)
Figura 3.4. 2 Campo horizontal do escoamento atmosférico para o dia 20/09/08
06Z pelas simulações no modo REAL (a) e no modo REAL-LES (b).
Os resultados apresentados foram para apenas para uma simulação e
existem diversos outros aspectos em que as simulações podem ser melhoradas tais
como, por exemplo, a adição de topografia mais refinada e o estudo de melhores
23
parametrizações em todas as grades. Entretando, já é possível observar que a
simulação REAL-LES obteve melhorias no perfil de vento, em relação a simulações
já realizadas com uma grade de resolução espacial maior, de até 1,0 m/s.
b) Experimento de Fortaleza (2011)
A altura da Camada Limite Planetária (CLP) em Fortaleza foi determinada, através
de uma análise do perfil vertical da temperatura potencial. Foram utilizadas
radiossondagens com lançamentos nos horários de 00, 06, 12 e 18 UTC, durante os
dias de 05 a 25/04/2011, totalizando 72 lançamentos. Para determinação da
altura da camada limite planetária utilizou-se o método do perfil vertical da
temperatura potencial. Através da identificação do nível vertical onde ocorre um
máximo deste parâmetro houve a possibilidade de obtenção de valores de altura
da CLP. Os valores médios das 72 sondagens divididos nos horários de 00, 06, 12 e
18 UTC, para a temperatura potencial, estão dispostos na Tabela 1. Nela é possível
encontrar os valores médios da CLP.
Tabela 1. Tabela indicativa dos valores médios da altura da CLP obtidos pela
temperatura potencial (θ).
Hora (UTC)
Altura (m)
00
253±25
06
294±45
12
744±51
18
925±63
A Tabela 2 mostra os valores das 72 sondagens, de acordo com os quatro
horários de lançamento. Através dela percebe-se que houve um predomínio do
aumento da altura da CLP nos dias estudados. No entanto nos dias 06, 07, 11, 14,
16, 17 e 18 ocorrem pequenos decréscimos na passagem de 00 às 06 UTC,
provavelmente devido ao aparecimento de camada com nuvens e à formação de
precipitação observada nestes dias.
Tabela 2. Tabela com os 72 valores da altura da CLP obtidos nas radiossondagens
durante o mês de abril de 2011. Os traços representam horários sem
dados válidos.
Dia
00 UTC
06 UTC
12 UTC
18 UTC
24
05
420
-
686
860
06
462
127
675
975
07
341
235
827
756
08
243
247
1273
632
09
204
631
-
964
10
66
199
947
1327
11
349
272
725
773
12
253
328
823
1520
13
-
142
684
753
14
168
56
-
808
15
436
646
541
800
16
284
117
430
587
17
182
119
950
1318
18
292
263
845
1112
19
171
314
760
1292
20
127
-
-
-
21
-
-
-
808
22
142
322
672
604
23
299
451
475
643
24
134
153
-
1055
25
243
687
600
-
Em resumo, os valores de altura da CLP situaram-se entre 56 m (período noturno)
e 1520 m (período diurno), com médias entre 253±25 m (período noturno) e
925±63 m (período diurno). Estes valores estão de acordo com dados similares
realizados para a região de Alcântara, utilizando-se de perfis de radiossondagen e
do perfilador de microondas (resultados já apresentados anteriormente).
A sensibilidade do modelo WRF para as parametrizações de camada limite
também foram estudada. A performance do WRF foi analisada para seis diferentes
esquemas físicos de Camada Limite Planatária (CLP) (Tabela 3), para verificar qual
deles melhor descreve a evolução da velocidade e direção do vento na costa
litorânea do norte do NE do Brasil, comparando estes resultados com observações
de radiossondagem obtidas durante o experimento em Fortaleza. O período de
estudo foi de 09 a 12 de abril de 2011, escolhido por ter sido o mais chuvoso do
experimento. Foram utilizadas 15 radiossondagens, todas lançadas da estação
meteorológica do INMET em Fortaleza nos horários de 00, 06, 12 e 18 UTC. O
modelo WRF foi configurado com três grades aninhadas, concêntricas na estação
do INMET em Fortaleza. O domínio do modelo na horizontal tinha grades com
resoluções de 90, 18 e 3,6 km com 30x30, 36x36 e 61x61 pontos, respectivamente.
Na vertical foram utilizados 45 níveis, com o topo do modelo no nível de 100 hPa,
correspondendo em média a cerca de 16 km de altura. As condições iniciais e de
contorno foram obtidas a partir das análises FNL do NCEP.
