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1970
Internal atmospheric gravity waves in the lower ionosphere
Fejer, B. G.
This thesis is concerned with the study of gravity waves in the lower ionosphere using Rocket-Grenade Experiment data. Chapter I presents a general description of the theory of internal gravity waves and the possible sources. Chapter II introduces the data available and the criteria used for the detection of these waves. In Chapter III some atmospheric profiles showing evidence of gravity waves are presented checking the main results predicted by the theory, and the conditions necessary for their occurrence in the lower ionosphere are analyzed. The lack of correlation between magnetic activity and occurrence of waves is significant and so is the seasonal variation evident at all latitudes. The generation of turbulence due to gravity waves is considered briefly in Chapter IV and the main conclusions are presented in Chapter V.
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1971
Um metodo de reproducao de fotografias de satelites meteorológicos
Calheiros, R. V.
O metodo apresentado utiliza osciloscopios comuns, uma fresta de amostragem e uma camera composta de uma objetiva comum e um mecanismo de puxamento para filme de 35mm. Vale-se das propriedades de emissao luminosa pelas telas de fosforo dos osciloscopios e das caracteristicas de formacao de imagens em filmes comuns de 35mm, dois efeitos sao lineares para obter-se um efeito final linear. Sao apresentadas curvas de emissao de luz para quatro tipos diferentes de fosforo, em funcao da amplitude do sinal de video que contem as informacoes fotograficas. Sao dadas as curvas caracteristicas dos filmes utilizados para reproducao das fotos. Sao mostradas as curvas de resposta em frequencia dos filmes impressionando o filme pelo processo de amostragem usado, e verificada a adequacao do sistema de reproducao das fotos. Para isso e feito uma analise espectral do sinal real, acompanada de um modelo matematico que descreve o processo de amostragem. Mostra-se finalmente, que o sistema atua como um filtro passa-baixas, eliminando as harmonicas de ordem superior e reproduzindo a faixa basica do sinal. O metodo apresenta boas caracteristicas de linearidade e fornece diretamente dispositivos, com o uso de filmes comuns de 35mm, eliminando a necessidade de uma detecao de amplitude convencional nos circuitos de recepcao. ABSTRACT: there is no abstract.
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1973
Metodo de calculo de divergencia para previsao numerica de chuva sobre o Brasil
Santos, R. P.
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1974
Estudo teorico da influencia das elevacoes continentais sobre ondas estacionarias do hemisferio Sul
Vianello, R. L.
Para estudar a influencia das elevacoes continentais sobre ondas estacionarias a 30 graus e 70 graus Sul, usamos um Modelo Quase-Geostrofico em Estado Permanente a Dois Niveis. Inicialmente, o modelo foi testado, usando-se para isto dados de Derome e Wiin-Nielsen, e os resultados foram considerados execelents, em relacao aos resultados obtidos por aqueles pesquisadores. Posteriormente, utilizando-se de dados topograficos e observados, aplicamos o referido modelo as latitudes acima, e obtivemos as principais caracteristicas das ondas estacionarias. Notamos, em geral, a presenca de cristas sobre os continentes e cavados na porcao oriental dos mesmos. Estes resultados concordam bem com outros resultados teoricos anteriormente obtidos e com as obsevacoes. Buscando obter melhor entendimento do problema, derivamos as equacoes de energia e discutimos o ciclo de energia, Todavia, para explicar melhor a variancia total dos perfis observados, julgamos necessaria a inclusao no modelo de outros efeitos, tais como aquecimento diabatico e efeito nao-lineares.
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Estudo teorico da influencia das elevacoes continentais sobre ondas estacionarias do hemisferio Sul
Vianello, R. L.
Para estudar a influencia das elevacoes continentais sobre ondas estacionarias a 30 graus e 70 graus Sul, usamos um Modelo Quase-Geostrofico em Estado Permanente a Dois Niveis. Inicialmente, o modelo foi testado, usando-se para isto dados de Derome e Wiin-Nielsen, e os resultados foram considerados execelents, em relacao aos resultados obtidos por aqueles pesquisadores. Posteriormente, utilizando-se de dados topograficos e observados, aplicamos o referido modelo as latitudes acima, e obtivemos as principais caracteristicas das ondas estacionarias. Notamos, em geral, a presenca de cristas sobre os continentes e cavados na porcao oriental dos mesmos. Estes resultados concordam bem com outros resultados teoricos anteriormente obtidos e com as obsevacoes. Buscando obter melhor entendimento do problema, derivamos as equacoes de energia e discutimos o ciclo de energia, Todavia, para explicar melhor a variancia total dos perfis observados, julgamos necessaria a inclusao no modelo de outros efeitos, tais como aquecimento diabatico e efeito nao-lineares.
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1975
Um estudo da estrutura das pertubacoes sinoticas do Nordeste do Brasil
Aragao, J. O. R.
Apresenta-se um estudo de algumas caracteristicas das perturbacoes sinoticas que ocorrem na regiao Nordeste do Brasil. Tres periodos foram escolhidos e classificados em perturbados ou em nao perturbados, conforme a ocorrencia ou nao de precipitacao na area. Cartas de linhas de corrente, isotacas e velocidade vertical (w)sao apresentadas para os tres periodos.O campo de velocidade vertical,calculado pelo metodo cinematico, apresenta boa concordancia com a configuracao das areas de precipitacao. Nos periodos perturbados verificou-se que na troposfera da regiao Norte-Nordeste do Brasil aparecem vortices ciclonicos desde o nivel de 700 mb ate o nivel de 300 mb e que movimentos ascendentes persistem em toda a troposfera. Contrariamente, no periodo nao perturbado o anticiclone sub-tropical do Atlantico Sul predomina em toda baixa e media troposfera e movimentos ascendentes e descendentes aparecem alternadamente nos varios niveis. Observomu-se ainda que no periodo nao perturbado existem fortes inversoes de temperatura e consequentes supressoes de nebulosidade e de precipitacao.
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Um estudo da estrutura das pertubacoes sinoticas do Nordeste do Brasil
Aragao, J. O. R.
Apresenta-se um estudo de algumas caracteristicas das perturbacoes sinoticas que ocorrem na regiao Nordeste do Brasil. Tres periodos foram escolhidos e classificados em perturbados ou em nao perturbados, conforme a ocorrencia ou nao de precipitacao na area. Cartas de linhas de corrente, isotacas e velocidade vertical (w)sao apresentadas para os tres periodos.O campo de velocidade vertical,calculado pelo metodo cinematico, apresenta boa concordancia com a configuracao das areas de precipitacao. Nos periodos perturbados verificou-se que na troposfera da regiao Norte-Nordeste do Brasil aparecem vortices ciclonicos desde o nivel de 700 mb ate o nivel de 300 mb e que movimentos ascendentes persistem em toda a troposfera. Contrariamente, no periodo nao perturbado o anticiclone sub-tropical do Atlantico Sul predomina em toda baixa e media troposfera e movimentos ascendentes e descendentes aparecem alternadamente nos varios niveis. Observomu-se ainda que no periodo nao perturbado existem fortes inversoes de temperatura e consequentes supressoes de nebulosidade e de precipitacao. ABSTRACT: An analysis of synoptic disturbances which appear in the Northeast Brazil region is presented. Three periods were selected and classified as disturbed and non-disturbed, "according to the occurrence or not .of a significant amount of rainfall. Streamlines, isotachs, and vertical velocity (omega) charts are presented for the selected periods. Vertical velocity fields computed by the kinematic method show a good agreement with the rainfall patterns. Ciclonic vortices extending from 700 mb up to 300 mb accompanied by ascending motions throughout the entire troposphere are observed during the disturbed periods. In contrast, the South Atlantic subtropical anticyclone dominates the tropospheric flow over Northeast Brazil during the non-disturbed period and the vertical velocity undergoes great variations. in sign with height. Temperature inversions and consequent cloudness and rainfall supression were also observed during the non-disturbed period. Vertical profiles of relative humidity show that there is a reasonable amount of moisture at low levels even during the non-disturbed period. One may then conjecture about the inexistence of an instability mechanism during the non-disturbed period. .
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Estudo de turbulencia em uma estratificacao estavel perto do solo
Azevedo, P. V.
Wind and temperature profiles for a wide range of stable conditions in the surface boundary layer are analyzed in the context of Monin-Obukhov similarity theory. The diabatic mean profile forms are presented. The Monin-Obukhot universal functions for momentum and heat vary linearity over the entire stability range of the observation. The ratio of eddy diffusivity coefficients for heat and momentum is evaluated from functions and it is found to be equal to 1,35 for near neutral conditions. This ratio decrease with increase of instability and height. It is in agreement with a formula proposed by Businger from fluctuations measurements of wind and temperature. It is shown that the log-linear relation fits the observations well over a selected range of stability (i.e., Richardson number range between 0.004 to 0.21). This study also reconciles Deacon power law approzch the similarity theory of Monin-Obukhov. Turbulennt dissipation rates are calculated from profiles. It appears that the vertical divergence in the energy balance of both velocity and temperature is of negligible importance.
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Estudo de turbulencia em uma estratificacao estavel perto do solo
Azevedo, P. V.
Perfis de vento e temperatura para um largo intervalo de condições estáveis na camada limite superficial são analisados no contexto da teoria da similaridade de Monin-Obukhov. As funções universais de Monin-Obukhov -- para a quantidade de movimento e calor variam linearmente em todo o intervalo de estabilidade das observações. A razão dos coeficientes de difusividade turbulenta para o calor e a quantidade de movimento foi avaliada pelas funções -- e foi encontrada como sendo igual a 1,35 para condições quase-neutras. Essa razão decresce como aumento da estabilidade e altura. Ela está em concordância com uma fórmula proposta por Businger através de medidas das flutuações do vento e da temperatura. O presente estudo mostra que a relação log-lnear representa bem as observações em todo o intervalo de estabilidade selecionado (isto é, para um intervalo de nº de Richardson entre 0,004 a 0,21). Também é mostrada uma interação entre a Lei da Potência" de Deacon e a teoria da similaridade de Monin-Obukhov. As taxas de dissipação turbulenta foram calculadas pelos perfis. Pela análise do balanço de energia cinética turbulenta verificou-se que a divergência na vertical do excesso de energia produzida pelo cisalhamento e pelas flutuações locais da temperatura pode ser desprezada. ABSTRACT: Wind and temperature profiles for a wide range of stable conditions in the surface boundary layer are analyzed in the context of Monin-Obukhov similarity theory. The diabatic mean profile forms are presented. The Monin-Obukhot -- universal functions for momentum and heat vary linearity over the entire stability range of the observation. The ratio of eddy diffusivity coefficients for heat and momentum is evaluated from functions -- and it is found to be equal to 1,35 for near neutral conditions. This ratio decrease with increase of instability and height. It is in agreement with a formula proposed by Businger from fluctuations measurements of wind and temperature. It is shown that the log-linear relation fits the observations well over a selected range of stability (i.e., Richardson number range between 0.004 to 0.21). This study also reconciles Deacon power law approzch the similarity theory of Monin-Obukhov. Turbulennt dissipation rates are calculated from profiles. It appears that the vertical divergence in the energy balance of both velocity and temperature is of negligible importance.
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Transporte de calor sensivel na estratosfera do Hemisferio Sul
Hada, K.
Para o calculo do transporte de calor sensivel na estratosfera inferior, usamos dados medio nos pontos da grade de 100mb e dados diarios de 30mb sob forma de cartas sinoticas analisadas nos dias selecionados em inverno e primavera. Obtivemos a direcao e intensidade do transporte, apontamos a dominancia de certos harmonicos estacionarios e transitorios na estratosfera inferior. Discutimos tambem os dois aquecimentos fracos em meados de inverno e o aquecimento final nos fins da primavera. Na estratosfera superior usamos dados de 4 estacoes de foguetes do Hemisferio Sul, a fim de calcularmos o transporte de calor sensivel. O transporte geralmente e pequeno em todas as estacoes durante o verao. No inverno, entretanto, ha grande transporte no sentido do polo sul nas estacoes situadas nas latitudes altas. ABSTRACT: The sensible heat transport in the lower stratosphere has been calculated using the mean grid point data of the 100mb and the daily data of 30mb analyzed charts for a few days in winter and spring. The direction and intensity of the transport has been obtained and the dominance of certain stationary and transient harmonics in the lower stratosphere is pointed out. Two mild warmings during the mid winter and the final warming during the late spring were discussed. In the upper stratosphere the sensible heat transport has been calculated using the data of four Southern Hemisphere rocket stations. The transport is generally small at all the stations during the summer. In winter, however, there is a large transport towards the pole at high latitude stations.
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Estudo de caracteristicas estatisticas de precipitacoes pluviometricas
Lima, J. F. L.
Estudo das caracteristicas estatisticas das precipitacoes pluviometricas em mesoescala para o nordeste do Brasil, utilizando dados de superficie de estacoes pertencentes a rede meteorologica principal, referentes ao mes chuvoso de marco, tendo-se elaborado programas de computador de natureza geral. Das conclusoes destacam-se: a conveccao organizada e a principal causa de pluviosidade; contribuicao substancial ao total mensal e dada pela precipitacao maxima diaria, apesar de maior frequencia de pequenas precipitacoes; um arco de hiperbole ajusta-se bem a funcao densidade de probabilidade das intensidades de precipitacoes ; predomina o aquecimento local, sobre sistemas de escala sinotica; a brisa aumenta a pluviosidade litoranea da costa leste, enquanto que a orografia geralmente nao exerce influencia marcante nas pluviosidades locais.
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Estudo de caracteristicas estatisticas de precipitacoes pluviometricas
Lima, J. F. L.
Estudo das caracteristicas estatisticas das precipitacoes pluviometricas em mesoescala para o nordeste do Brasil, utilizando dados de superficie de estacoes pertencentes a rede meteorologica principal, referentes ao mes chuvoso de marco, tendo-se elaborado programas de computador de natureza geral. Das conclusoes destacam-se: a conveccao organizada e a principal causa de pluviosidade; contribuicao substancial ao total mensal e dada pela precipitacao maxima diaria, apesar de maior frequencia de pequenas precipitacoes; um arco de hiperbole ajusta-se bem a funcao densidade de probabilidade das intensidades de precipitacoes ; predomina o aquecimento local, sobre sistemas de escala sinotica; a brisa aumenta a pluviosidade litoranea da costa leste, enquanto que a orografia geralmente nao exerce influencia marcante nas pluviosidades locais. ABSTRACT: Statistical characteristics of the pluviometric precipitations in mesoscale for the Northeast of Brazil were studied. surface data from principal climatology station network, concerning the rainy month of March during a five year period (1962 - 1966), were used. The stations were divided in three categories, namely, orographic, coastal and neutral. The coastal stations present a greater number of rainy days than the neutral ones, and the neutral ones a greater number than the orographic stations. However, the daily mean precipitation of the neutral stations is the greatest, followed by the values for the coastal group. The maximum daily precipitation gives a substantial contribution to the montly total, despite the great frequency of low precipitation days; notwithstanding, the pluviosity is very homogeneous, and caused mainly by the organized convection. The probability density function for precipitation intensities is a decreasing function, and an hyperbolic arc provides a good analytical fit to it. One rainy day followed by a dry day, constituting the most frequent occurrence, show the prevailing of local heating, as opposed to effects of synoptic scale systems. The breeze increases coastal rain on the Easthern seashore. On the other hand, orography does not have a great influence on local pluviosity; however, strictly local factors deform the isohyet pattern. Two high precipitation subregions separated by one of minimum were found. The results are shown in Maps, Figures and Tables. The computer programs written are of a general nature, thus being useful for additional studies. .
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Avaliacao do fluxo de radiacao infravermelha da atmosfera em estacoes oceanicas
Mascarenhas Jr., A. S.
A radiacao de onda longa proveniente do ceu nao pode ser representada de uma maneira simples. A avaliacao deste parametro sobre vastas regioes oceanicas e dificil de avaliar devido a falta de medidas radiometricas infravermelhas. Tendo em vista o acima descrito, equacoes de regressao multivariacionais sao obtidas relacionando os fluxos de onda longa, calculados, ao fluxo do corpo negro e a raiz quadada da pressao de vapor, medidos a bordo como variaveis independentes. Na analise foram usadas medidas obtidas durante o GARP ATLANTIC TROPICAL EXPERIMENT (GATE), de Julho a Setembro de 1974. O presente trabalho fornece referencia explicita a influencia da pressao de vapor e sobre Fd e sobre a emissividade. A inclusao de uma variavel da umidade da forma X3=raiz quadrada de e fornece significantes informacoes estatisticas com relacao a Fdw, com altos niveis de confianca. ABSTRACT: The incoming long wave radiation from the sky does not apparently follow any "simple" law. It is difficult to evaluate this parameter over vast oceanic areas due to lack of infrared radiometric measurements. In view of this, multiregression equations are obtained Relating computed long wave flux from water vapor to shipboard measurements of the black body flux and the square root of vapor pressure. as the two independent variables. Ship measurements obtained during the GARP ATLANTIC TROPICAL EXPERIMENT {GATE) from July to September of 1974 are used in the analysis. The present work gives explicit reference to the influence of vapor pressure ( ) on F( ) and emissivity. The inclusion of a humidity variable of form x( )=( ) gives significant statistical information concerning F( ) , a at very high, confidence levels.
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Estudo da dispersao de poluentes emitidos na atmosfera por uma fonte linha
Nunes Sobrinho, G.
Integracao numerica da equacao da dispersao bidimensional nao transiente de um poluente a jusante de uma fonte linha na atmosfera proxima ao solo. Utilizam-se perfis verticais de vento e difusividade turbulenta para diferentes estados atmosfericos. Resultados desviam-se menos de 10 dos obtidos com modelo transiente e se comparam bem com dados experimentais disponiveis. Conclui-se, tambem, ser satisfatoria a qualidade do ar a margem da Via Dutra, no que concerne aos niveis de SO2 e CO de origem automotiva dos obtidos com modelo transiente e se comparam bem com dados experimentais disponiveis. Conclui-se, tambem, ser satisfatoria a qualidade do ar a margem da Via Dutra, no que concerne aos niveis de SO2 e CO de origem automotiva. ABSTRACT: Numerical integration of the equation not transient two-dimensional dispersion of a pollutant source downstream from a line in the air next to the ground. They use up vertical profiles of wind and turbulent diffusivity for different atmospheric states. Results deviate up less than 10 obtained with the transient model and compare well with the experimental data available. It is, also, be satisfactory air quality in the margin of Via Dutra, with respect to the levels of SO2 and CO of origin of automotive obtained with transient model and compare well with the experimental data available. It is, also, be satisfactory air quality in the margin of Via Dutra, with respect to the levels of SO2 and CO of automotive origin.
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Estudos teoricos e sinoticos dos disturbios tropicais
Yamazaki, Y.
O problema dos disturbios incipientes da regiao tropical, do Oceano Atlantico Sul e costa brasileira, e investigado sob o ponto de vista da instabilidade barotropica. A determinacao das caracteristicas da estabilidade e feita empregando o metodo do valor inicial considerando um perfil analitico para uma corrente zonal de leste, semelhante aquela que e observada na regiao tropical. A interacao de energia cinetica, que ocorre entre o fluxo zonal medio e as perturbacoes, e discutida levando em consideracao disturbios simetricos e assimetricos. Os disturbios assimetrricos resultam sempre estaveis. No caso de disturbios simetricos, o comprimento de onda de 3460 Km e encontrado separando as ondas longas instaveis das curtas estaveis; o comprimento da onda mais instavel e obtido ser da ordem de 6000Km. A verificacao dos resultados obtidos teoricamente e feita por comparacao com as caracteristicas dinamicas dos disturbios, as quais sao determinadas pelas seccoes longitude-tempo das fotografias de nuvens obtidas por satelite. O comprimento de onda obtido por esta analise mostrou estar em concordancia com os resultados teoricos. Consequentemente, ha uma boa razao para se crer na instabilidade barotropica como mecanismo responsavel por estes disturbios tropicais inmcipientes.
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Estudos teoricos e sinoticos dos disturbios tropicais
Yamazaki, Y.
O problema dos disturbios incipientes da regiao tropical, do Oceano Atlantico Sul e costa brasileira, e investigado sob o ponto de vista da instabilidade barotropica. A determinacao das caracteristicas da estabilidade e feita empregando o metodo do valor inicial considerando um perfil analitico para uma corrente zonal de leste, semelhante aquela que e observada na regiao tropical. A interacao de energia cinetica, que ocorre entre o fluxo zonal medio e as perturbacoes, e discutida levando em consideracao disturbios simetricos e assimetricos. Os disturbios assimetrricos resultam sempre estaveis. No caso de disturbios simetricos, o comprimento de onda de 3460 Km e encontrado separando as ondas longas instaveis das curtas estaveis; o comprimento da onda mais instavel e obtido ser da ordem de 6000Km. A verificacao dos resultados obtidos teoricamente e feita por comparacao com as caracteristicas dinamicas dos disturbios, as quais sao determinadas pelas seccoes longitude-tempo das fotografias de nuvens obtidas por satelite. O comprimento de onda obtido por esta analise mostrou estar em concordancia com os resultados teoricos. Consequentemente, ha uma boa razao para se crer na instabilidade barotropica como mecanismo responsavel por estes disturbios tropicais inmcipientes.
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1976
Alguns aspectos climatologicos da atmosfera sobre Natal
Costa, J. M. N.
Na presente tese estudamos alguns aspectos climatologicos da atmosfera sobre Natal. Usando seccoes transversais de tempo e altura do vento zonal e temperatura, foram encontradas interessantes relacoes entre o comportamento da atmosfera superior e inferior. Alem disso, observou-se uma associacao entre a variacao de longo periodo da precipitacao e a variacao do vento zonal nos niveis superior. A analise harmonica do vento zonal e da temperatura, com dados obtidos durante oito anos, produziu estimativas da amplitude e da fase das oscilacoes quase-bienal, anual e semi-anual mais confiaveis que os estudos anteriores. Estimativas estatistica da variancia de cada uma dessas oscilacoes permitiram concluir que a oscilacao quase-bienal domina a baixa estratosfera tropical enquanto que a alta estratosfera e caracterizada por uma oscilacao semi-anual dominante. Finalmente e feita uma comparacao entre os aspectos teoricos e observados dessas oscilacoes.
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Alguns aspectos climatologicos da atmosfera sobre Natal
Costa, J. M. N.
Na presente tese estudamos alguns aspectos climatologicos da atmosfera sobre Natal. Usando seccoes transversais de tempo e altura do vento zonal e temperatura, foram encontradas interessantes relacoes entre o comportamento da atmosfera superior e inferior. Alem disso, observou-se uma associacao entre a variacao de longo periodo da precipitacao e a variacao do vento zonal nos niveis superior. A analise harmonica do vento zonal e da temperatura, com dados obtidos durante oito anos, produziu estimativas da amplitude e da fase das oscilacoes quase-bienal, anual e semi-anual mais confiaveis que os estudos anteriores. Estimativas estatistica da variancia de cada uma dessas oscilacoes permitiram concluir que a oscilacao quase-bienal domina a baixa estratosfera tropical enquanto que a alta estratosfera e caracterizada por uma oscilacao semi-anual dominante. Finalmente e feita uma comparacao entre os aspectos teoricos e observados dessas oscilacoes. ABSTRACT: In the present thesis we studied some climatological aspects of the atmosphere over. Natal. Using time-height sections for zonal wind and temperature, interesting connections could be found in the behaviour of the upper and lower atmospheres. An association between long-term precipitation variation and the variation for the zonal wind in the upper levels was found. Harmonic analysis of the 8 years of data of zonal wind and temperature yielded reliable estimates of the amplitude and phase of the Quasi-biennial, Annual and Semiannual oscillations. Statistical estimates of variance of each of these oscillations allowed us to conclude that quasi-biennial oscillation dominates the tropical lower stratosphere whereas the upper stratosphere is characterized by a dominant semiannual oscillation. Finally a comparison is made between the theoretical and observed aspects of these oscillations.
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A climatonomic study of the energy and moisture fluxes of the amazonas basin with considerations of deforestation effects
Molion, L. C. B.
Annual precipitation average about 2400mm in the Amazonas Basin of which 44 percent runs off according to hydrological estimates by Oltman and others. We evaluaced adevection from aerological charts by Newell et al.,assuming that tropospheric import of precipitable water must compensate river runoff. According to aerology the hydrological estimates appears too low by 15 to 20 percent. Independently, we tested evapotranspiration estimates from surface-energy budget calculations provide by Henning, who had employed the methods Budyko, Albrecht and Penman, to 40 climate atations in the basin. These data also suggest that Oltman underestimated runnoff, i.e., overestimated evapotranspiration. In a new approach, we divided the region into six longitudinal sections of 55 Km width and derived water and energy balances (for soil moistured and precipitable water)with models of evapo and thermoclimatonomy. The results confirm that Oltman's hydrological estimated was too low,by about 20 percent in the central section and nearly 90 percent in the atlantic section. Climatonomical parameters lend themselves to speculations on possible effects of large-scale deforestation Tentative calculations suggest that the primary effects is one of lowering of moisture levels and enhancing the contrast between dry and wet seasons.
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Um metodo numerico para o calculo de radiacao infravermelha na atmosfera
Nunes, G. S. S.
Este trbalho apresenta um metodo numerico destinado ao calculo do fluxo infravermelho e da taxa de resfriamento radiativo na atmosfera, a ser utilizado em todos os niveis abaixo da baixa estratosfera. Foi incorporado o fator de correcao (raiz quadrada ) a pressao, nos calculos da profundidade otica corrigida. Os dados da emissividade de fluxo do vapor d agua utilizados, foram aqueles obtidos por Staley e Jurica. Conseguiu-se manter, bastante baixo, o tempo de computacao envolvido nos calculos numericos dos fluxos e da taxa de resfriamento. A versatilidade do esquema de computacao do modelo foi testada, utilizando alguns casos de interesse meteorologico, concluindo-se que a exatidao obtida esta adequada para efetuar calculos de fluxos e da divergencia de fluxos. Todos os erros inerentes ao calculo numerico foram investigados, com base na analise de resfriamento calculados. Foram feitas, tambem, algumas comparacoes com os resultados obtidos pela utilizacao de outros metodos. As diferencas encontradas indicam a possibilidade de se conseguir calculos exatos dos parametros em questao. Assim, pode-se concluir que este metodo sera de grande utilidade para calcular o fluxo e a divergencia do fluxo infravermelho, principalmente, em problemas que envolvem uma quantidade muito grande de dados atmosfericos. ABSTRACT: A numerical method is described for the calculations of the atmospheric infrared flux and radiative cooling rate in. the atmosphere. It is suitable for use at all levels below lower stratosphere. The square root pressure correction factor is incorporated in the computation of the corrected optical depths. The water vapour flux emissivity data of Staley and Jurica are used in the model. It is shown that the computing time involved in the calculation of fluxes and cooling rates is very short. All the error investigations are based on direct calculation of the cooling profile. Some comparisons with other techniques are presented. A number of examples of meteorological interest are used to illustrate the versatility of the computing scheme. The accuracy of using this numerical program is found to be adequate for both flux and flux divergence calculations. The differences between the calculated results indicate the difficulties inherent in computing accurate values of the quantities of interest. Therefore the method could be used to evaluate infrared flux and flux divergence in the problems involving a large amount of atmospheric data.
