Resumos - Difusão do Conhecimento

Transcrição

ANAIS DO XII EPGMET
Encontro dos Alunos de Pós-Graduação
em Meteorologia do CPTEC/INPE
Campos do Jordão, SP.
Outubro de 2013
Comitê Organizador:
Discentes
Bruno Zanetti Ribeiro
Daniela Carneiro Rodrigues
Danielson Jorge Delgado Neves
Graziela Luzia da Costa
Helena Barbieri de Azevedo
Lincoln Muniz Alves - Representante dos
Discentes e Coordenador Geral XII EPGMET
Otacílio Neto
Rômulo Augusto
Docentes
Dr. Dirceu Luis Herdies - Coordenador Acadêmico
Dra. Simone Sievert
Apoio
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ÁREA TEMÁTICA 01 :: Clima e Mudanças Climáticas ::
Características Espaciais do Índice de Precipitação Normalizada (SPI) no Estado do Pará
Sergio Santos; Celia Campos Braga; Clovis Sansigolo e Thamiris Brandão
Instituto Nacional de Pesquisas Espacias | [email protected]
O SPI (Índice de Precipitação Normalizada) é utilizado para quantificar o déficit e/ou
excesso de precipitação nas múltiplas escalas de tempo. Ele tem se mostrado bastante
útil no monitoramento da precipitação, principalmente pela sua flexibilidade, simplicidade
de cálculo e interpretação. Desta forma, determinaram-se regiões homogêneas do SPI na
escala de três meses no Estado do Pará, através da análise Fatorial em Componentes
Principais (ACP) e Agrupamento. Para isso, utilizaram-se dados mensais de 72 postos
pluviométricos distribuídos no Estado. Aplicou-se a análise de agrupamento hierárquico
aos 18 fatores comuns espaciais de SPI-3, que explicam 70% da variação total dos
dados, usando o método de variância mínima proposto por Ward em 1963. Os resultados
mostraram três regiões homogêneas (Rh) do SPI-3, são elas: Rh-1 (litoral), Rh-2
(central /norte-noroeste) e Rh-3 (sul). Escolheu-se aleatoriamente uma estação dentro de
cada Rh para discutir as principais características do SPI-3. A cidade de Castanhal
representou o Rh-1 e ficou classificada com 26 eventos secos e 21 chuvosos; a Rh-2,
representada pela cidade de Uruara, apresentou 19 eventos secos e 29 chuvosos e por
último a cidade de Barreira do Campo representou o Rh-3, nessa região homogênea
observamos 19 eventos secos e 32 chuvosos. A metodologia empregada mostrou que
para a região do litoral ocorreram mais eventos secos do que chuvoso. Enquanto que
para as Rh-2 e Rh-3, que ocupa a porção central/norte-noroeste e sul do estado,
identificou-se mais eventos de chuva, porém com pouca duração. Isto pode está
relacionado a influencias dos distintos fenômenos meteorológicos de grande e pequena
escala como: Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), Zona de Convergência do
Atlântico Sul (ZCAS), Linhas de Instabilidade, Efeito de Brisa Marítima, Convenção local,
dentre outros. Que atuam nas diferentes regiões homogêneas do estado.
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Evolução do GNSS Meteorologia no Brasil Beneficiando a Previsão Numérica de Tempo
sobre a América do Sul
Luiz Fernando Sapucci; Fábio L. Diniz; Lucas A. Avanço; João Z. Gerd de Mattos; Luis
Gustavo Gonçalves de Gonçalves
O Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS - Global Navigation Satellite System)
engloba os diversos sistemas de posicionamento por satélites existentes atualmente.
Como a atmosfera terrestre influencia a propagação dos sinais entre os satélites GNSS e
os receptores, um atraso no tempo de propagação é gerado. A partir dos dados dos
receptores instalados em bases terrestres obtêm-se o valor do atraso projetado na
direção zenital, e a partir deste, obtêm-se valores do conteúdo de vapor d’água integrado
na coluna atmosférica (Integrated Water Vapor-IWV) com boa precisão e alta resolução
temporal. As aplicações das observações GNSS no monitoramento das variáveis
atmosféricas de interesse para as ciências meteorológicas compõem um grupo de
pesquisa denominado “GNSS Meteorologia”. A existência de áreas desprovida de dados
meteorológicos pode ser generalizada para todos os países da América do Sul, sem gerar
inconsistência. Em consequência disso, nessa região do globo o desenvolvimento do
GNSS Meteorologia em bases terrestres passa a ter especial importância, pois com
poucos investimentos é possível adequar as redes de receptores já existentes para fins
geodésicos para o monitoramento do vapor d’água atmosférico. Atentos a esse importante
aspecto , diversos projetos que visam investigar o potencial operacional dessa linha de
pesquisa sobre o território brasileiro têm sido incentivados pelas principais agências
brasileiras de fomento à pesquisa. Exemplos disso são: o projeto temático financiado pela
Fapesp intitulado “GNSS: investigações e aplicações no posicionamento geodésico, em
estudos relacionados com a atmosfera e na agricultura de precisão” e o projeto
denominado SIPEG, cujo título é “Sistema Integrado de Posicionamento GNSS para
Estudos Geodinâmicos” conta com recursos provenientes de um Instrumento Contratual
da Rede Temática de Estudos Geotectônicos CT-PETRO (PETROBRAS) e o INPE. Em
ambos os projetos, a linha de pesquisa GNSS Meteorologia faz parte dos subgrupos de
pesquisas que visam aplicações das redes GNSS para as aplicações em Meteorologia e
Climatologia. Além de outras aplicações, o ponto principal do GNSS Meteorologia é a
assimilação desses dados nos modelos de Previsão Numérica de Tempo (PNT). Nessa
atividade, esses projetos contam com o envolvimento de pesquisadores do Grupo de
Desenvolvimento em Assimilação de Dados (GDAD) do CPTEC/INPE o qual tem com
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meta melhorar o desempenho dos modelos de PNT ao gerar condições iniciais mais
apropriadas para essa tarefa, considerando as imperfeições existentes na modelagem. O
presente trabalho tem por principal objetivo discutir os benefícios em potencial à PNT
obtidos com a evolução do GNSS Meteorologia, com ênfase para a melhoria das
previsões sobre a América do Sul. Resultados preliminares obtidos utilizando valores IWVGNSS assimilados no sistema operacional do CPTEC (G3DVAR) serão apresentados e
discutidos.
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Previsões climáticas sazonais para a América do Sul para dois episódios opostos da
Oscilação Sul utilizando um modelo regional
Julliana Larise M. Freire; Saulo R. Freitas; Caio Augusto S. Coelho
A previsão climática na escala de tempo sazonal tem contribuído efetivamente para o
planejamento de atividades de diversos setores da sociedade que são afetados pela
variabilidade climática, tais como, energia, hidrologia, agricultura e saúde. A necessidade
de um maior detalhamento das previsões através do aumento da resolução espacial da
informação climática tem concentrado nos últimos anos esforços de pesquisas em várias
regiões do globo. A aplicação da técnica de redução de escala através de modelagem
dinâmica regional, conhecida como downscaling dinâmico, vem sendo utilizada com esse
objetivo, que em particular para o presente trabalho consiste no uso de um modelo
regional (BRAMS) aninhado unidirecionalmente a um modelo climático de circulação geral
da atmosfera – MCGA (no caso, o do CPTEC). O presente estudo tem como objetivo,
análisar médias sazonais da pressão atmosférica, temperatura do ar, vento zonal e
meridional nos altos (200hpa) e baixos (850hpa) níveis observados (reanálises/CFSR) e
previstos pelo modelo global (MCGA/CPTEC) e pelo modelo regional (BRAMS) para o
período de MAM de dois eventos climáticos extremos: um episódio de El Niño (1983) e
um episódio de La Niña (1989). As previsões com o BRAMS foram produzidas na
resolução espacial de 30 km de latitude por 30 km de longitude, tendo como condições
iniciais as previsões do MCGA do CPTEC e como condições de contorno a persistência
das anomalias de temperatura da superfície do mar do mês de Janeiro anterior e a
umidade do solo climatológica. Os resultados obtidos mostraram que o modelo regional
BRAMS reproduziu bem as características climáticas durante os eventos ENOS
estudados. Observa-se que os modelos conseguem capturar o padrão de pressão
atmosférica mais (menos) elevada e sobre o continente (oceano) durante o período de La
Niña (El Niño), sendo o modelo regional o que apresenta os resultados mais satisfatórios
quando comparados às observações. O padrão espacial da temperatura é razoavelmente
bem representado pelos modelos global e regional, para os anos de 1983 e 1989. Nas
regiões Norte e Nordeste da América do Sul (AS) o MCGA/CPTEC apresentou melhor
representação dos padrões observados quando comparado ao BRAMS, já nas demais
regiões o BRAMS representou melhor as características observadas do que o
MCGA/CPTEC. As observações e previsões para a região tropical da AS indicam
temperaturas mais (menos) elevadas durante a atuação do epsódio de El Niño (La Niña).
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Em relação aos padrões de circulação atmosférica de altos (200hpa) e baixos (850hpa)
níveis, pode-se observar que os modelos conseguem reproduzir as características típicas
dos eventos climáticos extremos investigados. Para o ano de 1983 o modelo regional
reproduz mais realisticamente a condição observada de posicionamento e intensidade do
jato subtropical sobre a América do Sul. No ano de 1989 o modelo regional consegue
representar de forma satisfatória a circulação e posicionamento da alta da Bolívia.
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Statistical Analysis of extreme events in long-time series from Amazon basin
Lincoln Alves, Jose A. Marengo
A number of extreme climate events, such as severe droughts and floods, in the Amazon
basin ocurred in recent years. These events caused significant consequences for the
ecosystems and for regional people. One of the most important questions regarding short
term extreme events is whether their occurrence is increasing or decreasing over time. As
a starting point for this, here we used rainfall dataset, during the period 1961-2010 in order
to investigate possible trends in annual and seasonal precipitation. The Mann-Kendal test
is performed to investigate the trends. In addition, a large ensemble of simulations with the
global and regional models are used to assess the potential impact of climate change on
precipitation over Amazon basin and explore the uncertainties associated with the various
model parameterisations.
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Climatologia da previsão sazonal de precipitação do Modelo Eta comparada a base de
dados GPCP e dados observados
Nicole Costa Resende, Josiane F. Bustamante, Daniela Carneiro Rodrigues, Sin Chan
Chou
A climatologia da previsão sazonal do modelo Eta possibilita o conhecimento dos erros
sistemáticos do modelo quando integrações de longo prazo são realizadas. Neste
contexto, é possível inferir sobre as variações interanuais no clima, além de verificar a
capacidade do modelo em reproduzir essas variações através da previsão sazonal. Sendo
assim, o objetivo deste trabalho é construir a climatologia do modelo Eta e analisar as
regiões em que os erros sistemáticos são mais proeminentes. Para a realização deste,
utilizou-se os dados de previsão sazonal do modelo Eta, na resolução de 15 km e 38
níveis na vertical, o qual utiliza como condição inicial e condição de contorno o modelo
Eta sazonal na resolução de 40 km. A região de estudo engloba o Brasil, com latitudes
variando entre 35°S e 6°N, e longitude variando de 83 e 34°W. Analisaram-se os meses
de fevereiro, março, abril e maio, para o período de 2001 a 2010. A climatologia foi
construída a partir da inclusão de incertezas em decorrência das perturbações nas
condições iniciais. A integração do modelo partiu de cinco condições iniciais com
diferentes datas, do dia 13 de cada mês até o dia 17 por um período de quatro meses e
meio. Foram executadas cinco rodadas para cada mês, entre os anos 2001 e 2010,
formando um conjunto de cinquenta rodadas. Foram calculadas as médias das previsões
do modelo Eta, as médias dos dados observados e das estimativas de precipitação
geradas pelo Global Precipitation Climatology Project (GPCP), para se determinar o erro
sistemático do modelo, a fim de verificar as regiões em que o modelo subestima ou
superestima a precipitação. Verificou-se que todos os campos representam corretamente
a variação interanual da chuva, com diminuição da chuva ao longo do período de
fevereiro a maio. Observou-se também que o modelo superestimou a precipitação na
região Norte, principalmente na região próxima ao estado do Amapá. Através deste,
conclui-se que, em geral, as previsões do modelo tendem a superestimar a precipitação
durante todos os meses. Os maiores erros foram encontrados nas latitudes ao norte de
5°S. Conclui-se que estas previsões apresentam potencial para indicação das condições
sazonais de precipitação, pois reproduzem razoavelmente bem o padrão da precipitação
desta época no Hemisfério Sul.
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Oscilação da quantidade de energia contida nas ondas de gravidade da
superfície dos oceanos
Andre Lanfer, Paulo Nobre
A quantidade de energia retida na superfície dos oceanos é fruto das iterações oceanoatmosfera. Focando na questão de momentum, as ondas capilares e de gravidade
superficiais são os principais meios de transferência de energia da atmosfera e os
oceanos. Com base em dados de reanálise(NCEP2), integrando toda a superfície
terrestre e calculando a quantidade de energia cinética contida nas frequências das ondas
de gravidade foi possível estabelecer uma serie temporal de energia contida em períodos
de 3 a 30 segundos. Esta série temporal foi analisada espectralmente, onde foram
detectados, oscilações em diversas escalas de tempo, sendo as principais: 7-15
dias,Anual, 2-3 anos e decadal. Utilizando diversos índices climáticos, foi possível
estabelecer correlações com El Niño, PDO e MJO. As oscilações do parâmetros das
ondas da superfície dos oceanos podem ser utilizadas para detectar, analisar e prever
oscilações de longo período, inclusive mudanças sutis, ao serem analisadas ponto a
ponto.
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Modelagem do fogo no arco do desmatamento Brasileiro, usando o modelo de vegetação
dinâmica INLAND/IBIS acoplado a um modelo de propagação do fogo
Etienne Tourigny, Carlos Nobre, M. Cardoso
O desmatamento das florestas tropicais associado às práticas de queima e corte para
extração de madeira, agricultura e pecuária é um principal contribuinte para poluição
atmosférica e emissões de CO2, que ocorrem de forma imediata devido à queima de
biomassa e posteriormente devido à eliminação de um possível sumidouro de CO2.
Além disso, as projeções das mudanças climáticas para a Amazônia durante o século XXI
mostram uma diminuição da resiliência da floresta com possível substituição das florestas
tropicais por savanas, adicionado ao desmatamento antrópico. Os feedbacks potenciais
entre LUCC (do inglês Land-Use and Land-Cover Change) e as mudanças climáticas
podem ser responsáveis de um aumento da perda de florestas tropicais e aumento das
taxas de emissão de CO2, através de mecanismos como degradação do solo e aumento
da ocorrência e severidade de incêndios. No entanto, o entendimento atual dos processos
de queima (incluindo ignição, propagação e efeitos) em florestas tropicais e os feedbacks
com o clima ainda não são completamente entendidos e precisam de mais pesquisas.