25
Tabela 3. Experimentos de avaliação dos esquemas físicos de (CLP), (CS) e de
(MS).
Experimento
1
2
3
4
5
6
CLP
YSU
MYJ
ACM2
QNSE
MYNN2
BouLac
CS
MM5
ETA
PX
QNSE
MYNN
ETA
MS
Noah
Noah
PX
Noah
Noah
Noah
A Tabela 4 mostra os valores de RMSE (raiz média quadrática) para cada
um dos experimentos. é possível observar que todos apresentaram valores muito
próximos entre si, com destaque para o Exp. 3 (ACM2), que apresentou os menores
erros. A Tabela 5 mostra o IA (Índice de Concordância de Wilmott) para os
experimentos. Observa-se que todos também apresentaram valores muito
próximos entre si, satisfatórios, com destaque para os Exp. 2 (velocidade) e 6
(direção), com valores mais próximos de 1.
Tabela 4. Valores da (RMSE) para a velocidade e direção do vento em cada um dos
experimentos.
Grandeza
1
2
3
4
5
6
Velocidade (m/s)
4,327
4,262
4,193
4,391
4,276
4,278
Direção (graus)
57,70
51,76
44,33
57,62
47,65
50,39
Tabela 5. Valores do (IA) para a velocidade e direção do vento em cada um dos
experimentos.
Grandeza
1
2
3
4
5
6
Velocidade (m/s)
0,580 0,614 0,597 0,555 0,607 0,608
Direção (graus)
0,741 0,769 0,782 0,761 0,774 0,810
De uma maneira geral, o WRF apresentou uma tendência de superestimar
os valores de velocidade do vento em todos os níveis estudados, o que pode ter
causado os altos valores de RMSE. No entanto, nos primeiros 150 m (8 níveis), este
valor foi em média 2,6 m/s para todos os experimentos. Além disso, em horários
em que foi observado precipitação, os valores de RMSE foram sempre menores que
o restante.
26
3.5) WORKING GROUP – MODEL IMPROVEMENTS AND VALIDATION, WITH
FOCUS IN CLOUD MICROPHYSICS AND AEROSOL INTERACTIONS, FOR
SATELLITE PRECIPITATION ESTIMATES IN BRAZIL - Responsável: Maria
Assunção da Silva Dias.
Um possível efeito dos aerossóis oriundos da queima de biomassa na chuva
produzida na Bacia do Prata é analisada no artigo de Camponogara et al. Uma
primeira análise é apresentada na figura 3.5.1. Uma análise de componentes
principais revela a existência de dois padrões segundo indicado na Figura 3.5.2. O
padrão 1 não tem um papel preponderante dos aerossóis e indica a chuva
relacionada com velocidades ascendentes e altas umidades. O padrão 2 indica que
grande quantidade de aerossóis estão associados a uma redução na chuva na Bacia
do Prata. Este resultado está sendo explorado com modelagem para explicar o que
pode estar acontecendo. A hipótese é que sejam produzidos sistemas convectivos
com menor tempo de vida na presença de valores extremos de concentração de
aerossóis provenientes da Amazônia e Brasil Central.
Figura 3.5.1 Histograma bi-dimensional da chuva observada na bacia do Prata para
diferentes categorias de AOD (Aerosol Optical Depth) observadas em estações na
Amazônia e Brasil Central. A partir de dados do TRMM (1998-2012) e das estações
da AERONET.
27
Figura 3.5.1 EOF e suas componentes para AOD, RR, Omega e RH para cada estação
Aeronet para todos os casos selecionados durante os meses de Setembro-OutubroNovembro de 1999 a 2012.
A chuva na região de Manaus também foi analisada a partir de dados do TRMM de
1998 a 2012 e dos dados de estações de superfície nos aeroportos de Manaus com
dados de mais de 40 anos. Dos Santos et al estão em fase final se submissão desses
resultados ao JGR. A Figura 3.5.3 mostra que existe a reversão do vento em alguns
horários típico da brisa fluvial e a Figura 4 mostra que existe um efeito na
quantidade de chuva. Simulações com o BRAMS de alta resolução (< 1 km) estão
sendo testadas para comparação com os resultados observacionais.
Figura 2.5.3 - Frequência relativa mensal para cada 10 graus de direção do vento e
para cada horário, para a estação do Aeroporto Eduardo Gomes.