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Distribuicao da tensao de cisalhamento na camada inferior de atmosfera quase neutra estratificada
Oliveira, S.
Foi feita uma analise de algumas caracteristicas do transporte turbulento permanente na camada limite atmosferica superficial. Perfis de vento medio, obtidos experimentalmente, foram usados para estudar a distribuicao vertical da tensao de cisalhamento em condicoes de atmosfera quase neutra. Verificou-se a aceitabilidade da Lei de Potencia na representacao de perfis de vento medio sobre varis superficies aerodinamicas; as variacoes do expoentes m foram devidas a distribuicao do coeficiente de difusividade turbulenta do "momentum",que depende da rugosidade da superficie e da estabilidade atmosferica, A magnitude dos valores de m concordam com os encontrados na literatura. A distribuicao vertical da tensao de cisalhamento confirmou ser nao linear. Calculou-se o coeficiente de arrasto para varias superficies naturais, comprovando-se sua dependencia das caracteristicas da superficie e da velocidade de referencia. Finalmente, apresenta-se um metodo simples para prever a tensao de cisalhamento a superficie, que produziu resultados que concordam com os dados experimentais. Este metodo simples pode ser adaptado para obter tensoes de cisalhamento a superficie nos estudos de balanco de energia.
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Radiacao solar e sua importancia no aproveitamento agricola de encostas no Nordeste do Brazil
Sa, D. F.
De posse dos dados medios de radiacao solar global diaria -incidente sobre uma superficie plana e horizontal, ao nivel do solo-de 24 estacoes da Rede Meteorologica do Nordeste, foram tracadas 12 cartas mensais e 1 anual de radiacao global media para o Nordeste do Brasil. Calculamos, tambem, a radiacao global incidente sobre superficies planas com inclinacoes de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 75 e 90 graus, para as exposicoes N, NE, E, SE, S, SW, W, NW, validas para as vizinhancas das referidas estacoes. Tais determinacoes, alem do objetivo agronomico de contribuir para o estudo do aproveitamento de encostas,poderao constituir um valioso subsidio na aplicacao de modelos matematicos que procurem estudar o clima da regiao, levando en conta a radiacao solar incidente na superficie. Uma aplicacao preliminar deste estudo, no estabelecimento da evapotranspiracao potencial relativa, para as encosta umidadas da Serra de Baturite-CE, incrustada no sertao semi-arido daquela regiao, foi tambem incluida.
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Radiacao solar e sua importancia no aproveitamento agricola de encostas no Nordeste do Brazil
Sa, D. F.
De posse dos dados medios de radiacao solar global diaria -incidente sobre uma superficie plana e horizontal, ao nivel do solo-de 24 estacoes da Rede Meteorologica do Nordeste, foram tracadas 12 cartas mensais e 1 anual de radiacao global media para o Nordeste do Brasil. Calculamos, tambem, a radiacao global incidente sobre superficies planas com inclinacoes de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 75 e 90 graus, para as exposicoes N, NE, E, SE, S, SW, W, NW, validas para as vizinhancas das referidas estacoes. Tais determinacoes, alem do objetivo agronomico de contribuir para o estudo do aproveitamento de encostas,poderao constituir um valioso subsidio na aplicacao de modelos matematicos que procurem estudar o clima da regiao, levando en conta a radiacao solar incidente na superficie. Uma aplicacao preliminar deste estudo, no estabelecimento da evapotranspiracao potencial relativa, para as encosta umidadas da Serra de Baturite-CE, incrustada no sertao semi-arido daquela regiao, foi tambem incluida.
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Evapotranspiracao em cultura irrigada no semi-arido sub-Medio Sao Francisco
Silva, M. A. V.
São estudadas correlacoes entre a variacao total da agua do solo (disponivel para evapotranspiracao), estabeecida por processo gravimetrico, de uma parcela de alfafa (Medicago sativa)irrigada, com as perdas por evapotranspiracao estimadas atraves de sete variantes do metodo de Penman,propostas . Tanto os dados meteorologicos como os de umidade de solo, foram coletados na Estacao Experimental de Mandacaru, na regiao representativa da caatinga semi-arida da Bacia do Sub-medio Sao Francisco, no Nordeste do Brasil de agosto a novembro de 1972. As correlacoes entre a redsucao da agua do solo com dados acumulados no tanque evaporimetrico Classe A do USWB, (modificado)e do evaporimetro de Piche, sao, igualmente, incluidas nesse estudo.
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Evapotranspiracao em cultura irrigada no semi-arido sub-Medio Sao Francisco
Silva, M. A. V.
Sao estudadas correlacoes entre a variacao total da agua do solo (disponivel para evapotranspiracao), estabeecida por processo gravimetrico, de uma parcela de alfafa (Medicago sativa)irrigada, com as perdas por evapotranspiracao estimadas atraves de sete variantes do metodo de Penman,propostas . Tanto os dados meteorologicos como os de umidade de solo, foram coletados na Estacao Experimental de Mandacaru, na regiao representativa da caatinga semi-arida da Bacia do Sub-medio Sao Francisco, no Nordeste do Brasil de agosto a novembro de 1972. As correlacoes entre a redsucao da agua do solo com dados acumulados no tanque evaporimetrico Classe A do USWB, (modificado)e do evaporimetro de Piche, sao, igualmente, incluidas nesse estudo.
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Estudo do extremo oeste da convergencia sub-tropical do Oceano Atlantico Sul usando imagens do satelite Nimbus V e dados oceanograficos, no periodo de 1972 a 1973
Tsen, Y. C.
The present work is an oceanographic study of the Western Fdge of the Sub-Tropícal Convergence of the South Atlantíc Ocean, called Pront, which is a thermal discontinu-bty, utílizína he Temperature Humidity Infrared Radiometer (THIR) of NIMPUS V ín the 10.5 to 12.5 um channel and hístorical oceanographic data, in the períod 1972 to 1973. Seventy five THIP images were visually interpreted and some of them with the Image-100. The main study uias done by superposítion of the detected Fronts, on surface temperature and salinity charts. Some important results are: the oceanographic Front, as detected from the satellite, could be charted; seasonal changes occured mainly betimen Winter and Summer; oceanographic charts clearly shoijed that the transitíon zone, where the Prazil and the Falkland Currents meet, tias the zone b)here, the Pront was located; fisheries statistícs showed that the maximum catches were obtaíned in September 1973, in areas where the Front was located; ocean current charts, calculated preliminarly with satellite data, showed the same scale as those calculated oceanographically. These results showed the great potentíality of satellíte data to study surface thermal structures, surface currents and oceanic fisheries.
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1977
Um estudo do movimento vertical e precipitacao associada em pertubacoes extratropicais na America do Sul
Aragao, M. R. S.
A estrutura e o comportamento dos sistemas sinoticos extratropicais, atuantes sobre o Hemisferio Sul,permanecem quase que totalmente desconhecidos. Com o objetivo de ajudar a preencher essa lacuna, foi desenvolvido um modelo de diagnostico aplicavel as latitudes extratropicais. Esse modelo permite o calculo do movimento vertical, atraves da utilizacao da equacao omega quase geostrofica, com inclusao do termo da liberacao de calor latente. A friccao e a orografia entram no modelo como condicao de contorno aos 1000mb. O modelo foi aplicado a uma perturbacao extratropical atuante sobre a America do Sul, no periodo de 19 a 22 de julho de 1973. Analisaram-se cuidadosamente os campos da temperatura do ar e temperatura do ponto de orvalho, nos niveis de 300, 500 e 700 mb e o campo do geopotencial, nos niveis de 200, 300, 500, 700, 850 e 1000 mb. Os movimentos verticais derivados mostraram, em geral, boa concordancia com os campos de precipitacao observada e com a distribuicao de nuvens. A contribuicao deste trabalho podera servir de subsidio as seguintes atividades: estudos para implementacao de um modelo de precivao numerica do tempo em nossas regioes e a estudos que visem um melhor conhecimento da climatologia do Hemisferio Sul. ABSTRACT: The structure and behaviour of the extratropical synoptic systems over Southern Hemisphere have remained almost entirely unknown. In order to fill up this gap a multilevel diagnostic model was developed. .This model provides the vertical p-velocity (ómega) by using the quasi-geostrophic omega equation which Includes the effect of latent heat release. Friction and orography contributions are also included in this model through 1000 mb boundary condition. It was applied to an extratropical disturbance acting over South America during the period 1975 July 19-22. Air and dew point temperature fields were analysed for the 300, 500 and 700 mb levels and the geopotential field for the 200, 300, 500, 700, 850 and 1000 mb levels. In general, the computed vertical motion field showed a good agreement with the observed precipitation and cloud distributions. This study may be useful for activities such as the implementation of a numerical weather prediction model in the middle latitudes of South America and for the understanding of the climatology of Southern Hemisphere. .
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1978
Um estudo diagnostico do campo geopotencial obtido de geopotencial obtido da equacao de balanco
Boruszewski, W.
A equacao de balanco e resolvida, numericamente, sobre uma grade esferica entre as latitudes de 10 graus N e 35 graus S e as longitudes de 35 graus W e 70 graus W, obtendo-se o geopotencial a partir do conhecimento do geopotencial no contorno e do vento sobre a regiao de estudo. O geopotencial no interior da grade advem da soma dos cinco campos decorrentes das diversas parcelas da equacao de balanco. Os geopotenciais, obtidos cumulativamente no processo, sao comparados com o campo lido, analisando-se a sua coerencia na horizontal, na vertical e desenvolvimento no tempo. Apartir disto, sao apresentadas as dificuldades inerentes a resolucao da mesma equacao para a obtencao da funcao de corrente. ABSTRACT: The balance equation is solved numerically for geopotential, over a spherical grid between the latitudes 10°N and 35°S and longitudes 35°W and 70°W, with geopotential prescribed at the boundaries and with winds prescribed over the region. The geopotential in the interior of the region is obtained as a sum of 5 parts each corresponding to forcing terms of the balance equation. The cumulative values of the geopotential thus obtained are compared with the field of geopotential as read from the charts and the consistency of the fields in the horizontal, vertical and with time was analysed. In addition the difficulties in obtaining the stream-function (given the geopotential) are discussed .
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Um estudo diagnostico do campo geopotencial obtido de geopotencial obtido da equacao de balanco
Boruszewski, W.
A equacao de balanco e resolvida, numericamente, sobre uma grade esferica entre as latitudes de 10 graus N e 35 graus S e as longitudes de 35 graus W e 70 graus W, obtendo-se o geopotencial a partir do conhecimento do geopotencial no contorno e do vento sobre a regiao de estudo. O geopotencial no interior da grade advem da soma dos cinco campos decorrentes das diversas parcelas da equacao de balanco. Os geopotenciais, obtidos cumulativamente no processo, sao comparados com o campo lido, analisando-se a sua coerencia na horizontal, na vertical e desenvolvimento no tempo. Apartir disto, sao apresentadas as dificuldades inerentes a resolucao da mesma equacao para a obtencao da funcao de corrente. ABSTRACT: The balance equation is solved numerically for geopotential, over a spherical grid between the latitudes 10ºN and 35ºS and longitudes 35ºW and 70ºW, with geopotential prescribed at the boundaries and with winds prescribed over the region. The'geopotential in the interior of the region is obtained as a sum of 5 parts each corresponding to forcing terms of the balance equation. The cumulative values of the geopotential thus obtained are compared with the field of geopotential as read from the charts and the consistency of the fields in the horizontal, vertical and with time was analysed. In addition the difficulties in obtaining the stream-function (given the geopotential) are discussed. .
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Efeitos de liberacao de calor latente de condensacao no desenvolvimento de perturbacoes em latitudes medias
Ferreira, N. J.
Os efeitos da liberacao de calor latente de condensacao no desenvolvimento dos disturbios em latitudes medias sao discutidas aqui, usando-se inicialmente o modelo quase-geostrofico de duas camadas. Atraves do metodo classico dos auto-valores analisamos as pricipais caracteristicas da instabilidade, a estrutura vertical e as transformacoes energeticas dos disturbios instaveis. Os resultados encontrados, mostraram a existencia de uma outra classe de disturbios, denominada disturbios de escala media. Como esses disturbios possuem comprimentos de onda pequenos a validade da aproximacao quase-geostrofica torna-se duvidosa. Assim utilizamos posteriormente um modelo nao geostrofico, o de balanco. A analise da instabilidade, estrutura vertical e das transformacoes energeticas revelaram que a liberacao de calor latente de condensacao e fundamental para a formacao dos disturbios de escala media. Tambem foi observado, que esses disturbios tem comprimento caracteristico de 1000 Km e estao confinados nos baixos niveis. ABSTRACT: Effects of latent heat of condensation on middle latitude disturbances are discussed using initially a two-layer quasi-geostrophic model. The instability characteristics, vertical structure and energy transformations of unstable disturbances are analysed using the classical method of eigen-values. Results showed the existence of medium scale disturbances, in addition to the conventional baroclinic disturbances. Since these medium-scale disturbances possess small wavelengths, the validity of the quasi-geostrophic approximation becomes questionable. Therefore, a non-geostrophic model, i.e, the balance model is also used. Analysis of instability, vertical structures and energy transformations revealed that the release of latent heat of condensation is fundamental for the formation of medium scale disturbances. Also, these disturbances have a characteristic wavelength. of approximately 1000 Km and are confined to the low levels. .
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Estudos dos efeitos atmosfericos sobre as radiacoes percebidas pelos sensores a bordo de plataformas orbitais (ERTS/LANDSAT)
Morimoto, T.
A radiacao proveniente de alvos terrestres interage com a atmosfera antes de ser detetada pelos sensores a bordo de satelites. O principal tipo de interacao na regiao espectral do visivel e o espalhamento, molecular e de aerosois, que alem de atenuar a radiacao, acrescenta ainda a radiacao difusa que mascara as informacoes dos alvos em estudo. O presente metodo e uma aplicacao da equacao de transferencia radiativa, onde os parametros transmitancia atmosferica, transmitancia molecular e transmitancia de aerosois sao calculados pelo progama de computador denominado LOWTRAN-3, versao que utiliza perfil vertical atmosferico local obtido por radiossondagem, e a radiacao difusa a nivel dos sensores, calculada pela solucao analitica da equacao de tranferencia radiativa. Nos resultados preliminares do experimento realizado na regiao canavieira de Ribeirao Preto, observa-se um aspecto visual sensivelmente melhor, em relacao a imagem, e um aumento quantitativo no reconhecimento de alvos, pois se conseguiu um acrescimo aproximado de 10 na area classificada como cana de acucar. Sugerem-se, tambem, algumas modificacoes que teoricamente devem melhorar o metodo de correcao de imgens utilizado neste trabalho.
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Estudos dos efeitos atmosfericos sobre as radiacoes percebidas pelos sensores a bordo de plataformas orbitais (ERTS/LANDSAT)
Morimoto, T.
A radiacao proveniente de alvos terrestres interage com a atmosfera antes de ser detetada pelos sensores a bordo de satelites. O principal tipo de interacao na regiao espectral do visivel e o espalhamento, molecular e de aerosois, que alem de atenuar a radiacao, acrescenta ainda a radiacao difusa que mascara as informacoes dos alvos em estudo. O presente metodo e uma aplicacao da equacao de transferencia radiativa, onde os parametros transmitancia atmosferica, transmitancia molecular e transmitancia de aerosois sao calculados pelo progama de computador denominado LOWTRAN-3, versao que utiliza perfil vertical atmosferico local obtido por radiossondagem, e a radiacao difusa a nivel dos sensores, calculada pela solucao analitica da equacao de tranferencia radiativa. Nos resultados preliminares do experimento realizado na regiao canavieira de Ribeirao Preto, observa-se um aspecto visual sensivelmente melhor, em relacao a imagem, e um aumento quantitativo no reconhecimento de alvos, pois se conseguiu um acrescimo aproximado de 10 na area classificada como cana de acucar. Sugerem-se, tambem, algumas modificacoes que teoricamente devem melhorar o metodo de correcao de imgens utilizado neste trabalho. ABSTRACT: The solar radiation reflected by targets on the earth's surface interacts with the atmosphere before being detected by the satellite sensors. In the visible wavelenght region, scattering by molecules and aerosols predominates on the interaction of the radiation with the atmosphere. In addition to attenuation, this interaction also contributes with diffuse radiation, thus changing the quality and quantity of radiation arriving at the satellite sensor. The purpose of this work is to correct the multispectral scanner (MSS) data of LANDSAT satellite for atmospheric interference, using LOWTRAN-3 program and the analytical solution of the radiative transfer equation. LOWTRAN-3 is based on a semi-empirical model and calculates the transmittance for a given atmospheres or utilizes a local vertical atmospheric profile given radiosound and two aerosol models. This method was used correct the LANDSAT MSS data of Brasilia. It improved the contrast between different natural targets. In addition, the corrected images of two different dates were more similar than the original ones. This method was also applied to correct the LANDSAT MSS data of Ribeirão Preto. The corrected image gave a clasification accuracy of sugar cane about 10% higher as compared to the original images. Some suggestions for improving this method for correcting LANDSAT MSS data are given.
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1979
Alguns aspectos observados e teoricos do aquecimento estratosferico brusco nos Hemisferios Sul e Norte
Bonatti, J. P.
Sao discutidas as caracteristicas sinoticas e dinamicas, observadas nos aquecimentos bruscos de janeiro de 1977, no Hemisferio Norte, e o aquecimento final de 1969, no Hemisferio Sul. Utilizou-se dados de cartas sinoticas de 30 e 50 mb, para o Hemisferio Norte, preparadas pela Universidade "Free"de Berlim e para o Hemisferio Sul, cartas de 30 mb para varios dias, preparadas pela NASA. Os aspectos que determinam se um aquecimento e maior sao encontrados no caso do Hemisferio Norte, enquanto que no Hemisferio Sul, o aquecimento e apenas menor. Encontrou-se a dominancia das ondas planetarias antes do aquecimento, e depois surgiram ondas mais curtas, fato este evidenciado tanto nas analises sinoticas como no estudo dos aspectos dinamicos, no calculo da escala do movimento e ainda, na distribuicao espectral da energia cinetica turbulenta. A geracao dessas ondas curtas pode ser devido a instabilidade barotropica ou interacao nao-linear das ondas. Os calculos da eficiencia dos transportes de calor e momentum mostram aspectos interessantes. Os turbilhoes transportam mais eficientemente calor sensivel do que momentum. Alem disso, a eficiencia em transportar calor aumenta bastante antes do aquecimento. A energetica do aquecimento de 77 apresenta caracteristicas semelhantes as de outros aquecimentos, embora a conversao ( Ke, Kz)seja diferente. ABSTRACT: Synoptic and dynamic characteristics of the stratospheric warning of January 1977, in the Northern Hemisphere and the final warming of 1969, in the Southern Hemisphere are discussed 30 mb and 50 mb synoptic charts prepared by NASA, for some days, are utilized. In the N.H. case, many of the features of the warming event are similar to those of a major warming while in the S.H., the warming can only said to be a minor one. Synoptic charts, calculations of the scale and kinetic energy distribution, as a function of wavelenght, showed that planetary scale waves dominated before the warming and shorter waves might be due to barotropic instability or nonlinear interaction. Calculation of the efficiency of eddy transports of momentum and heat showed some interesting results. Eddies seems to be more efficient in transporting heat than momentum. Further Energetics of the 1977 warming event showed many similarities to the previous calculations, although the (K?, K?) conversion was different.
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Um estudo sobre a influencia do Albedo diferencial e da Orografia na circulacao atmosferica: uma aplicacao para o Nordeste Brasileiro
Gomes Filho, M. F.
Apresenta um estudo da influencia da topografia e do albedo sobre a circulacao na camada limite planetaria da regiao Nordeste do Brasil. O modelo utilizado e semelhante ao de Berkofsky (1976), mas em coordenadas , para calcular a velocidade vertical no topo da camada limite a 800 mb. Movimentos descentes sao induzidos sobre a regiao onde a precipitacao media anual e minima, quando se considera o efeito da topografia e do albedo, individualmente, ou em conjunto. Os resultados concordam com a hipotese de Charney (1975)sobre a circulacao em regioes deserticas. A conclusao e que os efeitos da orografia e do alto albedo da regiao se adicionam para manter o baixo indice de precipitacao na area e, consequentemente, as condicoes de aridez do Nordeste do Brasil. ABSTRACT: A study of the influence of orography and differential albedo on the mean vertical motion in the atmosphere over Northeast Brazil is presented. The vertical velocity is calculated at the top of the planetary boundary layer, using a vertically integrated atmospheric model, in which the zonal flow is laterally limited by rigid walls in the north and south and vertically limited by a fixed lid. The mathematical model is similar to that of Berkofsky (1976) except that equations are in the sigma coordinate system. The linearized equations are numerically resolved using a grid in which the variables are staggered in space and an Euler-backward time integration scheme. Considering the orography alone, sinking motions are induced over the region where the mean annual precipitation is a minimum. The same distribution of vertical motion results when the albedo alone is considered, which is in accord with the hypothesis of Charney (1975). When both the orography and the albedo are incorportated in the model, the descending motion is found to be a greater intensity. As a result, it appears that the orography and the albedo together contribute to the low rainfall and arid conditions over Northeast Brazil. This conclusion, however, needs to be confirmed by a more realistic mathematical model followed by a test of statistical significance.
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Um estudo climatologico e sinotico utilizando dados de radiossondagem (1968-1976)de Manaus e Belem
Kayano, M. T.
Utilizando dados de radiossondagem as 12TMG de 1968 a 1976, para Manaus (59, 98 W; 3,15 S)e Belem (48, 48W; 1,38S), da regiao Amazonica do Brasil, sao feitas as analises das variacoes sazonais e as de curto prazo. O clima das regiao Amazonica e influenciado por um sistema de alta pressao em 200 mb, cujo centro passa sobre as regioes da Bolivia, centro da Amazonia, da Colombia e mais a oeste da Amazonia. Em Belem, nos baixos niveis verificam-se mudancas na direcao do vento, provavelmente de vido aos efeitos das circulacoes locais. A media climatologica de agua precipitavel as 12TMG apresenta sempre os maiores valores em Manaus, porem, as medias mensais mostram que algumas vezes o valor em Belem e superior ao de Manaus. Verifica-se que a agua precipitavel as 00TMG em Belem e maior que o valor as 12TMG para as duas estacoes. No estudo das variaveis de curto prazo verifica-se: 1)oscilacoes na direcao do vento, nos baixos niveis,nas duas estacoes, com periodicidade de 3 a 5 dias; 2)a umidade relativa atinge o maximo logo depois das maximas de curvatura ciclonica (cavados)no campo de vento; 3)os transportes turbulentos de umidade; u q >0 e v q <0. Essas caracteristicas concordam com aquelas determinadas nos estudos observacionais e teoricos das ondas de leste. ABSTRACT: Analyses of seasonal and short term variations, for two stations Manaus (59, 98W; 3,15S) and Belem (48, 48W; 1,35S) located in tropical Brazil, are made using radiosonde data for the period 1968-1976. The climate of the Amazon region is influenced by a high pressure system at 200mb that follows a path from Bolivia to central Amazonas, to Colombia and then to the western part of Amazonas. At low levels at Belem changes of wind direction are noted which are probably due to the effects of local wind systems. The climatological mean of precipitable water at 12GMT is greater at Manaus than at Belem. However, the monthly means show that this is not always the case. precipitable water at 00GMT at Belem is greater than the 12GMT values at both stations. The study of short-term variations revealed: 1)oscillations in the wind direction, at low levels for both stations, with a period of 3 to 5 days; 2) the relative humidity reaches a maximum immediately after the passage of the maximum ciclonic curvature (trough) in the wind field; 3) the calculated eddy transports of humidity are uq>0 and vq<0. These features are in agreement with those determined in observational and theoretical studies of easterly waves. .
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Um estudo climatologico e sinotico utilizando dados de radiossondagem (1968-1976)de Manaus e Belem
Kayano, M. T.
Utilizando dados de radiossondagem as 12TMG de 1968 a 1976, para Manaus (59, 98 W; 3,15 S)e Belem (48, 48W; 1,38S), da regiao Amazonica do Brasil, sao feitas as analises das variacoes sazonais e as de curto prazo. O clima das regiao Amazonica e influenciado por um sistema de alta pressao em 200 mb, cujo centro passa sobre as regioes da Bolivia, centro da Amazonia, da Colombia e mais a oeste da Amazonia. Em Belem, nos baixos niveis verificam-se mudancas na direcao do vento, provavelmente de vido aos efeitos das circulacoes locais. A media climatologica de agua precipitavel as 12TMG apresenta sempre os maiores valores em Manaus, porem, as medias mensais mostram que algumas vezes o valor em Belem e superior ao de Manaus. Verifica-se que a agua precipitavel as 00TMG em Belem e maior que o valor as 12TMG para as duas estacoes. No estudo das variaveis de curto prazo verifica-se: 1)oscilacoes na direcao do vento, nos baixos niveis,nas duas estacoes, com periodicidade de 3 a 5 dias; 2)a umidade relativa atinge o maximo logo depois das maximas de curvatura ciclonica (cavados)no campo de vento; 3)os transportes turbulentos de umidade; u q >0 e v q <0. Essas caracteristicas concordam com aquelas determinadas nos estudos observacionais e teoricos das ondas de leste.
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Um modelo hidrometeorologico para bacias hidrograficas de medio porte
Moraes, J. C.