Como os processos de LUCC e queimadas associadas ocorrem em escalas locais
relacionando-os aos processos atmosféricos de grande escala requer um meio de upscaling dos processos de escala grossa para os de escala fina. Nossa abordagem é de
acoplar modelos que operam em diferentes escalas espaciais e temporais: um Modelo
Global do Clima (GCM), Modelo de Vegetação Global Dinâmico (DGVM); modelo de
superfície) e modelos LUCC e de propagação do fogo na escala local. O modelo climático
resolve os processos e forçantes de larga escala, que são captadas pelo DGVM e retroalimentada de volta para o clima. Processos de resolução fina, como o desmatamento, o
uso do uso da terra e as queimadas associadas (assim como os incêndios naturais) são
resolvidos ao nível local. Um esquema de tiling permite representar a heterogeneidade da
escala local, mantendo a eficiência computacional do modelo de superfície em
comparação
com os modelos tradicionais de landscape. A propagação e o
comportamento do fogo são modelado em uma escala fina (~ 500m) para representar a
paisagem detalhada, utilizando um modelo de propagação do fogo empírico. A escala
relativamente grossa (em comparação com outros modelos de propagação do fogo) é
necessária devido à escassez de informações sobre a cobertura de terra e histórico
detalhado fogo (especialmente nos trópicos e países em desenvolvimento). Este trabalho
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apresenta os primeiros resultados de um modelo de propagação do fogo espacialmente
explícito acoplado ao modelo de superfície INLAND / IBIS. Nossa área de estudo
compreende regiões selecionadas dentro ou próximos do "arco do desmatamento" no
Brasil. Para o treinamento e avaliação do modelo, assim que para avaliar os produtos
globais de área queimada (MCD45 e MCD64), várias áreas foram mapeadas utilizando
imagens de alta resolução dos sensores TM/ETM+ (Landsat).
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Surface heat fluxes influence on the development of the South American
monsoon breeze circulation
Aline Bilhalva da Silva e Manoel Alonso Gan
This study presented the relationship between the thermodynamic of the monsoon breeze
formation and the surface heat fluxes during the rainy season onset. It was analyzed by
pentad composts during 1989-2010 for the follow variables: latent and sensible heat fluxes
in surface, and anomaly zonal fields of the temperature, specific humid, divergence,
omega and zonal wind for the pattern levels. The domain used is 0 - 30°S e 85° - 30° W.
Compost fields were building and the zero pentad was considered as the onset date of the
rainy season. The results showed that during the 12 pentads precede to the onset there
was intense atmospheric heating near the surface in the Central Brazil. Furthermore, the
presence of surface air confluence and ascendent movement close to the region 45º-55ºW
was also observed. At east of the positive thermal anomaly core, a horizontal temperature
gradient between the continent and the ocean that were associate to the biggest values of
sensible heat flux was present. After the onset date, reduction of the positive thermal
anomaly in the heat core, movement ascendent and intensification of the specific humidity
over the continent in middle and low level of atmosphere were noticed. Other important
result is that the latent heat flux was more intense after the central pentad because the
precipitation occasioned soil saturation. This situation stimulated the highest transference
of latent heat flux from the surface to the atmosphere. Thereby in the antecedent period of
the rainy season onset date, the low level of atmosphere was dry and warm and the
sensible heat flux was more important for the vertical movement intensification. The
increase of the latent heat flux from the surface to the atmosphere contributed to the
maintenance of the convective process and the breeze circulation after the zero pentad.
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Análise da água precipitável e dos fluxos de calor latente/sensível no início da estação
chuvosa das regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil
Danielson Jorge Delgado Neves, José António Aravéquia
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais | [email protected]
A estação chuvosa nas regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil é o objeto de estudo da
presente pesquisa, que incide sobre a caracterização das condições atmosféricas de
umidade e fluxos de calor (latente e sensível) nos momentos que precedem o início das
chuvas nessas regiões para o período 2000-2010. Dados de reanálise de água
precipitável da "Climate Forcast Reanalysis System" (CFSR) foram utilizados para
identificar o início da estação chuvosa, usando a metodologia proposta por Zeng e Lu
(2004). Esta metodologia utiliza o Índice Normalizado de Água Precipitável (NPWI), que
identifica o instante em que ocorre o início da estação chuvosa, a partir do momento em
que o índice for superior ao limiar 0618. Esta data foi utilizada para observar a evolução
dos fluxos de calor durante o início da estação chuvosa. Os resultados apontaram as
datas para o início da estação chuvosa, perto das datas indicadas na literatura, durante a
primavera, entre os meses de outubro e novembro, precedido por um aumento gradual na
quantidade de água precipitável na atmosfera destas regiões, levando a uma diminuição
do fluxo de calor sensível uma vez que a radiação solar passa a atuar principalmente na
evaporação da umidade do que para aquecer as superfícies.
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Influência dos padrões de variabilidade de baixa frequência na precipitação amazônica
Thamiris Brandão; I. A. Santos
Universidade Federal do Rio de Janeiro | [email protected]
A influência dos Padrões de variabilidade de baixa frequência na precipitação e na
radiação de onda longa no topo da atmosfera da Amazônia foi analisada através da
técnica dos Compósitos para o período de 1980 a 2010 com dados da reanálise do
NCEP/CFSR. Os resultados mostraram que a MJO influência positivamente a
precipitação e a radiação de onda longa na Amazônia desde quando a onda está sobre o
Pacífico leste, na primavera, e quando a onda se encontra sobre as latitudes da Amazônia
principalmente no verão e outono. A fase positiva do El Niño/Oscilação Sul, do modo 2 do
Padrão Pacífico América do Sul e da Oscilação Decadal do Pacífico (da Oscilação
Antártica e do modo 1 do do Padrão Pacífico América do Sul) modularam negativamente
(positivamente) a precipitação na Amazônia. A influência isolada da Oscilação Antártica
(do El Niño/Oscilação Sul), removendo o efeito do El Niño/Oscilação Sul(da Oscilação
Antártica), apresentou uma intensificação do sinal da fase positiva da Oscilação
Antártica(negativa do El Niño/Oscilação Sul), o que contribui no aumento da precipitação
Amazônica, assim como a influência combinada da Oscilação Antártica e do El
Niño/Oscilação Sul.
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Tendências da variabilidade temporal do Atlântico Sul para temperatura da superfície do
mar e altura do nível do mar de 1993 a 2011.
Isabel Porto da Silveira; Luciano Ponzi Pezzi; Ronald Buss de Souza; Christine Provost
Em um sistema complexo como o Oceano Atlântico Sul é possível descrever toda a
variabilidade através de processos lineares? O que existe por trás das tendências
lineares? Dezenove anos de dados semanais de anomalia do nível do mar (ANM) oriundo
de altimetria e de temperatura da superfície do mar (TSM) foram utilizados para obter
tendências lineares e cúbicas para o oceano Atlântico Sul, de 10oS a 60oS. Os resultados
mostraram padrões espaciais completamente diferentes. Em um sistema complexo como
o Oceano Atlântico Sul é possível descrever toda a variabilidade através de processos
lineares? O que existe por trás das tendências lineares? Dezenove anos de dados
semanais de anomalia do nível do mar (ANM) oriundo de altimetria e de temperatura da
superfície do mar (TSM) foram utilizados para obter tendências lineares e cúbicas para o
oceano Atlântico Sul, de 10oS a 60oS. Os resultados mostraram padrões espaciais
completamente diferentes para TSM e ANM quando foram comparadas as tendências
linear e cúbicas. Grande parte do oceano Atlântico Sul responde à tendência cúbica, o
que implica em mudanças de sinal ao longo do período analisado. A tendência cúbica
explica a linear, onde tendências lineares são substituídas por um sinal oscilatório com
dimensões de larga escala. As tendências lineares de ANM e TSM analisadas para o
período são de +3,1 mm.ano-1 e +0.14 ºC.década -1, respectivamente. Entretanto, quando
a tendência cúbica foi calculada, a tendência para ANM e TSM mudaram para +3,0
mm.ano-1 e -0.24 ºC.década -1. Esses resultados sugerem que a variabilidade da anomalia
de TSM não é um processo linear e que a caracterização do todo por tendências lineares
pode ser um engano para TSM e ANM quando foram comparadas as tendências linear e
cúbicas. Grande parte do oceano Atlântico Sul responde à tendência cúbica, o que implica
em mudanças de sinal ao longo do período analisado. A tendência cúbica explica a linear,
onde tendências lineares são substituídas por um sinal oscilatório com dimensões de
larga escala. As tendências lineares de ANM e TSM analisadas para o período são de
+3,1 mm.ano-1 e +0.14 ºC.década -1., respectivamente. Entretanto, quando a tendência
cúbica foi calculada, a tendência para ANM e TSM mudaram para +3,0 mm.ano-1 e -0.24
oC.década-1. Esses resultados sugerem que a variabilidade da anomalia de TSM não é
um processo linear e que a caracterização do todo por tendências lineares pode ser um
engano.
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Estimativa das emissões de gases de efeito estufa produzidas pelo INPE em 2012
Daniel Alejandro Ordóñez Pachón; Carlos Nobre
O presente estudo estima as emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) produto das
atividades relacionadas com o funcionamento do INPE. No trabalho desenvolvido no
INPE, geralmente a atmosfera é um objeto de estudo e o cientista é um observador
externo. Este trabalho, no entanto, tem uma visão introspectiva; leva o instituto, junto com
a atmosfera, ao papel de objeto de estudo, mostrando um dos canais em que o
funcionamento
do
INPE
influencia
a
atmosfera
(as
emissões
de
GEE).
O trabalho segue metodologias baseadas nos alinhamentos do IPCC adaptados para
inventários corporativos pelo World Business Council for Sustainable Development e o
World Resources Institute. Usam-se fatores de emissão (calculados no trabalho ou
obtidos de fontes externas) que indicam as toneladas de CO2 equivalente (tCO2e) emitido
por unidade representativa de atividade. Trabalhou-se com as cinco fontes de
emissão/remoção mais importantes presentes nas atividades do INPE; duas diretas
(Consumo de combustíveis fósseis e sequestro de carbono por projetos de
reflorestamento) e três indiretas (Consumo de energia elétrica, deslocamento dos
funcionários da casa ao trabalho e deslocamento dos funcionários por via aérea).
Neste resumo, apresentam-se resultados preliminares usando fatores acordes ao Green
House Gas Protocol (GHGProtocol) ainda sem tratamento dos erros (em andamento).
Para a parte de combustíveis fósseis a usam-se dados sobre o estoque de combustíveis
no armazém do INPE para os últimos cinco meses de 2012 junto com fatores de emissão
de CO2 equivalente por litro consumido. Os resultados preliminares estimam uma
emissão anual de 444 tCO2e. Na parte de sequestro de carbono usam se fatores de
captura de carbono específicos para Mata Atlântica e se calcula o sequestro de carbono
correspondente ao projeto Mata Nativa, o qual recuperará 25ha com espécies nativas. Os
resultados preliminares indicam uma captura média anual de aproximadamente 348
tCO2e para os próximos 20 anos. Para o consumo de Energia Elétrica, contrastaram-se
os consumos de energia elétrica mensal nas diferentes unidades do INPE com os fatores
de emissão proporcionados pelo MCT para Sistema Interligado Nacional do Brasil.
Estimou-se uma emissão indireta de 2145t CO2e em 2012. O deslocamento da casa ao
trabalho, foi estimado a través de uma enquete enviada a uma amostra de funcionários,
estudantes, estagiários e terceirizados do INPE, dependendo do tipo de transporte
utilizado se estimou um fator de emissão em função do tempo de deslocamento e tipo de
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funcionário. Os resultados preliminares indicam uma emissão anual de 2514 tCO2 devido
a este fator. Com respeito ao deslocamento por via aérea se usaram fatores de emissão
calculados por várias instituições no mundo junto com os dados das viagens nacionais e
internacionais de funcionários do INPE em 2012. Os resultados variam dependendo o tipo
de fator de emissão usado. Seguindo a metodologia do GHGProtocol, estimou-se uma
emissão indireta de 754 tCO2e.
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Rainfall Variability in Cape Verde: Santiago island case study
Gérson E. Varela-Lopes, Luiz C. B. Molion, Ricardo S. Tenório, Danielson J. D. Neves
Universidade Federal de Alagoas
Cape Verde is an archipelago composed of ten islands, located between 14°N-18°N and
22°W-28°W in the Atlantic Ocean. Previous studies associated Cape Verde rainfall regime
with ITCZ. In this study, we reviewed this hypothesis using long-term observed rainfall time
series, obtained from the National Institute of Meteorology and Geophysics, for Santiago
Island stations network, a total of 7 stations. The monthly and seasonal indices were
calculated by standardizing the rainfall monthly totals of 4 stations in the 1981-2009
period. Time section plots of zonal and meridional wind components anomalies over the
region were made using reanalysis data from ESRL/PSD/NOAA website. Daily outgoing
longwave radiation (OLR) time section plots were also made as proxies for weather
systems propagation. Results of the analysis showed that Santiago presents a seasonal
rainfall regime characterized by a dry period (November-June), rainy (July-October), with a
short transition period. The altitude strongly influences the amount of rainfall, and the
locations with higher altitudes recorded more rainfall, confirming classical studies on the
island. The weather systems within the rainy season of wet years were associated with
positive anomalies of zonal and meridional wind components of relative short duration,
while negative anomalies dominated in the dry years. These results suggest that west to
southwesterly winds, coming from warm Atlantic Ocean associated with cold front
remainings, are the rain-producing events in wet years, not the ITCZ. North to
northeasterly winds, coming from the Sahel, produces dry years.
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Modos dominantes da atividade convectiva sobre a América do Sul - Análise preliminar
Camila Cossetin Ferreira e Nelson Jesuz Ferreira
Os modos dominantes de variabilidade da atividade convectiva sobre a América do Sul
foram identificados através da aplicação do método dos Principais Padrões de Oscilação
(POP sigla em inglês). Os dados de radiação de ondas longas emergente foram utilizados
como indicativo da atividade convectiva, esses dados são provenientes do CDC/NOAA e
referem-se ao período de 2002 a 2011. Uma análise preliminar do POP identificou o
período dos padrões de maior contribuição para variabilidade da convecção. Entre os
quatro primeiros modos, dois deles situam-se na escala sinótica (6 e 10 dias) e dois na
escala intrasazonal (19 e 20 dias). Os modos referentes à escala sinótica, são
responsáveis por mais de 70% da variância da série. Devido à representatividade das
flutuações de alta frequência na análise do POP e sua importância para o tempo e o clima
das regiões extratropicais, os dados originais foram filtrados na escala de 2-10 dias e uma
análise específica dessas flutuações foi realizada. Essa análise permitiu observar padrões
ondulatórios, que se propagam do Pacífico em direção a leste, sobre a região extratropical
e subtropical da AS até atingir o oceano Atlântico sudoeste.