28
Figura 3.5.3 Distribuição espacial da precipitação acumulada, em mm, na tarde e
noite nas proximidades dos rios Solimões, Negro e Amazonas, com dados do
TRMM.
Foi implantada uma rodada operacional do BRAMS para a região de Manaus
incluindo o cálculo de trajetórias das parcelas de ar (Figura 3.5.5) assim como
mapas de água líquida e gelo. Esses dados foram fundamentais para a definição das
estratégias voo da aeronave G1 do DOE.
29
Figura 3.5.4 Rodada operacional do BRAMS para Manaus.
4) Lista Trabalhos Apresentados, Publicados ou em Preparação e de Alunos
Envolvidos com o Projeto.
4.1) Trabalhos Publicados e Submetidos em Periódicos indexados:
4.1.1) Trabalhos Publicados
Alcântara, Clênia R., Souza, Enio P., SILVA DIAS, M.A.F., Biazeto, Bruno.
2013.INFLUÊNCIA DOS JATOS EM MÉDIOS E BAIXOS NÍVEIS NOS PROCESSOS DE
NUVEM: ESTUDO NUMÉRICO DE UMA LINHA DE INSTABILIDADE AMAZÔNICA
Revista Brasileira de Meteorologia, In press
ANAGNOSTOU, E. ; Pathak, Chandra ; Morales, Carlos Augusto. Use of Storm Life
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ARAUJO, Wagner Flauber, Machado, L.A.T. Cloud reflectivity profile classification
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SILVA, A. F. G. ; FISCH, G. F. . AVALIAÇÃO DO MODELO WRF PARA A PREVISÃO DO
PERFIL DO VENTO NO CENTRO DE LANÇAMENTO DE ALCÂNTARA. Revista
Brasileira de Meteorologia (no prelo), 2014.
SILVA, A. F. G.; FISCH, G. F. COERÊNCIA TERMODINÂMICA DO PADRÃO ESPACIAL
DE CHUVAS PREVISTO PELO MODELO WRF DURANTE O PROJETO CHUVA ESTAÇÃO ALCÂNTARA 2010. Ciência e Natura, volume especial, Dezembro 2013, p.
163-165, 2013
Souza, N.V. de, Bosco, J.B.V.L., Almeida, G.P., Couto, V.M., Martins, R.C.G, Fisch, G.,
Lyra, R.F. da F. Determinação da altura da Camada Limite Planetária em Fortaleza –
CE utilizando radiossondagens do Projeto Chuva. Revista Ciência e Natura, volume
especial, Dezembro 2013, p. 344-346.
Tanaka, L., SATIAMURTY, P., MACHADO, Luiz A. T. Diurnal variation of
precipitation in central Amazon Basin. International Journal of Climatology, v.34,
p.n/a - n/a, 2014.
4.1.2) Trabalhos Submetidos
Enrique V. Mattos, Luiz A. T. Machado and Earle Williams. X-Band Radar Signatures
Related to the Frequency of Lightning Activity. Submitted to Journal of
Atmospheric Sciences, 2014.
Gonçalves, W. and Luiz A.T. Machado -The black carbon influence on the rain cells
over the Amazon – (submetido a Atmos Research). Janeiro 2014.
32
Negri, R.G., L;A;T; Machado and Saulo Freitas. Análise da convecção resolvida
explicitamente pelo modelo BRAMS a partir da comparação com radiâncias de
satélites. Revista Brasileira de Meteorologia (em revisão).
Hobouchian Paula, P. Salio, Y. Skabar, D. Vila, 2014, Validation of satellite
precipitation estimates over South America with a network of high spatial
resolution observations. Atmospheric Research – International Precipitation
Working Group Special Issue.
Oliveira Rômulo, Ramon Braga, Daniel Vila, Carlos Morales, 2014, Evaluation of
SSMI/S Rainfall Estimates over Land During the Brazilian CHUVA-VALE Campaign.
Atmospheric Research – International Precipitation Working Group Special Issue.
Falck, Aline S., Daniel Vila, Javier Tomasella, Viviana Maggione, 2014, Avaliação de
um Modelo Estocástico de Erro Multidimensional Aplicado a Estimativas de
Precipitação por Satélite. Revista Brasileira de Meteorologia.
Morales, C. A., Machado, L. A. T., Angelis, C. F., Silva Dias, M. A. F., Fisch, G., Vila, D.,
Sakuragi, J., Carvalho, I. C., Neves, J. R., Anselmo, E. M., Biscaro, T. Evaluation of
TRMM PR Rainfall Estimates Over Brazil: A Contribution of CHUVA Project.