O modelo proposto apresenta uma tecnica de simulacao hidrometeorologica, que consiste na atribuicao de funcoes matematicas representativas dos fenomenos do ciclo hidrologico, simulando interacoes entre os mesmos, numa bacia hidrografica dividida em elementos finitos de area, chamados celulas. O balanco de agua e feito ao longo da simulacao e em cada celula individualmente. A interacao entre as celulas permite que se conheca o processamento superficial e de canal, em qualquer ponto da bacia, de maneira que a qualquer momento da simulacao pode-se obter uma visao instantanea, em micro-escala, do comportamento da bacia. O hidrograma solicitado para celula-foz mostra o comportamento integrada da mesma. As aplicacoes demonstram que e possivel simular os diversos tipos de precipitacao, pois foi dada grande flexibilidade aos dados de entrada. Os testes aplicados validam o modelo, ja que os resultados obtidos com as simulacoes estao compativeis com o esperado. Entretanto, somente uma aplicacao a uma bacia real podera valida-lo definitivamente. O algoritmo foi implementado em linguagem ALGOL no computador B-6.700 do INPE, num programa suficientemente geral. que permite, se for o caso, substituicao das funcoes usadas.
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Um modelo hidrometeorologico para bacias hidrograficas de medio porte
Moraes, J. C.
O modelo proposto apresenta uma tecnica de simulacao hidrometeorologica, que consiste na atribuicao de funcoes matematicas representativas dos fenomenos do ciclo hidrologico, simulando interacoes entre os mesmos, numa bacia hidrografica dividida em elementos finitos de area, chamados celulas. O balanco de agua e feito ao longo da simulacao e em cada celula individualmente. A interacao entre as celulas permite que se conheca o processamento superficial e de canal, em qualquer ponto da bacia, de maneira que a qualquer momento da simulacao pode-se obter uma visao instantanea, em micro-escala, do comportamento da bacia. O hidrograma solicitado para celula-foz mostra o comportamento integrada da mesma. As aplicacoes demonstram que e possivel simular os diversos tipos de precipitacao, pois foi dada grande flexibilidade aos dados de entrada. Os testes aplicados validam o modelo, ja que os resultados obtidos com as simulacoes estao compativeis com o esperado. Entretanto, somente uma aplicacao a uma bacia real podera valida-lo definitivamente. O algoritmo foi implementado em linguagem ALGOL no computador B-6.700 do INPE, num programa suficientemente geral. que permite, se for o caso, substituicao das funcoes usadas. ABSTRACT: The model proposed presents in a technique of hydro meteorological simulation, which consists of assigning mathematical functions for phenomena in hydrological cycle and simulating their interactions. The area under study is divided into finite elements of area called "cells". The water balance is done in every individual cell throughout the simulation. The interaction between the cells permits us to follow the superficial and channel processes at any point in the basin in such a way that at any time of the simulation we may obtain an instantaneous microscale picture (view) of the behaviour of the basin. The hydrogram of the cell at the mouth of the river gives the overall behaviour. The results obtained with a few hypothetical simulations are compatible with those expected. The tests demonstrate the possibility of simulation of diverse types of precipitation because the input is quite flexible. However, only an application to a true (real) basin could validate the model proposed. The algorithm is implemented in Algol into the B-6700 machine at INPE, in a very general program which permits modification of the functions used.
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Um estudo climatologico dos campos de vento e de temperatura nos niveis superiores sobre a America do Sul
Sobral, Z. R.
Neste trabalho, foram analisados mapas medios de campo de vento e de campo de vento e de temperatura para a America do Sul, para meses de janeiro, abril, julho e outubro, representativos de cada estacao, nos niveis de 850 mb a 200 mb, do periodo de 1969 a 1973, que servirao de subsidio as analises diarias dos mapas sinoticos. Nas analises do campo de vento, o principal enfoque dado foi a posicao da crista subtropical. Os deslocamentos dessa crista de um ano, em relacao ao subsequente, foram discutidos. Alem dos mapas medios, foram discutidos os diagramas que forneceram as variacoes anuais da temperatura para diferentes latitudes e um perfil de temperatura ao longo do meridiano de 60 graus W.
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Um estudo climatologico dos campos de vento e de temperatura nos niveis superiores sobre a America do Sul
Sobral, Z. R.
Neste trabalho, foram analisados mapas medios de campo de vento e de campo de vento e de temperatura para a America do Sul, para meses de janeiro, abril, julho e outubro, representativos de cada estacao, nos niveis de 850 mb a 200 mb, do periodo de 1969 a 1973, que servirao de subsidio as analises diarias dos mapas sinoticos. Nas analises do campo de vento, o principal enfoque dado foi a posicao da crista subtropical. Os deslocamentos dessa crista de um ano, em relacao ao subsequente, foram discutidos. Alem dos mapas medios, foram discutidos os diagramas que forneceram as variacoes anuais da temperatura para diferentes latitudes e um perfil de temperatura ao longo do meridiano de 60 graus W.
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1980
Um estudo dos transportes verticais de momentum, calor sensivel e vapor d'agua sobre superficie vegetada nos tropicos
Andre, R. G. B.
O problema principal das pesquisas micrometeorologicas e estabelecer meios para derivar varios fluxos com medidas de perfis de vento, temperatura e umidade. Neste trabalho procurou-se fazer um estudo das relacoes fluxo-perfis e das razoes entre os coeficientes de transporte de momentum, calor sensivel e vapor d agua, com a estabilidade para uma superficie vegetal da (cultura em crescimento). Apresentaram-se tambem as variacoes do balanco de energia com as caracteristicas aerodinamicas da superficie em quatro estagios sucessivos da cultura, calcularam-se os coeficientes que traduzem as condicoes termicas e hidricas do experimento nestes estagios. Os resultados mostram que os fluxos adimensionais de momentum, calor sensivel e vapor d'agua, relacionados com a razao de altura adimensional, seguem a forma exponencial. O balanco de energia proximo a superficie, bem como o efeito introduzido com variacoes da rugosidade da superficie, sobre os fluxos, mostraram ser otimas ferrramentas para a caracterizacao das diversas fases do experimento. Os parametros termicos e hidricos derivados do balanco de energia tambem foram de grande valia na caracterizacao das condicoes do solo.
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Um estudo dos transportes verticais de momentum, calor sensivel e vapor d'agua sobre superficie vegetada nos tropicos
Andre, R. G. B.
O problema principal das pesquisas micrometeorologicas e estabelecer meios para derivar varios fluxos com medidas de perfis de vento, temperatura e umidade. Neste trabalho procurou-se fazer um estudo das relacoes fluxo-perfis e das razoes entre os coeficientes de transporte de momentum, calor sensivel e vapor d agua, com a estabilidade para uma superficie vegetal da (cultura em crescimento). Apresentaram-se tambem as variacoes do balanco de energia com as caracteristicas aerodinamicas da superficie em quatro estagios sucessivos da cultura, calcularam-se os coeficientes que traduzem as condicoes termicas e hidricas do experimento nestes estagios. Os resultados mostram que os fluxos adimensionais de momentum, calor sensivel e vapor d'agua, relacionados com a razao de altura adimensional, seguem a forma exponencial. O balanco de energia proximo a superficie, bem como o efeito introduzido com variacoes da rugosidade da superficie, sobre os fluxos, mostraram ser otimas ferrramentas para a caracterizacao das diversas fases do experimento. Os parametros termicos e hidricos derivados do balanco de energia tambem foram de grande valia na caracterizacao das condicoes do solo. ABSTRACT: The importance of the micrometeorological studies in the atmospheric boundary layer to the environmental sciences and to the general circulation of the atmosphere has been recognized. A central and recurring feature of the micrometeorological research has been to establish means of deriving various fluxes from wind, temperature and water vapour profiles. In view of this a micrometeorological experiment at the Jaboticabal Campus of UNESP has conducted to obtain the necessary experimental data, above a growing crop surface. This work presents the fluxe-profiles relationships and the ratios among momentum, sensible heat and water vapour eddy diffusivities with stability for a well covered soil surface. It also presents the energy balance changes ithaerodynamic characteristics of the surface for four successive crop stages. The parameterizations proposed by' Penman-Long (1976) and Halstead-Clayton (1958) are used to calculate the sensible and water vapour fluxes. The results of the momentum, sensible heat and water vapour dimensionless fluxes follow the exponential relation with the dimensionless stability parameter z/L. The constants of the fluxe-profile relationships are modified from the present experimental results. The ratios of eddy diffusivities agreed with previous studies but they showed slight high values for neutral and stable conditions. The surface energy balance data obtained from this experiment are good enough to characterize the several crop stages and the effect of the aerodynamic surface roughness on fluxes. The constants of the general radiation balance equation are determined for four crop stages. The importance of advection in the energy balance computations is explained. The study also concludes that the Penman-Long (1976) and Halstead-Clayton (1958) parameterizations are good enough for practical purposes. The derived thermal and hydraulic parameters from the energy balance are useful in the characterization of soil conditions. It is suggested. that these results indicate that the choice of site and conditions for micrometeorological research is critical, and that disparity between a number of experiments may be a consequence of failure to satisfy various basic requirements. .
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Modelo numerico tridimensional para estimativa de concentracao de poluentes
Arai, N.
Utiliza-se um modelo numerico de dispersao em tres dimensoes para estudo da concentracao de poluentes em uma determinada regiao, quando se tem velocidades de vento menores que 1 m/s. Utilizando dados meteorologicos disponiveis, o modelo calcula a distribuicao tridimensional de concentracao resultante da emissao de poluentes por uma fonte pontual continua. Para velocidades de vento maiores que 1m/s e usada a formulacao da "Pluma Gaussiana". Os modelos sao aplicados a regiao de Angra dos Reis. Os resultados obtidos indicam que esses modelos podem ser usados como uma primeira aproximacao para estimativa de concentracao. ABSTRACT: A three-dimensional' numerical dispersion model is used to study the pollutant concentration in a region with wind velocities less than I m/s. Using currently available meteorological data, the model calculates the three-dimensional concentration distribution, resulting from emission of pollutants from a continuous point source. For wind velocities greater than I m/s the "Gaussian Plume "formulation is used. The' models are applied to the region of Angra dos Reis. The results suggest that these models may be used as a first approximation to estimate pollutant concentration.
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Dissipacao turbulenta de energia e processos de troca na camada limite atmosferica
Conforte, J. C.
E feito um estudo sobre a taxa de dissipacao de energia cinetica turbulenta e dos processos de troca na camada limite atmosferica,no qual utilizou-se as equacoes da energia cinetica turbulenta e de balanco da variancia da temperatura em suas formas adimensionais. Sao analisados perfis da taxa de dissipacao e a razao entre os coeficientes de difusividades turbulentas para o calor e momentum, para os casos instavel e estavel respectivamente.
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Dissipacao turbulenta de energia e processos de troca na camada limite atmosferica
Conforte, J. C.
E feito um estudo sobre a taxa de dissipacao de energia cinetica turbulenta e dos processos de troca na camada limite atmosferica,no qual utilizou-se as equacoes da energia cinetica turbulenta e de balanco da variancia da temperatura em suas formas adimensionais. Sao analisados perfis da taxa de dissipacao e a razao entre os coeficientes de difusividades turbulentas para o calor e momentum, para os casos instavel e estavel respectivamente.
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Dissipação turbulenta de energia e processos de troca na camada limite atmosférica
Conforte, J. C.
E feito um estudo sobre a taxa de dissipacao de energia cinetica turbulenta e dos processos de troca na camada limite atmosferica,no qual utilizou-se as equacoes da energia cinetica turbulenta e de balanco da variancia da temperatura em suas formas adimensionais. Sao analisados perfis da taxa de dissipacao e a razao entre os coeficientes de difusividades turbulentas para o calor e momentum, para os casos instavel e estavel respectivamente. ABSTRACT: Data from various atmospheric boundary layer experiments are used to invetigate details of the budgets of turbulent kinetic energy and the temperature variance in different atmoshperic stratification conditions. The results show that, in the unstable surface layer, all terms of the energy budget are substancial. Turbulent kinetic energy generated through buoyancy forces is transported out of the layer, the dissipation rate can be regarded as approximately the sum of mechanical production and the residual identified here with the unmeasured pressure term. It is difficult to describe the properties of the static pressure fluctuations that occur within the turbulent flow of the lower atmoshperic boundary layer from profile measurements. During stable stratification, energy losses due to work done against gravity and the divergence of vertical flux of the turbulent kinetic energy are smaller than the dissipation. In these conditions, dissipation approximately balance shear production, while turbulent transport and buoyancy production are of secondary importance. In unstable stratification, energy losses due to the flux divergence are of the same order as the dissipation for higher values of z/L. The dissipation in unstable conditions exceeds slightly the total production, and energy is also lost at a substantial rate due to upward export of the turbulence. The production rate of temperature variance exceeds its rate of vertical transport. The dissipation rates are shown to be consistent with values obtained in previous studies. The results show that the ratio of the eddy diffusivities of the heat and momentum (KH/KM) is greater than unity in unstable stratification and decreases to unity in stable stratification. The ratio KH/KM is approximately equal to 1.35 in neutral stratification, compared to the often suggested value of 1.0. This study indicates the need for a better understanding of several aspects of the turbulent energy budget in convective conditions. .
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Um estudo das circulacoes termicas produzidas proximo as costas
Franchito, S. H.
Um modelo prognostico e desenvolvido para estudar a circulacao da brisa maritima-terrestre na regiao do Norte-Nordeste do Brasil. O modelo e nao-linear, bidimensional, de equacoes primitivas, para o ar seco e envolve camada limite. A temperatura de superficiee determinada atraves de uma funcao forcante aplicada a superficie do continente. O esquema de integracao utilizado e o de Shuman-Brown-Campana. A fim de observar as variacoes sazonais da circulacao, sob condicoes de vento medio nulo e topografia plana, o modelo e testado para varios meses, baseando-se nos diferentes valores da temperatura de superficie do continente e do oceano de acordo com a epoca do ano. Com a inclusao de topografia nao plana, a circulacao torna-se mais intensa, tanto durante o dia como a noite. Sob influencia de vento medio nao nulo (-5ms elevado a -1), considerando a topografia plana, a circulacao da brisa torna-se um pouco mais fraca.
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Transporte turbulento na camada superficial da atmosfera em condicoes diabaticas
Nogueira, M. T. L. C.
Uma expressão do perfil de vento diabatico foi conseguida por vários pesquisadores usando análise dimensional e a suposição que o coeficiente de difusividade turbulenta do ímpeto pode ser dividido em duas partes, um associado com a convecção forçada e outro com a convecção livre. Supoe-se que o coeficiente de difusividade turbulenta e dado por uma combinacao linear dos coeficientes de difusividade devido a conveccao forcada e livre. Esta suposicao contraria a da combinacao quadratica dos coeficiente de difusividade, a qual, de acordo com Sellers, conduz a equacao para o perfil do vento derivada por Ellison, Yamamoto, Panofsky e outros. Entao, uma nova equacao KEYPS modificada e sugerida por Yamamoto e Shimanuki. Essa equacao modificada e resolvida aproximadamente, obtendo-se para o cisalhamento do vento, expressoes racionais, as quais conduzem a resultados que se comparam bem aos obtidos atraves de observacoes. Nomogramas relacionando o parametro de estabilidade , altura adimensional e a funcao sao apresentados para um caso especifico. ABSTRACT: An expression for the diabatic wind profile is derived by various workers using dimensional analysis and the assumption that the turbulent diffusivity coefficient for momentum can be partitioned into two parts, one associated with forced convection and the other with natural convection. The turbulent diffusivity coefficient is also assumed to be given as a linear combination of the diffusivity coefficient due to forced and that due to free convection. This assumption is in contrast with the assumption of the quadratic combination of the diffusivity coefficients which, according to Sellers, leads to the equation for the wind profile derived by Ellison, Yamamoto, Panofsky et al. Then, a new modified KEYPS equation is suggested by Yamamoto and Shimanuki. This modified equation is solved approximately, resulting rational expressions for the wind shear, which lead to results that compare' favorably with the observed data. However, the nondimensional temperature profiles showed some systematic deviation from the measured profiles. Nondimensional fluxes of heat and momentum are calculated using the shear functions. Nomograms relating stability parameter ?(?), dimensionless height ? and function ?? are presented for a specific case. The ratio of the turbulent sivity coefficients for heat and momentum is evaluated in different atmospheric stratification conditions. This ratio is approximately equal to 1, 35 in neutral conditions; it decreases slowly to unity in stable conditions, and shows a marked increase with instability.
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Aplicacao de sensoriamento remoto no estudo da dispersao de poluentes na atmosfera
Torsani, J. A.
Um estudo de plumas de fumaca da Companhia Nacional de Alcalis, Cabo Frio ( 23 graus S; 42 graus W ), Rio de Janeiro, e feito a partir de imagens obtidas do satelite LANDSAT. E apresentada uma avaliacao do desvio padrao da distribuicao de concentracao e os resultados obtidos foram comparados com os valores previstos por tres metodos alternativos ( Pasquill-Gifford, Julich e Hogstrom ). O metodo de Hogstrom demonstrou ser melhor para calcular os valores de em condicoes neutras, em comparacao com os metodos de Pasquill-Gifford e Julich sobre a area oceanica. A presente analise revela que uma combinacao das bandas multiespectrais de varredura prove um melhor contraste entre a pluma e a superficie de agua. O efeito da situacao sinotica e da ressurgencia no comportamento das plumas e apresentado. Os resultados mostram quae a dispersao e governada principalmente pelas diferencas de temperatura da agua e do ar. Com a agua fria o ar nos baixos niveis e muito estavel e a dispersao e minima, mas a agua mais quente, o ar induz vigorosa dispersao . As imagens LANDSAT, tais como as que foram discutidas no presente trabalho, sao de grande interesse por elas mesmas, com base em dados de superficie verdadeiros. Esta tecnica sera de grande utilidade para estudos futuros, permitindo que se estabeleca modelos para diferentes regioes.
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Aplicacao de sensoriamento remoto no estudo da dispersao de poluentes na atmosfera
Torsani, J. A.
Um estudo de plumas de fumaca da Companhia Nacional de Alcalis, Cabo Frio ( 23 graus S; 42 graus W ), Rio de Janeiro, e feito a partir de imagens obtidas do satelite LANDSAT. E apresentada uma avaliacao do desvio padrao da distribuicao de concentracao e os resultados obtidos foram comparados com os valores previstos por tres metodos alternativos ( Pasquill-Gifford, Julich e Hogstrom ). O metodo de Hogstrom demonstrou ser melhor para calcular os valores de em condicoes neutras, em comparacao com os metodos de Pasquill-Gifford e Julich sobre a area oceanica. A presente analise revela que uma combinacao das bandas multiespectrais de varredura prove um melhor contraste entre a pluma e a superficie de agua. O efeito da situacao sinotica e da ressurgencia no comportamento das plumas e apresentado. Os resultados mostram quae a dispersao e governada principalmente pelas diferencas de temperatura da agua e do ar. Com a agua fria o ar nos baixos niveis e muito estavel e a dispersao e minima, mas a agua mais quente, o ar induz vigorosa dispersao . As imagens LANDSAT, tais como as que foram discutidas no presente trabalho, sao de grande interesse por elas mesmas, com base em dados de superficie verdadeiros. Esta tecnica sera de grande utilidade para estudos futuros, permitindo que se estabeleca modelos para diferentes regioes.
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Ondas estacionarias forcadas pela topografia e pelas fontes sumidouros de calor no Hemisferio Sul
Vianello, R. L.
Mediante o uso do modelo quase geostrofico linearizado e aproximacao do plano B, com variacoes vertical e meridional, estudaram-se as perturbacoes estacionarias forcadas pela topografia e pelas fontes e sumidouros de calor no Hemisferio Sul. Apos aplicado ao Hemisferio Norte, constatou-se que o modelo, embora diferente na formulacao matematica, possui suficiente finalidade para o estudo das perturbacoes estacionarias. Em seguida foi aplicado ao Hemisferio Sul para estudar a resposta da topografia e do aquecimento diabatico, conjunta e separadamente. Considerou-se ainda o vento zonal variando vertical e meridionalmente, para condicoes de inverno e verao. Transportes meridionais de momentum e calor sensivel, bem como relacoes energeticas, foram tambem obtidos. Finalmente, foi estudada a sensibilidade do modelo para diversos parametros. Dentre os principais resultados destacam-se: 1)formacao de cristas sobre os continentes e cavados a leste dos macicos montanhosos; 2)predominio dos efeitos orograficos no inverno e efeitos termicos no verao; 3)o campo do geopotencial sobre a America do Sul, no verao, concorda bem com o campo obsevado; 4)interessante resultados quanto as relacoes energeticas, transportes e sensibilidade do modelo.
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1981
Estudos da energetica e do fluxo de vapor d'agua na atmosfera sobre o Nordeste brasileiro
Marques, V. S.
O presente trabalho e um estudo diagnostico da energetica e do vapor d agua na atmosfera sobre o Nordeste do Brasil, e evidencia as variacoes sazonais e interanuais. A resolucao numerica das equacoes foi possivel com o uso de um cilindro. Foram usados dados mensais do periodo de 1971-1978, obtido por 9 estacoes de radiossondagem e 2 baloes piloto. Dentro deste periodo, aplicou-se o modelo aos seguintes casos: estacao seca (setembro outubro-novembro)e estacao chuvosa (marco-abril-maio)- media de 8 anos; estacoes chuvosas do ano seco (1976)e do ano umido (1974). Os calculos da divergencia e convergencia de massa permitiram estabelecer as seguintes configuracoes: Para a estacao chuvosa media e para estacao chuvosa do ano umido. tem-se convergencia na baixa troposfera e divergencia na alta troposfera, provocando um movimento vertical ascendente nos baixos niveis, estimulando a precipitacao; por outro lado, para estacao seca media e para estacao chuvosa do ano seco ha uma convergencia em niveis medios com divergencia acima e abaixo, induzindo um movimento descendente em baixos niveis, provocando a seca. As variacoes interanuais e sazonais do fluxo de vapo d agua ocorreram principalmente nas fronteiras norte/nordeste e sul/sudeste. Foram obtidos resultados detalhados sobre os mecanismos de importacao e exportacao de energia estatica seca e umida. O fluxo lateral, a producao e a dissipacao de energia cinetica foram estudados em detalhes para os periodos considerados.
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Zonas de Convergencia no Atlantico Sul e suas influencias no regime de precipitacao no Nordeste do Brasil
Oliveira, L. L.
Estudou-se a relacao entre a passagem de zonas de convergencia no Atlantico Sul e a variabilidade da precipitacao sobre o Nordeste do Brasil. Foram utilizadas informacoes diarias de radiossondagem do Posto Oceanografico da Ilha da Trindade (POIT), cartas de vento do National Meteorological Center (NMC), dados de precipitacao de diversas estacoes costeiras e imagem de satelites. A partir dessas imgens tracaram-se cartas mensais e semestrais de brilho para um ano seco e um ano chuvoso, num campo de trabalho entre os paralelos de 10 graus N e 55 graus S e os meridianos de 10 graus E e 80 graus W. Os resultados obtidos permitem afirmar que os anos de seca correspondem a persistencia, apos a primavera, do modo de interacao da zona de convergencia intertropical (ZCIT)com as zonas de convergencia do Atlantico Sul, em que a alta (em 200 mb)da Bolivia permanece desenvolvida; neste anos parece estar presente uma circulacao de Walker mais organizada e mais forte.
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Zonas de Convergencia no Atlantico Sul e suas influencias no regime de precipitacao no Nordeste do Brasil
Oliveira, L. L.
Estudou-se a relacao entre a passagem de zonas de convergencia no Atlantico Sul e a variabilidade da precipitacao sobre o Nordeste do Brasil. Foram utilizadas informacoes diarias de radiossondagem do Posto Oceanografico da Ilha da Trindade (POIT), cartas de vento do National Meteorological Center (NMC), dados de precipitacao de diversas estacoes costeiras e imagem de satelites. A partir dessas imgens tracaram-se cartas mensais e semestrais de brilho para um ano seco e um ano chuvoso, num campo de trabalho entre os paralelos de 10 graus N e 55 graus S e os meridianos de 10 graus E e 80 graus W. Os resultados obtidos permitem afirmar que os anos de seca correspondem a persistencia, apos a primavera, do modo de interacao da zona de convergencia intertropical (ZCIT)com as zonas de convergencia do Atlantico Sul, em que a alta (em 200 mb)da Bolivia permanece desenvolvida; neste anos parece estar presente uma circulacao de Walker mais organizada e mais forte.
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Um estudo sobre o desenvolvimento de disturbios de escala intermediaria com um modelo de equacoes primitivas de alta resolucao vertical
Prakki, S.
As ondas sinoticas (L aproximadamente 400km)sao aplicadas pela teoria quase-geostrofica da instabilidade baroclinica classica. Nas zonas frontais sobre a regiao Centro-Sul da America do Sul, ondas da escala intermediaria (L aproximadamente 1500 Km)se desenvolvem com evidencia suficiente da manifestacao de instabilidade baroclinica. Estabilidade linear dos estados basicos encontrados nas vizinhancas das frentes termicas fracas idealizadas, e examinada. Os perfis verticais do vento zonal e da temperatura potencial basico sao aproximadados pelas funcoes do tipo tangente hiperbolico. Um modelo das equacoes primitivas de Boussinesq com alta resolucao vertical e usado. Modos instaveis da escala intermediaria sao gerados, quando a curvatura do vento basico em baixos niveis e negativa. Quando a curvatura nos niveis e positiva, andas de escala intermediaria aparecem para pequenos valores da estabilidade e do cisalhamento (Numero de Richardson nao necessariamente pequeno)ou para certas distribuicoes verticais do aquecimento diabatico devido a liberacao de calor latente na baixa troposfera. Se o aquecimento diabatico for ausente e a curvatura for desfavoravel, a inclusao do arrasto da superficie produz um pico adicional da taxa de crescimento nas escalas intermediarias. A amplitude da onda com a maior taxa de crescimento, nas escalas intermediarias, e confinada na baixa troposfera, e a taxa de crescimento aumenta com a inclusao do aquecimento diabatico.
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Um estudo sobre o desenvolvimento de disturbios de escala intermediaria com um modelo de equacoes primitivas de alta resolucao vertical
Prakki, S.
As ondas sinoticas (L aproximadamente 400km)sao aplicadas pela teoria quase-geostrofica da instabilidade baroclinica classica. Nas zonas frontais sobre a regiao Centro-Sul da America do Sul, ondas da escala intermediaria (L aproximadamente 1500 Km)se desenvolvem com evidencia suficiente da manifestacao de instabilidade baroclinica. Estabilidade linear dos estados basicos encontrados nas vizinhancas das frentes termicas fracas idealizadas, e examinada. Os perfis verticais do vento zonal e da temperatura potencial basico sao aproximadados pelas funcoes do tipo tangente hiperbolico. Um modelo das equacoes primitivas de Boussinesq com alta resolucao vertical e usado. Modos instaveis da escala intermediaria sao gerados, quando a curvatura do vento basico em baixos niveis e negativa. Quando a curvatura nos niveis e positiva, andas de escala intermediaria aparecem para pequenos valores da estabilidade e do cisalhamento (Numero de Richardson nao necessariamente pequeno)ou para certas distribuicoes verticais do aquecimento diabatico devido a liberacao de calor latente na baixa troposfera. Se o aquecimento diabatico for ausente e a curvatura for desfavoravel, a inclusao do arrasto da superficie produz um pico adicional da taxa de crescimento nas escalas intermediarias. A amplitude da onda com a maior taxa de crescimento, nas escalas intermediarias, e confinada na baixa troposfera, e a taxa de crescimento aumenta com a inclusao do aquecimento diabatico.