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Persistência de um máximo de gelo marinho Antártico e a memória do sistema climático
acoplado: Estudo sobre a complexidade do modelo de gelo marinho
Cláudia K. Parise; Luciano P. Pezzi; Kevin I. Hodges
Este estudo teve como objetivo analisar o sinal climático gerado pela imposição de uma
condição positiva extrema de gelo marinho na Antártida cujo impacto foi investigado sob
modelos de gelo marinho de diferentes complexidades. Quatro experimentos numéricos
com o modelo climático acoplado CM2-GFDL (versão 2.1) foram realizados sob dois
aspectos principais: 1. Resposta à complexidade do modelo de gelo marinho (sob um
Fully Multi-Layer Sea Ice Model (referido como FULLY) e Slab Sea Ice Model (referido
como SLAB)) e 2. Resposta à condição inicial de gelo marinho Antártico (sob uma
condição climatológica (CTL) e máxima (MAX)). As condições climáticas atuais foram
capazes de derreter o máximo extremo de gelo marinho Antártico imposto como condição
inicial em um período de 3 a 4 anos, convertendo gelo marinho em água fria e menos
salobra capaz de flutuar na superfície oceânica das altas latitudes. Essa água de
derretimento atua como um sinal climático oceânico que continua a influenciar a
termodinâmica e a dinâmica dos fluxos superficiais de massa e momentum. Assim,
mesmo depois do gelo marinho Antártico retornar à climatologia o clima continuou a
responder à perturbação na condição inicial até os 8 anos seguintes, indicando que a
memória climática é estocada no oceano. A imposição do máximo do gelo marinho
Antártico favoreceu o aumento do gradiente meridional de temperatura atmosférica por
gerar anomalias negativas desse campo em altas e médias latitudes. Isso desencadeou
no fortalecimento do jato subtropical e deslocamento deste em direção ao pólo. Uma
análise estatística de rastreio de ciclones foi aplicada nos experimentos mostrando que a
densidade dos mesmos diminuiu e aumentou significativamente em médias e altas,
respectivamente, como resposta ao deslocamento meridional do jato. Anomalias
negativas de temperatura e salinidade foram observadas na superfície do oceano parte
devido à pertubação na condição inicial de gelo marinho e parte devido à dinâmica
presente no modelo de gelo. A dinâmica do gelo marinho foi peça chave na dissipação
e/ou derretimento do gelo marinho e responsável pela variabilidade espacial tanto do
tempo de persistência deste máximo em condições atuais quanto da memória climática à
perturbação.
21
Um estudo dos Sistemas Convectivos e Relâmpagos na região da América do Sul
associados a ocorrência de tempestades produtoras de Eventos Luminosos Transientes ELT: Sprites para o período 2010-2012
Rosário Julieta Anchayhua
O presente estudo se insere no contexto do projeto “Rede Colaborativa na América Latina
para a Investigação de Eventos Luminosos Transientes e Emissões de Alta Energia de
Tempestades – LEONA”. ELT é o nome genérico atribuído para efeitos da atividade
elétrica de tempestades na atmosfera superior, como: sprites, e outros associados com
relâmpagos. Suas emissões óticas são observadas na atmosfera diretamente acima das
tempestades usando câmeras de vídeo sensíveis a baixos níveis de luminosidade
localizada 150 -1000 km das tempestades produtoras sejam no solo ou abordo de aviões,
ou abordo de satélites. De fato, nos últimos anos, estudos tridimensionais têm mostrado
que o relâmpago na região estratiforme dentro de um Sistema Convectivo (SC) podem-se
propagar em diferentes camadas. Embora seja bem conhecido que um cenário
meteorológico típico para Sprites envolve SC e extensas áreas laterais, as relações entre
a produção de Sprites e sua estrutura organizacional de SC permanece incertos. Uns dos
objetivos deste estudo, foi realizar um estudo dos SC e relâmpagos na região da América
do Sul (AS) para descobrir quais as regiões mais propicias para a ocorrência de
tempestades produtoras de Sprites, de modo a otimizar a localização das unidades da
rede LEONA. Este estudo foi iniciado com o regime de convecção a atividade elétrica da
AS utilizando dados do satélite TRMM. Os dados do sensor LIS, foram analisados
estatisticamente para realizar a caracterização espacial e temporal dos relâmpagos nesta
região de estudo dentro do período janeiro 2010 até dezembro 2012 com resolução
espacial 0.5°. Também foram identificadas as regiões de ocorrência dos SC possíveis
produtores de ELTs, usando o método de identificação e previsão de propagação de SC
chamado FORTRACC. Este algoritmo determina as trajetórias e ciclo de vida dos SC
através de imagens sucessivas do GOES-12, canal IR. Finalmente, foram usados dados
de precipitação de reanalises ERA-Interim para o período janeiro 2010 até dezembro
2012, para observar a distribuição da precipitação nessa região. Os resultados mostrarem
que os SC maiores a 105 km2 como resultado de FORTRACC, associados com os
flashes observados pelo LIS e a distribuição da precipitação no período janeiro 2010 ate
dezembro 2010, dão a possibilidade que os flashes observados são relâmpagos
verdadeiros e não um ambiente ruidoso. Um problema que apresentou o algoritmo
22
FORTRACC é o seguimento de SC de grande porte na região Amazônica em comparação
ao Sul de AS, principalmente na estação da Primavera e Inverno. O algoritmo mistura os
tipos de seguimentos (Continuidade, Split, Merge). A visualização das imagens de satélite
dos canais Visível, Infra-Vermelho e Vapor de água, fornecerem maiores detalhes do
desenvolvimento dos SC nessa região, impedindo que muitos deles fossem eliminados.
Esse analise reafirma o comentado por Williams (2001), sobre o desenvolvimento das
tempestades em ambientes baroclínicos e barotrópicos (como é o caso da região
Amazônica). No entanto, a variabilidade de seu desenvolvimento de mesoescala e sua
organização espacial, mesmo numa determinada região, está fortemente relacionada com
as condições meteorológicas de larga escala. Precisam-se mais estudos que possam dar
maior compreensão da convecção e os processos que levam à sua organização nessa
região.
23
ÁREA TEMÁTICA 02 :: Modelagem Atmosférica ::
Assimilation of the CHUVA Project’s Dual Polarization Radar Data with WRF 3D-VAR and
Its Impact on the Short-Range Precipitation Forecast
Eder Paulo Vendrasco, Juanzhen Sun, Hongli Wang, Dirceu Luis Herdies, Carlos
Frederico Angelis, Rachel Ifanger Albrecht
National Institute for Space Research | [email protected]
It is being conduced in Brazil the CHUVA (Cloud processes of the main precipitation
systems in Brazil: A contribution to cloud resolving modeling and to the Global Precipitation
Measurement – GPM) project which aims to map the main precipitating systems in the
country. So far, experiments have been performed at four sites with various measures
including those with a dual polarization radar, lidar, microwave radiometer, disdrometer,
radiosonde, rain-gauge and various other instruments. During the experiments it was
observed that the operational forecast did not show good performance. It is also known
that some developments have been made in the concern of radar data assimilation and
many previous works point out some good improvements on forecasting the precipitation
amount when assimilating radar radial velocity and reflectivity. However, Wang et al.
(2013) have showed that better results are achieved when assimilating retrieved rainwater
and estimated in-cloud water vapor instead of reflectivity directly. The authors argue that
the new scheme avoids the linearization error of the Z-q (reflectivity-rainwater) equation. In
the work presented here, the reflectivity indirect assimilation is applied and compared to
the original code (direct reflectivity assimilation). Then the original Z-q equation
parameters were replaced by those estimated by fitting an exponential relationship
between the radar and the disdrometer datasets from the CHUVA experiment. The
Fractional Skill Score (FSS) is applied to compare quantitatively the performance of the
precipitation forecast. The results show that the Wang's scheme improved the short-range
forecast of precipitation, and it also proved to be more stable when some tunes were
applied. Moreover, the best result was achieved when using the indirect assimilation with
the new Z-q equation parameters, showing the importance of tunning these parameters for
each location when data are available.
24
Inclusion of atmospheric profiles from GNSS radio occultation on the
CPTEC-INPE’s global model
Luiz Fernando Sapucci; João Z. Gerd de Mattos; Fábio L. Diniz; Carlos Frederico Bastarz;
Bruna Silveira; Luis Gustavo Gonçalves de Gonçalves;
Flavio S. de Cerqueira; Dirceu Luis Herdies
The inclusion of the GNSS (Global Navigation Satellite System) Radio Occultation
measurements, hereafter called GNSS-RO, from COSMIC (Constellation Observing
System Meteorology, Ionosphere and Climate) and Metop satellites in the weather
forecasting model using different assimilation systems has been carried out in the last few
years at the Center for Weather Forecast and Climate Studies of the Brazilian National
Institute for Space Research (CPTEC/INPE). Different levels of processing of GNSS-RO
data, such as atmospheric retrievals, refractivity and bending angle profiles have been
used. Experiments with assimilation of COSMIC retrievals into PSAS (Physical-space
Statistical Analysis System) have been done. In order to investigate the impact of GNSSRO data on the analysis and forecast generated by the CPTEC global model and PSAS
system, COSMIC atmospheric profiles of geopotential height and water vapor were
utilized. A specific operator of the GNSS RO refractivity data into the Local Ensemble
Transform Kalman Filter (LETKF) system is being developed applying the Radio
Occultation Processing Package (ROPP) from GRAS-SAF/Eumetsat (GNSS Receiver for
Atmospheric Sounding- Satellite Applications Facilities/European Organization for the
Exploration of Meteorological Satellites). The next step is investigating the inclusion of
GNSS-RO profiles (refractivity and bending angle) into the G3DVAR system, which is
based on the Gridpoint Statistical Interpolation (GSI) system, CPTEC’s new data
assimilation system, now in testing phase, which will replace the PSAS system in
operational mode in the future. Hence the main goal of this work is to discussing the
impact of the assimilation of atmospheric profiles obtained from the COSMIC constellation
and Metop satellite in CPTEC’s global NWP model. All these developments using GNSSRO data have contributed to CPTEC/INPE’s mission, which is to produce forecasts of the
highest quality over South America, since positive impacts in the quality of the weather
forecasts
from
this
center
have
been
observed
during
this
process.
Abstract submitted and presented in the Sixth FORMOSAT-3/COSMIC Data Users’
Workshop 30 October – 1 November 2012, UCAR Center Green Campus Boulder,
Colorado U.S.A.
25
Assimilação Variacional-Ensemble Híbrida no CPTEC
Carlos Frederico Bastarz
Esta proposta de tese de doutorado insere-se no contexto dos avanços científicos
realizados durante os últimos anos na área de Assimilação de Dados (AD) meteorológicos
atmosféricos. Nesta área, os maiores desafios encontram-se na determinação das
estatísticas dos erros de modelagem e a sua aplicação para geração das condições
iniciais dos modelos de Previsão Numérica de Tempo (PNT). A AD, como conjunto de
técnicas para a determinação da análise dos modelos de PNT, encontra seus principais
desenvolvimentos na integração entre sistemas de AD com diferentes abordagens,
levando ao que se denomina Sistemas Híbridos (SH). Os SHs são, portanto, uma nova
classe de sistemas de AD que combinam quaisquer dois (ou mais) sistemas de AD
formando um sistema híbrido que possui a vantagem de compreender as características
dos sistemas envolvidos. Exemplos de sistemas híbridos já desenvolvidos são aqueles
que unem as características do Ensemble Kalman Filter (EnKF) com as do sistema
variacional em 3 dimensões (3DVar). Neste exemplo, o EnKF (um sistema sequencial) e o
3DVar (um sistema variacional) são combinados de forma que o SH resultante possua as
principais características de cada sistema: a estimativa das covariâncias dos erros de
background do EnKF e a solução variacional do 3DVar. Um sistema sequencial por
ensemble baseado em Filtro de Kalman (LETKF - Local Ensemble Transform Kalman
Filter) e um sistema variacional em 3 dimensões (GSI - Gridpoint Statistical Interpolation)
são sistemas atualmente disponíveis no CPTEC e são os ingredientes necessários para a
preparação de um SH que possa ser utilizado pelo centro. Neste trabalho proposto, a
incorporação das covariâncias dos erros de background fornecidas pelo LETKF na função
custo do GSI é feita através de uma técnica denominada Variáveis de Controle
Extendidas (VCE). Nesta técnica, os incrementos de análise variacional são substituídos
por um produto Schur entre estes incrementos e os incrementos de análise do ensemble.
A motivação para um SH considera os seguintes fatores: 1) o ensemble é uma
abordagem mais apropriada para se representar a matriz de covariância dos erros de
background (os "erros do dia"); 2) sistemas puramente baseados no Filtro de Kalman por
ensemble são computacionalmente caros e dificuldades podem incluir undersampling,
imbreeding, divergência e correlações espúrias; 3) em um SH pode-se ponderar o peso
atribuído às covariâncias dos erros de background por ensemble e variacional; 4) um SH
pode trazer a possibilidade de se modelar erros não Gaussianos. Este trabalho visa,
26
portanto, apresentar a metodologia, os componentes envolvidos e a perspectiva para a
formulação de um sistema de AD Ensemble-Variacional Híbrido no contexto do CPTEC.
Como resultados esperados, tem-se a perspectiva de que o SH se mostre como uma
solução para a análise operacional do CPTEC em termos de custo computacional,
inclusão dos erros do dia e maior skill sobre a América do Sul.
27
Comparissons of precipitation simulated by the INPE's single-column model and SAM
cloud resolving model
Enver Ramirez-Gutierrez, Silvio Nilo Figueroa, Paulo Kubota
A single-column model (SCM) of the Brazilian Earth System Model (BESM) has been
developed from the CPTEC AGCM V.4 as a tool to improve and calibrate different physical
processes used in the global atmospheric modeling system of the INPE. In this particular
study, the SCM is used to evaluate the performance of the model to simulate precipitation
and heating profile over different regions of the globe, with basis on field experiments.
Focus of the evaluation is Grell and Devenyi (GD) deep convection scheme and new
closures recently developed and implemented in the model. The temporal variation and
intensity of precipitation simulated by SCM are compared with SAM cloud resolving model
(CRM) results. The CRM is used as guide to improve the SCM.
28
The anisotropically scaled equatorial waves
Enver Ramirez Gutierrez, Pedro Leite da Silva Dias, Carlos Raupp and Jose Paulo Bonatti
In the present work we introduce the family of anisotropic equatorial waves. This family
corresponds to equatorial waves at intermediate states between the shallow water and the
long wave approximation model. The new family is obtained by using anisotropic
time/space scalings on the linearized, unforced and inviscid shallow water model. It is
shown that the anisotropic equatorial waves tend to the solutions of the long wave model
in one extreme and to the shallow water model solutions in the other extreme of the
parameter dependency. Thus, the problem associated with the completeness of the long
wave model solutions can be asymptotically addressed. The anisotropic dispersion relation
is computed and, in addition to the typical dependency on the equivalent depth, meridional
quantum number and zonal wavenumber, it also depends on the anisotropy between both
zonal to meridional space and velocity scales as well as the fast to slow time scales ratio.
For magnitudes of the scales compatible with those of the tropical region, both mixed
Rossby-gravity and inertio-gravity waves are shifted to a moderately higher frequency and,
consequently, not filtered out. This draws attention to the fact that, for completeness of the
long wave like solutions, it is necessary to include both the anisotropic mixed Rossbygravity and inertio-gravity waves. Furthermore, the connection of slow and fast manifolds
(distinguishing feature of equatorial dynamics) is preserved, though modified for the
equatorial anisotropy parameters used delta [0,1] . New possibilities of horizontal and
vertical scale nonlinear interactions are allowed. Thus, the anisotropic shallow water model
is of fundamental importance for understanding multiscale atmosphere and ocean
dynamics in the tropics.