Submitted to Atmospheric Research. 2014.
4.1.3) Trabalhos em Preparação
Albrecht, R. I., C. A. Morales, et al.: Lightning detection signatures at different
technologies during CHUVA Project. Será submetido à Journal of Geophysical
Research.
Albrecht, R. I., S. J. Goodman, R. J. Blakeslee, D. E. Buechler: High resolution total
lightning climatology from 15-years of TRMM Lightning Imaging Sensor
observations. Será submetido à Monthly Weather Review.
Albrecht, R. I., W. F. A. Lima, C. A. Morales, T. S. Biscaro: Storm morphology and
electrification from CHUVA-GLM Vale do Paraiba field campaign. Será submetido à
Monthly Weather Review.
33
Machado, L. and J.P. Chaboureau. The Effect of Entrainment in Cloud Organization.
Sendo revisado para ser submetido novamente ao Mon. Wea. Rev.
Mattos, E., Luiz A. T. Machado and Earle Williams Lightning and Microphysical
Characteristics of Incipient Thunderstorms in the CHUVA-Vale Campaign a ser
submetido ao Journal Geophys. Res.
4.2) Livros e Capítulos de livros:
Weber Andrade Gonçalves, Luiz Augusto Toledo Machado and Clênia Rodrigues
Alcântara. PRECIPITATION CHANGES DUE TO THEAMAZON DEFORESTATION.
Amazon ISBN: 978-1-62618-191-5, 2013 Nova Science Publishers, Inc.
4.3) Apresentação de Trabalhos em Congressos
Albrecht, R., C. Morales, H. Höller, W. Lima, T. Biscaro (2013): CHUVA Contribution
to GLM and LI. GLM Science Team Meeting, 24-26 Setembro 2014, Huntsville, AL,
EUA.
Morales, C.; and L. A. Toledo Machado and M. A. Faus Silva Dias : Characteristics of
the Precipitating Systems during the 2002 Dry-to-Wet RACCI Field Campaign in the
Amazon Region, 36th Conference on Radar Meteorology, Breckenridge, CO, 12-21
Setembro 2013.
Cristiano Wickboldt Eichholz and Luiz Augusto Toledo Machado. Análise da
propagação de Sistemas Convectivos de Mesoescala durante o projeto CHUVA.
EPGMET 2013.
Earle Williams, Enrique Mattos, and Luiz Machado. Stroke Multiplicity Versus
Horizontal Scale of Negative Charge Regions in Thunderstorms. Ground
International Conference on Grounding and Earthing 2014.
Earle Williams, MIT; Enrique Mattos, CPTEC; Luiz Machado, CPTEC; Antonio
Saraiva, INPE. Lightning and Polarimetric Radar Behavior of Incipient
Thunderstorms in CHUVA. ICAE 2014.
34
Enrique Vieira Mattos, Earle Williams and Luiz Augusto Toledo Machado .
Lightning and Microphysics Characteristics of incipient Thunderstorms. ICAE
2014.
Esmaili R., Y. Tian, D. Vila, 2013, Storm Chasing Goes Global: Precipitation Systems’
Trajectories and Life Cycle Evolution as Seen from Space, American Geophysical
Union Fall Meeting, San Francisco, CA.
Esmaili, R. Tian, Y., Vila, D. Global Tracking and Life Cycle Analysis of Distinct Storm
Species using a Decade of Satellite Observations. American Meteorological Society
(Feb 2014), Atlanta, GA (talk)
Esmaili, R. Tian, Y., Vila, D. Satellite-based Global Storm Tracking, Climatology, and
Non-linear Life Cyle Evolution. European Geophysical Union (Apr 2014). Vienna,
Austria. (poster)
Gilberto Fisch, Theomar T. Neves e S. Raasch. The turbulent fluxes analyses over
pasture and forest in Amazônia using a LES /PALM Model. The 7th International
Scientific Conference on the Global Energy and Water Cycle, The Hague, The
Netherlands from 14-17 July 2014.
Gilberto Fisch. CONVECTION IN AMAZONIA: what is the role of large clearings to
enhance the rainfall? 14th EMS Annual Meeting & 10th European Conference on
Applied Climatology (ECAC) | 06 – 10 October 2014 | Prague, Czech Republic
HÖELLER, H., BETZ, H.-D., MORALES, C., BLAKESLEE, R. J., BAILEY, J. C., ALBRECHT,
R. I. (2013): Multi-sensor field studies of lightning and implications for MTG-LI.
2013 EUMETSAT Meteorological Satellite Conference & 19th American
Meteorological Society Satellite Meteorology, Oceanography, and Climatology
Conference, Vienna, Austria.