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Um estudo sobre a estrutura do vento acima da savana tropical
Sa, L. D. A.
Dados experimentais das funcoes de Monin e Obukhov, obtidos acima de uma superficie aerodinamicamente muito rugosa (arvores e arbustos espacados de 8 m de altura), apresentam consideraveis diferencas com relacao as mesmas funcoes acima de superficie planas. Uma acentuada divergencia (convergencia)de calor sensivel durante o dia parece contribuir decisivamente para as irregularidades contestadas, principalmente nos perfis verticais de temperatura potencial. Pontos de minimo relativo nos perfis verticais de velocidade, verificados em noites de forte estabilidade e ventos fracos, parecem ser consequencia da interacao entre as oscilacoes do tipo de Brunt-Vaisala e a turbulencia provocada pela rugosidade superficial.
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Um estudo sobre a estrutura do vento acima da savana tropical
Sa, L. D. A.
Dados experimentais das funcoes de Monin e Obukhov, obtidos acima de uma superficie aerodinamicamente muito rugosa (arvores e arbustos espacados de 8 m de altura), apresentam consideraveis diferencas com relacao as mesmas funcoes acima de superficie planas. Uma acentuada divergencia (convergencia)de calor sensivel durante o dia parece contribuir decisivamente para as irregularidades contestadas, principalmente nos perfis verticais de temperatura potencial. Pontos de minimo relativo nos perfis verticais de velocidade, verificados em noites de forte estabilidade e ventos fracos, parecem ser consequencia da interacao entre as oscilacoes do tipo de Brunt-Vaisala e a turbulencia provocada pela rugosidade superficial.
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1982
Um estudo observacional sobre as ondas transientes no Hemisferio Sul
Carvalho, M. H.
Estudam-se as ondas transientes intermediarias. Atraves de correlacoes espaciais da componente meridional de vento, observa-se que essas ondas sempre se deslocam para leste. O comprimento de onda zonal no nivel de 250 mb e nas latitudes medias e de 4000 Km no inverno e de 4600 Km no verao. Os comprimentos de ondas zonais medios, obtidos atraves de uma analise espectral cruzada estao em torno de 5000 Km. Esta analise tambem foi utilizada no calculo das velocidades de fase zonal e meridional. Os valores obtidos para a velocidade de fase zonal estao entre 6 e 8 m s-1. As velocidades de fase meridionais sao para o norte e, combinando essa direcao com aquela obtida para a velocidade de fase zonal que e para leste, obtem-se uma inclinacao NW-SE para os eixos das cristas e cavados. As velocidades de grupo estimados do diagrama de Hovmoller sao consistentes com aquelas calculadas com o auxilio da teoria de Rossby. ABSTRACT: Intermediate range transient waves are studied. Spatial, correlations of the meridional wind component show that the waves always propagate eastward. At 250 rob, the waves have a zonal wavelength, at middle latitudes, of 4000 km in winter and of 4600 km in summer. A cross spectrum analysis Was also performed, yielding averaged zonal wavelengths of about 5000 km and zonal phase velocities of 6-8 m s-1. Meridional phase velocities are Northwards, which, combined with eastward phase velocities imply a NW-SE tilt to the trough and ridge axes. Group velocities, estimated from Hovmoller diagrams, compare well with those computed through Rossby 's theory..
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Um estudo observacional sobre os sistemas de bloqueio no Hemisferio Sul
Casarin, D. P.
Esse trabalho e um estudo observacional sobre bloqueios no Hemisferio Sul, no periodo de 1975-1979. Ele aponta a regiao localizada a leste da Australia como a mais importante do Hemisferio Sul para a formacao de bloqueio. E registrada a formacao de bloqueios no Oceano Pacifico Central com um maximo de ocorrencias no verao. Essa regiao nao havia sido estudada anteriormente por falta de dados. Na regiao da America do Sul, o outono e o periodo de maior ocorrencia de bloqueios. A duracao media dos bloqueios nessa regiao e menor que na Australia e Oceano Pacifico. A identificacao de uma situacao de bloqueio permite que as previsoes, dentro da regiao do bloqueio e um pouco para leste, sejam estendidas. Isto pode ser muito importante para a agricultura brasileira.
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Um estudo observacional sobre os sistemas de bloqueio no Hemisferio Sul
Casarin, D. P.
Esse trabalho e um estudo observacional sobre bloqueios no Hemisferio Sul, no periodo de 1975-1979. Ele aponta a regiao localizada a leste da Australia como a mais importante do Hemisferio Sul para a formacao de bloqueio. E registrada a formacao de bloqueios no Oceano Pacifico Central com um maximo de ocorrencias no verao. Essa regiao nao havia sido estudada anteriormente por falta de dados. Na regiao da America do Sul, o outono e o periodo de maior ocorrencia de bloqueios. A duracao media dos bloqueios nessa regiao e menor que na Australia e Oceano Pacifico. A identificacao de uma situacao de bloqueio permite que as previsoes, dentro da regiao do bloqueio e um pouco para leste, sejam estendidas. Isto pode ser muito importante para a agricultura brasileira. ABSTRACT: This work is an observational study of blocking in the Southern Hemisphere, for the period 1975-1979. The region east of Australia is found to be the most important region of the Southern Hemisphere for the formation of blocking. The Central Pacific Ocean is another important area with a maximum of occurence in summer This region has not previously. been studied due to the lack of data. In the region of South America, autumn .is the period of greatest occurence of blocking. The mean duration of blocking in this region, is less than that over Australia and over the Pacific Ocean. The identification of a blocking situation allows forecasts, within the blocking region and somewhat to the east, to be extended. This may be very important for brazilian agriculture. .
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Um estudo sobre interacoes entre sistemas de circulacao de escala sinotica e circulacoes locais
Cavalcanti, I. F. A.
Investigam-se as influencias dos sistemas de grande escala em dois tipos de circulacoes locais: brisa maritima e vento vale-montanha. Verifica-se o desenvolvimento de intensa conveccao na parte ascendente da circulacao da brisa maritima pela observacao, em imagens obtidas por satelites, de uma linha de cumulonimbi na costa norte-nordeste da America do Sul apos as 18 TMG. Verifica-se, pela analise climatologica da ocorrencia da linha convectiva associada a brisa maritima, uma mudanca em sua localizada na costa no mesmo sentido da variacao sazonal da ZCIT. Pela analise de divegencia midia mensal, nota-se que a ZCIT apresenta maior organizacao e e mais intensa nos meses de inverno (Hemisferio Sul), periodo em que a frequencia de desenvolvimento da linha convectiva e maior. Em certos caso, verifica-se a existencia de convergencia em baixos niveis associdas a zona frontais. O desenvolvimento de forte atividade convectiva, durante o periodo noturno, na regiao do Paraguai, e relacionado com a circulacao subsinotica do tipo ventos vale-montanha entre a cordilheira dos Andes e a planicie. Propoe-se a hipotese da existencia de um jato em baixos niveis,fator importante para gerar conveccao, e verifica-se nos casos estudados que o escoamento de grande escala em baixos niveis e propicio para o desenvolvimento desse jato Conclui-se que a presenca de sistemas sinoticos, que favorecem movimentos ascendentes, geralmente provocam o aumento da atividade convectiva devido aos sistemas de ventos locais. ABSTRACT: Influences of large scale systems on two types of local circulation, land-sea breeze and mountain-valley wind, are investigated. Convection associated .with the sea breeze is verified by observing the formation of a line of cumulonimbi along the north-northeast coast of South America after 1800 TMG in satellite imagery. Climatological analysis of the occurrence of the convective line associated with the sea breeze show a variation in its location along the coast in the same direction as the seasonal variation of the ITCZ. The mean monthly analysis of divergence show that the ITCZ is better organized and more intense in winter (Southern Hemisphere), when the frequency of cumulonimbus development along the coast is high. At times, the convective activity associated with the sea breeze appears to be enhanced by the presence of low level convergence associated with the low latitude penetration of cold fronts. The development of strong convective activity during the night, in the region of Paraguay, is related to the subsynoptic circulation, which develops between the Andes and the lower terrain to the east. The possible existence of a low level nocturnal jet, in the region of Paraguay, is suggested. It's verified that the low level large scale flow produces favorable conditions for the formation of this jet. The presence of synoptic system, favoring rising air motion, generally enhances the convective activity due to local wind system.
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Um estudo das funcoes de similaridade da camada limite planetaria
Chagas, J. C. S.
Usaram-se dados micrometeorologico obtidos sobre terrenos de savana tropical (Experimento Koorin; 16graus 16 minutos S, 133graus 23 minutos E; Australia ) para avaliar as funcoes A,B e C da teoria da similaridade da camada planetaria. Os calculos utilizaram diferentes relacoes fluxo-perfil para a camada superficial e diversos valores caracteristicos para vento e temperatura. A escala de altura usada foi a altura observada camada limite. O uso de medias verticais do vento geostrofico e da temperatura potencial resultou em menor espalhamento do que o uso de valores locais no topo da camada limite. Compararam-se os resultados obtidos com resultados anteriores. As curvas para A mostraram, em geral, valores mais altos que os anteriores. Para B, a concordancia foi muito boa. Os resultados para C foram, em geral, mais altos que os demais. Supoe-se que as provaveis causas das diferencas sejam a grande rugosidade do terreno em Koorin, e as diferentes maneiras usadas pelos outros pesquisadores na determinacao dos fluxos a superficie e na definicao das variaveis externas. Os resultados encontrados e as comparacoes feitas permitem concluir que a teoria da similaridade e util na descricao da camada limite e na sua parametrizacao, mas nao tornam ainda possivel uma determinacao definitiva das funcoes. ABSTRACT: Micrometeorological data obtained over tropical savannah (Koorin Experiment, 16º16'S; 133º23'E, Australia) were used to evaluate the similarity functions A, B and C in the planetary boundary layer. Different flux-profile relationships , and scaling parameters for wind and temperature were utilized in the calculations. In addition, the observed boundary layer height was also used as the scaling parameter. The use of vertically averaged geostrophic wind and potential temperature gave less scatter of points than the specified local values at the top of the boundary layer. The results were compared with previous studies. In general, the curves of the similarity function A showed higher values if compared with others. In the case of the similarity function B the agreement with previous results is good. The results of the similarity function C showed comparatively higher than the other investigations. Thus, a part of the above noted disparities must have been spurious, probably caused by large roughness parameter of vegetation, different ways of determining surface fluxes, and of defining external variables by the previous investigators. So, the empirical determination of the similarity functions indicate doubts on the universality of these relations.
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Um estudo observacional sobre as baixas frias da alta troposfera, nas latitudes subtropicais do Atlantico Sul e leste do Brasil
Gan, M. A.
Realiza-se um estudo observacional das baixas frias da alta troposfera nas latitudes subtropicais. Atraves de imagens de satelites, observa-se que as baixas umidas (aquelas que possuem nebulosidade significante)surgem entre os meses de setembro e maio. A formacao destes ciclones esta associada a uma pre-intensificacao da crista situada a sudoeste deles. Verifica-se que nas ocasioes em que as baixas frias estao ligadas ao escoamento das latitudes medias, elas deslocam-se para leste. Quando se desprendem deste escoamento, a adveccao de vorticidade planetaria passa a dominar, e entao os ciclones orientam-se para oeste. O fornecimento de ar frio de um cavado de ar superior para uma baixa fria e uma possivel explicacao para sua manutencao.
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Um estudo observacional sobre as baixas frias da alta troposfera, nas latitudes subtropicais do Atlantico Sul e leste do Brasil
Gan, M. A.
Realiza-se um estudo observacional das baixas frias da alta troposfera nas latitudes subtropicais. Atraves de imagens de satelites, observa-se que as baixas umidas (aquelas que possuem nebulosidade significante)surgem entre os meses de setembro e maio. A formacao destes ciclones esta associada a uma pre-intensificacao da crista situada a sudoeste deles. Verifica-se que nas ocasioes em que as baixas frias estao ligadas ao escoamento das latitudes medias, elas deslocam-se para leste. Quando se desprendem deste escoamento, a adveccao de vorticidade planetaria passa a dominar, e entao os ciclones orientam-se para oeste. O fornecimento de ar frio de um cavado de ar superior para uma baixa fria e uma possivel explicacao para sua manutencao. ABSTRACT: An observational Study is made of upper tropospheric cold lows 'in the subtropics. From satellite imagery it is observed that the moist lows (those having significant cloudiness) form in the period of May to September. The formation of these cyclones is preceded by the intensification of a ridge to the southwest. The cold lows are observed to move eastward when they are embedded in the mid latitude flow. When they are cut off from this flow, the advection of planetary vorticity dominates and, therefore, the cold lows drift to the west. A possible explanation for their maintenance is the infusion of cold air from upper air troughs at higher latitudes.
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Um estudo climatologico da zona de convergencia intertropical (ZCIT)e sua influencia sobre o nordeste do Brasil
Lobo, P. R. V.
Estudou-se a relacao entre a variabilidade sazonal e interanual da ZCIT e a ocorrencia de anomalias de precipitacao na parte norte da regiao do Nordeste do Brasil, atraves da utilizacao de imagens de satelite, e dados de precipitacao. As cartas de brilho obtidas permitem a analise do comportamento da nebulosidade no Nordeste e no oceano Atlantico. Identificou-se um desempenho inverso do brilho, em regioes afastadas da costa do Nordeste nos anos de 1974 (chuvoso)e de 1976 (seco), o que vem corroborar a hipotese de que a precipitacao no Nordeste pode ser influenciada por mecanismos dinamicos de grande escala. Verifica-se tambem que a ZCIT posicionou-se ao sul em 1974 do que em 1976. As cartas de brilho retratam ainda a ZCIT mais ao norte e mais intensa no verao, e no autono ela aparece mais ao sul e mais fraca. Constata-se que na estacao chuvosa (marco, abril), quando aumenta a atividade convectiva no Nordeste, ocorre um simultaneo enfraquecimentoda ZCIT. Isto pode estar relacionado com alteracoes na posicao e na intensidade da circulacao de Walker. ABSTRACT: A study on the relation between the seasonal and interannual variability of the ITCZ and the occurrence of rainfall anomalies in the northern part of Northeast Brazil has been carried out by means of satellite imagery and precipitation data. Brightness charts were used to analyse the cloudiness distribution over Northeast Brazil and the South Atlantic. Different distributions were detected for the rainy (1974) and dry (1976) years, in regions far from the Northen Coast. This corroborates .the hypothesis that rainfall over the Northeast may be influenced by large scale dynamic mechanisms. It is also noted that the ITCZ had a more southward position in 1974 than in 1976. Brightness charts show a more northward and more active ITCZ in summer, and a more southward and less active ITCZ in autumn. It is observed that in the wet period (March-April), when the convective activity is stronger over the Northeast, there is a simultaneous weakening of the ITCZ. This may be related to the variation in the 'position and intensity of the Walker circulation.
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Um estudo sobre a viabilidade de prever chuvas no nordeste do Brasil, com antecedencia de um a nove meses
Sugahara, S.
As tecnicas estatisticas da correlacao, regressao e componentes principais foram aplicadas para estudar a viabilidade de prever a precipitacao da estacao chuvosa no Nordeste, com longo prazo de antecedencia (1 a 9 meses). Os preditores foram determinados, estabelecendo correlacoes defasadas entre a precipitacao no Nordeste e parametros meteorologicos de varias estacoes localizadas entre 60 graus N e 60 graus S. A utilizacao da propria pricipitacao, observada antes da estacao chuvosa, foi testada como um possivel preditor. Entre as variaveis que apresentaram maiores correlacoes com a precipitacao no Nordeste, foram selecionados preditores efetivos e aplicou-se a tecnica de regressao multipla linear. Os resultados da analise de regressao foram encorajadores pelo menos na indicacao e a tendencia da precipitacao ser acima ou abaixo do normal. Entretanto, os valores numericos obtidos com a equacao de regressao nem sempre concordam bem com as observacoes. Uma analise detalhada dos coeficientes de correlacao mostrou que seus valores dependem do tamanho da amostra. Portanto, deve-se ter muito cuidado na aplicacao da equacao de regressao multipla linear, pois os coeficientes de regressao dependem dos coeficientes de correlacao. ABSTRACT: The statistical tecniques of correlation, regression and principal components were employed to study the viability of long range (1 to 9 months) precipitation forecasting for Northeast Brazil, during the rainy season. The predictors were defined by taking lag correlations between precipitation in Northeast Brazil and meteorological parameters, for several stations located between 60º N and 60 ¸ S. The use for the precipitation data itself, observed prior to the rainy season, was tested as a possible predictor. From the variables which have the highest correlations with, Northeast precipitation, the effective predictors were selected and prediction analysis was made applying the multiple linear regression technique. The results of the regression analysis were encouraging at least in indicating the tendency for precipitation to be above or below normal. However, the numerical values obtained with the regression equation do not always compare well with the observations. A detailed analysis of the correlation coefficients showed that their values dependent on the sample size. Therefore, caution should be taken in applying the multiple linear regression equation, as the regression coefficients depend on the correlation coefficients.
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Um estudo sobre a viabilidade de prever chuvas no nordeste do Brasil, com antecedencia de um a nove meses
Sugahara, S.
As tecnicas estatisticas da correlacao, regressao e componentes principais foram aplicadas para estudar a viabilidade de prever a precipitacao da estacao chuvosa no Nordeste, com longo prazo de antecedencia (1 a 9 meses). Os preditores foram determinados, estabelecendo correlacoes defasadas entre a precipitacao no Nordeste e parametros meteorologicos de varias estacoes localizadas entre 60 graus N e 60 graus S. A utilizacao da propria pricipitacao, observada antes da estacao chuvosa, foi testada como um possivel preditor. Entre as variaveis que apresentaram maiores correlacoes com a precipitacao no Nordeste, foram selecionados preditores efetivos e aplicou-se a tecnica de regressao multipla linear. Os resultados da analise de regressao foram encorajadores pelo menos na indicacao e a tendencia da precipitacao ser acima ou abaixo do normal. Entretanto, os valores numericos obtidos com a equacao de regressao nem sempre concordam bem com as observacoes. Uma analise detalhada dos coeficientes de correlacao mostrou que seus valores dependem do tamanho da amostra. Portanto, deve-se ter muito cuidado na aplicacao da equacao de regressao multipla linear, pois os coeficientes de regressao dependem dos coeficientes de correlacao.
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1984
Previsoes sinotico-meteorologicos para a dispersao de poluentes na regiao da grande Sao Paulo
Abreu, M. L.
Analisou-se a relacao entre sistemas sinotico-meteorologicos e indices extremos de poluicao do ar na regiao da Grande Sao Paulo no periodo de 1979 a 1982. Observou-se que casos extremos de baixos indices de poluicao estao associados, em superficie, com frente fria sobre ou ao norte de Sao Paulo e anticiclone frio com centro ao sul da cidade. Acima da superficie observou-se a presenca de ventos fortes (>25m/s)em 250mb, cavado ou escoamento zonal em 250 e 500 mb proximo a regiao, circulacao anticiclonica em 850 mb, corrente de jato com centro proximo a Sao Paulo, escoamento ao sul do continente de sul ou sudoeste. Alguns casos de baixos indices ocorreram associados com ventos fracos e circulacao anticiclonica em 250 mb e presenca de centros de baixa pressao em superficie (situacao caracteristica de meses representativos de verao). Nos casos de altos indices, verificou-se a presenca de frente fria ao sul de Sao Paulo e anticiclone subtropical predominando sobre a regiao, ventos fracos (<25m/s)em 250 mb, circulacao anticiclonica em 850mb, corrente de jato localizada no sul do Pais, escoamento ao sul do continente de NW. Realizou-se um teste com os parametros acima descritos, os quais mostraram que esta analise foi apropriada ao diagnostico e a previsao do potencial de poluicao do ar. Verificou-se tambem a possibilidade de utilizacao quase que exclusiva de imagens do satelite GOES e cartas de superficie no diagnostico e previsao de casos extremos de poluicao atmosferica. ABSTRACT: Extreme air pollution levels in the "Greater São Paulo" region were related to synoptic scale systems during the 1979-1982 period. Low levels of air pollution are associated, at the surface, with cold fronts over or to the north of São Paulo city, and with cold anticyclones centered to the south. Upper air winds at 250mb were strong (> 25m/s) and in some cases a trough or zonal flow were present at 500mb and 250mb. Circulation was anticyclonic at 50mb. A jet stream was located near the region, and S/SW upper level flow was found to the south of the continent. Reduced pollution levels also occurred associated with weak anticyclonic winds at 250mb and low pressure systems at the surface level (in summer-like situations). ttigh levels of air pollution occurred with cold fronts to the south of São Paulo and prevailing subtropical anticyclones. Weak winds (< 25m/s) at 250mb and anticyclonic circulation at 850mb were also observed. The jet stream was found in the south of the country, and upper winds at the south of the continent were normally from NW. Such patterns were used in a preliminary forecast of potential air pollution, when they proved to be appropriate for this diagnosis and forecast. It was also concluded that GOES satellite imagery and conventional surface charts provide most of the information for analysis and forecast of extreme levels of air pollution. .
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Variacoes interanuais da circulacao geral de inverno no Hemisferio Norte e da oscilacao sul (Meridional)e suas possiveis conexoes com o clima do nordeste Brasileiro
Brito, J. I. B.
No presente trabalho foi feito um estudo da variabilidade interanual da circulacao geral, durante o periodo de inverno no Hemisferio Norte (HN)e suas possiveis conexoes com a variabilidade interanual de precipitacao no Nordeste Brasileiro (NEB). Para isto usaram-se dados de altura geopotencial ao nivel de 700mb, de 19 invernos (1964/82)no HN. A partir destes dados verificou-se a variacao interanual de algumas grandezas tais como, energia cinetica e transporte de momentum, vento zonal medio, amplitude e fase das ondas 1, 2 e 3, e variancia do geopotencial. Nao foi observada uma variacao sistematica interanual destas grandezas. A conexao HN/NEB foi verificada atraves de calculos de coeficientes de correlacao lineares entre a altura geopotencial acima referida, e a precipitacao no NEB. Foram encontradas correlacoes, com niveis de significancia de 99 e 95, entre a precipitacao no NEB e altura geopotencial de algumas regioes do HN, tais como a Siberia, a regiao do Artico e a costa sul da Europa. Foram feitos os calculos dos coeficientes de correlacao entre o indice de Oscilacao Sul ou Oscilacao Meridional (Southern Oscillation (OS)) no verao do Hemisferio Sul (HS)e a precipitacao no trimestre chuvoso no NEB, a partir do que foi observado que existem correlacoes significativas para uma defasagem de dois meses, com o indice de OS precedente. A precipitacao no NEB durante a seca do ano de 1983 e analisada. Verifica-se que esta e a pior seca dos ultimos vinte anos.
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Variacoes interanuais da circulacao geral de inverno no Hemisferio Norte e da oscilacao sul (Meridional)e suas possiveis conexoes com o clima do nordeste Brasileiro
Brito, J. I. B.
No presente trabalho foi feito um estudo da variabilidade interanual da circulacao geral, durante o periodo de inverno no Hemisferio Norte (HN)e suas possiveis conexoes com a variabilidade interanual de precipitacao no Nordeste Brasileiro (NEB). Para isto usaram-se dados de altura geopotencial ao nivel de 700mb, de 19 invernos (1964/82)no HN. A partir destes dados verificou-se a variacao interanual de algumas grandezas tais como, energia cinetica e transporte de momentum, vento zonal medio, amplitude e fase das ondas 1, 2 e 3, e variancia do geopotencial. Nao foi observada uma variacao sistematica interanual destas grandezas. A conexao HN/NEB foi verificada atraves de calculos de coeficientes de correlacao lineares entre a altura geopotencial acima referida, e a precipitacao no NEB. Foram encontradas correlacoes, com niveis de significancia de 99 e 95, entre a precipitacao no NEB e altura geopotencial de algumas regioes do HN, tais como a Siberia, a regiao do Artico e a costa sul da Europa. Foram feitos os calculos dos coeficientes de correlacao entre o indice de Oscilacao Sul ou Oscilacao Meridional (Southern Oscillation (OS)) no verao do Hemisferio Sul (HS)e a precipitacao no trimestre chuvoso no NEB, a partir do que foi observado que existem correlacoes significativas para uma defasagem de dois meses, com o indice de OS precedente. A precipitacao no NEB durante a seca do ano de 1983 e analisada. Verifica-se que esta e a pior seca dos ultimos vinte anos. ABSTRACT: Interannual variations of the winter circulation in the Northern Hemisphere (NH) and their possible connections with the interannual variation of the precipitation in Northeast (NE) Brazil are studied. The data set used for the NH circulation are the winter grid point geopotential height of the 700mb for the period 1964-82 (19 years). These grid point data are subjected to harmonic analysis yielding amplitudes and phases of zonal harmonics. Using the amplitudes and phases of different harmonics, dynamical quantities such as kinetic energy and momentum transport. are calculated. Examination of these quantities did not show any systematic interannual variation, although some interesting connections between them are detected. The connection between NH circulation and NE Brazil .rainfall is examined calculating correlation coefficients between rainfall and grid point data of geopotential height field. Significant correlations are found in the region of Siberia, Arctic and Southern Europe. Correlation coefficients are calculated between the Southern Oscillation index during the summer of Southern Hemisphere (SH) and the rainfall during the rainy season in NE Brazil. The highest significant correlation is found with SO index preceding rainfall by about two months. The rainfall distribution in NE Brazil during the 1983 drought year is analyzed. It is found that this is the worst drought that occurred during the last twenty years.
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Fontes de calor nos tropicos e escoamentos anomalos de larga escala associados com anomalias de precipitacao no nordeste do Brasil
Nobre, P.