29
Capacidade do modelo Global Eta Framework (GEF) para prever eventos
climáticos extremos
Dragan Latinovic, S. C. Chou, Paulo Nobre
Global Eta Framework (GEF) é um modelo atmosférico global baseado em grades quaseuniformes. Grades esféricas quase-uniformes representam uma alternativa atraente para
o padrão de grades esféricas de lat-lon para aplicação em modelos globais para a
atmosfera e o oceano. Graças aos pontos de grade quase igualmente distribuídos que
essas grades tem, não existe a incoerência da resolução na área em torno dos pólos em
comparação com a área em torno do equador, assim como não existem singularidades
nos pólos, que é típico para qualquer grade baseada em padrão de lat-lon. Eficiência
excepcional computacional deste modelo propõe-o como uma das ferramentas mais úteis
para pesquisas climáticas. Nesta pesquisa, o modelo foi rodado para o período de 2 anos,
pela primeira vez, e havia duas rodadas realizadas, forçadas pelos dados de TSM obtidos
a partir de reanálise NCEP, com condições iniciais de fevereiro de 1996 e fevereiro de
1998. Estes anos para as condições iniciais foram escolhidos a fim de avaliar a
capacidade do modelo para simular as condições de um dos eventos mais extremos do
ENOS, com sua fase quente-El Niño, em 1997 e fase frio-La Niña em 1999. Para testar as
leis de conservação do modelo, os campos da pressão de superfície e precipitação
acumulada foram analisados. Para o padrão de grande escala, os resultados do modelo
dos campos de temperatura em 850mb, velocidade do vento em 200mb e 850mb e
precipitação acumulada foram comparados com os dados de reanálise apropriados do
projeto Era Interim e dados observados de GPCP. Além disso, as correlações espaciais
foram calculadas e analisadas. Todos os testes foram feitos com os valores médios de
três meses de inverno e verão. No final, a diferença do ano de El Niño e o ano de La Niña,
de todos os campos mencionados, e para ambas as estações foi calculada, plotada e
comparada com as observações e reanálises apropriados, a fim de verificar a
capacidade do modelo para prever esta anomalia. O principal motivo para esta pesquisa
foi uma análise mais profunda das melhoras recentes realizadas no modelo GEF, com
base na tentativa de estender a rodada do modelo até escalas climáticas. Todos os testes
realizados e os resultados obtidos levam-nos a concluir que o GEF é definitivamente
capaz de rodar em escalas climáticas, bem como de captar o sinal de evento climático
extremo, como é um fenômeno ENOS.
30
Tipo de solo, uso do solo, albedo e fração vegetal derivado de dados de nível 2 dos
satélites MODIS: AQUA e TERRA, para utilização em modelos regionais. Exemplo de
caso: Hawaii.
André Lanfer; Pao-Shin Chu
O banco de dados de superfície distribuído junto com a versão original do modelo WRF,
tem resoluções variando de 10 minutos, 2 minutos e 30 segundos. Mesmo no banco de
dados de maior resolução, as ilhas havaianas possuem uma representação muito pobre,
inclusive não existindo dados coerentes para as ilhas à excepção da ilha de Hawaii, a
maior. Para tentar resolver esta questão, foi criada uma nova base de dados, cujos os
dados são oriundos dos satélites: MODIS AQUA, MODIS TERRA e VIIRS. Foram criados
dados de tipo de solo, uso e cobertura do solo, albedo e fracção vegetal. Dispondo destes
dados foi possível utilizar o modelo de superfície proposto por Loan( Loan Surface Model).
Foram realizados testes de sensibilidade, com o modelo WRF, utilizando a nova base de
dados. O ciclo diurno, num sistema de brisa marinha foi simulado com relativa acurácia
dentro de períodos de ventos alísios de baixa intensidade e inexistência de sistemas
frontais. Quando da ocorrência destes eventos, a forçante sinóptica se sobrepõem,
tornando os ganhos da utilização do novo banco de dados pouco significantes.
31
Efeito da Produção de Gotas e do Desenvolvimento do Mar na Simulação do
Furacão Katrina
Iury Ângelo Gonçalves e Valdir Innocentini
O furacão Katrina é simulado utilizando um sistema de modelos acoplados constituído
por: um modelo de ondas oceânicas de superfície (WAVEWATCH III - WW3), um modelo
atmosférico (Weather Research and Forecast - WRF) e um modelo de gotículas. Se por
um lado as gotas intensificam o furacão através da liberação de calor latente e calor
sensível, por outro lado as ondas aumentam a rugosidade do mar, retirando energia
cinética do furacão, enfraquecendo-o. A competição entre as gotas e arrasto das ondas é
avaliada.
32
Mudança na Ordem de Chamada da Parametrização de Precipitação do Modelo Eta
Daniela Carneiro Rodrigues, Jorge Luis Gomes, Nicole Costa Resende, Chou Sin Chan,
Adan Silva
O objetivo deste trabalho é analisar a previsibilidade da precipitação do modelo regional
Eta, após alteração na ordem de chamada do esquema de parametrização de convecção
com o esquema de microfísica de nuvens. O intuito desta alteração é testar se a
parametrização convectiva retira muita umidade da atmosfera, impedindo que o esquema
de microfísica atinja a saturação e produza precipitação, o que seria uma das causas da
subestimativa de precipitação em regiões de topografia elevada, onde o modelo Eta tem
apresentado dificuldade na produção de precipitação. A parametrização convectiva é
tratada com o esquema Betts-Miller modificado por Janjic (1994) e a microfísica de
nuvens utiliza o esquema de Ferrier (2002). O modelo Eta foi executado na resolução
espacial de 8 km e 50 níveis verticais e o domínio abrange toda a região Sudeste do
Brasil. As condições de contorno foram provenientes do conjunto de Reanálises Climate
Forecast System Reanalysis (CFSR) obtidas do NCEP/NOAA. Foram selecionados casos
de chuvas intensas associadas à atuação da Zona de Convergência do Atlântico Sul
(ZCAS), durante o período de 2005 a 2012. Foram feitas rodadas diárias com prazo de
previsão de 10 dias para todos os casos. Uma avaliação subjetiva foi realizada através da
comparação dos campos das previsões com dados observados de estações automáticas
e dados de satélite da Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), também foi realizada
uma avaliação objetiva utilizando índices estatísticos (ETS e Bias). De maneira geral, os
resultados mostraram que quantidade de precipitação prevista com a inversão da ordem
de chamada ficou mais próxima dos valores observados, no entanto não houve diferença
significativa na distribuição espacial da precipitação prevista.
33
Simulação de Linhas de Instabilidade na região da costa norte do Brasil no mês de julho
dos anos de 2005 e 2006
Fernando Pereira de Oliveira e Marcos Daisuke Oyama
Neste trabalho avaliou-se a capacidade do modelo regional MM5 em simular a formação
de Linha de Instabilidade (LI) em integrações diárias para o mês de julho de 2005 e 2006.
O domínio das simulações abrange a área entre 9ºS-4ºN e 34ºW-56ºW (centrado no
CLA). As integrações do modelo se estendem por 36 horas a partir de 12 UTC, sendo que
as 12 primeiras horas são descartadas como spin-up do modelo. Os experimentos foram
desenhados com o intuito de se analisar a sensibilidade das simulações ao uso de
diferentes configurações da parametrização de convecção e ao uso de diferentes
condições iniciais e de contorno. Em simulações curtas para o mês de julho dos anos de
2005 e 2006 o modelo regional MM5 mostrou-se capaz de simular a ocorrência de LI na
costa norte do Brasil. A LI apresentou-se melhor configurada nos campos de fração de
cobertura de nuvens, umidade ao nível de 500 hPa e conteúdo de água precipitável. As
simulações de eventos de LI se mostraram pouco sensíveis às diferentes condições
iniciais e de contorno, porém se mostraram sensíveis ao uso de diferentes combinações
de parametrizações. A frequência de LI identificada nas simulações foi confrontada com a
frequência de LI identificada nas imagens de satélite, onde se constatou que o modelo
reproduz adequadamente a frequência observada de LIs, além disso, houve concordância
entre as datas das identificações.
34
Análise da convecção em um modelo numérico de previsão de alta resolução em escala
de nuvens a partir de radiâncias de satélites
Renato Galante Negri
Este trabalho apresenta a metodologia de análise das simulações de alta resolução do
modelo BRAMS referente ao projeto CHUVA. A análise foi feita através da comparação
das radiâncias simuladas utilizando o modelo de transferência radiativa RTTOV, o qual
utilizou, por sua vez, perfis atmosféricos calculados pelo modelo numérico de previsão de
tempo BRAMS, com as respectivas radiâncias reais medidas por satélites. Imagens dos
canais do infravermelho e micro-ondas de diversos sensores foram simuladas (GOESimager, TRMM, SSMI-S). As comparações foram feitas do ponto de vista estatístico,
verificando se o modelo reproduz os aspectos gerais da convecção resolvida pelo modelo.
Uma vez devidamente validadas, as simulações de alta resolução do BRAMS poderão
servir de referência para estudos voltados à caracterização dos componentes microfísicos
das nuvens bem como apontar deficiências do próprio modelo, permitindo seu
aprimoramento. Além de apresentar a metodologia de análise, este trabalho também
mostra uma aplicação das simulações de alta resolução para ajuste de um produto de
meteorologia por satélites.
35
Avaliação da previsão probabilística de vórtices ciclônicos de altos níveis no norte e
nordeste do Brasil
Elaine Cristina Abreu Barreto, Christopher Alexander Cunningham
Os Vórtices Ciclônicos de Ar Superior (VCAN) atuam no Nordeste Brasileiro (NEB) e
oceano adjacente, e são responsáveis por modular o regime de precipitação no NEB.
Estes sistemas meteorológicos possuem a característica singular de ao mesmo tempo
inibir e favorecer a precipitação nas regiões sob a sua influência. Uma avaliação de sua
variabilidade espacial e temporal a médio prazo seria uma interessante ferramenta na
detecção dos vórtices, e provável previsão do tempo associados a estes sistemas nas
regiões tropicais e subtropicais. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar o
desempenho do Sistema Global de Previsão por Conjuntos (SPCON) em uso do Centro
de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
(CPTEC/INPE), na previsão de médio prazo (previsões com horizonte superior a quatro
dias) de VCAN quando de sua formação sobre o Sul do Atlântico e adentrando na costa
do NEB, e quais suas influências sobre a precipitação na Amazônia Oriental. Serão
apresentados resultados preliminares sobre um estudo de caso de VCAN que atuou sobre
as Regiões Nordeste e Norte do Brasil no período de 04 a 12 de janeiro de 2009. A
variável meteorológica utilizada neste estudo foi a função de corrente (ψ) no nível de 200
hPa, e a área alvo compreende os intervalos entre -10°N – 20°S e 0°E – 70°W. De forma
específica pretende-se avaliar a capacidade do SPCON em estimar o posicionamento
mais provável do vórtice e incertezas associadas. Foram utilizadas as previsões do
SPCON do CPTEC/INPE iniciadas às 00UTC e as análises do National Centers for
Environmental Prediction – National Center for Atmosphere Research (NCEP–NCAR)
correspondentes. Pretende-se com este estudo identificar os centros dos vórtices, e
possíveis condições associadas a esses sistemas; avaliar o posicionamento do VCAN
sobre o continente, mais precisamente a oeste da região nordeste, e suas
implicações na precipitação em Belém; monitorar a qualidade das previsões a médio
prazo (15 dias) e avaliar a destreza do SPCON.
36
Recuperação de dados de correlação de anomalia do geopotencial (500 hpa) do Modelo
Global do CPTEC
Rildo Gonçalves de Moura, José Antonio Aravéquia
Esta pesquisa trata da recuperação ou imputação múltipla de dados faltantes (missing
data) da correlação de anomalia (CA) da altura geopotencial em 500 hPa. Os dados
ausentes representam 14.8% dos valores da série original do período de 1996 a 2012 e
referem-se as avaliações da CA da altura geopotencial [500 hPa] do modelo global do
CPTEC/INPE. A imputação múltipla ocorreu via método da média preditiva ou Preditive
Mean Matching (PMM). Os resultados permitiram inferir que a imputação dos dados teve
uma qualidade adequada, com forte correlação (0,99) entre os grupos das médias
formadas por dados com valores faltantes e o grupo das médias formadas pelos dados
originais. O uso de séries sintéticas recuperadas ou imputadas pela técnica da PMM pode
ser uma ferramenta bastante útil para o estudo principalmente de variáveis climáticas.
37
Avaliação preliminar do impacto de diferentes sistemas de observação no sistema de
assimilação 3DVar do CPTEC/INPE
Helena Barbieri de Azevedo, Luis Gustavo Gonçalves de Gonçalves
O
CPTEC/INPE
recentemente
implementou
um
novo
sistema
de
assimilação
tridimensional variacional baseado no sistema GSI (Gridpoint Statistical Interpolation). O
presente trabalho tem como objetivo avaliar o impacto de três sistemas de observações
que são assimilados por este sistema de assimilação de dados no MCGA do
CPTEC/INPE (chamado de Global 3DVar ou G3DVAR) em suas análises e previsões
utilizando a técnica de Experimentos de Sistemas de Observações (OSE, do inglês
Observing System Experiments). Tal técnica consiste em negar dados ao sistema de
assimilação e posteriormente comparar com experimento de controle, onde o conjunto
completo de observações é utilizado, a fim de determinar o impacto de cada fonte de
dados. Para este trabalho, foram feitos três experimentos, em cada um foi negada uma
fonte de dados: satélite, GPS e radiossonda. Estes foram comparados com o experimento
controle, que utiliza todos os dados disponíveis para serem assimilados no CPTEC. Tais
experimentos foram rodados para o mês de janeiro de 2013 e avaliados através de
métricas estatísticas como correlação de anomalia, viés e erro médio quadrático.
38
A influência da temperatura da superfície continental e o papel das parametrizações de
superfície na assimilação de radiâncias no Modelo Global do CPTEC
Brunna Romero Penna, Luis Gustavo Gonçalves de Gonçalves
Nos últimos anos, o sistema de previsão de tempo e clima aumentou o uso de medidas de
satélite. Essas observações diferem de muitos dados convencionais, pois medem
observações indiretas de parâmetros meteorológicos. No Centro de Previsão de Tempo e
estudos Climáticos (CPTEC), muitos satélites em vários canais espectrais são
assimilados no operacional Grupo de Desenvolvimento em Assimilação de Dados (GDAD)
através do sistema de assimilação Grid Point Statistical Interpolation (GSI) e pela
Community Radiative Transfer Model (CRTM). O sistema de análise GSI/3DVar foi
implementado pelo GDAD e está em operação desde janeiro de 2013. Atualmente, a
medida de satélites sobre os oceanos tem sido muito mais utilizada pela previsão
numérica de tempo. Entretanto, sobre a terra esses dados são menos assimilados, devido
dificuldades em simular a emissividade e a temperatura da superfície terrestre. A
temperatura da superfície terrestre (Ts) predita pelo modelo de circulação geral da
atmosfera (MCGA) do CPTEC é um fator crítico para simular a temperatura de brilho dos
satélites nos canais sensíveis a superfície no sistema de assimilação GSI. A
parametrização de superfície, hoje, no MCGA é o Simplified Simple Biosphere Model
(SSIB). O MCGA está acoplado com o sistema de assimilação GSI/3DVar sendo chamado
de G3DVar. Resultados preliminares mostram um viés frio ao representar a temperatura
da superfície quando comparada com observações de plataformas de coleta de dados
(PCDs). Com um grande viés na temperatura da superfície a CRTM simula uma
temperatura de brilho (Tb) despropositada, assim uma grande quantidade de dados de
satélite são rejeitados nas etapas de análise GSI/CRTM, especialmente para canais
sensíveis a superfície. Mudando o atual modelo de superfície para um modelo de 4°
geração o Integrated Biosphere Model (IBIS) espera-se ter uma melhora na temperatura
da superfície e então, verificar o impacto na qualidade e quantidade dos dados
assimilados sobre o continente sul americano. O sensor utilizado nesta pesquisa é o
Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU), AMSU-A, que está a bordo do satélite da
série National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), NOAA-15. A região de
estudo compreende a América do Sul, com destaque à regiões semiáridas onde o viés frio
indica ser maior, e o período a ser analisado será uma estação de inverno e outra de
verão.