Luiz A. T. Machado and Jena Pierre Caboureau. Effect of Turbulence
Parameterization on Assessment of Cloud Organization. The 7th International
Scientific Conference on the Global Energy and Water Cycle, The Hague, The
Netherlands from 14-17 July 2014.
35
Luiz A. T. Machado, Enrique Mattos and Alan Calheiros. From Clouds to Rainfall,
from Storm to Thunderstorm: The CHUVA Project The 7th International Scientific
Conference on the Global Energy and Water Cycle, The Hague, The Netherlands
from 14-17 July 2014.
Luiz A. T. Machado, Enrique Mattos and Bruno Medina. Nowcasting Using Dual
Polarization Radar. 14th International Workshop on Technical and Scientific
Aspects of MST Radar. 2014.
Luiz A. T. Machado, Micael Cecchini, Enrique Mattos, Thiago Biscaro and Izabelly
Carvalho. Amazonian Cloud Microphysics observed by Radar and Halo: Cloud Life
Cycle, polluted and clean environments, upper air divergence and mass flux,
entrainment and DSD parameterization. ACRIDICON-CHUVA Worskhop . 2014.
Luiz A.T. Machado and Weber Gonçalves. Weather Sensitivity to Changes in
Amazonia Environment.
Envibras2014 : Environnement et géomatique :
approches comparées France - Brésil
Morales, C. A., J. R. Neves, E. M. Anselmo, K. S. Camara, W. Barreto, V. Paiva, R. Holle
(2014): 8 years of Sferics Timing And Ranging NETwork - STARNET: A Lightning
Climatology over South America. 23rd International Lightning Detection
Conference, 18-19 Março 2014, Tucson, AR, EUA.
Morales, C.A., Machado, L.A.T, Vila, D., Angelis, C.F., Silva Dia, M.A. F., Fish G., ., J. R.
Neves, E. M. Anselmo , Precipitation Features Observed during the first 4 CHUVA
Field Campaigns in Brazil. NASA Precipitation Measurement Missions (PMM)
Science Team Meeting, 17-23 Março 2013, Anapolis, Maryland, EUA.
Renato Galante Negri and Luiz Augusto Toledo Machado. Improving the nowcast of
mesoscale convective systems. 12th International Winds Workshop
Thomas S. Kaufmann e Gilberto Fisch. The structure of the atmospheric boundary
layer coupled with the heterogeneity of the surface during the SAMBBA
experiment held in Amazonia – 2012. 15th Conference on Mesoscale Processes,
American Meteorological Society, agosto 2013, Portland, EUA.
36
Vila D., M. Paula Hobochian, Aline Falck, Wagner Lima, Eder Vendrasco, Romulo
Oliveira, 2013, Satellite Rainfall Validation Activities over South America, First
Megha-Tropiques Ground Validation Workshop, Toulouse, 25 – 27 September
2013.
Vila D., N. Viltard, L. Machado, W. Lima, 2013, Satellite Rainfall Retrievals during
CHUVA-GLM Experiment: Rainfall Validation and Life Cycle Considerations. 2013
EUMETSAT Meteorological Satellite Conference, Vienna, Austria, Setembro 2013.
Vila D., Ramon Braga, 2013, Ice water path study using passive microwave sensors
during the cloud life cycle, EUMETSAT Meteorological Satellite Conference, Vienna,
Austria, Setembro 2013.
4.4) Orientações Concluídas
4.4.1) Doutorado concluído
Alan James Calheiros. Propriedades radiativas e microfísicas das nuvens quentes
continentais: O potencial para estimar a precipitação por satélite INPE. Orientador
Luiz A. T. Machado
Ludmila Monteiro da Silva Tanaka. Convecção profunda sobre a Amazônia Central,
Clima e Ambiente. Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, INPA, Brasil.