E feita uma analise do campo do desvio mensal da vorticidade relativa ( ')em escala global e do desvio da Temperatura da Superficie do Mar (TSM)no Atlantico Tropical, em anos nos quais houve anomalias de precipitacao sobre o nordeste Brasileiro no periodo de 1963 a 1980. Foram observados padroes de onda de escala planetaria no campo de ' similares aos mencionados em trabalhos teoricos e observacionais. Dentre os aspectos de maior interesse, esta a coerencia temporal da fase do padrao encontrado sobre o Hemisferio Norte e o regime pluviometrico sobre o Nordeste. Tal coerencia de fase, em adicao a ocorrencia de anomalias de TSM no Atlantico Tropical (com aguas mais quentes ao norte e mais frias ao sul do equador em anos de seca, e o inverso em anos de alta pluviosidade), parece indicar que tanto a existencia dos padroes de onda de escala global no campo de ' quanto a variabilidade pluviometrica sobre o Nordeste sao, respectivamente, as respostas remota e local da atmosfera a forcante termica tropical. ABSTRACT: An analysis in the monthly departure of the relative vorticily field (ζ') over the globe and monthly departures of the sea surface temperature (SST) in the Tropical Atlantic Ocean is performed for years of droughts and floods over Northeast Brazil, in the period from 1963 to 1980. Planetary scale wavelike patterns were observed in the ζ ' field, similar to those found in previous theoritical and observational studies. Of major interest, it is the phase coherence of the wavelike patterns of circulation anomalies over the Northern Hemisphere and the precipitation regime over Northeast Brazil. Such phase coherence, in addition to the occorrence of SST anomalies in the Tropical Atlantic Ocean (with warver waters in the north and colder in the south of the equator for drought years, and the reverse for flood years), indicates that the existence of global scale wavelike patterns in ζ ' field, as well as the variability of the precipitation regime over Northeast Brazil are, respectively, the remote and local response of the atmosphere to a tropical thermal forcing..
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1986
Algoritmos em tres dimensoes para a inferencia de perfis de temperatura e de umidade a partir de radiancias obtidas pelo Vas
Ferreira, M. E.
A presente pesquisa teve por objetivo desenvolver o metodo simultaneo em tres dimensoes (3-D), destinado a inferir, simultaneamente, perfis verticais de temperatura e de umidade a partir de radicancias obtidas por satelites meteorologicos. Este metodo de regularizacao foi implantado no Sistema McIDAS da Universidade de Wisconsin, por meio de algoritmos em 3-D construidos nos modos lento e rapido para aplicacoes com o radiometro VAS a bordo dos satelites GOES, e testados em latitudes medias continentais (EUA)com pouca e muita nebulosidade, e em regioes tropicais umidas (Amazonia). Estes estudos pemitiram constatr a viabilidade da abordagem em 3-D, pois: (a)com os valores escolhidos experimentalmente para o parametro de regularizacao, as solucoes mostraram-se estaveis, e (b)os resultados mostraram-se competitivos com os do algoritmo VAS do CIMSS em diversas situacoes, particularmente na presenca de nebulosidade. Verificou-se tambem que a qualidade das solucoes variou em funcao de diversos fatores, tais como: o modo do algoritmo, a estimativa inicial de ar superior, a situacao meteorologica etc. Experimentos numericos com os indices de estabilidade potencial e com a agua precipitavel atmosferica, calculados a partir de radiancias obtidas pelo GOES-6, por ocasiao do GTE/ABLE (1985), possibilitaram constata a importancia do VAS para a Amazonia.
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Algoritmos em tres dimensoes para a inferencia de perfis de temperatura e de umidade a partir de radiancias obtidas pelo Vas
Ferreira, M. E.
A presente pesquisa teve por objetivo desenvolver o metodo simultaneo em tres dimensoes (3-D), destinado a inferir, simultaneamente, perfis verticais de temperatura e de umidade a partir de radicancias obtidas por satelites meteorologicos. Este metodo de regularizacao foi implantado no Sistema McIDAS da Universidade de Wisconsin, por meio de algoritmos em 3-D construidos nos modos lento e rapido para aplicacoes com o radiometro VAS a bordo dos satelites GOES, e testados em latitudes medias continentais (EUA)com pouca e muita nebulosidade, e em regioes tropicais umidas (Amazonia). Estes estudos pemitiram constatr a viabilidade da abordagem em 3-D, pois: (a)com os valores escolhidos experimentalmente para o parametro de regularizacao, as solucoes mostraram-se estaveis, e (b)os resultados mostraram-se competitivos com os do algoritmo VAS do CIMSS em diversas situacoes, particularmente na presenca de nebulosidade. Verificou-se tambem que a qualidade das solucoes variou em funcao de diversos fatores, tais como: o modo do algoritmo, a estimativa inicial de ar superior, a situacao meteorologica etc. Experimentos numericos com os indices de estabilidade potencial e com a agua precipitavel atmosferica, calculados a partir de radiancias obtidas pelo GOES-6, por ocasiao do GTE/ABLE (1985), possibilitaram constata a importancia do VAS para a Amazonia. ABSTRACT: The objective. of this research was to develop the simultaneous 3-D method with the purpose of retrieving, simultaneously, vertical temperature and moisture profiles from meteorological satellites radiances. This regularization method was implemented on the University of Wisconsin McIDAS System by means of VAS 3-D algorithms designed in the slow and fast modes for applications with VAS on board GOES satellites. Tests were performed in continental middle latitudes (USA), with cloudy and clear skies, as well as in a tropical humid region (Amazon). The results showed the 3-D approach viability to the VAS sounding problem. It was found that: (a) stable solutions were obtained with the experimentally chosen regularization parameter; and (b) the retrievals quality was comparable with that obtained by the CIMSS operational VAS algorithm in several instances, especially in the presence of cloudiness. It was also verified that the quality of the solutions is influenced by several factors, such as the algorithm mode and the meteorological conditions. Numerical experiments with the instability indexes and atmospheric precipitable water calculated from radiances obtained by GOES-6 during the GTE/ABLE 1985, showed the VAS importance for the Amazon region.
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Variacoes das circulacoes tropicais e as anomalias de precipitacao associadas, em dois anos de contraste
Kayano, M. T.
Em 1983 observaram-se secas severas sobre a maior parte das areas continentais, e precipitacao acima da normal no Pacifico Equatorial Central, relacionadas com o El Nino de 1982-83, enquanto em 1984, observou-se um padrao de precipitaco aproximadamente inverso. As analises da velocidade vertical, calculada usando ventos observados, mostraram consistencia entre as intensidades e localizacoes da circulacao de Walker e a distribuicao de precipitacoes anomalas. A migracao norte-sul da ZCIT desempenhou um papel importante para modular a precipitacao tropical, durante 1983 e 1984. O retorno da circulacao atmosferica, caracteristica do El Nino, para um padrao normal parece ter-se iniciado por volta de maio de 1983. Mudancas sazonais, tais como o estabelecimento do regime de moncoes de verao no oceano Indico e India contribuiram para este retorno. Verificou-se uma correlacao altamente significante entre o Indice de Oscilacao Sul e o vapor d'agua atmosferico. Estes calculos mostraram para as estacoes do Pacifico Equatorial Central correlacoes negativas, e para as da Indonesia correlacoes positivas, sugerindo que as variacoes do vapor d'agua, destas regioes, sao moduladas pela Oscilacao Sul. As flutuacoes do vapor d'agua sao sincronas com as mudancas no campo da divergencia dos baixos niveis, tal que o aumento (diminuicao)de convergencia causa o aumento d(diminuicao)no conteudo de vapor d'agua.
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Variacoes das circulacoes tropicais e as anomalias de precipitacao associadas, em dois anos de contraste
Kayano, M. T.
Em 1983 observaram-se secas severas sobre a maior parte das areas continentais, e precipitacao acima da normal no Pacifico Equatorial Central, relacionadas com o El Nino de 1982-83, enquanto em 1984, observou-se um padrao de precipitaco aproximadamente inverso. As analises da velocidade vertical, calculada usando ventos observados, mostraram consistencia entre as intensidades e localizacoes da circulacao de Walker e a distribuicao de precipitacoes anomalas. A migracao norte-sul da ZCIT desempenhou um papel importante para modular a precipitacao tropical, durante 1983 e 1984. O retorno da circulacao atmosferica, caracteristica do El Nino, para um padrao normal parece ter-se iniciado por volta de maio de 1983. Mudancas sazonais, tais como o estabelecimento do regime de moncoes de verao no oceano Indico e India contribuiram para este retorno. Verificou-se uma correlacao altamente significante entre o Indice de Oscilacao Sul e o vapor d'agua atmosferico. Estes calculos mostraram para as estacoes do Pacifico Equatorial Central correlacoes negativas, e para as da Indonesia correlacoes positivas, sugerindo que as variacoes do vapor d'agua, destas regioes, sao moduladas pela Oscilacao Sul. As flutuacoes do vapor d'agua sao sincronas com as mudancas no campo da divergencia dos baixos niveis, tal que o aumento (diminuicao)de convergencia causa o aumento d(diminuicao)no conteudo de vapor d'agua. ABSTRACT: During 1983 severe droughts were observed over large areas of the tropical lands and above normal rainfall over equatorial central Pacific related to the 1982-83 El Nino, while-during 1984 the precipitation pattern almost reversed. The analysis of the vertical velocity, calculated using observed wind, for 1983 and 1984, showed that the intensities and locations of the ascending and descending branches of the Walker circulation were consistent .with the anomalous precipitation distribution. The north-south ITCZ migration played an important role to modulate the tropical precipitation, duriog 1983 and 1984. The return from the El Nino atmospheric circulation features to a normal pattern seems to have started around May 1983. Seasonal changes, such as the establishment of the summer monsoon regime over Indian ocean and India, contributed to this return. Highly significant correlation is verified between the Southern Oscillation Index (SOI) and the atmospheric water vapor. These calculations showed negative correlations for the central Pacific stations and positive correlations for the Indonesian stations, suggesting that the water vapor variations over these regions are modulated by the Southern Oscillation. The water vapor fluctuations are synchronized to the changes of the low level divergence field, such that an increase (decrease) of the convergence causes an increase (decrease) of water vapor content. .
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Comparacao entre metodos de estimativa da radiacao solar: satelite e convencional
Moraes, E. C.
As metodologias de estimativa de radiacao solar incidente na superficie da Terra foram divididas em quatro metodos: Direto (medidas de piranometro); Semidireto (medidas de brilho solar); Indireto Convencional (medidas meteorologicas convencionais)e Indireto via Satelite (imagens de satelite). Com os dados dos experimentos realizados em Sao Jose dos Campos, SP, Brasil, fizeram-se comparacoes de radiacao solar estimada instantaneamente (entre os metodos direto e indireto)e estimativa do total diario (entre o metodo direto e os outros tres). O metodo direto convencional, valido somente para situacoes de ceu limpo, apresentou os menores erros, devido ao fato de o parametro poeira ser inferido a partir dos proprios dados. o metodo semidireto apresentou as maiores variancias, talvez por nao considerar os horarios em que ocorrem coberturas de nuvens. O metodo indireto via satelite, aplicavel a qualquer tipo de cobertura do ceu, superestimou os resultados. Para a situacao de ceu limpo e com cirrus, a superestimativa foi de aproximadamente 14 e para o caso com nuvens, de 35. Este erro poderia ser menor, uma vez que a conversao realizada para a radiacao solar na faixa espectral do canal visivel do satelite GOES foi obtida para o topo da atmosfera, o que implica uma subestimativa dos dados considerados como verdade terrestre. Verificou-se que as estimativas obtidas atraves do metodo indireto via satelite podem ser aprimorados com estudos sobre a atenuacao devida ao espalhamento por aerossois e interacoes entre radiacao e nuvem. As estimativas por satelite sao viaveis para angulos zenitais menores que 60 graus.
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Comparacao entre metodos de estimativa da radiacao solar: satelite e convencional
Moraes, E. C.
As metodologias de estimativa de radiacao solar incidente na superficie da Terra foram divididas em quatro metodos: Direto (medidas de piranometro); Semidireto (medidas de brilho solar); Indireto Convencional (medidas meteorologicas convencionais)e Indireto via Satelite (imagens de satelite). Com os dados dos experimentos realizados em Sao Jose dos Campos, SP, Brasil, fizeram-se comparacoes de radiacao solar estimada instantaneamente (entre os metodos direto e indireto)e estimativa do total diario (entre o metodo direto e os outros tres). O metodo direto convencional, valido somente para situacoes de ceu limpo, apresentou os menores erros, devido ao fato de o parametro poeira ser inferido a partir dos proprios dados. o metodo semidireto apresentou as maiores variancias, talvez por nao considerar os horarios em que ocorrem coberturas de nuvens. O metodo indireto via satelite, aplicavel a qualquer tipo de cobertura do ceu, superestimou os resultados. Para a situacao de ceu limpo e com cirrus, a superestimativa foi de aproximadamente 14 e para o caso com nuvens, de 35. Este erro poderia ser menor, uma vez que a conversao realizada para a radiacao solar na faixa espectral do canal visivel do satelite GOES foi obtida para o topo da atmosfera, o que implica uma subestimativa dos dados considerados como verdade terrestre. Verificou-se que as estimativas obtidas atraves do metodo indireto via satelite podem ser aprimorados com estudos sobre a atenuacao devida ao espalhamento por aerossois e interacoes entre radiacao e nuvem. As estimativas por satelite sao viaveis para angulos zenitais menores que 60 graus. ABSTRACT: The methodologies for estimations of incidente solar radiation at the earth's surface were divided in four methods: Direct (pyranometer measurements); Semidirect (sunshine measurements); Indirect Conventional (conventional meteorological measurements) and Indirect via Satellite (satellites images). With data from an experiment conducted in São José dos Campos, SP, Brazil, comparisons were realized for instantaneous solar radiation estimations (between the direct and indirect methods) and daily total estimations (between the direct and the other three methods). The indirect conventional method, valid only for clear skies, presented the least error, due to the dust parameter be inferred from the observed data itself. The semidirect method presented the largest variances, maybe due to not considering the hours which ocurr cloud cover effect. The indirect method via satellite, valid for any kind of sky condition, overestimated the results. For clear skies or cirrus covers the overestimation was. about 14% and for cloudy skies about 35%. This error could have been smaller, due to the fact that the convertion ratio used to go from the observed global broadband value to the solar radiation observed. in the visible spectrum of the GOES satellites was obtained for the top of the atmosphere, implying an underestimation of the data taken as ground truth. It was verified that the estimations obtained by the indirect method via satellite can be made better if new results about aerosol scattering attenuation and cloud radiation interations are available. The satellite estimations are viable for zenith angles less than 60 degrees.
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Interacoes entre sistemas frontais na America do Sul e a conveccao na Amazonia
Oliveira, A. S.
Foram analisados 10 anos (1975 a 1984)de imagens de satelite geostacionario GOES-EAST para estabelecer uma climatologia de interacoes entre sistemas frontais (SFs)e a conveccao tropical (CT)sobre a Amazonia. Nestas analises verificou-se que esta e bastante frequente, com SFs localizados ao longo da costa Atlantica entre 35 graus e 20 graus S. Tais sistemas frontais formam uma faixa de nebulosidade convectiva (FxNC)associada, de direcao preferencial noroeste-sudeste, sobre a regiao Amazonica e parte central do Brasil. Tal formacao e mais frequente nos meses de CT mais intensa sobre o continente, principalmente de outubro a marco, com SFs localizados entre 35 graus e 25 graus S, e de novembro a marco, com SFs localizados entre 25 graus e 20 graus S. Utilizando dados de vento e temperatura em pontos de grade em varios niveis, verificou-se que esta interacao se da predominantemente quando os SFs estao associados a cavalos que se estendem dos baixos aos altos niveis, com inclinacao preferencial noroeste-sudeste. Ha forte adveccao de ar frio e subsidencia no lado polar da faixa de nebulosidade convectiva associada e adveccao de ar quente e movimento ascendente na regiao desta faixa. Dados de radiacao de onda longa imitida para o espaco e precipitacao confirmaram que ha, geralmente, um aumento da atividade convectiva continental por ocasiao de ocorrencia destes eventos. ABSTRACT: GOES-EAST satellite imagery for a ten-year period (1975 to 1984) was analysed in order to establish a climatology of the interaction between frontal systems and tropical convections mainly over the Amazon basin. The climatology revealed that often when frontal systems are located along the Atlantic coast in latitudinal band 35º - 20ºS, there was a band of convective clouds associated with the frontal system extending from Amazon through Central Brazil and linked to the frontal cloudiness over the ocean. This type of association occurs more frequently when continental tropical convection is strong, mainly for the period from October through March for frontal systems in the latitudes 35 25ºS and for the period from November through March for frontal systems between 25 20º S. Wind and temperature grid-point data were used for several levels in several periods selected. It was seen that organization and enhancement of convective cloudiness happens predominantly when the trough associated with the frontal system in tilted towards the northwest in the subtropical latitudes of South America, accompanied by both strong cold air advection at the lower levels and subsidence in a region of clear-skies pole ward of the convective cloudiness band and also by warm air advection and upward motion in the region of the enhanced convective band. Analysis of precipitation and outgoing long-wave radiation for several periods showed that there is generally an enhancement of continental convective activity when this type of interaction takes place. .
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Interacoes entre sistemas frontais na America do Sul e a conveccao na Amazonia
Oliveira, A. S.
Foram analisados 10 anos (1975 a 1984)de imagens de satelite geostacionario GOES-EAST para estabelecer uma climatologia de interacoes entre sistemas frontais (SFs)e a conveccao tropical (CT)sobre a Amazonia. Nestas analises verificou-se que esta e bastante frequente, com SFs localizados ao longo da costa Atlantica entre 35 graus e 20 graus S. Tais sistemas frontais formam uma faixa de nebulosidade convectiva (FxNC)associada, de direcao preferencial noroeste-sudeste, sobre a regiao Amazonica e parte central do Brasil. Tal formacao e mais frequente nos meses de CT mais intensa sobre o continente, principalmente de outubro a marco, com SFs localizados entre 35 graus e 25 graus S, e de novembro a marco, com SFs localizados entre 25 graus e 20 graus S. Utilizando dados de vento e temperatura em pontos de grade em varios niveis, verificou-se que esta interacao se da predominantemente quando os SFs estao associados a cavalos que se estendem dos baixos aos altos niveis, com inclinacao preferencial noroeste-sudeste. Ha forte adveccao de ar frio e subsidencia no lado polar da faixa de nebulosidade convectiva associada e adveccao de ar quente e movimento ascendente na regiao desta faixa. Dados de radiacao de onda longa imitida para o espaco e precipitacao confirmaram que ha, geralmente, um aumento da atividade convectiva continental por ocasiao de ocorrencia destes eventos. ABSTRACT: GOES-EAST satellite imagery for a ten-year period (1975 to 1984) was analysed in order to establish a climatology of the interaction between frontal systems and tropical convections mainly over the Amazon basin. The climatology revealed that often when frontal systems are located along the Atlantic coast in latitudinal band 35º - 20ºS, there was a band of convective clouds associated with the frontal system extending from Amazon through Central Brazil and linked to the frontal cloudiness over the ocean. This type of association occurs more frequently when continental tropical convection is strong, mainly for the period from October through March for frontal systems in the latitudes 35 25ºS and for the period from November through March for frontal systems between 25 20º S. Wind and temperature grid-point data were used for several levels in several periods selected. It was seen that organization and enhancement of convective cloudiness happens predominantly when the trough associated with the frontal system in tilted towards the northwest in the subtropical latitudes of South America, accompanied by both strong cold air advection at the lower levels and subsidence in a region of clear-skies pole ward of the convective cloudiness band and also by warm air advection and upward motion in the region of the enhanced convective band. Analysis of precipitation and outgoing long-wave radiation for several periods showed that there is generally an enhancement of continental convective activity when this type of interaction takes place.
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1987
Modelo de relacao entre o rendimento de grao de soja no Rio Grande do Sul e disponibilidade hidrica
Berlato, M. A.
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Modelo matematico para simular o fluxo-de-ar em florestas tropicais
Hidalgo, L. G. P.
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Aspectos aerodinamicos de uma Floresta Amazonica
Manzi, A. O.
Resultados dos parametros micrometeorologicos acima de uma floresta de terra firme da Amazonia Central, com altura media das arvores h 35 m, sao apresentados e discutidos sob a otica da teoria da similaridade de Monin e Obukhov, para 242 perfis (de vento, temperatura e umidade - do ar)medios horarios. O deslocamento do plano zero para momentum foi d=0, 80h e o comprimento de rugosidade z=0,09h em condicoes de neutralidade. os parametros de estabilidade dzeta e R mostraram importantes desvios para a instabilidade quando os efeitos da umidade foram incluidos; Ri tendeu para 0,1 quando dzeta tendeu para infinito e os valores de Ri aumentaram com a altura. Os gradientes adimensionais , e sao apresentados em funcao de dzeta e Ri. Em condicoes de neutralidade encontrou-se para a camada um 1,6, 0,35 e 0,4; e para a camada dois 2,0, 0,8 e 0,9. Os valores das difusividades Kh/Km e Ke/Km foram bem maiores do que 1, tanto em condicoes de instabilidade como nas de inversao. Os valores de Ke/Kh foram maiores do que 1 para condicoes de inversao e menores do que 1 em condicoes de instabilidade.
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Aspectos aerodinamicos de uma Floresta Amazonica
Manzi, A. O.
Resultados dos parametros micrometeorologicos acima de uma floresta de terra firme da Amazonia Central, com altura media das arvores h 35 m, sao apresentados e discutidos sob a otica da teoria da similaridade de Monin e Obukhov, para 242 perfis (de vento, temperatura e umidade - do ar)medios horarios. O deslocamento do plano zero para momentum foi d=0, 80h e o comprimento de rugosidade z=0,09h em condicoes de neutralidade. os parametros de estabilidade dzeta e R mostraram importantes desvios para a instabilidade quando os efeitos da umidade foram incluidos; Ri tendeu para 0,1 quando dzeta tendeu para infinito e os valores de Ri aumentaram com a altura. Os gradientes adimensionais , e sao apresentados em funcao de dzeta e Ri. Em condicoes de neutralidade encontrou-se para a camada um 1,6, 0,35 e 0,4; e para a camada dois 2,0, 0,8 e 0,9. Os valores das difusividades Kh/Km e Ke/Km foram bem maiores do que 1, tanto em condicoes de instabilidade como nas de inversao. Os valores de Ke/Kh foram maiores do que 1 para condicoes de inversao e menores do que 1 em condicoes de instabilidade. ABSTRACT: Some results of the micrometeorological parameters over the Amazon forest (mean canopy height h 35 m) of the "Terra Firme"' are presented. Two hundred and forty two mean hourly profiles of wind, temperature and humidity for a wide range of stability conditions have been analyzed in the context of Monin-Obukhov similarity theory. The zero plane displacement d and the roughness parameter zo are found to Ri and (zeta) have showed significant differences in unstable conditions when the effect of water vapour is included in the, calculations. The Richardson number Ri increased approximately equal to 0,1 when (zeta) tends to (infinito). Values of Ri increased with increasing height. The parameters (phi)m, (phi)h, and (phi)e are presented as functions of Ri and (zeta) . For the first layer in neutral conditions the values of m, h, and e were approximately 1,6, 0.35 and a. 0.4 respectively. and for the second layer 2.0, 0,8, and 0.9, respectively. Values of the ratios of diffusivities Kh/Km and Ke/Kh were much greater than one for all stability conditions. The ratio Ke/Kh more than one for inversion conditions and less than one for lapse conditions. These results differ with those obtained over plane areas having small roughness parameters.
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O papel de deformacao horizontal na frontogenese na regiao sul brasileira
Mattos, L. F.
Um estudo climatologico dos efeitos frontogenetico e frontolitico que os campos de deformacao horizontal e de divergencia provocam na baixa troposfera na America do Sul em particular e na regiao do planeta compreendida entre 45N e 45S e elaborado. No Hemisferio Norte as mais conhecidas regioes de fontogeneticas foram reproduzidas e coincidem satisfatoriamente no centro da America do Norte e no mar do Japao. Quatro bandas de frontogenese, orientadas de noroeste para sudeste, sao localizadas no Hemisferio Sul, e uma delas se relaciona com a bem conhecida Zona de Convergencia do Pacifico Sul. A funcao frontogenetica e de maior intensidade positiva na Patagonia no verao (janeiro), nao no inverno como acontece no Hemisferio Norte. Sobre a America do Sul, a linha que separa a area frontogenetica da frontolitica passa pelo Estado do Rio de Janeiro e tambem esta orientada de noroeste para sudeste. E feito um estudo de caso de frontogenese ocorrido de 28 a 31 de julho de 1980 sobre a Regiao Sul do Brasil. E mostrado claramente como o papel da deformacao horizontal e importante na formacao, intensificacao, orientacao e movimento da frente. Na analise da secao vertical do campo de temperatura potencial ao longo do meridiano 50 W, que passa proximo a Porto Alegre, e observada forte adveccao fria atras do sistema frontal junto a superficie e na baixa e media troposfera observa-se forte adveccao quente. No estagio da maturacao a frente se apresenta com todas as caracteristicas observadas por Sanders.
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O papel de deformacao horizontal na frontogenese na regiao sul brasileira
Mattos, L. F.
Um estudo climatologico dos efeitos frontogenetico e frontolitico que os campos de deformacao horizontal e de divergencia provocam na baixa troposfera na America do Sul em particular e na regiao do planeta compreendida entre 45N e 45S e elaborado. No Hemisferio Norte as mais conhecidas regioes de fontogeneticas foram reproduzidas e coincidem satisfatoriamente no centro da America do Norte e no mar do Japao. Quatro bandas de frontogenese, orientadas de noroeste para sudeste, sao localizadas no Hemisferio Sul, e uma delas se relaciona com a bem conhecida Zona de Convergencia do Pacifico Sul. A funcao frontogenetica e de maior intensidade positiva na Patagonia no verao (janeiro), nao no inverno como acontece no Hemisferio Norte. Sobre a America do Sul, a linha que separa a area frontogenetica da frontolitica passa pelo Estado do Rio de Janeiro e tambem esta orientada de noroeste para sudeste. E feito um estudo de caso de frontogenese ocorrido de 28 a 31 de julho de 1980 sobre a Regiao Sul do Brasil. E mostrado claramente como o papel da deformacao horizontal e importante na formacao, intensificacao, orientacao e movimento da frente. Na analise da secao vertical do campo de temperatura potencial ao longo do meridiano 50 W, que passa proximo a Porto Alegre, e observada forte adveccao fria atras do sistema frontal junto a superficie e na baixa e media troposfera observa-se forte adveccao quente. No estagio da maturacao a frente se apresenta com todas as caracteristicas observadas por Sanders. ABSTRACT: A climatological study of the frontogenetic and frontolytic effects of the horizontal deformation and divergence fields in the lower troposphere over the part of the globe enclosed between 45N and 45S is made. The well-known frontogenetic regions of the Northern Hemisphere off the Rockies and the Japan Sea area are reproduced satisfactorily. Four bands of frontogenesis, aligned northwest to southeast, are clearly seen, and one of them agrees closely with the South Pacific Convergence Zone. The frontogenetic funtion over the central. and southern Argentina is strongest in sumner (January), which is in contrast to the Northern Hemispheric situation. Over South America, a northwest to southeast oriented line passing through the State of Rio de Janeiro divides the regions of frontogenesis to the southwest and frontolysis to the northeast. A case study of frontogenesis which occurred in the period 28-31 July 1980 over South Brazil is presented. It shows clearly the importance of the horizontal deformation field in the formation, intensification, orientation and movement of the front. In the formative stage, strong warm advection ahead of the front-is observed in the lower middle troposphere and strong cold advection behind the front in the surface layers. In the mature stage the front presents all the characteristics observed by Sanders.