39
Avaliação do Modelo Global do CPTEC em simular o ciclo diurno da precipitação sobre o
sul do Brasil
Graziela Luzia, Silvio Nilo Figueroa
O modelo global atmosférico do CPTEC (MCGA) sistematicamente subestima a
precipitação sobre a região sul do Brasil, em especial sobre o Rio Grande Sul (RS).
Usado em rodadas longas de 1-30 anos, o modelo apresenta estas deficiências em
reproduzir a precipitação principalmente durante as estações de primavera e verão. Este
erro sistemático gera uma desvantagem ao uso do modelo para as previsões sazonais
nesta região. Em vista disto, o presente estudo se faz importante, uma vez que o estado
do RS possui grande dependência da precipitação para a agricultura. Para este propósito,
foram realizados um conjunto de experimentos com o MCGA e com diferentes
parametrizações de cumulus: esquema de Kuo (Kuo, 1965), Arakawa Schubert Relaxado
RAS (Moorthi e Suarez, 1992) e o esquema de Grell-ensemble, cujos detalhes sobre a
implementação no AGCM podem ser encontrados em Figueroa et al. (2012).
40
ÁREA TEMÁTICA 03 :: Sistemas Meteorológicos e Previsão de Tempo ::
Monitoramento da oscilação Madden-Julian no Brasil utilizando a técnica RMM
Marilia de Abreu Gregorio; Nelson Jesuz Ferreira
A Oscilação Madden-Julian(OMJ) caracteriza-se por um deslocamento de oeste para leste
de uma grande célula zonal que causa variações na convecção tropical, além de fazer
com que fenômenos meteorológicos se intensifiquem ou enfraqueçam durante sua
atuação. O presente trabalho visa implementar uma metodologia para monitorar a OMJ no
Brasil aplicando a técnica Real Time Multivariate Madden-Julian Oscillation (RMM),
previamente utilizada para monitorar a propagação da OMJ na região dos oceanos Índico
e Pacífico Oeste. Essa técnica utiliza pares de funções ortogonais empíricas (EOFs) de
campos combinados de radiação de onda longa(OLR), vento zonal em 850hPa(u850) e
vento zonal em 200hPa(u200), com os ciclos anuais e as componentes da variabilidade
interanual removidas. A série temporal desses pares possibilita construir índices
denominados RMM1 e RMM2, que descrevem a evolução da OMJ ao longo do Equador,
independentemente da estação do ano. Sabendo-se que, na América do Sul os impactos
mais marcantes da OMJ ocorrem em áreas de estações chuvosas curtas, como o
nordeste do Brasil e influencia os sistemas de monções, desempenhando um papel
importante na variabilidade do clima na escala subsazonal, o objetivo desse trabalho é
disponibilizar uma metodologia para aprimorar o monitoramento climático em escala
intrasazonal e a previsão de médio prazo.
41
Estudo das condições de tempo e conforto térmico no desempenho esportivo aplicado à
Maratona da Cidade do Rio de Janeiro
Mariana Pallotta, Dirceu Luis Herdies, Luis Gustavo Gonçalves de Gonçalves
Atualmente há um crescente interesse na influência e nos impactos do tempo e clima na
vida humana. A análise das condições meteorológicas tem se mostrado uma ferramenta
útil quando direcionada especificamente aos esportes. Sua interferência atua como um
diferencial no planejamento de treinos e estratégias de prova, principalmente para
esportes praticados ao ar livre. Este estudo teve como objetivo principal desenvolver
prognósticos de tempo e avaliações de conforto térmico direcionados para o esporte, e
espera-se que seus resultados possam auxiliar o desenvolvimento de produtos e serviços
meteorológicos a serem aplicados nos Jogos Olímpicos de 2016, sediado na cidade do
Rio de Janeiro. O uso de prognósticos de tempo aplicados ao esporte se mostrou
eficiente para o caso da Maratona da Cidade do Rio de Janeiro, principalmente devido à
alta resolução espacial aplicada. As simulações do WRF para as três maratonas
estudadas apresentaram bons resultados para temperatura, pressão atmosférica e
umidade relativa. Por outro lado, o prognóstico do vento apresentou um padrão de
superestimativa da situação real em todos os casos. Foi possível concluir que o WRF
fornece, no geral, simulações mais representativas a partir de 36h de antecedência,
sendo que com 18h de integração elas se mostraram ainda melhores, descrevendo
eficientemente a situação sinótica que viria a ser encontrada. A avaliação das condições
meteorológicas e de conforto térmico em pontos específicos do percurso da maratona
mostrou que há diferenças significativas entre as etapas da prova, o que torna possível
traçar a estratégia de competição de acordo com o conforto térmico. Foi possível concluir
que há relação entre uma situação termicamente mais confortável (desconfortável) e o
melhor (pior) tempo na Maratona da Cidade do Rio de Janeiro.
42
Frentes Quentes no Sudeste da América do Sul
Bruno Zanetti Ribeiro; Marcelo Enrique Seluchi
O presente estudo analisa as frentes quentes que ocorrem na região Sudeste da América
do Sul (entre 20°S e 35°S) no período 1979 a 2010. Para a identificação dos sistemas foi
utilizado um método objetivo que leva em conta o módulo do gradiente meridional de
temperatura potencial equivalente (θe), que deve apresentar um valor mínimo de 2
K/100km. A área com este gradiente mínimo devia deslocar-se para sul, persistindo por
pelo menos um dia, sempre havendo uma variação ciclônica dos ventos da retaguarda
para a dianteira da frente quente. Para esta finalidade, utilizaram-se os dados de
reanálises do Climate Forecast System Reanalysis (CFSR/NCEP), com espaçamento
horizontal de 0,5°, no nível de 850 hPa. Os casos foram contabilizados e divididos,
conforme a região de origem da frente quente, em três faixas de latitude: 20°S a 25°S,
26°S a 30°S e 31°S a 35°S. Também foram contabilizados os casos em que um ciclone se
formou depois ou durante a atuação da frente, e os casos de sistemas que surgiram na
extremidade oeste de frentes frias ou estacionárias, como prolongamento destas. No
período estudado ocorreram 809 casos de frentes quentes no Sudeste da América do Sul,
conforme a metodologia empregada. O mês com mais casos foi Junho (14,1% dos
registros), e o com menos casos foi Fevereiro (3,1%). Os trimestres de outono (MarçoAbril-Maio) e inverno (Junho-Julho-Agosto) tiveram 24,8% e 35,9% dos casos,
respectivamente. Quase metade dos sistemas identificados (46,8%) formaram-se entre
26°S e 30°S, enquanto que na faixa de 20°S a 25°S (30 a 35°S) se originaram 29,1%
(24,1%) das frentes quentes. Entre os eventos contabilizados, 64,7% estiveram
associados à formação de um ciclone extratropical na região, e 55,9% surgiram como
prolongamento de frentes frias ou estacionárias que retrocederam para sul na forma de
uma frente quente. A frequência média de ocorrência das frentes quentes na região
estudada é de uma frente a cada 14,4 dias. Notou-se também que a ocorrência dos
sistemas segue um padrão ondulatório, com períodos nos quais a frequência de eventos
aumenta muito, e outros períodos em que pouquíssimas frentes quentes são observadas.
Os resultados obtidos sugerem que as frentes quentes são sistemas sinóticos frequentes
no sudeste de América do Sul, principalmente no inverno, quando a troposfera é mais
baroclínica na região. A formação desses sistemas tem estreita relação com as
ciclogêneses que ocorrem nas latitudes subtropicais da América do Sul, particularmente
nos meses mais frios do ano. As frentes quentes ocorreram geralmente na borda leste do
43
sistema de baixa pressão climatológico no nordeste da Argentina, localizando-se no eixo
de um cavado associado a essa baixa. A menor ocorrência no verão em comparação com
as outras estações do ano possivelmente deve-se a diminuição do módulo do gradiente
de θe em função da grande quantidade de radiação solar incidente nesta época do ano.
44
Avaliação do campo de água precipitável durante a passagem de frentes frias na
América do Sul
Viliam Cardoso da Silveira
Universidade Federal de Santa Maria | [email protected]
Este trabalho tem por objetivo avaliar o campo de água precipitável durante a passagem
de frentes frias na América do Sul. Foi escolhido alguns casos de frentes frias ocorridos
nessa região e aplicada a metodologia para cálculo dessa variável. A avaliação dessa
variável é muito importante, não somente na análise de frentes frias, mas também de
outros sistemas meteorológicos que ocorrem ao redor do globo, pois está relacionada
com o conteúdo de água da atmosfera. O grande problema em se avaliar esse campo é
determinar alguns parâmetros, como por exemplo, o cálculo da pressão de vapor de
saturação do ar. No presente trabalho avaliei cinco metodologias para o cálculo desse
parâmetro. Conhecer as equações que governam determinado fenômeno na atmosfera é
de suma relevância, principalmente para a melhoria dos modelos de previsão do tempo.
Para validar a metodologia, utilizei dados de análises do NCEP/NCAR que possuem 1º x
1º de resolução espacial e 6h de resolução temporal. O campo de água precipitável é
bastante semelhante, utilizando cada uma das metodologias para o cálculo da pressão do
vapor de saturação. Como esperado, esse campo representa claramente a passagem de
frentes frias na América do Sul, com valores expressivos ao longo do ramo frio do sistema
frontal. Espera-se com esses resultados melhorar a previsão numérica do tempo.
45
Análise da variabilidade sazonal e do padrão espacial dos sistemas sinóticos de alta
frequência no hemisfério sul
Jessica T. Silva , Nelson J. Ferreira
Este estudo analisa a variabilidade temporal e o padrão espacial dos sistemas sinóticos
de alta frequência (2 a 8 dias) que ocorrem nas latitudes médias e altas do Hemisfério
Sul. As análises foram feitas utilizando-se dados diários da altura geopotencial em 500
hPa derivados das reanálises II do National Centers for Environmental Prediction –
Departament of Energy (NCEP-DOE). Os dados obtidos apresentam resolução espacial
de 2.5° de longitude por 2.5° de latitude, abrangem as latitudes entre 0° e 70°S e cobrem
o período de novembro de 1981 a setembro de 1990. As análises foram realizadas por
meio do método dos Padrões de Oscilações Principais (POP). Os resultados obtidos
mostram que para ambas estações, inverno (maio a setembro) e verão (novembro a
fevereiro), o padrão espacial da amplitude apresenta maiores valores no hemisfério leste,
principalmente sobre os oceanos Atlântico Sul e Indico, geralmente centrada entre 45° e
55° S. As amplitudes aparecem mais acentuadas durante o inverno. Os padrões espaciais
das componentes real e imaginária analisados para o inverno apresentam um trem de
onda zonal com número de onda 5, período de 6 dias e tempo de decaimento de 11 dias.
Os modos encontrados para o verão apresentam número de onda 4, período de 6 dias e
tempo de decaimento de 7 dias. A análise das séries temporais da amplitude revela
valores acentuados nos meses novembro e fevereiro para o verão e nos meses de agosto
e setembro durante o inverno.
46
Aplicação de método objetivo para estudo da trajetória dos VCAN que atuam na região
tropical sul
Michelyne Duarte Coutinho de Morais, Manoel Alonso Gan
Foi desenvolvido um método objetivo que identifica a trajetória dos Vórtices ciclônicos de
altos níveis que atuam na região tropical sul. Estes sistemas são responsáveis por
mudanças significativas no tempo durante o verão no Nordeste do Brasil, sendo de suma
importância o conhecimento sobre a trajetória para a previsão de tempo. Neste estudo,
serão mostradas avaliações horárias das distâncias percorridas por estes sistemas ao
longo de suas trajetórias e campos de distribuição de suas posições na área em estudo.
47
Fração da precipitação associada às linhas de instabilidade na região do centro de
lançamento de Alcântara
Fernando Pereira de Oliveira e Marcos Daisuke Oyama
A região do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) localizado na costa norte do
nordeste brasileiro (Alcântara – MA) sofre a influência de diversos sistemas precipitantes,
em várias escalas. Os principais sistemas atuantes nesta região são a Zona de
Convergência Intertropical (ZCIT) e a Linha de Instabilidade (LI). O objetivo deste trabalho
é quantificar a fração de precipitação associada às LIs no mês de julho dos anos de 2004
a 2009. São utilizadas estimativas de precipitação do algoritmo 3B42 do TRMM. Foi
considerada como proveniente da LI toda precipitação ocorrida na região do CLA durante
o período de 18 a 03 UTC dos dias em que houve a formação da LI. Como é contabilizada
toda a precipitação ocorrida no período das 18 às 03 UTC, e a LI pode atuar por período
menor, a fração obtida aqui representa um limitante superior (upper bound) da
precipitação associada à LI. Notou-se que há uma relação entre a frequência de LI e o
acumulado mensal de precipitação e também com a fração de precipitação associada às
LIs, embora esta relação não seja de proporcionalidade. Contatou-se que, para a região
do CLA, cerca de 30% da precipitação está associada à LI, embora haja grande
variabilidade interanual (10 a 60 %), indicando que, nesta região, uma grande frequência
de LIs não garante grande acumulado mensal de precipitação.
48
Previsão de Tempestades através de índices de estabilidade utilizando o modelo Weather
Research Forecast - WRF
Felipe da Rocha Soares, Nelson Jesuz Ferreira, Kleber Pinheiro Naccarato
Resumo: Estima-se que cerca de 50-60 milhões de relâmpagos atinjam o solo brasileiro
por ano causando grandes prejuízos materiais nas redes de energia elétrica, atividades
petrolíferas, construção civil, transportes, entre outras além das perdas de vidas
humanas. Estudos recentes mostram que no Brasil, em média, morrem de 130 a 140
pessoas por ano vítimas do impacto direto e indireto dos raios. O fato do Brasil possuir
alta incidência de descargas atmosféricas é fundamental a realização de estudos cada
vez mais detalhados que possibilitem uma previsão mais precisa das tempestades e,
consequentemente, descargas atmosféricas. Neste trabalho procura-se identificar quais
índices de estabilidade utilizados rotineiramente em centros operacionais de previsão
oferecem a melhor indicação de ocorrência de descargas atmosféricas e propor uma
metodologia de identificação do local da tempestade utilizando limiares dos índices em
um sistema automático de alertas. Para tanto, foi utilizado o modelo regional Weather
Research Forecast (WRF), o qual apresenta grande flexibilidade na escolha das
parametrizações físicas e oferece avançadas técnicas de assimilação de dados. Neste
trabalho foi utilizada a versão 3.1 com resolução espacial de 10 km e saídas horárias para
três áreas distintas: Região Metropolitana de São Paulo, Vale do Paraíba e Litoral Norte.