Orientador Prakky Satyamurti e Luiz Machado
4.4.2) Dissertação Concluída
4.4.3) Iniciação Científica concluída
Ana Cláudia Thomé Sena. Evolução das condições atmosféricas associadas a chuvas
intensas em São Paulo: observações no passado e projeções futuras nos cenários
de mudanças climáticas. 2013. Iniciação científica (Meteorologia) - Universidade
de São Paulo. Orientadora Maria Assunção F. Silva Dias
4.4.4) Pos-Doc concluído
37
CLARA MIHO NARUKAWA IWAB (2013-2014). Bolsa: FUNDESPA.Título: Antenas
Especialistas para Sistemas de Detecção de Raios. USP. Orientador: Carlos Augusto
Morales
Negri R. G. “Análise da convecção resolvida pelo modelo BRAMS referente aos
experimentos de campos do projeto CHUVA” CNPq (2012-2013). Luiz Machado
4.5) Orientações em Andamento
4.5.1) Teses de Doutorado em Andamento
Aline Schneider Falck. INPE. Avaliação de um modelo estocástico de erro
multidimensional aplicado a estimativas de precipitação por satélite (2011).
Orientadores: Javier Tomasella- Daniel Vila
Cristiano Wickboldt Eichholz. Propagação de Células Convectivas INPE (2012).
Orientador Luiz A. T. Machado
Enrique Mattos Microfísica e Eletricidade das Tempestades. Tese de Doutorado –
INPE (2011). Orientador Luiz A. T. Machado.
Evandro Moimaz Anselmo. Morfologia das Tempestades no Brasil. Início: 2010.
Previsão da Defesa: Abril 2014. Bolsa CNPq, USP. Orientador: Carlos A. Morales.
Izabelly Carvalho da Costa. Análise das distribuições de tamanho de gotas de chuva
em função do evento sinótico, tipo de nuvem e fase do ciclo vida: Uma contribuição
a parametrização de nuvens. INPE (2013). Orientador Luiz A. T. Machado
Ramon Campos Braga (2013-2017). (CAPES). Título: Interações entre aerossol,
nuvens e precipitação na Amazônia. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.
Rachel Ifanger Albrecht (IAG/USP) e Dr. Daniel Vila (CPTEC/INPE)
Romulo Juca Oliveira. INPE. Titulo: Validação das estimativas de precipitação da
constelação GPM sobre America do Sul (2014). Orientador Daniel Vila
Theomar T. Neves: Uso de modelos LES para analisar os fluxos turbulentos
verticais em áreas de floresta e pastagem na Amazônia. INPE (2011), Orientador:
Gilberto Fisch
38
Thomas S. Kaufmann: Análise do fluxo de Entramento na Convecção da Amazônia.
INPE (2012), Orientador: Gilberto Fisch
Vinicius Banda Sperling (2013-2017) (CAPES).Características das tempestades
nos trópicos. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Rachel Ifanger Albrecht
(IAG/USP) e Dr. Daniel Vila (CPTEC/INPE)
Mercel José dos Santos. Análise observacional e numérica da brisa do Rio
Amazonas. 2012. Tese (Meteorologia) - Universidade de São Paulo- Bolsa CNPq.
Orientadora Maria Assunção F. Silva Dias
Gláuber Camponogara. Interação entre aerossóis de queimadas na Amazônia e
Sistemas Convectivos de Mesoescala na Bacia do Prata: um estudo numérico
assimilando dados especiais do Projeto CHUVA e AEROCLIMA. 2012. Tese
(Meteorologia) - Universidade de São Paulo – bolsa FAPESP. Orientadora Maria
Assunção F. Silva Dias
Ivan Saraiva. Variabilidade das nuvens quentes e frias na Amazônia. 2011. Tese
(Clima e Ambiente) - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia. Orientadora
Maria Assunção F. Silva Dias
4.5.2) Dissertações de Mestrado em andamento:
Alice Macedo. Análise Observacional da Radiação Solar na Amazônia Central
utilizando-se dos dados do Projeto GoAmazon / CHUVA. INPE (2014), Orientador:
Gilberto Fisch
Bruno Lisbôa Medina. Previsão Imediata Usando Radar de Dupla Polarização INPE
(2013). Orientador Luiz A. T. Machado
Ana Cláudia Thomé Sena. : Padrões de grande escala associados à extremos de
precipitação diária em São Paulo. 2014. Dissertação (Meteorologia) - Universidade
de São Paulo. Orientadora Maria Assunção F. Silva Dias
Ana Maria Pereira Nunes. Climatologia e Ambiente dos eventos extremos de
precipitação na Amazônia. 2013. Dissertação (Meteorologia) - Universidade de São
Paulo. Orientadora Maria Assunção F. Silva Dias
39
4.5.3) Iniciação Científica em Andamento
Amanda Romão de Paiva (2012-2014). (CNPq).Título: Raios ascendentes e sua
detecção por sistemas de localização de descargas. Universidade Federal de
Itajubá. Dr. Marcelo Saba (IAG/USP) e Dra. Rachel Ifanger Albrecht (IAG/USP)
Pedro Augusto Sampaio Messias Ribeiro. Bolsa PIBIC-USP. USP. Tempestades
Elétricas na Região Metropolitana de São Paulo. Início: 2012. Orientador: Carlos A.