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Simulacao numerica da resposta de uma frente oceanica a uma forcante atmosferica de mesoescala
Pereira, C. S.
Este e um trabalho de simulacao numerica orientado para o estudo da influencia da passagem de ciclones extratropicais com as frentes frias associadas sobre frentes oceanicas livres das influencias das zonas costeiras. para isso e desenvolvido um modelo de circulacao oceanica associado e um modelo de camada de mistura, analogo ao desenvolvido por Adamec et alii, 1981. Para a solucao das equacoes sao utilizados esquemas numericos no espaco e no tempo em diferencas finitas, numa grade alternada com 5 Km de espacamento, totalizando 300 km de extensao na direcao meridional por 500 m de profundidade. Sao realizados tres experimentos numericos para investigar a resposta de uma frente oceanica similar a convergencia subtropical do Atlantico Sul devido a atuacao de um forcante atmosferica de mesoescala (frente fria). Sob o efeito da fase frontal a frente oceanica e alterada em sua estrutura termica, mas a perturbacao induzida no campo de velocidade e provavelmente maior do que aquela se o vento, mesmo mais forte, fosse constante. sob efeito da eclosao do ar frio, as estruturas termicas e dinamica do oceano superior sofrem profundas alteracoes com a intensificacao da taxa de afundamento/resfriamento da camada de mistura. Essa taxa e dependente da magnitude do gradiente termico no topo da termoclina, e da profundidade da camada de mistura. Devido a taxas diferenciais de afundamento/resfriamento, a frente oceanica pode ser deslocada aproximadamente de 20 Km de sua posicao inicial devido a um unico evento de tempestade, enquanto que sob a influencia unicamente da rotacao dos ventos a frente oceanica oscila em torno de sua posicao media inicial.
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Simulacao numerica da resposta de uma frente oceanica a uma forcante atmosferica de mesoescala
Pereira, C. S.
Este e um trabalho de simulacao numerica orientado para o estudo da influencia da passagem de ciclones extratropicais com as frentes frias associadas sobre frentes oceanicas livres das influencias das zonas costeiras. para isso e desenvolvido um modelo de circulacao oceanica associado e um modelo de camada de mistura, analogo ao desenvolvido por Adamec et alii, 1981. Para a solucao das equacoes sao utilizados esquemas numericos no espaco e no tempo em diferencas finitas, numa grade alternada com 5 Km de espacamento, totalizando 300 km de extensao na direcao meridional por 500 m de profundidade. Sao realizados tres experimentos numericos para investigar a resposta de uma frente oceanica similar a convergencia subtropical do Atlantico Sul devido a atuacao de um forcante atmosferica de mesoescala (frente fria). Sob o efeito da fase frontal a frente oceanica e alterada em sua estrutura termica, mas a perturbacao induzida no campo de velocidade e provavelmente maior do que aquela se o vento, mesmo mais forte, fosse constante. sob efeito da eclosao do ar frio, as estruturas termicas e dinamica do oceano superior sofrem profundas alteracoes com a intensificacao da taxa de afundamento/resfriamento da camada de mistura. Essa taxa e dependente da magnitude do gradiente termico no topo da termoclina, e da profundidade da camada de mistura. Devido a taxas diferenciais de afundamento/resfriamento, a frente oceanica pode ser deslocada aproximadamente de 20 Km de sua posicao inicial devido a um unico evento de tempestade, enquanto que sob a influencia unicamente da rotacao dos ventos a frente oceanica oscila em torno de sua posicao media inicial.
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Propriedades termicas do solo: um estudo de casos
Santos, R. C.
A transferencia de calor nas camadas da superficie do solo e uma funcao do gradiente de temperatura e de suas propriedades termicas. A difusividade termica (K)do solo depende da sua estrutura e conteudo de umidade (periodo seco e umido). O parametro k para a estacao localizada em 22 graus 41'S e 45 graus 00'W, Cachoeira Paulista, SP, foi determinado utilizando-se as temperaturas do solo as profundidades de 05, 10 e 15 cm para o solo nu durante diferentes estacoes dos anos 1984 e 1985. Os valores medios de k obtidos a partir dos metodos do "range" e da defasagem estao compativeis com aqueles obtidos a partir da amplitude e fase do primeiro harmonico da Serie de Fourier. Os resultados mostram que os valores de K dependem do metodo de estimativa e revelam ainda que o conteudo de umidade no solo atua de forma singular nos perfis de temperatura, nas propriedades termicas e consequentemente nos fenomenos agrometeorologicos relevantes.
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Propriedades termicas do solo: um estudo de casos
Santos, R. C.
A transferencia de calor nas camadas da superficie do solo e uma funcao do gradiente de temperatura e de suas propriedades termicas. A difusividade termica (K)do solo depende da sua estrutura e conteudo de umidade (periodo seco e umido). O parametro k para a estacao localizada em 22 graus 41'S e 45 graus 00'W, Cachoeira Paulista, SP, foi determinado utilizando-se as temperaturas do solo as profundidades de 05, 10 e 15 cm para o solo nu durante diferentes estacoes dos anos 1984 e 1985. Os valores medios de k obtidos a partir dos metodos do ""range"" e da defasagem estao compativeis com aqueles obtidos a partir da amplitude e fase do primeiro harmonico da Serie de Fourier. Os resultados mostram que os valores de K dependem do metodo de estimativa e revelam ainda que o conteudo de umidade no solo atua de forma singular nos perfis de temperatura, nas propriedades termicas e consequentemente nos fenomenos agrometeorologicos relevantes.
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1988
Um estudo comparativo entre a velocidade vertical e o vetor Q de Hoskins, com aplicacao em sistemas sinoticos tipicos do sul E sudeste do Brasil
Bertolossi, R.
Nesta pesquisa foram calculados campos de velocidade vertical utilizando a Equacao da Continuidade, a Equacao Omega na sua forma tradicional e com as abordagens de Trenberth (1978)e Hosshins et al. (1978). Alem da forcante dinamica, foram tambem considerados os efeitos da liberacao de calor latente, da topografia e do atrito. Para a utilizacao destes metodos, algoritmos numericos foram desenvolvidos e aplicados em tres casos, onde estao presentes sistemas tipicos do Sul do Brasil. Da comparacao entre os campos de velocidade vertical e a divergencia do vetor Q de Hoskins, observou-se que as formulacoes de Trenberth (1978)e Hoskins (1978)conduzem a uma melhor definicao dos campos que a Equacao Omega em sua forma tradicional. O vetor Q permite que o movimento vertical seja inferido com confiabilidade equivalente ou ainda maior que as formulacoes citadas para o calculo da velocidade vertical e, portanto, coloca-se como uma boa alternativa para este fim. A funcao frontogenetica determinada com base no Vetor Q mostrou boa concordancia com a frontogenese observada num dos casos estudados, como se verificou com auxilio das imagens de cobertura de nuvens obtidas por satelite e das cartas sinoticas, e representou satisfatoriamente o deslocamento das frentes detectadas nos outros dois casos estudados. Desta forma, com base neste estudo sugere-se o uso operacional do vetor Q e da Funcao Frontogenetica nos Orgaos Setoriais da Meteorologia Nacional.
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Um estudo comparativo entre a velocidade vertical e o vetor Q de Hoskins, com aplicacao em sistemas sinoticos tipicos do sul E sudeste do Brasil
Bertolossi, R.
Nesta pesquisa foram calculados campos de velocidade vertical utilizando a Equacao da Continuidade, a Equacao Omega na sua forma tradicional e com as abordagens de Trenberth (1978)e Hosshins et al. (1978). Alem da forcante dinamica, foram tambem considerados os efeitos da liberacao de calor latente, da topografia e do atrito. Para a utilizacao destes metodos, algoritmos numericos foram desenvolvidos e aplicados em tres casos, onde estao presentes sistemas tipicos do Sul do Brasil. Da comparacao entre os campos de velocidade vertical e a divergencia do vetor Q de Hoskins, observou-se que as formulacoes de Trenberth (1978)e Hoskins (1978)conduzem a uma melhor definicao dos campos que a Equacao Omega em sua forma tradicional. O vetor Q permite que o movimento vertical seja inferido com confiabilidade equivalente ou ainda maior que as formulacoes citadas para o calculo da velocidade vertical e, portanto, coloca-se como uma boa alternativa para este fim. A funcao frontogenetica determinada com base no Vetor Q mostrou boa concordancia com a frontogenese observada num dos casos estudados, como se verificou com auxilio das imagens de cobertura de nuvens obtidas por satelite e das cartas sinoticas, e representou satisfatoriamente o deslocamento das frentes detectadas nos outros dois casos estudados. Desta forma, com base neste estudo sugere-se o uso operacional do vetor Q e da Funcao Frontogenetica nos Orgaos Setoriais da Meteorologia Nacional. ABSTRACT: Vertical velocity fields were calculated by using continuity Equation, Omega Equation. in its traditional form. The approximations proposed by Trenberth (1978) and Hoskins et al. (1978) are used in this work. Besides dynamical forcing, the effects of latent heat liberation, topography and friction are considered. Using these methods, numerical algorithms were developed and a'pplied in three typical case studies of the southern Brazilian systems. The comparison between the vertical velocity fields and the divergence of Hoskins Q vectors was made. The formulas of Hoskins (1978) and Trenberth {1978) allow better fields definition than the use of Omega Equation in its traditional formula. The Q vector allows the inference of.vertical motion with equivalent or better confiability than those described to calculate vertical velocity, appearing as a good alternative to this kind of calculations. The obtained frontogenetic function from Q vector showed good agreement with the frontogenesis. observed in one' case study. 'This is verified with synoptic charts and satellite cloud cover images. The fronts displacement detected is also represented by this function in the other two cases. Based on this study, the operational use of Q vector and the frontogenetic function in the Brazilian Operational Meteorological Service is suggested. .
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Evolucao para amplitude finita das ondas baroclinicas na atmosfera e no oceano
Bonatti, J. P.
Desenvolveu-se dois modelos multi-niveis: um modelo linear quase-geostrofico e outro nao-linear de balanco com atrito do tipo Rayleigh e resfriamento newtoniano. Ambos os modelos consideram a liberacao de calor latente, parametrizada com o esquema "wave-CISK" de Mak e sao usadas para estudar as propriedades dos disturbios baroclinicos na atmosfera. os modelos com algumas modificacoes sao aplicados para ondas baroclinicas no oceano. Do ponto de vista linear, as perturbacoes atmosfericas de escala intermediaria, com nuvens virgula associadas (1000 - 2000 km), observadas sobre o Pacifico Norte e America do Sul sul-central, e os disturbios oceanicos de mesoescala (200 - 400 km), encontrados nas proximidades da zona de confluencia das correntes do Brasil e das Malvinas, parecem ser gerados por instabilidade baroclinica. No caso atmosferico, a instabilidade baroclinica e modificada pelos efeitos da umidade. Efeitos nao geostroficos e nao-lineares devidos a uma unica onda original sao superimpostos sobre os campos lineares dados pela onda mais instavel, tanto para o caso atmosferico como para o oceanico. Caracteristicas muito semelhantes as observadas sao obtidas na evolucao para amplitude finita. No caso atmosferico, a liberacao de calor latente mostrou-se um fator fundamental na obtencao de estruturas horizontal e vertical realistas das nuvens. A evolucao de aneis termicos no caso oceanico e muito bem reproduzida pelo modelo nao-linear. Em ambos os casos atmosferico e oceanico, o estagio de saturacao nao e alcancado, uma vez que a realimentacao do estado basico termico nao e incluida. Sao tambem bem reproduzidas as caracteristicas das frentes atmosfericas pelo modelo nao-linear completo. ABSTRACT: Two multi-level models are developed: a linear quasi-geostrophic and a balance non-linear model with Rayleigh friction and Newtonian cooling. Both the models take into account the latent heat release, parameterized with Mak's wave-CISK scheme and are used to study the proprieties of baroclinic disturbances in the atmosphere. The models are applied with some modifications to the baroclinic waves in the ocean. From a linear point of view, the atmospheric intermediate-scale (1000 - 2000 km) perturbations, with associated comma clouds observed over North Pacific and South Central South America, and the oceanic mesoscale (200 - 400 km) disturbances, found near the Brazilian and Falkland currents confluence zone, seem to be generated by baroclinic instability. In the atmospheric case the baroclinic instability is modified by humidity effects. Non-geostrophic, non-linear effects due to a single original wave are superimposed on the linear fields given by the most unstable wave for both atmospheric and oceanic cases. Characteristics very similar to observations are obtained in the evolution to finite amplitude. In the atmospheric case, the latent heat release is found to be a fundamental factor to obtain realistic horizontal and vertical cloud structures. The evolution of thermal rings in the oceanic case is very well reproduced by the non-linear model. In both the atmospheric and oceanic cases, the stages of saturation are not reached since the feedback to thermal basic states is not included. Another atmospheric case, starting from an initial linear dry frontal configurations, is also studied. Again the inclusion of latent heat of condensation is found to be crucial in determining not only the cloud structures, but also the upper level flow structure. It is also found that dissipation is important for the structure of potential temperature, principally in the lower levels.
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Ciclogenesis e ciclone extratropicais na regiao sul-sudeste do Brasil e suas influencias no tempo
Ferreira, C. C.
Atraves da analise das foto-imagens do satelite geostacionario GOES-E, no periodo de 1980-1986 uma climatologia das ciclogeneses e dos vortices ciclonicos que cruzam o continente sul americano ao sul de 15 S e entre 30-70 W foi apresentada. Verificou-se que no ano de 1980 e tambem no de 1983, ano de intenso EL NINO, a ocorrencia de ciclogeneses foi 20 maior que nos outros anos. A distribuicao geografica mostrou sobre o continente , no Uruguai e na regiao sul do Brasil, e sobre o litoral leste os locais mais favoraveis as ocorrencias de ciclogeneses. O periodo mais propicio a ciclogeneses e aos vortices transientes foi o verao e o menos o inverno. As direcoes mais frequentes foram para sudeste, vortices provenientes de ciclogeneses; enquanto que os vortices transientes tiverem direcoes mais comuns para leste e maiores velocidades. Comparando-se as medias de precipitacao e as ocorrencias de ciclogeneses observou-se que houve uma grande influencia da ocorrencia de ciclogeneses na precipitacao. O estudo de dois casos identificou a instabilidade baroclinica (no inverno)e a hidrodinamica (no verao)como os principais mecanismo para a genese destes vortices ciclonicos. ABSTRACT: A climatology of cyclogeneses and the cyclonic vortix passages in the South American region south 15 S between 30-70 W for the seven-year period 1980-86 was obtained based on satellite imagery. It is observed that in the years 1980 and 1983 there were, 20 % more ocorrences of cyologereses than the average. The geographic distribution showed that the South Brazil and Uruguai region and along the east cost are favored by cyclo-geneses. The season of frequent cyclogeneses is summer and winter has minimum frequency. This agrees very well with the seasonal distribution of precipitation. Two case of cyclogeneses, one in summer and the other in winter were presented. The winter cyclogeneses is escencialy cause by baroclinic instability as could be seen from the thermal contrastc. Although baroclinity is 8n indispensable factor in the evelopment strainer cyclonies, other agent such as water vapor convergence and sensible heating with are more active in this season help cyclogereses..
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Ciclogenesis e ciclone extratropicais na regiao sul-sudeste do Brasil e suas Influencia no tempo
Ferreira, C. C.
Atraves da analise das foto-imagens do satelite geostacionario GOES-E, no periodo de 1980-1986 uma climatologia das ciclogeneses e dos vortices ciclonicos que cruzam o continente sul americano ao sul de 15 S e entre 30-70 W foi apresentada. Verificou-se que no ano de 1980 e tambem no de 1983, ano de intenso EL NINO, a ocorrencia de ciclogeneses foi 20 maior que nos outros anos. A distribuicao geografica mostrou sobre o continente , no Uruguai e na regiao sul do Brasil, e sobre o litoral leste os locais mais favoraveis as ocorrencias de ciclogeneses. O periodo mais propicio a ciclogeneses e aos vortices transientes foi o verao e o menos o inverno. As direcoes mais frequentes foram para sudeste, vortices provenientes de ciclogeneses; enquanto que os vortices transientes tiverem direcoes mais comuns para leste e maiores velocidades. Comparando-se as medias de precipitacao e as ocorrencias de ciclogeneses observou-se que houve uma grande influencia da ocorrencia de ciclogeneses na precipitacao. O estudo de dois casos identificou a instabilidade baroclinica (no inverno)e a hidrodinamica (no verao)como os principais mecanismo para a genese destes vortices ciclonicos. ABSTRACT: A climatology of cyclogeneses and the cyclonic vortix passages in the South American region south 15 S between 30-70 W for the seven-year period 1980-86 was obtained based on satellite imagery. It is observed that in the years 1980 and 1983 there were, 20 % more ocorrences of cyclogeneses than the average. The geographic distribution showed that the South Brazil and Uruguai region and along the east cost are favored by cyclogeneses. The season of frequent cyclogeneses is summer and winter has minimum frequency. This agrees very well with the seasonal distribution of precipitation. Two case of cyclogeneses, one in summer and the other in winter were presented. The winter qyclogeneses is escencialy cause by baroclinic instability as could be seen from the thermal contrastc. Although baroclinity is an indispensable factor in the development summer cyclonies, other agent such as water vapor convergence and sensible heating with are more active in this season help cyclogeneses. .
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Desenvolvimento de um modelo semi-empirico para estimativa da radiacao solar global
Foster, P. R. P.
Varias limitacoes tem sido feitas a utilizado do heliografo Campbell-Stockes pela maneira como as observacoes tem sido executadas em nosso pais. o tipo e a qualidade das tiras heliograficas usadas pelas diferentes instituicoes que operam as redes de observacoes, tem sido uma das causas de erros constantes e embutidos nas series existentes. nesta pesquisa o autor analisa as caracteristicas de doze diferentes tipos de tiras heligraficas a saber: cores diferentes, dimensoes, tempo de queima e sobre-queima, assim como o valor minimo do fluxo de radiacao necessario para inicio da queima. Ao mesmo tempo este estudo desenvolve um modelo semi-empirico para a estimativa da radiacao solar global diaria e as componentes de radiacao direta e difusa. No modelo sao usadas parametrizacoes para o espalhamento de Rayleigh e Mie e para a absorcao devida ao dioxido de carbono, vapor d'agua, ozonio e oxigenio. No modelo sao ainda considerados os fluxo devidos a absorcao e espalhamento por aerossois e nuvens. Os dados de entrada do modelo sao variaveis meteorologicas observadas na superficie tais como: pressao atmosferica, temperatura do ar, umidade relativa, visibilidade horizontal e observacoes do tipo predominante de nuvens e da cobertura do ceu. O modelo foi avaliado e testado para sete cidades, mostrando um erro relativo menor do que a precisao do piranometro (5), confirmando um bom desempenho para periodos de um mes.
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Desenvolvimento de um modelo semi-empirico para estimativa da radiacao solar global
Foster, P. R. P.
Varias limitacoes tem sido feitas a utilizado do heliografo Campbell-Stockes pela maneira como as observacoes tem sido executadas em nosso pais. o tipo e a qualidade das tiras heliograficas usadas pelas diferentes instituicoes que operam as redes de observacoes, tem sido uma das causas de erros constantes e embutidos nas series existentes. nesta pesquisa o autor analisa as caracteristicas de doze diferentes tipos de tiras heligraficas a saber: cores diferentes, dimensoes, tempo de queima e sobre-queima, assim como o valor minimo do fluxo de radiacao necessario para inicio da queima. Ao mesmo tempo este estudo desenvolve um modelo semi-empirico para a estimativa da radiacao solar global diaria e as componentes de radiacao direta e difusa. No modelo sao usadas parametrizacoes para o espalhamento de Rayleigh e Mie e para a absorcao devida ao dioxido de carbono, vapor d'agua, ozonio e oxigenio. No modelo sao ainda considerados os fluxo devidos a absorcao e espalhamento por aerossois e nuvens. Os dados de entrada do modelo sao variaveis meteorologicas observadas na superficie tais como: pressao atmosferica, temperatura do ar, umidade relativa, visibilidade horizontal e observacoes do tipo predominante de nuvens e da cobertura do ceu. O modelo foi avaliado e testado para sete cidades, mostrando um erro relativo menor do que a precisao do piranometro (5), confirmando um bom desempenho para periodos de um mes. ABSTRACT: The large amount of energy which is continuously received from the sun has led more recently to increased efforts toward a better knowledge of its disposition to satisfy world wide energy demands. There is no unique solution for solar energy utilization, since the local requirements depend on climatological archievements and local availability of materials and technicians. As a matter of fact the global availability of solar energy is an immense resource when compared with conventional resources. For solving present and future problems strong efforts have to. be initiated in collecting and estimating data for availability of solar radiation with high local and temporal resolution. Since the implementation of the brazilian network of meteorological observing stations the sunshine duration has been recorded, by the Campbell-Stokes recorder. There exist in our days various limitations on the utilization of this equipament in the manner it is being performed in the brazilian network. One of the facts affeting the observations of sunshine recorder is the type and quality of cards that are being used by the different Instituitions that operate a network. The author analised the characteristics of the twelve different types of cards, concerning: color, dimensions, time of burning and overburning as well as the value of the minimun radiation flux necessary to start .burning. At the same time the present study aims at providing a semi-empirical model for the estimation of daily global solar radiation and the components of direct and diffuse radiation in the model methods of parametrizations such as Rayleigh and Mie scattering, absorption due to water vapour, C02, 03 and oxigen were used. In the model, it was considered the fluxes of absorption and scattering by aerosols and clouds. The entries in the model were the meteorological variables observed in the met-station at the surface: atmospheric pressure, air temperature air moisture, cloud types and cloudiness. The model was tested for seven places a0d showed a relative error smaller than the one give by pyranometer (5%). .
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Um estudo do balanco de vorticidade, para a Regiao Tropical, durante o verao do Hemisferio Sul
Marinho, C. V. G.
E discutido o balanco de vorticidade sobre a regiao tropical durante o verao no Hemisferio Sul. Utilizou-se dados obtidos com a integracao de um modelo baroclinico de duas camadas e dados da analise objetiva tropical operacional do "National Meteorological Center (NMC)". Encontrou-se que a adveccao de vorticidade absoluta pela componente divergente do vento, pode ter importante papel na composicao da fonte de vorticidade para as ondas de Rossby, na regiao tropical. Embora, as limitacoes do modelo nao permitam a observacao da propagacao de energia dos tropicos para latitudes mais altas, os resultados obtidos sugerem que a circulacao divergente possue papel fundamental nesta propagacao. ABSTRACT: In this study, vorticity balance over the tropical region is dealt with, during the southern hemisphere summer. Data obtained with the integration of a two-layer baroclinic model and data from the tropical operational objective analyses of the National Meteorological Center (NMC), are used. Absolute vorticity advection, by the divergent wind plays an important role as a vorticity source for Rossby waves in the tropical region. Although, the model limitations do not allow the observation of energy propagation from lower to higher latitudes, the final results suggest that the divergent circulation plays a relevant role in the meridional energy transport.
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Um estudo dos perfis de vento sob condicoes de atmosfera quase neutra e estavel sobre uma floresta de terra firme
Silva Filho, V. P.
Perfis de vento e temperatura potencial, coletados na Amazonia Central sob condicoes de atmosfera quase-neutra e estavel, sao analisados. O comprimento de rugosidade (z0)e o deslocamento do plano zero(d), obtidos atraves do metodo de Robinson, apresentaram os valores 1,38m e 32,73m, respectivamente. Medidas simultaneas de fluxos de momentum e perfis de vento permitiram o calculo do valor da constante de von-Krman (k=o,38). Foi encontrada similaridade dentre os perfis de vento e temperatura, sob condicoes de quase-neutralidade. A curvatura dos perfis foi analisadas atraves dos numeros de Deacon. A relacao entre Bu e Ri mostra uma queda no valor de Bu para um aumento de Ri sob condicoes de moderada estabilidade, correspondendo a uma variacao na razao Kh/Km. A forma log-linear permanece valida relativamente ate alto grau de estabilidade. Desvio desta lei ocorrem, para o caso da reserva Ducke, a aproximadamente 41m do solo. A constante de proporcionalidade na equacao log-linear foi de aproximadamente 2,6, o que implica um Ri critico de 0,38. A frequencia de Brunt-Vaisala foi calculada, e os resultados concordaram com valores experimentais obtidos anteriormente.
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Um estudo dos perfis de vento sob condicoes de atmosfera quase neutra e estavel sobre uma floresta de terra firme
Silva Filho, V. P.
Perfis de vento e temperatura potencial, coletados na Amazonia Central sob condicoes de atmosfera quase-neutra e estavel, sao analisados. O comprimento de rugosidade (z0)e o deslocamento do plano zero(d), obtidos atraves do metodo de Robinson, apresentaram os valores 1,38m e 32,73m, respectivamente. Medidas simultaneas de fluxos de momentum e perfis de vento permitiram o calculo do valor da constante de von-Krman (k=o,38). Foi encontrada similaridade dentre os perfis de vento e temperatura, sob condicoes de quase-neutralidade. A curvatura dos perfis foi analisadas atraves dos numeros de Deacon. A relacao entre Bu e Ri mostra uma queda no valor de Bu para um aumento de Ri sob condicoes de moderada estabilidade, correspondendo a uma variacao na razao Kh/Km. A forma log-linear permanece valida relativamente ate alto grau de estabilidade. Desvio desta lei ocorrem, para o caso da reserva Ducke, a aproximadamente 41m do solo. A constante de proporcionalidade na equacao log-linear foi de aproximadamente 2,6, o que implica um Ri critico de 0,38. A frequencia de Brunt-Vaisala foi calculada, e os resultados concordaram com valores experimentais obtidos anteriormente.