Estas regiões foram escolhidas, pois apresentam características meteorológicas e
orográficas distintas. Os índices de estabilidade calculados a partir das simulações do
WRF foram: K, Showalter, TT, SWEAT. Além desses índices foram utilizadas as variáveis
de CAPE e CINE. Todos os valores foram correlacionados com dados de descargas
atmosféricas no verão de 2011/2012 oriundos da Rede Brasileira de Detecção de
Descargas Atmosféricas Totais (BrasilDAT) que apresenta uma eficiência de detecção de
80 a 90%. Através dos índices e das variáveis foi possível identificar condições de
instabilidade até três horas antes do registro das descargas atmosféricas garantindo
tempo hábil para emissão de alertas. Esse tipo de informação é de extrema importância,
pois permite ao meteorologista previsor uma tomada de decisão mais precisa e em alguns
casos suspender atividades realizadas ao ar livre permitindo que vidas humanas sejam
poupadas bem como evitar possíveis prejuízos materiais.
49
Estudo sinótico de ciclones no Oceano Atlântico próximo à costa das regiões sul e
sudeste durante a estação chuvosa do Brasil.
Fabio Pinto da Rocha, José António Aravéquia, e Gustavo C.J. Escobar
O objetivo deste trabalho é fazer um estudo sinótico de ciclones na região do Atlântico Sul
próximo à costa das Regiões Sul e Sudeste na estação chuvosa (meses de outubro a
abril dos anos de 2007 a 2013) a fim de se ter uma melhor compreensão da formação e
desenvolvimento desses sistemas sinóticos numa região em que se tem carência de
dados observacionais, e onde os modelos numéricos de previsão de tempo possuem
ainda limitações e necessitam de contínuos aperfeiçoamentos. A metodologia utilizada é
composta dos seguintes critérios para identificar de forma subjetiva os ciclones:
a)baixas pressões que possuem isóbaras fechadas por pelo menos dois horários sinóticos
consecutivos, considerando as cartas sinóticas de superfície de 00Z e 12 Z, elaboradas
pelo Grupo de Previsão de Tempo (GPT- CPTEC/INPE); b)para o início da ciclogênese
considerou-se o horário da carta em que apareceu a primeira isóbara fechada (GAN e
RAO,1991); c) Área de estudo de 15ºS e 35ºS de latitude e 50ºW e 30ºW de longitude,
correspondendo ao Oceano Atlântico Sul, próximo à costa das Regiões Sul e Sudeste do
Brasil;d)Período de estudo correspondente aos meses de outubro e abril dos anos de
2007 a 2013. A seguir, foi feito uma classificação da circulação atmosférica em superfície
e altitude relacionada com a ocorrência de ciclones na região de estudo, baseada na
agrupação visual de casos, permitindo detectar a existência de vínculos dos ciclones com
sistemas frontais, Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) , cavados e vórtices
ciclônicos em níveis médios e altos da troposfera e a presença de jatos (subtropical e
polar). Os resultados mostraram que é expressiva a presença de sistemas frontais
vinculados aos ciclones que ajudam a organizar ou alimentar a ZCAS sobre o continente
intensificando as chuvas. É importante a participação de cavados e/ou vórtices ciclônicos
em níveis médios e altos a troposfera na formação e desenvolvimento dos ciclones,
através de advecção de vorticidade ciclônica. Também é relevante a participação dos
jatos combinados com os cavados na atuação dos ciclones nesta região do Oceano
Atlântico.Do ponto de vista temporal, notou-se que aproximadamente 55% dos casos
ocorreram entre novembro e janeiro e ocorreu igual proporção de casos nos meses
relacionados à primavera (outubro a dezembro) e ao verão (janeiro a abril).Como
trabalhos futuros, pretende-se comparar os resultados aqui alcançados com a adoção de
um critério objetivo, usando dados de Reanálise ERA-Interim do ECMWF (European
50
Centre for Medium-Range Weather Forecast) e por um período maior, de 10 anos (2003 a
2013).
51
Análise da frequência de frentes frias na América do Sul
Marilei Foss, Marcelo Enrique Seluchi, Sin Chan Chou
O objetivo principal desse estudo é investigar o efeito da orografia na frequência e no
deslocamento dos sistemas frontais pela América do Sul. Para isso, foram utilizados os
dados do conjunto Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), desenvolvido pelo
National Centers for Environmental Prediction (NCEP) com resolução horizontal de 0.5º,
disponíveis a cada 6 horas para o período de 1979-2010. Levando em consideração que
após a passagem de uma frente fria por uma determinada localidade observa-se um
aumento da pressão em superfície, uma queda na temperatura e o giro do vento, que
passa a ser da direção sul, utilizou-se um critério para calcular a frequência dos sistemas
frontais em cada ponto de grade, nos níveis de 925 hPa, 850 hPa e 700 hPa. O cálculo da
frequência anual das frentes frias revelou algumas características marcantes do
deslocamento desses sistemas: a) um máximo da frequência frontal nas latitudes mais
altas em todas as estações do ano; b) um máximo secundário da frequência frontal
próximo a Cordilheira dos Andes e na região litorânea do Brasil, principalmente nos
meses de inverno e primavera; c) um mínimo da frequência frontal nas regiões de
orografia mais elevada no setor Centro-Sul do Brasil. Esse mínimo de frequência frontal
indica que a orografia pode ser um fator importante para a mudança no padrão e
deslocamento da frente fria nas latitudes subtropicais da América do Sul. A fim de
investigar os eventos frontais que se deslocaram por essas regiões serranas, foram
realizados composições médias dos campos atmosféricos de dois grupos distintos de
frentes, identificados pela climatologia (frentes que passaram pelo ponto de latitude 25ºS
e longitude 48ºW, deslocando-se pelo litoral leste do continente sul-americano; e frentes
que passaram pelo ponto de latitude 23ºS e longitude 62.5ºW, deslocando-se pelo interior
do continente). Esta análise mostrou que a orografia pode ter um papel importante no
deslocamento desses sistemas sinóticos pela América do Sul.
52
Avaliação do desempenho do G3DVAR e do GPSAS em um caso de ZCAS
Helena Barbieri de Azevedo, Luis Gustavo Gonçalves de Gonçalves, Mario Quadro,
Mariana Palotta, Dirceu Herdies
A qualidade de uma Previsão Numérica de Tempo (PNT), está diretamente relacionada
com a correta simulação numérica dos processos físicos que governam a atmosfera além
de uma condição inicial adequada para este modelo. O Sistema de Assimilação de Dados
(SAD) que está atualmente em operação no Centro de Previsão de Tempo e Estudos
Climáticos (CPTEC) é o GSI (do inglês Gridpoint Statistical Interpolation), que acoplado
ao MCGA do CPTEC é chamado de G3DVAR. Este sistema recentemente substituiu o
PSAS (do inglês Physical-space Statistical Analysis System), que acoplado ao MCGA do
CPTEC recebeu o nome de GPSAS. Esses sistemas se diferem em vários aspectos, seja
devido a diferentes resoluções do modelo assim como devido a capacidade de ingestão
de dados de cada um. Consequentemente estes SADs geram produtos diferentes, os
quais precisam ser avaliados. Diante disso, o presente trabalho visa avaliar/comparar a
performance
do
G3DVAR
e
do
GPSAS
em
um
evento
de
Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), que ocorreu nos dias 26, 27, 28 e 29 de
janeiro de 2013, nas análises e previsões geradas por estes sistemas.
53
Avaliação de sistema frontal, com ocorrência de microburst, em Santa Maria durante a
Campanha Chuva Sul
Lia Martins Costa do Amaral e Glauber Camponogara
Avaliação de sistema frontal, com ocorrência de microburst, em Santa Maria durante a
Campanha Chuva Sul. O projeto Chuva constitui-se de um projeto que visa realizar
experimento de campo em sete sítios com diferentes padrões climáticos, para estudar os
regimes de precipitação no Brasil. Esses experimentos utilizaram (e utilizarão) radar
polarimétrico, lidar polarizado, radiômetro de microonda, disdrômetros, radiosondas e
vários outros instrumentos. Dentre as campanhas já relizadas, efetou-se a Campanha
Chuva Sul ocorrido em Santa Maria no estado do Rio Grande do Sul. Durante a
campanha, entre as atividades, foram realizadas avaliações e estudos de casos de
sistemas precipitantes sobre a região, como sistemas frontais e sistemas convectivos de
mesoescala. Avaliou-se a passagem de um sistema frontal em 01/12/2012 sobre o estado
do Rio Grande do Sul. Pôde-se fazer uma avalição ampla das características do sistemas
frontal através dos instrumentos em campo e por sensoriamento remoto.Fez análise
utilizando-se
imagens
de
satélites,
dados
do
Radar
Banda
X,
pluviômetros,
radiosondagens, saídas de modelos numéricos e dados de field mill. A passagem deste
sistema frontal causou danos, como derrubadas de árvores, onde estes foram associados
à ocorrência de um microbust (micro-explosões). Pôde-se avaliar esta ocorrência através
de fotografias e registros locais.
54
Estudo de caso da incursão de ar frio nos estados do Acre e Amazonas em Julho de 2013
Liviany Viana, Dirceu Herdies e Mauro Mendonça
Fez-se uma análise do evento de friagem que atingiu os estados do Acre e Amazonas em
Julho de 2013. Os dados utilizados foram das reanálises do National Centers
Environmental Prediction (NCEP)/Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), imagens
de satélites do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE e os perfis
termodinâmicos oriundos da University of Wyoming, Meteorologia Aplicada a Sistema de
Tempo Regional – MASTER e o INPE para as cidades de Cruzeiro do sul – AC, Manicoré
– Am e Manaus – Am. A média sobre a região dos dois estados indicam uma queda de
temperatura desde o dia 21 de Julho de 2013 com diminuição brusca no dia 25 de Julho
atingindo 18,9ºC. Para o estado do Acre a temperatura alcançou neste dia valor igual a
12ºC e em Manaus predominou valores de 19ºC. A redução da temperatura persistente
nas últimas 24 horas indicam explicitamente a entrada do ar frio nas baixas latitudes. A
umidade específica para o mesmo dia, em media espacial, fora de 11 g/kg. A velocidade
do vento modificou de 6 m/s para 11 m/s no dia 25 de Julho de 2013, assim como sua
direção, tornando-se de sul. O efeito do ar frio perdurou por aproximadamente três dias
sobre a região, modificando os costumes da população que está normalmente habituada
às temperaturas quentes.
55
ÁREA TEMÁTICA 04 :: Sensoriamento Remoto da Atmosfera e Meteorologia Física ::
Método de ajuste para Radiação de Onda Longa
José Dias Neto, José Celso Thomaz Júnior, Domingos F. Urbano
A energia emitida pelo Sol incide sobre o sistema terrestre na forma de radiação de onda
curta (ROC), composta por raios Ultra-violeta, luz visível e uma pequena porção de raios
Infra-vermelho. Parte da ROC é refletida pela atmosfera, parte é absorvida por nuvens e
aerossóis, e parte chega à superfície da Terra. A interação da radiação com os aerossóis
e com a superfície do planeta gera aquecimento e consequente emissão de Radiação de
Onda Longa (ROL). Parte da ROL é aprisionada na baixa atmosfera gerando mais
aquecimento e parte é emitida para fora do sistema terrestre. Esse balanço de energia
governa o Clima da Terra. Grande esforço tem sido empregado no estudo da ROC nas
últimas décadas, mas apenas recentemente houve um despertar para a importância da
ROL. Recomendações e normas são oferecidas pela Baseline Surface Radiation Network
(BSRN), porém obter um banco de dados com controle de qualidade aceitável ainda é
uma tarefa difícil, em parte pelas limitações encontradas nos instrumentos de medida
(pirgeômetros) em parte pela natureza da medida. Ainda são poucos os bancos de dados
de ROL que apresentam dados qualificados. Pretende-se desenvolver um método para
corrigir os desvios existentes nas medidas ROL apresentados pelos pirgeômetros. Um
experimento foi realizado utilizando um rastreador solar equipado com três pirgeômetros
sombreados coletando dados simultaneamente em alta resolução por um período de 5
dias consecutivos. Um pirgeômetro (Kipp & Zonen) foi utilizado como padrão (grau de
rastreabilidade
secundário),
pois
foi
calibrado
no
Physikalisch-Meteorologisches
Observatorium Davos (PMOD). Um pirgeômetro de mesmo modelo e fabricante e sem
uso foi utilizado em conjunto com outro da Eppley, já em uso em uma estação
solarimétrica do Projeto Sistema Nacional de Observação de Dados Ambientais (SONDA).
O método de correção consiste em assumir os valores de irradiância medidos pelo
equipamento padrão como o valor real da medida e utilizar o método matemático de
mínimos quadrados para determinar os coeficientes de calibração para o equipamento de
campo. Com a aplicação deste método foi obtida uma melhor concordância entre valores
de irradiância medidos pelo pirgeômetro de campo e o padrão. Isto foi verificado pela
redução do viés entre ambas as séries e pelos valores obtidos para a Raiz Quadrada do
Erro Quadrático Médio, que passou de 2,64 para 0,72. Os resultados aqui apresentados
mostram que existe um método para corrigir os dados de ROL e que o método de
56
mínimos quadrados é adequado para o ajuste. Os resultados preliminares indicam que
mais experimentos devem ser realizados para verificar a robustez do método.
57
Estudo da relação entre queimadas, aerossóis atmosféricos e precipitação
Nathália Velloso Prado
Os efeitos diretos e indiretos dos aerossóis atmosféricos no clima amazônico têm sido
estudados pela comunidade científica. O objetivo deste estudo é verificar a relação entre
queimadas, aerossóis atmosféricos e a precipitação sobre a América do Sul, através de
dados de satélite. Espera-se compreender como os efeitos da emissão de queimadas na
Amazônia e de outras fontes de aerossóis podem acarretar na composição da atmosfera
e no processo de formação de nuvens. Este estudo utilizou dados de sensoriamento
remoto para o período de 2000 – 2012 por meio da profundidade óptica do aerossol
(MODIS/TERRA – AQUA), detecção de queimadas (produzidos no CPTEC) e a taxa de
chuva (TRMM). Como resultados mais relevantes obtiveram-se os meses de Agosto,
Setembro e Outubro como meses de pico na intensificação de queimadas e que a
profundidade óptica de aerossol (AOD) na atmosfera é mais alta em Setembro. Observouse uma correlação significativamente negativa na anomalia de precipitação e anomalia de
AOD sobre a região centro-oeste do Brasil. Estes resultados indicam que parte da
anomalia de precipitação pode ser explicada pelo efeito indireto do aerossol na formação
de nuvens. Verificou-se ainda que durante os anos de El Niño, a profundidade óptica do
aerossol é mais elevada do que em outros anos, e que os níveis de AOD em Agosto
atingem valores similares aos níveis de Setembro (mês pico de AOD).
58
Aerosols effect in different precipitant cloud type
Ramon Campos Braga, Rachel Ifanger Albrecht, Simone Sievert da Costa Coelho, Daniel
Alejandro Vila
This research focuses on observing the aerosol’s influence on the formation of different
precipitant clouds (warm, stratiform and convective cloud). The analysis was developed at
Rondônia state region (9ºS, 13ºS; 61ºW, 65ºW), also known as ‘green ocean’ region, due
to its low cloud condensation nuclei count over the forested regions, resembling the
oceanic regions. The period of analysis is the month of October from years 2000 to 2012.
The October month was chosen because it is part of the dry-to-wet transition season,
when from forest fires are still active at this region. Monthly data of atmospheric optical
depth (AOD) from Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor, on
board AQUA and TERRA satellites, were used to discriminate months as polluted or clean.