Morales
Rebeca Fonseca de Oliveira Pereira – INPE. Estudo sobre a Propagação dos
Sistemas Convectivos atuantes no Sudeste do Brasil (2013) - aluna UNIFEI
Victor Keichi Tsutsumiuchi
(2013-2015) (CNPq).Título:
Estimativa de
precipitação a partir do radar meteorológico de dupla polarização durante o
experimento CHUVA-GLM Vale do Paraíba. Universidade de São Paulo . Rachel
Ifanger Albrecht (IAG/USP) e Carlos A. Morales (IAG/USP)
Gabriel Martins Palma Perez - Evolução Interanual e Interdecadal das
Tempestades Locais em São Paulo: O Papel da Brisa Marítma – bolsa FAPESP.
Orientadora Maria Assunção F. Silva Dias.
4.5.4) Pos-Doc em Andamento
Alan James Calheiros. Previsão Imediata utilizando satélite e radar INPE.
Orientador Luiz A. T. Machado (Bolsa PNUD).
Isabel Tamara Pedron - ´Chuvas em Curitiba: tendências, variabilidade, valores
extremos e tempos de retorno’. Orientadora Maria Assunção F. Silva Dias.
4.5) Cursos organizados
Chuva Workshop – Manaus – Fevereiro-março 2014. INPE SIPAM
Lightning Detection & Applications no Training Workshop on Nowcasting
techniques: TNOTE, Organização Meteorológica Mundial, WWRP, Buenos Aires –
Argentina, 7 a 10 de Agosto de 2013. Carlos Augusto Morales.
40
5) Descrição da aplicação dos recursos de Reserva Técnica e Benefícios
Complementares
A reserva técnica foi utilizada para compra de passagens para o experimento em
Manaus, baterias para os pluviômetros, monitor e CPU para realização de trabalho,
mesas e cadeiras para mobiliar o container de medidas do radar, impressora e
teclado e mouse.
Os Benefícios complementares para Luiz Machado foram utilizados para participar
da reunião do GPM em Roma, extensão da missão em Toulouse e do Convection
Working Group em Zagreb. Para o Gilberto Fisch os benefícios complementares
forma utilizados para participar de workshops em Santa Maria, Fortaleza e
Manaus, uma descrição detalhada é apresentada nos relatórios nos ANEXO 17 e
18.
6) Solicitação e Justificativa de Prorrogação e Aditivo
6.1) Solicitação de Prorrogação
O Projeto adquiriu uma dimensão internacional e aumentou consideravelmente o
número de pesquisadores e alunos brasileiros envolvidos. O esforço para montar a
infraestrutura do projeto em um experimento justifica a coleta por um período
maior. Consequentemente, os experimentos passaram a ter maior duração e foram
ajustadas as componentes internacionais com experimentos bem mais longos que
os previstos inicialmente. A última campanha do CHUVA ocorrerá em Manaus no
período de Agosto de 2014 a Outubro 2014, oportunidade na qual acaba o leasing
do radar Banda X. No projeto inicial esta campanha estava prevista para ocorrer
somente em um mês. O GoAmazon, experimento que será realizado conjuntamente
com o CHUVA foi estendido até 2015. Desta forma, solicitamos um ano adicional
para que possamos realizar esse grande experimento em Manaus, compilar os
dados, preparar a base de dados para a divulgação e avançar nos estudos
científicos propostos. Hoje o CHUVA tem parcerias com a Alemanha (ACRIDICON aeronave HALO para trazer ao experimento em Manaus) e com o EUA (MIT,
Havard, - GoAmazon, Texas e Colorado - DOE_FAPESP). Todas essas colaborações
em torno da temática do CHUVA justificam a necessidade de um ano adicional do
Projeto.
O Experimento da estação de transição seca-chuvosa que corresponde ao segundo
período intensivo (IOP) do GoAmazon é uma grande oportunidade de validação
das medidas com aquelas realizadas por aviões. Todos os equipamentos do CHUVA
já estão instalados em Manaus e prontos para a operação. Uma grande manutenção
está agendada para o mês de Maio do radar para deixa-lo em perfeitas condições
de operação no segundo IOP.