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1989
Conexoes entre a circulacao em altitude e a conveccao sobre a America do Sul
Carvalho, A. M. G.
Este trabalho investiga as conexoes entre a circulacao na alta troposfera da America do Sul e a conveccao sobre a Amazonia. Foram utilizadas medias mensais em pontos de grade de vorticidade, radiacao de onda longa e precipitacao para o periodo de 1974 a 1984. Os resultados obtidos mostram que: (i)a intensidade da circulacao na Alta da Bolivia e o cavado a NE dela estao diretamente correlacionadas; (ii)a Alta da Bolivia e no cavado a NE dela estao direta e inversamente correlacionados com a intensidade da conveccao Amazonica, respectivamente, (iii)existem evidencias de que a Zona de convergencia do Atlantico Sul (ZCAS)e importante para o mecanismo de conexao entre a Alta da bolivia e o cavado a NE; (iv)o temo beta na equacao do balanco da vorticidade e bastante relevante no mecanismo dinamico de conexao entre a Alta da Bolivia e o cavado em altitude a NE dela.
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Conexoes entre a circulacao em altitude e a conveccao sobre a America do Sul
Carvalho, A. M. G.
Este trabalho investiga as conexoes entre a circulacao na alta troposfera da America do Sul e a conveccao sobre a Amazonia. Foram utilizadas medias mensais em pontos de grade de vorticidade, radiacao de onda longa e precipitacao para o periodo de 1974 a 1984. Os resultados obtidos mostram que: (i)a intensidade da circulacao na Alta da Bolivia e o cavado a NE dela estao diretamente correlacionadas; (ii)a Alta da Bolivia e no cavado a NE dela estao direta e inversamente correlacionados com a intensidade da conveccao Amazonica, respectivamente, (iii)existem evidencias de que a Zona de convergencia do Atlantico Sul (ZCAS)e importante para o mecanismo de conexao entre a Alta da bolivia e o cavado a NE; (iv)o temo beta na equacao do balanco da vorticidade e bastante relevante no mecanismo dinamico de conexao entre a Alta da Bolivia e o cavado em altitude a NE dela. ABSTRACT: This work investigates the connections between the circulation in the upper troposphere of South America and the convection over Amazonia. The parameters used were monthty grid averages of relative vorticity, longwave radiation and precipitation for the period of 1974 to !984. The results obtained show that: (i) the intensity of circulation over the Bolivian High and the Trough over northeast are well correlated; (ii) the Bolivian High and the trough air NE are inversaly correlated with the convection over Amazon; (iii) there are indications that the South Atlantic Convergence Zone (ZCAS) is important for the mechanism of connection between the Bolivian High and the trough; (iv) the Beta term in the vorticity equation is very relevant to the dynamic mechanism of the connection between the Bolivian High and the trough in high troposphere of Northeast Brazil.
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Um estudo observacional de linhas de instabilidade na Amazonia
Cohen, J. C. P.
Bandas de nuvens convectivas formam-se na costa norte-nordeste da America do Sul. Algumas destas bandas movem-se continente adentro como uma linha de instabilidade (LI). As LIs sem propagacao sao denominadas LI Costeira (LIC)e as Lis com propagacao sao identificadas por LIP. Ha duas categorias de LIPs: (a)com deslocamento horizontal entre 170 e 400 km a partir da costa (LIP1)e (b)com penetracao horizontal alem de 400 km (LIP2). a maxima frequencia das LIs ocorre entre abril e agosto. A velocidade media de propagacao da LIP1 e LIP2 e 12 e 16 m/s, respectivamente. A maioria das LIs sao observadas ao sul da ZCIT no Atlantico (ZCITA). A LIP2 e mais frequente quando a ZCITA esta bem estabelecida e a LIP1 nao e dependente da condicao da ZCITA. A dimensao media destes sistemas e 1400 km de comprimento e 170 km de largura. O jato de leste nos baixos niveis e um elemento dominante na propagacao da LI. As LIPs estao associados com uma camada de jato de leste com velocidade quase constante. As caracteristicas temodinamicas e dinamicas antes e apos a passagem de uma LIP2 sao similares as estruturas observadas na LIs em outras regioes.
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Um estudo observacional de linhas de instabilidade na Amazonia
Cohen, J. C. P.
Bandas de nuvens convectivas formam-se na costa norte-nordeste da America do Sul. Algumas destas bandas movem-se continente adentro como uma linha de instabilidade (LI). As LIs sem propagacao sao denominadas LI Costeira (LIC)e as Lis com propagacao sao identificadas por LIP. Ha duas categorias de LIPs: (a)com deslocamento horizontal entre 170 e 400 km a partir da costa (LIP1)e (b)com penetracao horizontal alem de 400 km (LIP2). a maxima frequencia das LIs ocorre entre abril e agosto. A velocidade media de propagacao da LIP1 e LIP2 e 12 e 16 m/s, respectivamente. A maioria das LIs sao observadas ao sul da ZCIT no Atlantico (ZCITA). A LIP2 e mais frequente quando a ZCITA esta bem estabelecida e a LIP1 nao e dependente da condicao da ZCITA. A dimensao media destes sistemas e 1400 km de comprimento e 170 km de largura. O jato de leste nos baixos niveis e um elemento dominante na propagacao da LI. As LIPs estao associados com uma camada de jato de leste com velocidade quase constante. As caracteristicas temodinamicas e dinamicas antes e apos a passagem de uma LIP2 sao similares as estruturas observadas na LIs em outras regioes. ABSTRACT: Bands of convective clouds are originated at the northern coast of South America. Some of bands move inland as squall lines (SL). The non-propagating lines are denominated Coastal Squall Lines (CSL) and the Propagating SL are identified by PSL. There are two categories of PSL: (a) horizontal displacement between 170 and 400 km from the coast (PSL1) and (b) horizontal penetration beyond 400 km (PSL2). The greastest frequency of SL occurs between April.and August. The average speed of propagation of PSL1 and PSL2 are 12 and 16 m/s, respectively. Most of the.SL are observed to the South of the Atlantic ITCZ. The PSL2 is more frequent when the ITCZ is established and PSL1 is not dependent on the ITCZ condition. The mean dimensions of the SL are 1400.km in length and 170 km in width. A lower level easterly jet is a dominant element in the propagation of the SL. The SLP is associated with a deep layer of almost constant speed of the easterly jet. The thermodynamical and dynamics characteristics before and after the passage of the SL are similar to the observed structure of SL in other regions.
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Experimentos numericos com modelos climaticos media zonal
Franchito, S. H.
Sao desenvolvidos dois modelos estatisticos-dinamicos, um quase-geostrofico e outro de equacoes primitivas, para realizar experimentos numericos considerado a atmosfera media zonal, com enfase nos processos climaticos referentes ao Hemisferio Sul. Tais experimentos consideram os efeitos no clima causados por anomalias de temperatura da superficie do mar (TSM)e por alteracoes no estado da superficie. Os experimentos com respeito as anomalias de TSM consideram as situacoes de "El Nino", "La Nina" e do biopolo envolvendo centros de anomalias positivas e negativas. Os resultados mostram que na situacao de "El Nino o jato sub-tropical e a circulacao de Hadley sao intensificados e a temperatura da superficie aumenta na regiao pertubada. Situacao oposta ocorre no caso de "La Nina". No experimento do bipolo ha uma intensificacao da celula de Hadley no Hemisferio Norte (regiao da anomalias positivas)e um enfraquecimento no ramo ascendente no Hemisferio Sul (regiao de anomalias negativas). No experimento de modificacao do estado da superficie e considerada a interacao entre o estado geobotanico e o clima, que constitui um mecanismo de bio-realimentacao. Sao feitos experimentos de desmatamento, desertificacao e irrigacao. Os resultados mostram que a mudanca na evapotranspiracao e o efeito dominante em relacao a alteracao no albedo da superficie em regular as mudancas na temperatura da superficie. Um aspecto notavel nestes experimentos incluindo bio-realimentacao e que todas as variacoes (experimento com pertubacao menos controle)sao menores no Hemisferio Sul, o que pode ser aplicado pela menor quantidade de terra existente nesta regiao. ABSTRACT: Two statistical-dynamical models, a quasi-geostrophic and a primitive equations model are developed. These are used to conduct numerical experiments about the zonally-averaged atmosphere, with emphasis on the Southern Hemisphere climatic processes. The experiments consider the climatic effects caused by the sea-surface temperature (SST) anomalies and by land surface alterations. The experiments regarding the SST anomalies consider the situations of "El Nino", "La Nina" and the dipole involving centers of positive and negative anomalies. The results show that in the "El Nino" situation the sub-tropical jet stream and the Hadley circulation are intensified and the surface temperature increases in the perturbed region. The opposite situation occurs in the case of "La Nina". In the dipole experiment there is an intensification of the Hadley cell. in the Northern Hemisphere (region of positive anomalies) and a weakening in the ascending branch in the Southern Hemisphere (region of negative anomalies). In the experiment of the surface state modification the interaction between the geobotanic state and the climate is considered. The interaction constitutes a bio-feedback mechanism. Experiments are done about the deforestation, desertification and irrigation situations. The results show that the change in the evapotranspiration rather than the change in the surface albedo is the predominant effect in regulating the changes in the surface temperature. A notable aspect in these bio-feedback experiments is that all the variations (experiment with perturbation minus control) are smaller in the Southern Hemisphere. This fact may be explained by the smaller land fraction that exists in the Southern Hemisphere.
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Experimentos numericos com modelos climaticos media zonal
Franchito, S. H.
Sao desenvolvidos dois modelos estatisticos-dinamicos, um quase-geostrofico e outro de equacoes primitivas, para realizar experimentos numericos considerado a atmosfera media zonal, com enfase nos processos climaticos referentes ao Hemisferio Sul. Tais experimentos consideram os efeitos no clima causados por anomalias de temperatura da superficie do mar (TSM)e por alteracoes no estado da superficie. Os experimentos com respeito as anomalias de TSM consideram as situacoes de "El Nino", "La Nina" e do biopolo envolvendo centros de anomalias positivas e negativas. Os resultados mostram que na situacao de "El Nino o jato sub-tropical e a circulacao de Hadley sao intensificados e a temperatura da superficie aumenta na regiao pertubada. Situacao oposta ocorre no caso de "La Nina". No experimento do bipolo ha uma intensificacao da celula de Hadley no Hemisferio Norte (regiao da anomalias positivas)e um enfraquecimento no ramo ascendente no Hemisferio Sul (regiao de anomalias negativas). No experimento de modificacao do estado da superficie e considerada a interacao entre o estado geobotanico e o clima, que constitui um mecanismo de bio-realimentacao. Sao feitos experimentos de desmatamento, desertificacao e irrigacao. Os resultados mostram que a mudanca na evapotranspiracao e o efeito dominante em relacao a alteracao no albedo da superficie em regular as mudancas na temperatura da superficie. Um aspecto notavel nestes experimentos incluindo bio-realimentacao e que todas as variacoes (experimento com pertubacao menos controle)sao menores no Hemisferio Sul, o que pode ser aplicado pela menor quantidade de terra existente nesta regiao. ABSTRACT: Two statistical-dynamical models, a quasi-geostrophic and a primitive equations model are developed. These are used to conduct numerical experiments about the zonally-averaged atmosphere, with emphasis on the Southern Hemisphere climatic processes. The experiments consider the climatic effects caused by the sea-surface temperature (SST) anomalies and by land surface alterations. The experiments regarding the SST anomalies consider the situations of "El Nino", "La Nina" and the dipole involving centers of positive and negative anomalies. The results show that in the "El Nino" situation the sub-tropical jet stream and the Hadley circulation are intensified and the surface temperature increases in the perturbed region. The opposite situation occurs in the case of "La Nina". In the dipole experiment there is an intensification of the Hadley cell in the Northern Hemisphere (region of positive anomalies) and a weakening in the ascending branch in the Southern Hemisphere (region of negative anomalies). In the experiment of the surface state modification the interaction between the geobotanic state and the climate is considered. The interaction constitutes a bio-feedback mechanism. Experiments are done about the deforestation, desertification and irrigation situations. The results show that the change in the evapotranspiration rather than the change in the surface albedo is the predominant effect in regulating the changes in the surface temperature. A notable aspect in these bio-feedback experiments is that all the variations (experiment with perturbation minus control) are smaller in the Southern Hemisphere. This fact may be explained by the smaller land fraction that exists in the Southern Hemisphere. .
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A zona de convergencia Intertropical (ZCIT)e sua relacao com a precipitacao da regiao norte do nordeste Brasileiro
Uvo, C. R. B.
Apresenta-se neste trabalho uma analise observacional da influencia do deslocamento da Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT)do oceano Atlantico sobre a precipitacao na regiao norte do Nordeste do Brasil.l Foi escolhida uma area de estudo compreendida entre 20 S, 30 N e 60 W e a costa oeste da Africa, area esta em que foram analisados elementos como as tensoes decisalhamento superficial zonal e meridional, a temperatura da superficie do mar e a posicao da banda de maxima cobertura de nuvens, usada como representativa da posicaoda ZCIT. Como representantes da precipitacao sobre o Nordeste foram usados indices de precipitacao padronizados mensais, sazonais e anuais, calculados a partir de 116 estacoes espalhadas pelo Nordeste. Analises semelhantes foram feitas para um conjunto de anos secos e de anos chuvosos, e mostraram que e o tempo em que a ZCIT permanece proxima de suas posicoes mais ao sul que define a qualidade da estacao chuvosa, pois define a duracao desta.
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1990
Analise de disturbios ondulatorios de leste sobre o Oceano Atlantico equatorial sul
Chan, S. C.
Analisa-se as caracteristicas ondulatorias basicas dos disturbios equatoriais de leste sobre o Oceano Atlantico Equatorial Sul, proximo a costa da America do Sul, durante o First GARP (Global Atmospheric Research Program) Global Experiment (FGGE). Foram utilizados dados do National Meteorological Center (NMC) e dados de radiacao de onda longa (ROL). Analises de diagramas tipo ""Hovmoller"" da componente meridional do vento revelam disturbios ondulatorios se propagando para oeste com velocidade de fase entre 10 a 12 m/s, periodo entre 5 a 6 dias, e comprimento de onda de 4800 km a 6200 km. Ha sinais de disturbios durante todo o ano. No outono ocorrem as ondas mais curtas, enquanto no inverno ocorrem as ondas mais longas. As analises mostram disturbios em ROL com periodos entre 10 a 30 e entre 30 a 60 dias. Os espectros de potencia da componente meridional do vento apresentam picos no intervalo de 3 a 5 dias em 5 S. Estes picos se destacam mais na estacoes de outono e inverno, em torno de 20 W e 25 W. Os espectros cruzados indicam ondas se propagando para oeste com a velocidade de 9m5 m/s e comprimento de onda de 3300 km durante o trimetre MAM, e velocidade de 15 m/s e comprimento de 5200 km durante o trimestre JJA.
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Analise de disturbios ondulatorios de leste sobre o Oceano Atlantico equatorial sul
Chou, S. C.
Analisa-se as caracteristicas ondulatorias basicas dos disturbios equatoriais de leste sobre o Oceano Atlantico Equatorial Sul, proximo a costa da America do Sul, durante o First GARP (Global Atmospheric Research Program) Global Experiment (FGGE). Foram utilizados dados do National Meteorological Center (NMC) e dados de radiacao de onda longa (ROL). Analises de diagramas tipo "Hovmoller" da componente meridional do vento revelam disturbios ondulatorios se propagando para oeste com velocidade de fase entre 10 a 12 m/s, periodo entre 5 a 6 dias, e comprimento de onda de 4800 km a 6200 km. Ha sinais de disturbios durante todo o ano. No outono ocorrem as ondas mais curtas, enquanto no inverno ocorrem as ondas mais longas. As analises mostram disturbios em ROL com periodos entre 10 a 30 e entre 30 a 60 dias. Os espectros de potencia da componente meridional do vento apresentam picos no intervalo de 3 a 5 dias em 5 S. Estes picos se destacam mais na estacoes de outono e inverno, em torno de 20 W e 25 W. Os espectros cruzados indicam ondas se propagando para oeste com a velocidade de 9m5 m/s e comprimento de onda de 3300 km durante o trimetre MAM, e velocidade de 15 m/s e comprimento de 5200 km durante o trimestre JJA. ABSTRACT: Using the National Meteorological Center (NMC) daily data and Outgoing Longwave Radiation data (OLR), this study focus on the main features of wave disturbances over the Equatorial Atlantic Ocean, vicinity of South America, during the First GARP Global Experiment (FGGE). Hovmoller diagrams and spectrum analysis of the meridional component of wind at 850 hPa are used to estimate the time scale and the propagation features of wave disturbances. Analysis of Hovmoller diagrams reveal, throughout the year, the existence of waves propagating westward with a period of 5-6 days, phase speed of 10-12 m/s, and wavelength of about 4800-6200 km. During the southern autumn, the waves are relatively short while during the southern winter the waves are relatively long. Also during these seasons the amplitude of the waves are relatively larger than during the other seasons. These disturbances are only weakly observed in OLR data, while disturbances of 10-30 days and 30-60 days period were more evident. Power spectra of meridional wind component show peaks between 3-5 days over the Atlantic Ocean at 5°S. These peaks are more prominent during autumn and winter and at about 20°W and 25°W. Cross spectra indicate waves travelling westwards at speed of 9.5 m/s and wavelength of 3300 km during southern autumn, and at phase speed of 15 m/s and wavelength of about 5200 km during southern winter. .
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Previsao estatistica de precipitacao associada a passagem de sistemas frontais na regiao sul do Brasil
Matschinske, E. G.
Neste trabalho e feita uma tentativa para se obter previsao quantitativa de precipitacao associada a passagem de frentes sobre o Rio Grande do Sul (RS). Com este proposito sao construidos modelos de regressao linear multipla, expressando a precipitacao em termos de paramentros meteorologicos relacionados as frentes tais como, contraste termico, contraste de umidade e vorticidade ciclonica. Foram examinadas as cartas sinoticas e de ar supeior do periodo de tres anos, 1986-1988, para se identificar os Sistemas frontais que passam sobre o RS e para coletar os dados meteorologicos associados a tais episodios. A media da precipitacao acumulada de 24 horas entre 18 estacoes espalhadas sobre o RS e a variavel dependente e os parametros meterologicos atras da frente (Buenos Aires) e adiante da frente (Rio de Janeiro) e as combinacoes entre elas sao variaveis independentes. Ha quatro conjunto de dados para cada estacao do ano.
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Previsao estatistica de precipitacao associada a passagem de sistemas frontais na regiao sul do Brasil
Matschinske, E. G.
Neste trabalho e feita uma tentativa para se obter previsao quantitativa de precipitacao associada a passagem de frentes sobre o Rio Grande do Sul (RS). Com este proposito sao construidos modelos de regressao linear multipla, expressando a precipitacao em termos de paramentros meteorologicos relacionados as frentes tais como, contraste termico, contraste de umidade e vorticidade ciclonica. Foram examinadas as cartas sinoticas e de ar supeior do periodo de tres anos, 1986-1988, para se identificar os Sistemas frontais que passam sobre o RS e para coletar os dados meteorologicos associados a tais episodios. A media da precipitacao acumulada de 24 horas entre 18 estacoes espalhadas sobre o RS e a variavel dependente e os parametros meterologicos atras da frente (Buenos Aires) e adiante da frente (Rio de Janeiro) e as combinacoes entre elas sao variaveis independentes. Ha quatro conjunto de dados para cada estacao do ano. ABSTRACT: Quantitative precipitation forecasting associated with frontal passages over Rio Grande do Sul (RS) is attempted. For this purpose multiple linear regression models, expressing the precipitation in terms of meteorological parameters related to fronts such as the thermal contrast, humidity constrast, cy½lonic vorticity, are constructed. Synoptic and upper air chartes of the three year period 1986-1988 are examined to identify the frontal system passages over RS and the meteorological data for the episodes are collected. The 24- hour rainfall averaged over 18 stations scattered over the state of RS is the dependent variable and the meteorological parameters behind the front (Buenos Aires) and ahead of the front (Rio de Janeiro) and their combinations are the independent variables. There are four sets of data for each season namely: 1) P( D) and X(Di-1 ), 2) P(D) and X (D ), 3)P( D+1 ) and X(D) and 4) P( D+1 ) and X(D-1 ), where P is the average precipitation, Xi, i =1,2,3,... are the meteorological variables and combinantions thereof and superscript D indicates the data for the day on which the front lies over RS, D-1 the day before and D+1 the day after. The regression for the autumn is the best and explains about 71% of the observed variance with a standard error of about 5 mm. The 700 mb variables are the most important precitors, especially so the 700 mb meridional component at Buenos Aires. In no season is there a useful regression between P(D+1) and X(D-1), meaning thereby that a 48 hour quantitative precipitation forecast (QPF) is not possible with the data at Buenos Aires and Rio de Janeiro. The regression equation obtained for P(D-1) in terms of X(D) and P(D)in terms of X(D-1) be used for a 24-hour QPF. The verification of the formulae shows that intense precipitation episodes are well predicted by the models obtained in this study.
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Iniciacao dinamica por modos normais de um modelo barotropico de area limitada na presenca de forcante
Repelli, C. A.
Um modelo de equacoes de agua rasa de area limitada no plano beta equatorial e usado para se implementar o metodo de iniciacao dinamica por modos normais. Tal metodo e equivalente a iniciacao nao-linear por modos normais de Machenhauer. Para se obter o equilibrio dinamico entre os campos, o modelo e integrado em torno do tempo inicial com um esquema avancado-atrasado, mantendo-se os termos nao-lineares e o forcante fisico constantes durante cada etapa e efetuando-se uma media ponderada no final de cada iteracao. para isso o termo dissipativo deve ser tratado como nao-linear, a fim de nao se comprometer a estabilidade numerica do esquema. O modelo e integrado ate um dia utilizando dados simulados e reais decompostos para o modo vertical de altura equivalente proximo de 250m. Sao estudados os efeitos da discretizacao do modelo em uma grade justaposta e a fonte de calor e decomposta em modos verticais, mostrando ser esta equivalente a uma fonte de massa para as equacoes da estrutura horizontal. Dois tipos de forcantes sao descritos: pre-fixado e o parametrizado ("WAVE-CISK"), que e proporcional a divergencia. Os resultados obtidos representam bem as caracteristicas da circulacao de altos niveis ppara o verao do hemisferio sul, onde sao filtradas as ondas de gravidade e os ruidos.
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Controle de um sistema de manutencao quando os tempos de Falha e reparo tem distribuicao do tipo fase
Rodrigues, R. C. M.
No modelo de reparo de maquinas considerado neste trabalho tem-se M+R maquinas identicas, M em operacao e R de reserva. Todas as maquinas sao independentes uma das outras. Quando uma maquina em operacao falha, ela e enviada a estacao de reparo composta de um unico servidor imediatamente substituida por uma maquina de reserva, se disponivel. O servidor tem dois tipos de reparo disponiveis para usar na maquina que falhou. Existem custos de espera das maquinas na fila de reparo, custos de reparo, custos de perda de producao e custos de troca do tipo de reparo. Este trabalho trata do seguinte problema de decisao: obter uma politica estacionaria que determine o tipo de reparo a ser utilizado, em funcao do estado do sistema, de maneira a minimizar o custo medio esperado a longo prazo quando os tempos de falha e reparo tem distribuicao de Cox de ordem 2. Este problema de controle e representado por um modelo de decisao semi-markoviano. O Algoritmo de Iteracao de Politicas e o Algoritmo de Iteracao de Valores sao usados para obtencao da politica otima. Apresentam-se resultados numericos para estes dois metodos de otimizacao.
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1991
Analise de conceitos relacionados a implementacao de sistemas de visualizacao tridimensional de dados meteorologicos
Battaiola, A. L.
Atualmente, com o aumento vertiginoso da capacidade de processamento dos computadores, previsao de tempo passou a ser algo factivel e de extrema importancia para a comunidade. Dado que o meteorologista trabalha normalmente com uma grande quandidade de dados, a representacao grafica dos seus dados associada com imagens de satelites ou radar e um recurso muito importante para o estudo do comportamento do tempo. Assim, muitos dos Sistemas de Vizualizacao de Dados Meteorologicos tem provado serem ferramentas poderosas para os meteorologistas. O autor, baseando-se na experiencia que adquiriu trabalhando no INPE no projeto do sistema de visualizacao de dados meteorologicos MicroMAGICS e no trabalho de pesquisa realizado no Space Science and Engineering Centre em Madison-EUA, onde estudou formas de geracao de graficos tridimensionais, analisa neste trabalho alguma das principais caracteristicas destes sistemas e sugere algumas alternativas para o seu desenvolvimento. Tambem descreve com pormenores um algoritmo de geracao de superficies que pode ser empregado para a visualizacao de varias grandezas fisicas, em especial, as relacionadas com clima. O desenvolvimento e a implementacao deste algoritmo sao o cerne deste trabalho. ABSTRACT: Nowadays, with dramatic increase in the computer processing power, weather forecast is a reality besides being very important for the comunity. Normally, meteorologists work with large data sets; therefore the graphics representation of these data associated with satellite or radar images are important resources to study the climate behavior. In this regard, systems of meteorological data visualization have proved to be important tools for the meteorologists. The author, based on the knowledge obtained working in INPE's project to implement meteorological data visualization system MicroMAGICS and in the reasearch work developed at the Space Science and Engineering Centre, Madison, USA, where he studied techniques to generate graphics in three dimensions, analyses in this thesis the main characteristics of these systems and suggests some methods to develop them. He also describes with details an algorithm to generate three dimensional surfaces that can be used to visualize many physical fields, in special, the fields related to the climate. The development and implementation of this algorithm is the kernel of this work.
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Armazenagem da agua num solo com Floresta de Terra Firme e com seringal implantado
Cabral, O. M. R.