Cloud type, reflectivity profile and its rain rate data were retrieved from Tropical Rainfall
Measuring Mission-Precipitation Radar (TRMM-PR) satellite. Results show that for
polluted years, clouds with low (high) thickness, as warm and stratiform clouds, presented
lower (higher) rain rates than at clean years. At polluted years warm and stratiform clouds
have the coalescence process suppressed at low layers (under 0ºC) resulting in particles
growing mainly by vapor diffusion processes and consequently raindrops have smaller
sizes. For deep convective clouds it was verified that its rain rate has a close relation with
the cloud thickness. At polluted environment, the mixed and glaciated phase presents
higher collection efficiency and ice multiplication, generating higher (lower) rain rates for
deeper (shallower) clouds than in a clean environment.
59
Distribuições de tamanho de gotas de chuva como função do tipo de sistema precipitante
e concentrações de CCN
Micael A. Cecchini, Luiz A. T. Machado, Paulo Artaxo
O intuito deste trabalho é estudar as típicas distribuições de tamanho de gotas (DSD) de
chuva para diferentes sistemas de precipitação e concentrações de núcleos de
condensação de nuvens (CCN) sobre a região do Vale do Paraíba. Foram utilizados
dados do experimento CHUVA em sua campanha nessa região. Além dos instrumentos do
experimento CHUVA, foram instalados 2 contadores de particulado atmosférico, com os
quais foram obtidas concentrações totais de partículas e concentrações de CCN em
diferentes supersaturações. As medidas abrangeram o período de 22 de Novembro de
2011 a 10 de Janeiro de 2012. As medidas de DSD foram parametrizadas usando uma
função gamma, a partir do método dos momentos. Os três parâmetros assim obtidos
foram dispostos em espaço tri-dimensional e diferentes tipos de DSD foram obtidos
através de análise de clusters. Observou-se que 7 categorias de DSD representavam
satisfatoriamente as medidas e foram utilizadas para caracterizar os sistemas de
precipitação. Os regimes de precipitação foram classificados como Convecção Local,
Convecção Organizada e Chuva Estratiforme a partir de propriedades diárias como as
amplitudes de temperatura e concentrações de CCN, entre outras. Foram comparados
eventos classificados no mesmo regime de precipitação, mas que estavam sujeitos a
diferentes concentrações de CCN. Os principais fatores de comparação foram a DSD
típica, a concentração total de gotas (CTG), o diâmetro médio ponderado pela massa
(Dm) e a distribuição de frequências dos clusters nos eventos. Sendo assim, os sistemas
puderam ser comparados de forma não só quantitativa, mas também qualitativa. Por
exemplo, sistemas de Chuva Estratiforme apresentaram maior CTG (87 m-3) e menor Dm
(0,08 mm) quando a concentração média de CCN subiu de 668 para 2012 cm-3 (a 1% de
supersaturação). Nos casos de Convecção Local, resultados qualitativamente opostos
foram obtidos. Já para os casos de Convecção Organizada não foi possível obter
resultados concretos.
60
Evento de precipitação extrema no RS: setembro de 2012
Vinicius Banda Sperling, Rachel Ifanger Albrecht
Eventos severos de tempo meteorológico normalmente geram grandes impactos sócio-econômicos e
desastres incalculáveis, como a perda de vidas humanas. Neste estudo analisou-se um evento
extremo de precipitação ocorrido sobre o estado do Rio Grande do Sul, durante os dias 18 e 19 de
setembro de 2012, para comprovar a ocorrência de altos volumes de chuva, granizo e ventos fortes
sobre os municípios gaúchos. O evento foi analisado com base nos dados do satélite GOES-12,
dados do radar meteorológico de Santiago/RS, dados do radar PR (Precipitation Radar) a bordo do
satélite TRMM (produto 2A25), dados de reanálises do NCEP e dados de pluviômetros. Totais
pluviométricos anômalos foram registrados, no dia 19 de setembro de 2012, pelas estações
meteorológicas automáticas e convencionais do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).
Somente em Cruz Alta/RS e Passo Fundo/RS choveu 123,5 e 96,0 milímetros, respectivamente. No
mesmo dia no norte do Estado, precisamente nos municípios de Soledade/RS, Cruz Alta/RS e Passo
Fundo/RS, foram observados, pelas estações meteorológicas automáticas do INMET, valores de
rajada do vento de 118,4, 92,9 e 81,4 km/h, respectivamente. Através da análise das imagens de
satélite e do radar de Santiago/RS, observou-se uma intensificação na formação de supercélulas,
através das observações de refletividade, da baixa temperatura no topo das nuvens, em torno de
-70°C e o topo das nuvens atingindo aproximadamente 15 km de altura. Constatou-se precipitação
do tipo convectiva (diâmetro da base da nuvem apresentou mais de 40 km) no dia 18/09/2012 e
precipitação do tipo estratiforme (mais de 100 km de extensão) no dia 19/09/2012, típico de um
Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM). Nas imagens do radar (MAXCAPPI 400 km) de
Santiago/RS notou-se uma atividade convectiva com intensidade forte a muito forte, com picos de
refletividade de 60 dBz em alguns locais isolados e formações do tipo “bow echo” favoráveis a
ventos lineares de caráter destrutivo. Com base nestas imagens, o evento teve uma duração de no
mínimo 3 horas de intensa atividade convectiva. A causa do tempo severo foi o aprofundamento de
um sistema de baixa pressão atmosférica sobre a Argentina (ciclogênese) que deu origem a um
ciclone extratropical associado a uma intensa frente fria que avançou sobre a atmosfera quente no
Sul do Brasil, resultando em muitos estragos por ventos e queda de granizo.
61
Análise da propagação de Sistemas Convectivos de Mesoescala durante o projeto
CHUVA
Cristiano Wickboldt Eichholz; Luiz Augusto Toledo Machado
Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) estão comumente associados a ocorrência
de granizo, vendavais, tornados e intensa precipitação, o que faz com que estes sistemas
sejam responsáveis por uma grande parcela da precipitação registada em várias partes
do globo e também pela ocorrência de grandes prejuízos a sociedade. No entanto, estes
sistemas ainda não são bem previsto o que limita o trabalho de meteorologistas
operacionais, principalmente no sentido de mitigar os impactos negativos decorrentes da
atuação deste tipo de sistema sobre a sociedade. O tempo de vida de uma tempestade
individual, de aproximadamente 20 minutos, é um importante limitante para a previsão de
tempo severo. A modelagem numérica de alta resolução além de dados obtidos por
sensoriamento remoto através de satélites e radares, contribuiu fortemente para o
desenvolvimento do nowcasting, termo usado para definir a previsão de tempestades em
curto intervalo de tempo (0 – 3 horas). As primeiras técnicas de nowcasting foram
baseadas exclusivamente na extrapolação de ecos de radar e imagens satélite, no
entanto, a acurácia da previsão decresce rapidamente, principalmente na primeira hora de
previsão. Isso ocorre principalmente devido a falta de informações sobre o ciclo de vida
do SC (iniciação, maturação e dissipação). Atualmente, existem muitas metodologias
utilizadas no estudo do ciclo de vida de SCM dentre elas podemos citar o ForTrACC
(Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters) e o TITAN (Thunderstorm
Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting), no entanto poucos estudos focaram
sua atenção sobre as características de propagação apresentada por SCM e sua relação
com o ambiente de grande escala. Além disso, nos últimos anos o desenvolvimento de
trabalhos de campo apresentou grande contribuição ao estudo de SCM, como exemplo
podemos citar o recente projeto CHUVA, que visa estudar os diferentes regimes de
precipitação que ocorrem em várias regiões do Brasil e por isso gera grandes quantidades
de informações tanto sobre SCM como dos ambientes nos quais estes sistemas estão
inseridos, fornecendo assim importantes subsídios para estudos futuros. O presente
trabalho apresenta uma síntese inicial das principais características de propagação
desenvolvida pelos SCM observados durante o projeto CHUVA, nas campanhas do Vale
do Paraiba/SP e de Fortaleza/CE. Para isso, foram utilizados dados de radiossondagem e
imagens do satélite GOES 12 e de radar banda X. Apesar de a propagação de
62
tempestades ser modulada por uma complexa relação entre as propriedades do próprio
sistema e do ambiente adjacente, a análise apresentada tem como foco investigar o papel
do vento na camada de nuvens, da CAPE (convective available potential energy), bem
como as diferenças regionais observadas na propagação dos SCM detectados.
63
Estimativa de irradiância solar direta normal mediante satélite geoestacionário: resultados
preliminares
Anthony Carlos Silva Porfirio; Juan Carlos Ceballos
O conhecimento acurado dos fluxos radiativos à superfície (global, difusa, direta normal) é
de grande aplicabilidade em diversas áreas, só para citar alguns exemplos: meteorologia,
no balanço de radiação e energia global; engenharia, com a conversão alternativa para
energia elétrica; hidrologia, em modelos de simulação hidrológica; agronomia, essencial
na fotossíntese e nos processos de evaporação em superfícies líquidas (ou solo) e
evapotranspiração em coberturas vegetais; modelagem atmosférica, na avaliação da taxa
de aquecimento/resfriamento atmosférico. Atualmente existe um número considerável de
estações automáticas monitorando os níveis de irradiância solar global à superfície (por
exemplo, estações do INMET e PCDs gerenciadas pelo INPE). Entretanto, as
componentes direta normal e difusa são pouco monitoradas na maioria das estações
automáticas do Brasil, devido ao custo instrumental elevado e complexidade de seu
registro. Essa limitação impulsionou o desenvolvimento de metodologias de estimativa
baseadas em métodos empíricos, físicos e imagens de satélite. Claramente, a vantagem
do uso de satélites é sua boa cobertura espaço-temporal e suas séries longas de
imagens. Diante do exposto, o presente trabalho apresenta um método de estimativa de
irradiação solar direta normal (Qn) baseado em satélite, que utiliza um conjunto mínimo
de informações meteorológicas locais. Parâmetros básicos para o cômputo da Qn por
satélite são: i) irradiância direta normal (DNI) sob céu claro (inferida por uma
parametrização física), e ii) cobertura de nuvens (estimada a partir de imagens do canal
VIS do GOES). As estimativas de Qn por satélite foram comparadas com medidas obtidas
em três estações solarimétricas da rede SONDA no Nordeste do Brasil (Petrolina, Natal e
São Luís). Os resultados preliminares sugerem que a acurácia do método proposto é
similar ao dos modelos reportados na literatura. Ciclos diários de DNI em condição de céu
claro e parcialmente nublado foram representados satisfatoriamente, com erros médios
diários que variam de -11,9 a 5,7 W m-2. A Qn avaliada por satélite mostra boa relação
linear em relação à medida, com altos valores de R2 (> 0,85). MBE (Mean Bias Error) e
RMSE (Root Mean Square Error) foram 8,9 e 15,9%, respectivamente. Evidencia-se que o
algoritmo proposto é uma ferramenta promissora para prover informações de Qn
(resolução espacial de 4x4 km), em particular sobre regiões com medições in situ
indisponíveis.
64
Characteristics of precipitation and cloud processes based on different sensors over Brazil
Romulo A. J. Oliveira
The forecast and quantification of rain with maximum accuracy, especially for severe
weather situations, over various temporal and spatial scales, are extremely important to
society because they are directly linked to the economy through agriculture, natural
resources, transportation, and the prediction and detection of natural disaster occurrences.
However, it is necessary to know the microphysical (ice content and type, polarization,
etc.) and physical (area, top height, etc.) properties of the clouds and precipitation systems
over the analyzed region. In this view, the CHUVA (Cloud processes of tHe main
precipitation systems in Brazil: A contribUtion to cloud resolVing modeling and to the GPM
[GlobAl Precipitation Measurement]) is a research project to study cloud processes and
precipitation through seven field experiments in different precipitation regimes in Brazil.
The objective of the CHUVA (Rain in Portuguese) field campaigns is to collect information
about the cloud processes of the main precipitating systems over Brazil in order to
evaluate and improve quality precipitation estimation and knowledge of cloud
microphysical processes. The main focus is warm clouds and the analysis will be
performed considering the microphysical and precipitation evolution during the cloud life
cycle and the development of thunderstorms. Thus, we investigate, through the CHUVA
Project campaigns, the physical and microphysical processes, as well as the life cycle, of
precipitation systems at different temporal and spatial scales, considering seasonal
variations, which influence the weather and climate over much of Brazil and South
America. We also evaluate, through physical and statistical approaches, satellite
precipitation estimates to quantify the rain produced by these different types of
precipitation systems and also by different types of clouds.
65
Características Atmosféricas Associadas a um Evento de Intensa Atividade Elétrica no
Sudeste do Brasil
Ana Paula Paes dos Santos e Osmar Pinto Jr.
Com o objetivo de investigar peculiaridades associadas a eventos extremos de descargas
atmosféricas na Região Sudeste do Brasil, o presente trabalho faz uma análise das
características
físicas
deste
fenômeno,
juntamente
ao
estudo
das
condições
meteorológicas que desencadearam um evento de tempestade severa que ocorreu na
capital do estado do Rio de Janeiro, no dia 05 de março de 2013. Os dados de descargas
elétricas utilizados, são provenientes da Rede Brasileira de Detecção de Descargas
Atmosféricas (BrasilDAT), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Para
caracterizar as condições atmosféricas que originaram este evento, foram utilizados
dados de reanálise das componentes zonal e meridional do vento, pressão ao nível médio
do mar e temperatura do ar em superfície, dos National Centers for Environmental
Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR). Para analisar a
distribuição espacial das descargas elétricas em relação as nuvens convectivas, foram
utilizadas imagens de satélite e de refletividade do radar Pico do Couto, da Divisão de
Satélite e Sistemas Ambientais (DSA/INPE) e da Rede de Meteorologia do Comando da
Aeronáutica (REDEMET), respectivamente. Além disso, foram utilizadas informações das
condições de tempo do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Os resultados
mostraram que a combinação de fatores dinâmicos e termodinâmicos foram fundamentais
para a formação de um sistema convectivo que gerou chuva intensa, acompanhada de
descargas elétricas e fortes rajadas de vento. A maior concentração dos relâmpagos
nuvem-solo e intra-nuvem ocorreram em áreas de forte convecção e mais próximas ao
litoral. No período de maior atividade elétrica, foram observados 1.882 descargas em 15
minutos. O número total de eventos registrados entre as 2130 UTC do dia 05 e 0100 UTC
do dia 06, foi de 7011 descargas. Este tipo de estudo possibilita o aperfeiçoamento dos
sistemas de prevenção e alerta de descargas elétricas, podendo assim, evitar ou
minimizar os acidentes causados por eventos deste tipo.
66
Determinação do viés do ZDR e seu impacto na classificação de hidrometeoros
Jojhy Sakuragi
O radar meteorológico de dupla polarização, banda X, é o principal instrumento de medida
do Projeto CHUVA. Como as variáveis polarimétricas dependem da diferença entre a
refletividade das ondas horizontal (H) e vertical (V), conhecida como refletividade
diferencial (ZDR), é necessário que sejam bem calibrados. Uma maneira é fazer a
varredura com apontamento vertical, isto é, uma varredura em azimute com elevação de
90º e comparar as refletividades HV para gotas pequenas determinando o viés do ZDR.