41
6.2) Solicitação de Remanejamento de Verbas
Para apoiar o transporte do radar e como o serviço já inclui o serviço de guincho
na retirada e colocação e a solução para a torre permitiu economizar algum
recurso é possível transpor 17000,00 de torre e guincho para contratação de
aluguel de caminhão. A solução para a torre (aluguel de container especial)
permitiu economizar recurso que não serão mais utilizados (o aluguel do container
já está pago até fim do experimento). Ainda para complementar o custo do retorno
dos equipamentos reduzimos despesas com combustível no valor de 7.500,00.
6.4) Solicitação de Aditivo
O Projeto CHUVA se prepara para a última campanha do GoAmazon, em Manaus
em Agosto a Outubro de 2014. Nesse experimento teremos além do parque de
equipamentos do ARM (Atmospheric Radiation Measurements) o avião G1,
americano e o Halo. Como mencionado, o CHUVA será uma das componentes
brasileiras nesse experimento e, portanto, necessitamos de apoio para essa
campanha extra.
Para realizar esse último experimento será necessário: 1) Diárias para manter
pessoal, 2) Passagens e 3) Transporte do radar para o Porto de Santos onde o será
entregue o radar, pois o leasing se encerra.
Desta forma, descrevo em detalhes os aditivos solicitados para essas três
componentes:
1) Diárias;
O número previsto de pessoas/dia no campo foi reduzido para essa
campanha, contudo, como o número de dias é muito elevado, será
necessária a complementação de recursos neste item orçamentário. O
experimento de Fevereiro e Março acabou necessitando de um número bem
maior que o inicialmente previsto haja vista a complexidade da operação
que necessitou de pessoas no container de medidas em Manacupuru, no
radar no sítio T3, também em Manacupuru, de pessoas no SIPAM para a
realização do daily report e acompanhamento do tempo durante os voos e
da operação do avião no aeroporto. Havia também a expectativa que o
projeto do DOE-FAPESP GoAmazon contemplasse os pesquisadores que
estão no campo realizando o experimento, mas inexplicavelmente os
projetos selecionados não contemplaram as pesquisas de campo do
GoAmazon e portanto este aporte de recursos não existindo o projeto teve
que apoiar um número maior de pessoas. O cálculo realizado considera: o
42
período intensivo (IOP) de 80 dias incluindo a preparação e desmontagem.
Nesse período teremos que manter pelo menos três técnicos na operação
dos instrumentos que totaliza 240 diárias. Para a participação científica e
coordenação estamos considerando 4 pesquisadores nos 80 dias de IOP
totalizando 240 diárias. Logo o total de diárias necessárias corresponde a:
IOP técnicos
240
Coordenação e apoio científico. 240
Total=
480 diárias de 300,00 ou 226 diárias de
385,00.
Considerando uma diária de 300 reais (custo de hotéis em Manaus é alto)
totalizamos um valor final de diárias de 144000,00 reais.
Considerando que o valor disponível hoje é de 57360,00. Será necessário
um aditivo de diárias=144.000,00-57.360,00=86.640,00 reais.
2) Passagens
As passagens São Paulo-Manaus-São Paulo tiveram um enorme aumento de
valor, as passagens agora estão com valor em torno de 1800,00 reais.
Iremos precisar no mínimo de 25 passagens que totaliza um valor de
45.000,00 reais.
3) Em Manaus estão o container e o radar que precisam retornar para São
Paulo. O Radar deve ser transportado para o Porto de Santos ou Cachoeira
Paulista (ainda a definir), conforme definido no final do contrato de leasing
do radar. Esse transporte estava previsto ser realizado com transporte do
INPE. Contudo, não foi aprovada a solicitação e o mesmo necessita ser
realizado com transporte privado. Logo, será necessário leva-lo em um
caminhão de prancha rebaixada para não ultrapassar os 5 metros de altura
permitidos. O custo deste transporte, conforme o custo no transporte de
ida, incluindo seguro e ICMS é de 50.000,00 reais. O projeto está transpondo
parte de outros itens para complementar esse custo. O aditivo é no valor de
33.000,00 reais.
7) Relatório Bolsa TT
No ANEXO 19 , encaminhamos o relatório de Treinamento Técnico da Virginia de
Oliveira Quintano.
43

Relatório Anual de 2014 (Clique aqui para ver o arquivo )

Transcrição

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