Assim, o objetivo desse trabalho é determinar o viés do ZDR para as campanhas do
CHUVA realizadas em Fortaleza (abril/2011), Belém (junho/2011) e Vale do Paraíba
(novembro/2011 a março/2012). A metodologia empregada utilizou os dados de
apontamento vertical realizados a cada 6 minutos, com resolução de bin de 150 m e
limitar a variação da refletividade horizontal entre 5 e 25 dBZ para garantir a esfericidade
das gotas. Uma vez determinado os viesses, um estudo de caso com os dados corrigidos
foi realizado para analisar o impacto no algoritmo de classificação de hidrometeoros. Os
resultados encontrados mostram que o viés médio foi de -0.30 dB para Fortaleza, -0.56
dB para Belém, mostrando uma degradação em relação à Belém, e uma degradação
sistemática entre os canais ao longo do experimento do Vale do Paraíba, dificultando em
estabelecer um viés médio. Uma possível razão pode ser a variação da tensão de
alimentação do radar. Os resultados dos algoritmos de classificação de hidrometeoros
(NEXRAD e MeteoFrance) melhoraram a classificação principalmente da mistura
granizo/chuva (gota grande) posicionando melhor em termos espaciais. A conclusão
indica os valores de viés médio para a correção dos dados da campanha de Fortaleza e
Belém, e para o experimento do Vale do Paraíba, a correção indicada é por evento. Essa
correção do viés do ZDR é importante principalmente para os algoritmos de
classificação de hidrometeoros resultando num impacto positivo.
67
ÁREA TEMÁTICA 05 :: Agrometeorologia, Micrometeorologia e Hidrometeorologia ::
Fechamento do balanço de energia em torres de fluxos através do método dos mínimos
quadrados
Bianca Maske; Luis Fernando Sapucci; Luis Gustavo Gonçalves de Gonçalves
O balanço de energia à superfície, obtido por medidas realizadas em torres de fluxos, trás
informações sobre processos de troca de energia entre solo-planta-atmosfera, e é
determinado pelo saldo de radiação, fluxo de calor no solo, calor sensível e calor latente
e, em tese, deve obedecer a um fechamento. No entanto, como todo sistema de
observação, os sensores envolvidos apresentam incertezas associadas aos materiais e a
metodologia utilizada nas medições. Tais incertezas colaboram para o não fechamento do
balanço, muito frequentemente observado na prática. Devido a essas incertezas e
utilizando a informação de que o fechamento do balanço de energia deve ser garantido,
aplicou-se nas variáveis do balanço o método de ajustamento baseado nos mínimos
quadrados, denominado correlato. Esse método apresentou resultados satisfatórios,
resolvendo o problema de fechamento do balanço de energia à superfície, reduzindo
resíduos que atingiam até 600w/m² à valores da ordem de (10)^-14, contribuindo para que
se obtenha observações mais confiáveis e determinando suas reais incertezas.
68
O uso de informações meteorológicas para determinar o método de estimativa de
potencial produtivo de culturas agrícolas
Minella A. Martins; Regina C. S. Alvalá; Javier Tomasella
Informações meteorológicas são amplamente utilizadas no setor agropecuário para
diversos fins. Dentre eles citam-se a determinação do potencial produtivo de culturas
agrícolas e a previsão da produção. O potencial produtivo de uma cultura é aquele obtido
por uma cultivar altamente produtiva e bem-adaptada às condições climáticas, com
disponibilidade hídrica adequada, nutrientes, livre de pragas e doenças e ampla utilização
de insumos agrícolas. No entanto, na maioria das vezes, essa condição ótima não é
alcançada, gerando uma queda de rendimento. Portanto, em geral, o rendimento
observado é menor que o rendimento potencial. O conhecimento da produção agrícola
real e potencial e da sua distribuição no espaço geográfico são informações
imprescindíveis para o planejamento estratégico do País, além de subsidiar formulação de
políticas públicas, abastecimento e a segurança alimentar da população e a formação de
preços nos mercados interno e externo. Para evitar a propagação de erros ao estimar a
produtividade real, é preciso conhecer o método mais adequado para o cálculo da
produtividade potencial. A FAO recomenda dois métodos para estimar a produtividade
potencial através de dados meteorológicos e da cultura para uma dada localidade: o
Método de Wangeningen - MWA e o método da Zona Agroecológica - MZA. Assim, na
tentativa de avaliar o desempenho dos dois métodos de estimativa de produtividade
potencial recomendados pela FAO, o objetivo do presente trabalho foi comparar os
Métodos de Wageningen - MWA e da Zona Agroecológica - MZA para avaliar suas
performances para estimativas de milho e sorgo nas regiões de Araripina e Serra Talhada,
PE, e Cruz das Almas, BA, com vistas a subsidiar estudos de previsão de safras
agrícolas. Os dados meteorológicos utilizados foram temperaturas, máxima e mínima,
radiação
solar,
velocidade
do
vento
e
precipitação,
diárias,
provenientes
do
Instituto Agronômico de Pernambuco - IPA e da Empresa Brasileira de Pesquisa
Agropecuária - EMBRAPA. Foram utilizados períodos de 11 anos de dados de plantio de
milho em Araripina, PE; 2 anos de dados de milho em Cruz das Almas, BA; 16 anos de
dados de plantio de sorgo em Araripina, PE e 26 anos de plantio de sorgo em Serra
Talhada, PE. Por meio da avaliação estatísticas dos resultados constatou-se que há
diferença significativa entre os métodos MWA e MZA. A correlação entre a estimativa de
rendimento real, utilizando os dados do método MWA, e os dados de rendimento
69
observado (ρ=0,66) foi maior que a correlação entre estimativa de rendimento real,
utilizando os dados do método MZA, e os dados de rendimento observados (ρ=0,53).
Uma possível justificativa pode ser atribuída ao fato do método MWA levar em
consideração, no seu cálculo, variáveis que representam a demanda evaporativa da
atmosfera, a qual exerce influência no balanço hídrico e, em condições de cultivo de
sequeiro, pode limitar o rendimento da cultura, como foi o caso dos dados utilizados neste
estudo.
70
Avaliação da propagação de erro das estimativas de precipitação por satélite para
aplicações hidrológicas
Aline Schneider Falck, Javier Tomasella e Daniel Alejandro Vila
A resposta hidrológica de uma bacia hidrográfica depende não apenas da quantidade de
chuva diária mas também da variabilidade da precipitação em escalas diárias, sazonais a
anuais e até interdecadais. Cheias e inundações em bacia de grande porte são
diretamente influenciadas pela variabilidade temporal da chuva na escala diária. Assim, o
conhecimento detalhado dos campos de precipitação são de fundamental importância
para a simulação da resposta hidrológica das bacias. Neste contexto, modelos que
simulem a propagação de erro das estimativas de precipitação por satélite são de
fundamental importância no desempenho de modelos hidrológicos. Por isso, neste estudo
investiga-se a sensibilidade das estimativas de precipitação por satélite dos algoritmos
Hidroestimador, GSMAP, CMORPH e 3B42RT, através do modelo de erro estocástico
multidimensional SREM2D (A Two Dimensional Satellite Rainfall Error Model), o qual
simula campos de precipitação por satélite por meio da calibração de parâmetros
SREM2D, com base em dados de maior acurácia. Este estudo foi realizado para a bacia
do rio Tocantins, região de transição entre a bacia Amazônica e o nordeste brasileiro, para
a estação chuvosa 2009-2010. Resultados mostram que o modelo de propagação de erro
SREM2D possui potencial para gerar realísticos campos de precipitação por satélite. A
sequência deste estudo é de investigar o impacto das estimativas de precipitação
simuladas pelo modelo SREM2D na modelagem hidrológica da bacia do rio Tocantins,
utilizando o Modelo de Grande Bacia do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (MGBINPE).
71
ÁREA TEMÁTICA 06 :: Meteorologia Ambiental ::
Estimativa da Radiação de Onda Longa Descendente Utilizando Redes Neurais Artificiais
para Brasília (DF).
Eduardo Weide Luiz, Fernando Ramos Martins e Enio Bueno Pereira
O papel de cada componente do balanço de energia terrestre e sua correspondente
influência no clima da Terra é a chave para entendermos o clima e sua variabilidade.
Parte da energia proveniente do Sol, que é absorvida pelo planeta Terra, é depois
reemitida em comprimentos de onda maiores. Essa radiação quando emitida pela
atmosfera e nuvens em direção a superfície é conhecida como radiação de onda longa
descendente. O trabalho tem como objetivo estimar a radiação de onda longa
descendente utilizando redes neurais artificiais alimentadas por dados meteorológicos de
superfície. Os dados utilizados serão de temperatura, umidade relativa, pressão e
radiação de onda longa descendente, provenientes de uma das estações do Sistema de
Organização Nacional de Dados Ambientais (SONDA), localizada em Brasília (DF). Como
a radiação de onda longa descendente também sofre influência da nebulosidade no local,
foram calculados parâmetros de nebulosidade, que também foram utilizados no
treinamento da rede. Os parâmetros de nebulosidade considerados foram a razão entre a
radiação global medida em superfície com a radiação no topo da atmosfera e a razão
entre a radiação difusa medida em superfície com a radiação no topo da atmosfera,
chamados, respectivamente, de Kt e Kd. Foram encontrados valores de correlação R =
0,94 e de MSE = 0,0026 sem a utilização de Kd. Já com a sua utilização foram
encontrados valores de R = 0,96 e MSE = 0,0038. Pode-se observar uma qualidade
inferior nas estimativas para dados com valores mais altos de onda longa, os quais são
referentes à maior nebulosidade. A hipótese que será testada na continuidade do trabalho
é relacionada ao tipo de nuvem e à quantidade de nebulosidade presente no momento
das medidas de campo. Outro fator a ser destacado seria a influência na qualidade da
estimativa da nebulosidade, pois nos casos em que foram utilizados dois parâmetros de
nebulosidade, em vez de um, os resultados foram mais satisfatórios, indicando que
quanto melhor a estimativa da nebulosidade, melhor será a qualidade dos resultados.
72
Impactos dos aerossóis de queimadas na temperatura superficial da América do Sul
Otacílio Leandro de Menezes Neto, José Marengo Orsini, Mariane Mendes Coutinho,
Vinícius Capistrano
As queimadas na América do Sul acontecem periodicamente, com grandes quantidades
de emissão de gases e aerossóis ocorrendo principalmente nos meses de agosto e
setembro. Os efeitos na atmosfera dos aerossóis de biomassa é o foco de várias
pesquisas (Andreae et al., 2004; Artaxo et al., 2005,2006; Freitas et al., 2005, 2007).
Sabe-se que este tipo de aerossol contribui para redução da quantidade de radiação solar
incidente na superfície (devido ao efeito radiativo direto) e pode atuar como núcleos de
condensação de nuvem (contribuindo com o efeito radiativo indireto) mudando assim as
propriedades das nuvens. Como resultado destes efeitos há o resfriamento da superfície
nas regiões de fortes emissões de biomassa e também em regiões “downstream”, pois os
aerossóis são transportados pelo vento. Para simular os efeitos na América do Sul das
queimadas na Amazônia para o período de 1979 a 2005, foi utilizado o modelo do sistema
terrestre HadGEM2-ES, que inclui química atmosférica, em dois experimentos distintos:
um contendo aerossóis de biomassa, incluindo uma parametrização de levantamento de
pluma quente, chamada de HPR (Freitas et al., 2007); e outro onde somente os efeitos
dos aerossóis de biomassa foram desligados, permanecendo os demais tipos de
aerossóis. Para explicar o efeito de resfriamento (diferença da climatologia de
temperatura entre os dois experimentos), foi analisado o balanço de energia na superfície
nas regiões de emissão e “downstream”.
73
Caracterização temporal da radiação solar global e emitida pela atmosfera
em Petrolina-PE
Francisco Luiz L. Mesquita, Juan Carlos Ceballos e Simone M. Sievert da Costa Coelho
Estudos sobre a distribuição temporal da radiação solar global (RG) e da radiação de
onda longa descendente (OLD) emitida pela atmosfera são de fundamental importância
para a compreensão de processos biofísicos presentes na interface superfície-atmosfera,
por exemplo, evapotranspiração e fotossíntese. Como consequência moldando as
características da Camada Limite Atmosférica. E razão disto, o objetivo principal deste
trabalho consiste na caracterização temporal de OLD e RG sobre uma região
representativa de Caatinga, investigada a partir da análise das medidas de superfície
coletadas por uma plataforma solarimétrica da rede do Sistema de Organização Nacional
de Dados Ambientais (SONDA), administrada pelo Laboratório de Instrumentação
Meteorológica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (LIM/INPE), durante o ano de
2007
localizada
no
município
de
Petrolina-PE.
Primeiramente
as
condições
microclimáticas observadas na área de estudo foram caracterizadas a partir das medidas
coletadas em superfície. O sítio experimental em que está localizada a plataforma
radiométrica apresentou características termodinâmicas representativas de um ambiente
rural com características de uma região tropical seca. Com intuito de compreender melhor
o impacto da variabilidade da cobertura de céu sobre a OLD e RG durante o ciclo diurno,
as diferentes condições foram determinadas com base em análises estatísticas do índice
de claridade (KT) e das componentes direta e difusa de RG. Como resultado, neste
trabalho o intervalo de KT entre 0,65 e 1 foi utilizado como representativo da condição de
céu claro. Com intuito de avaliar a variabilidade sazonal das variáveis radiométricas,
considerou-se como representativo das estações de verão e inverno os meses
compreendidos entre janeiro e março, e junho a agosto respectivamente. A evolução
temporal de OLD e RG em superfície apresentaram um ciclo diurno bem definido, com
máximos em torno das 12hs e 15hs respectivamente.
74
Estudo do impacto das emissões de poluentes na Região Metropolitana de
Porto Alegre - RS
Ludmila P. de Souza; Marcelo F. Alonso; Jonas da C. Carvalho
Universidade Federal de Pelotas | [email protected]
Foi realizado o estudo do comportamento das concentrações de ozônio (O3) de
superfície, monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOX) e hidrocarbonetos
(HC) na Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), através de simulações numéricas
realizadas utilizando o PREP-CHEM (Preprocessor of trace gas and aerosol emission
fields for regional and global atmospheric chemistry models) no modelo CCATT-BRAMS
(Coupled Chemistry Aerosol and Tracer Transport model to the Brazilian developments on
the Regional Atmospheric Modeling System). O domínio da modelagem foi implementado
sobre uma área cobrindo a RMPA, dando ênfase às fontes antrópicas (móveis) e
biogênicas. Para a validação dos resultados, foram realizadas comparações com dados
de razão de mistura obtidos pelo monitoramento da qualidade do ar na RMPA.
75
Modelagem das cinzas vulcânicas
Claudio Augusto Borges Pavani - Orientador Saulo R. Freitas
A modelagem do transporte e deposição de cinzas vulcânicas são de grande importância
para o entendimento da interação entre a atividade vulcânica e o clima, assim como é de
grande valia para minimizar a possibilidade de acidentes e danos financeiros causados
por estas atividades, principalmente à aviação. Para simular o transporte de cinzas
vulcânicas foi implementado no modelo BRAMS uma estimativa de emissão de cinzas,
baseada na correlação entre altura de injeção da pluma vulcânica e taxa de emissão de
cinzas. Posteriormente utilizando os dados observados a respeito do vulcão Puyehue está
sendo feito uma análise de sensibilidade do modelo, com o intuito de encontrar as
melhores configurações para a modelagem do transporte da pluma vulcânica.
76

Resumos - Difusão do Conhecimento

Transcrição

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