Foram realizadas medidas periodicas da umidade (sonda de neutrons), e potenciais matricos (tensiometros), num solo com seringal implantado e com floresta de Terra Firme, durante os anos de 1985 e 1986, em Manaus. No seringal, os niveis de umidade no solo foram elevados (>70 da capacidade de armazenamento), e durante 10 meses (novembro a agosto), observou-se a drenagem profunda do excesso de precipitacao. Na estacao seca de 1985 (setembro-outubro), a variacao no armazenamento de agua foi de (-27,4 ± 6,6) mm, na camada de (0-170) cm, e a absorcao radicular mais intensa ocorreu entre (50-120) cm de solo, devido a compactacao nas profundidades entre (20-40) cm. Na floresta, mesmo durante a estacao das chuvas, (janeiro-abril), em resposta a pequenas estiagens, observou-se a absorcao de agua pela vegetacao nas camadas superficiais, interrompendo temporariamente o processo de drenagem profunda. Durante o periodo seco de 1985, a variacao no armazenamento foi de (-57,0 ± 7,0) mm, abrangendo todo o perfil de (0-170) cm; embora o conteudo de umidade tenha sido superior a 60 da capacidade de armazenamento de agua pelo solo. A taxa media de evapotranspiracao diaria da floresta estimada em 1985, foi de (3,4 ± 0,4) mm/dia; no seringal, a estimativa obtida foi de (2,5 ± 0,6) mm/dia, correspondendo a uma diferenca de 27 com relacao a floresta de Terra Firme. ABSTRACT: Routine measurements of soil water content (neutron probe) and matric potentials (tensiometers), were made in a soil with a rubber tree plantation and a "Terra Firme" forest, during 1985 and 1986, in Manaus. The soil moisture content in the rubber tree plantation was greater than 70% of the storage capacity, and during 10 months (November to August), the drainage process was detected. The largest water storage variation, associated with the dry season of 1985, was (-27.4 ± 6.6) mm, over the (0-170) cm layer, showing the main radicular activity in the depths ranging from 50 to 120 cm, as a consequence of surface compaction. In the forest, even during the wet season (January to April), significant amounts of water were absorbed by the vegetation at the surface layer, related with short dry spells, which stop temporarly the drainage process. The highest quantity of water extracted by the root system was (-57.0 ± 7.0) mm, down to 170cm depth, and the soil moisture was maintained above 60% of the soil storage capacity. The average daily evapotranspiration in the forest, estimated in 1985 was (3.4 ± 0.4) mm/day; in the rubber tree plantation, the estimative was (2.5 ± 0.6) mm/day, or a difference of 27% in relation to the Terra Firme forest.
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Simulacoes numericas de frontogenesis
Ferreira, N. S.
Neste trabalho foram realizados experimentos numericos de frontogenese utilizando um modelo numerico multinivel de area limitada. Como forcante frontogenetica foi utilizada a deformacao horizontal do escoamento. Foram realizadas simulacoes numericas para uma atmosfera seca e com os efeitos de parametrizacao do calor latente de condensacao. Os dois experimentos geraram frontogenese nos niveis inferiores e, tambem um jato paralelo a frente nos niveis superiores a esquerda da posicao da frontogeneses na superficie. A inclusao da parametrizacao do calor latente gerou uma frontogenese mais intensa, o movimento vertical tornou-se mais forte intensificando a convergencia na regiao frontogenetica. Houve uma intensificacao do jato nos altos niveis, sem no entanto mudar sua posicao em relacao ao experimento seco. ABSTRACT: In this study numerical simulations of frontogenesis were performed using a limited area multilevel numerical model. The frontogenetical forcing was represented by a horizontal deformation flow. The numerical experiments were run with and without the release of latent heat. In both experiments the frontogenesis at low levels and a jet at high levels a long of the front to the left side of the surface frontogenesis position were generated. The frontogenesis and the vertical motion became more intense with the inclusion of the release of latent heat, enhancing the mass convergence in the frontogenetical region. ABSTRACT: In this study numerical simulations of frontogenesis were performed using a limited area multilevel numerical model. The frontogenetical forcing was represented by a horizontal deformation flow. The numerical experiments were run with and without the release of latent heat. In both experiments the frontogenesis at low levels and a jet at high levels a long of the front to the left side of the surface frontogenesis position were generated. The frontogenesis and the vertical motion became more intense with the inclusion of the release of latent heat, enhancing the mass convergence in the frontogenetical region..
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Simulacoes numericas de frontogenesis
Ferreira, N. S.
Neste trabalho foram realizados experimentos numericos de frontogenese utilizando um modelo numerico multinivel de area limitada. Como forcante frontogenetica foi utilizada a deformacao horizontal do escoamento. Foram realizadas simulacoes numericas para uma atmosfera seca e com os efeitos de parametrizacao do calor latente de condensacao. Os dois experimentos geraram frontogenese nos niveis inferiores e, tambem um jato paralelo a frente nos niveis superiores a esquerda da posicao da frontogeneses na superficie. A inclusao da parametrizacao do calor latente gerou uma frontogenese mais intensa, o movimento vertical tornou-se mais forte intensificando a convergencia na regiao frontogenetica. Houve uma intensificacao do jato nos altos niveis, sem no entanto mudar sua posicao em relacao ao experimento seco.
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Efeitos Inter-Hemisfericos de intensas fontes tropicais de calor
Herdies, D. L.
A resposta sobre a America do Sul a uma intensa perturbacao que se move sobre o Oceano Atlantico Tropical Norte (com liberacao de calor latente comparavel aquela associada a furacoes) e investigada usando um modelo nao-linear semilagrangino de equacoes primitivas de duas camadas. Os resultados do modelo evidenciam um possivel acoplamento com sistemas frontais oriundos do Hemisferio Sul e a explosao convectiva que ocorre no Brasil central e oeste da Amazonia. A medida que o disturbio move-se para noroeste ao longo do Oceano Atlantico Tropical Norte, os ventos de altos (baixos) niveis de orientacao norte/nordeste (sul/sudeste) tornam-se mais intensos na costa norte do Brasil, em oposicao a circulacao tipicamente observada nesta regiao no periodo de agosto a outubro. Paralelamente a esta inversao da circulacao, aparece um centro de baixa pressao bem definido nas regioes central, norte e nordeste do Brasil. Os resultados tambem evidenciam a importancia dos termos nao-lineares na dinamica da evolucao do fenomeno: o cisalhamento vertical intenso inibe a resposta local e inter-hemisferica, assim como ocorre no caso em que o furacao esta imerso em um estado basico com intensa vorticidade anticiclonica. Estes efeitos nao-lineares podem ser relacionados ao termo da divergencia e da adveccao vertical na equacao da vorticidade. ABSTRACT: The response over South America of the latent heat release in a strong perturbation (hurricane) moving over North Tropical Atlantic Ocean is investigated using a nonlinear semi-Lagrangian two layer primitive equation model. The model results show that such a perturbation propitiates a coupling with frontal system in the Southern Hemisphere and the convective explosion occurring over Central Brazil and West Amazon. As the disturbance moves to Northwest in the North Tropical Atlantic Ocean, the Northwesterlies high levels become more intense along the North coast of Brazil, opposing to the typically observed circulation during hurricane season (August to October). Meanwhile a well defined low pressure center appears over Central, North and Northwest Brazil. The results also show the importance of nonlinear terms in the dynamic evolution of the phenomenon: the strong shear inhibits the local and inter-hemispheric response, it occurs in the case of hurricane on the basic state with a strong anticyclonic vorticity. These nonlinear effects can be related to the divergence and vertical advection in the vorticity equation.
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Efeitos Inter-Hemisfericos de intensas fontes tropicais de calor
Herdies, D. L.
A resposta sobre a America do Sul a uma intensa perturbacao que se move sobre o Oceano Atlantico Tropical Norte (com liberacao de calor latente comparavel aquela associada a furacoes) e investigada usando um modelo nao-linear semilagrangino de equacoes primitivas de duas camadas. Os resultados do modelo evidenciam um possivel acoplamento com sistemas frontais oriundos do Hemisferio Sul e a explosao convectiva que ocorre no Brasil central e oeste da Amazonia. A medida que o disturbio move-se para noroeste ao longo do Oceano Atlantico Tropical Norte, os ventos de altos (baixos) niveis de orientacao norte/nordeste (sul/sudeste) tornam-se mais intensos na costa norte do Brasil, em oposicao a circulacao tipicamente observada nesta regiao no periodo de agosto a outubro. Paralelamente a esta inversao da circulacao, aparece um centro de baixa pressao bem definido nas regioes central, norte e nordeste do Brasil. Os resultados tambem evidenciam a importancia dos termos nao-lineares na dinamica da evolucao do fenomeno: o cisalhamento vertical intenso inibe a resposta local e inter-hemisferica, assim como ocorre no caso em que o furacao esta imerso em um estado basico com intensa vorticidade anticiclonica. Estes efeitos nao-lineares podem ser relacionados ao termo da divergencia e da adveccao vertical na equacao da vorticidade.
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Problemas de circulacao oceanica equatorial: determinacao da estrutura horizontal dos modos baroclinicos por equacoes integrais de contorno
Holvorcem, P. R. C.
Este trabalho desenvolve em detalhe uma nova metodologia para a simulacao numerica da circulacao dos oceanos tropicais. Especificamente, considera-se as equacoes linearizadas de agua rasa sobre o plano-B equatorial, que podem ser usadas para descrever a dependencia horizontal de cada modo baroclinico em uma expansao em modos normais verticais. Um problema de valores de contorno geral para estas equacoes, com condicoes de contorno de deslizamento em uma fronteira de geometria arbitraria, e reformulado como uma equacao integral de contorno cuja incognita e a distribuicao de pressoes ao longo da fronteira. Desta maneira, obtem-se equacoes integrais que descrevem a circulacao forcada pelo vento e tambem problemas de espalhamento de ondas equatoriais livres por ilhas e margens continentais de geometria arbitraria. Os nucleos dos operadores integrais que aparecem nas equacoes integrais de contorno sao representados analiticamente por expansoes em ondas equatoriais livres, as quais envolvem funcoes de Hermite e a latitude nao-dimensional. Em certos casos de interesse, torna-se inconveniente computar os nucleos atraves destas expansoes, devido a sua lenta convergencia. Fisicamente, isto decorre da superposicao de ondas equatoriais com numeros de onda complexos (modos amortecidos zonalmente). Uma teoria geral e desenvolvida para o calculo assintotico do resto de uma expansao em funcoes de Hermite, quando a serie e truncada apos um numero suficientemente grande de termos. Esta teoria, que e aplicavel a uma variedade de expansao de relevancia oceanografica, permite realizar eficientemente o calculo numerico dos nucleos dos operadores integrais. Procedimentos para a solucao numerica das equacoes integrais de contorno atraves do metodo dos elementos de contorno sao desenvolvidos, e implementados na forma de um conjunto de rotinas em FORTRAN 77. Vantagens da presente formulacao incluem a possibilidade de calcular a solucao apenas em regioes selecionadas do oceano, a facilidade na representacao de geometrias costeiras complexas e o tratamento unificado de todas as frequencias de interesse oceanografico sem o uso de aproximacao como a de ondas longas e a de baixas frequencias e a de baixas frequencia. A nova metodologia e ilustrada atraves do estudo do espalhamento de ondas de Rossby equatoriais com periodo entre 50 e 90 dias pelo contorno oeste do oceano Atlantico Tropical. Alguns dos padroes de interferencia resultantes exibem uma regiao de grande amplitude de oscilacao,cujo centro esta situado entre 3-9 graus N, 35-47 graus N. Encontra-se evidencia de que este efeito decorre da interferencia construtica de modos zonalmente amortecidos, excitados ao sul do equador ao longo do contorno oceanico. ABSTRACT: This work contains a detailed presentation of a new methodology for the numerical simulation of tropical ocean circulation. Specifically, one considers the linearized shallow water equations on the equatorial -plane, which may be used to describe the horizontal dependence of each baroclinic mode in a vertical normal mode expansion. A general boundary value problem for these equations, with slip boundary conditions applied at a boundary of arbitrary geometry, is reformulated as a boundary integral equation for the unknown boundary pressure distribution. In this way, one obtains integral equations describing both the wind-forced circulation and the scattering of free equatorial waves by islands and continental margins of arbitrary geometry. The kernels of the integral operators appearing in the boundary integral equations are analytically represented as expansions in free equatorial waves involving the Hermite functions m(y), where y is the non-dimensional latitude. In certain cases of interest, it is inconvenient to compute the kernels through these expansions, because of their slow convergence. Physically, this arises from the superposition of equatorial waves with complex wave numbers (zonally damped modes). A general theory is developed for the asymptotic evaluation of the remainder of a Hermite expansion, when the series is truncated after a sufficiently large number of terms. This theory, which is applicable to a variety of oceanographically relevant expansions, allows the efficient numerical computation of the kernels of the integral operators. Procedures for the numerical solution of the boundary integral equations by the boundary element method are developed and implemented in a set of routines in FORTRAN 77. Advantages of the present formulation include the possibility of evaluating the solution in selected areas of the ocean, the ease .in the representation of complex coastal geometries, and the unified treatment of all frequencies of oceanographic interest without using approximations such as those of long waves or low frequencies. The new methodology is illustrated by a study of the scattering of equatorial Rossby waves with periods between 50 and 90 days by the western Atlantic boundary. Some of the resulting interference patterns exhibit a region of large amplitudes of oscillation, whose center is located between 3-9° N, 35-47° W. Evidence is found that this effect arises from the constructive interference of zonally damped modes which are excited south of the Equator at the ocean boundary.
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Problemas de circulacao oceanica equatorial: determinacao da estrutura horizontal dos modos baroclinicos por equacoes integrais de contorno
Holvorcem, P. R. C.
Este trabalho desenvolve em detalhe uma nova metodologia para a simulacao numerica da circulacao dos oceanos tropicais. Especificamente, considera-se as equacoes linearizadas de agua rasa sobre o plano-B equatorial, que podem ser usadas para descrever a dependencia horizontal de cada modo baroclinico em uma expansao em modos normais verticais. Um problema de valores de contorno geral para estas equacoes, com condicoes de contorno de deslizamento em uma fronteira de geometria arbitraria, e reformulado como uma equacao integral de contorno cuja incognita e a distribuicao de pressoes ao longo da fronteira. Desta maneira, obtem-se equacoes integrais que descrevem a circulacao forcada pelo vento e tambem problemas de espalhamento de ondas equatoriais livres por ilhas e margens continentais de geometria arbitraria. Os nucleos dos operadores integrais que aparecem nas equacoes integrais de contorno sao representados analiticamente por expansoes em ondas equatoriais livres, as quais envolvem funcoes de Hermite e a latitude nao-dimensional. Em certos casos de interesse, torna-se inconveniente computar os nucleos atraves destas expansoes, devido a sua lenta convergencia. Fisicamente, isto decorre da superposicao de ondas equatoriais com numeros de onda complexos (modos amortecidos zonalmente). Uma teoria geral e desenvolvida para o calculo assintotico do resto de uma expansao em funcoes de Hermite, quando a serie e truncada apos um numero suficientemente grande de termos. Esta teoria, que e aplicavel a uma variedade de expansao de relevancia oceanografica, permite realizar eficientemente o calculo numerico dos nucleos dos operadores integrais. Procedimentos para a solucao numerica das equacoes integrais de contorno atraves do metodo dos elementos de contorno sao desenvolvidos, e implementados na forma de um conjunto de rotinas em FORTRAN 77. Vantagens da presente formulacao incluem a possibilidade de calcular a solucao apenas em regioes selecionadas do oceano, a facilidade na representacao de geometrias costeiras complexas e o tratamento unificado de todas as frequencias de interesse oceanografico sem o uso de aproximacao como a de ondas longas e a de baixas frequencias e a de baixas frequencia. A nova metodologia e ilustrada atraves do estudo do espalhamento de ondas de Rossby equatoriais com periodo entre 50 e 90 dias pelo contorno oeste do oceano Atlantico Tropical. Alguns dos padroes de interferencia resultantes exibem uma regiao de grande amplitude de oscilacao,cujo centro esta situado entre 3-9 graus N, 35-47 graus N. Encontra-se evidencia de que este efeito decorre da interferencia construtica de modos zonalmente amortecidos, excitados ao sul do equador ao longo do contorno oceanico.
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Um estudo observacional da formacao e trajetorias de anticiclones extratropicais na America do Sul
Lima, L. C. E.
O presente estudo consiste em uma estatistica de onze anos de trajetorias e anticiclogeneses para os anticiclones fracos e moderados (1979 a 1989) e de trinta e oito anos (1953 a 1990) para os anticiclones intensos (cuja pressao media da trajetoria foi maior ou igual a 1030 hPa), utilizando cartas sinoticas das 12 CUT. A area estudada foi regiao continental da America do Sul situada entre 15° S e 55° S. Constatou-se que a regiao anticiclogenetica de anticiclones fracos e moderados esta localizada no norte da Argentina e Sul do Paraguai, enquanto a dos anticiclones intensos se posicionou na Argentina Central. Os anticiclones fracos, mais frequentes no outono e primavera, seguem uma trajetoria orientada zonalmente; os anticiclones moderados ou intensos, mais frequentes no inverno, se propagam de sudoeste para nordeste. Notou-se tambem que durante episodios de El Nino ha uma reducao no numero de anticiclones intensos. E interessante notar que durante o mes de junho os anticiclones continentais sao mais frequentes do que os maritimos. ABSTRACT: In this study, South American extratropical anticyclones have been studied in the period between 1979 and 1989 for the weak and moderate ones and between 1953 and 1990 for the most intense ones (in which average pressure was greater or equal to 1030 hPa) by using daily synoptic charts. The main goal of this work was to show the tracks of the anticyclones and the regions where the first closed isobar appeared more frequently in the area between 15° S and 55° S over the South American Continent. Initially we estimated the number of days in which inner anticyclonic curved isobars crossed the 5 x 5 degrees areas. Then all tracks of the migratory anticyclones were followed by using daily surface charts. The highest pressure located in the interior of the anticyclones or ridges and temperature was interpolated. We concluded that orography plays an important role in the distribution of anticyclonic isobars, with a higher number of days to the west of the Andes cordillera than to the east of the moutains. It was observed that the anticyclogenetic area for the moderate and weak ones is located in an area to the south of Paraguai and North Argentina, while the most intense ones have their first closed isobar in central Argentina. The weak anticyclones follow a zonal track and the moderate or intense ones follow a path oriented in the SW-NE direction.
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Um estudo observacional da formacao e trajetorias de anticiclones extratropicais na America do Sul
Lima, L. C. E.
O presente estudo consiste em uma estatistica de onze anos de trajetorias e anticiclogeneses para os anticiclones fracos e moderados (1979 a 1989) e de trinta e oito anos (1953 a 1990) para os anticiclones intensos (cuja pressao media da trajetoria foi maior ou igual a 1030 hPa), utilizando cartas sinoticas das 12 CUT. A area estudada foi regiao continental da America do Sul situada entre 15 S e 55 S. Constatou-se que a regiao anticiclogenetica de anticiclones fracos e moderados esta localizada no norte da Argentina e Sul do Paraguai, enquanto a dos anticiclones intensos se posicionou na Argentina Central. Os anticiclones fracos, mais frequentes no outono e primavera, seguem uma trajetoria orientada zonalmente; os anticiclones moderados ou intensos, mais frequentes no inverno, se propagam de sudoeste para nordeste. Notou-se tambem que durante episodios de El Nino ha uma reducao no numero de anticiclones intensos. E interessante notar que durante o mes de junho os anticiclones continentais sao mais frequentes do que os maritimos.
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Variabilidade da precipitacao no litoral leste da regiao nordeste do Brasil
Lima, M. C.
Neste trabalho e realizado um estudo das caracteristicas climatologicas da precipitacao sobre o leste da Regiao Nordeste do Brasil. Em termos de distribuicao espacial, o periodo de maio e junho representa a estacao chuvosa com 30 da precipitacao anual que ocorre nestes dois meses. O periodo de quatro meses, de abril a julho, explica 60 da precipitacao anual. observou-se que a caracteristica tipica desta regiao e a incidencia de eventos extremos (secas e enchentes), o que indica que ha uma variacao interanual relativamente grande. os principais processos responsaveis pela variacao interanual da precipitacao desta regiao sao: 1) a posicao e a intensidade do sistema de alta pressao no Atlantico Sul, como revelado pelas variacoes do vento a superficie na Ilha de Trindade e em Abrolhos; 2) a ocorrencia ou ausencia de El Nino, dado pelo indice de Oscilacao Sul (IOS) e 3) a variacao de temperatura da superficie do mar (TSM) no Atlantico Subtropical. Conclui-se que o IOS nao se correlaciona bem com a variacao interanual da precipitacao sobre o leste do nordeste do Brasil. O vento a superficie na Ilha de Trindade e em Abrolhos correlaciona-se bem com a variacao interanual da precipitacao nesta regiao. Isto mostra que a posicao e a intensidade da Alta Subtropical do Atlantico Sul tem uma influencia em controlar a precipitacao nesta regiao. Os altos valores da correlacao com "lag" entre o vento a superficie nestas duas estacoes e a precipitacao no leste do Nordeste do Brasil sugere a utilidade deste parametro para a previsao de longo prazo da precipitacao nesta regiao. A relacao entre a TSM no Atlantico Tropical e a precipitacao mostra que uma configuracao tipo dipolo, com temperaturas mais altas (baixas) no sul (norte) do Atlantico, e favoravel a precipitacao maior (menor). Embora isto seja qualitativamente similar ao que foi notado por Hastenrath e Heller (1977) e por Moura e Shukla (1981), os detalhes dos centros de maiores correlacoes sao diferentes. ABSTRACT: In this work a study of the climatological features of rainfall over Eastern Northeast Brazil is made. In terms of the spatial distribution the period May and June represents the rainy season with 30% of annual rainfall occurring in this two month period. The four month period from April to July explains 60% of the annual rainfall. The large interannual variation of rainfall is a typical characteristic of this region. Some of the processes responsible for the interannual variation of rainfall of this region are: 1) the position and intensity of the high pressure system in the South Atlantic, as revealed by the surface wind variations over Ilha de Trindade and Abrolhos; 2) the occurrence or absence of El Nino, as given by the Southern Oscillation Index (SOI); and 3) the sea surface temperature (SST) variation over the Subtropical Atlantic. It is found that the SOI does not correlate well with the interannual rainfall variation over Eastern Northeast Brazil. The surface wind over Ilha de Trindade and Abrolhos correlates well with the interannual variation of rainfall over this region. This shows that the intensity and position of the Subtropical High have a controlling influence on the rainfall of this region. The high values of lagged correlation between the surface wind over these two stations and the rainfall over the Eastern NE Brazil suggests the utility of this parameter for long range forecasting of rainfall over this region. The relationship between the SST over Tropical Atlantic and the rainfall shows that a dipole type configuration with higher (lower) temperatures in the South (North) Atlantic is favorable for higher (lower) rainfall. Although this is qualitatively similar to that noted by Hastenrath and Heller (1977) and Moura and Shukla (1981), the details of the centers of higher correlation are different.
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Variabilidade da precipitacao no litoral leste da regiao nordeste do Brasil
Lima, M. C.
Neste trabalho e realizado um estudo das caracteristicas climatologicas da precipitacao sobre o leste da Regiao Nordeste do Brasil. Em termos de distribuicao espacial, o periodo de maio e junho representa a estacao chuvosa com 30 da precipitacao anual que ocorre nestes dois meses. O periodo de quatro meses, de abril a julho, explica 60 da precipitacao anual. observou-se que a caracteristica tipica desta regiao e a incidencia de eventos extremos (secas e enchentes), o que indica que ha uma variacao interanual relativamente grande. os principais processos responsaveis pela variacao interanual da precipitacao desta regiao sao: 1) a posicao e a intensidade do sistema de alta pressao no Atlantico Sul, como revelado pelas variacoes do vento a superficie na Ilha de Trindade e em Abrolhos; 2) a ocorrencia ou ausencia de El Nino, dado pelo indice de Oscilacao Sul (IOS) e 3) a variacao de temperatura da superficie do mar (TSM) no Atlantico Subtropical. Conclui-se que o IOS nao se correlaciona bem com a variacao interanual da precipitacao sobre o leste do nordeste do Brasil. O vento a superficie na Ilha de Trindade e em Abrolhos correlaciona-se bem com a variacao interanual da precipitacao nesta regiao. Isto mostra que a posicao e a intensidade da Alta Subtropical do Atlantico Sul tem uma influencia em controlar a precipitacao nesta regiao. Os altos valores da correlacao com ""lag"" entre o vento a superficie nestas duas estacoes e a precipitacao no leste do Nordeste do Brasil sugere a utilidade deste parametro para a previsao de longo prazo da precipitacao nesta regiao. A relacao entre a TSM no Atlantico Tropical e a precipitacao mostra que uma configuracao tipo dipolo, com temperaturas mais altas (baixas) no sul (norte) do Atlantico, e favoravel a precipitacao maior (menor). Embora isto seja qualitativamente similar ao que foi notado por Hastenrath e Heller (1977) e por Moura e Shukla (1981), os detalhes dos centros de maiores correlacoes sao diferentes.
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Estudo da camada limite atmosferica por imagens de satelite Landsat
Machado, L. H. R.
Analisam-se plumas de contaminantes utilizando imagens LANDSAT sobre regioes costeiras em Sao Mateus, ES (18°44'S; 39°51'W), Cabo Frio, RJ (22°59'S; 42°02'W ) e Guaiba, RS (30°06'S; 51°00'W)), assim como dados de radiossondagens - em conjunto com as imagens citadas ou independentemente delas - para avaliar eventos de poluicao do ar e examinar alguns principios teoticos dos fenomenos de transporte. Determinou-se o coeficiente de dispersao lateral do contaminante (Ky), utilizando a estimativa do desvio padrao lateral da distribuicao de material na pluma (sy), suposta gaussiana, obtida das imagens LANDSAT. O coeficiente de dispersao vertical do contaminante (Kz) foi determinado atraves do modelo de Weinstock (1978b, 1981), que utiliza a taxa de dissipacao de energia cinetica turbulenta (epsilon), obtida tanto a partir de imagens LANDSAT como de dados de radiossondagem, e a frequencia de Brunt-Vaissala (N), que e calculada de dados de radiossondagem. Tambem, obtiveram-se o numero de Richardson fluxo (Rf), a escala de Ozmidov (Lo) e o numero de Richardson gradiente (Ri), este ultimo indicativo da estabilidade atmosferica. Todos estes parametros da camada limite atmosferica apresentam uma dependencia com estabilidade igual a constatada tanto em observacoes no oceano (estratificacao estavel), quanto em laboratorio (turbulencia em decaimento em escoamento estratificado), onde para Ri = RIc tem-se uma maxima mistura do contaminante; para Ri < RIc existe uma turbulencia ativa, enquanto para Ri > RIc, a flutuabilidade inibe progressivamente a turbulencia. Os valores de Ky e Kz variam respectivamente, de 10 1 a 10 2 e de 10-3 a 10 1m2s-1, para uma estratificacao estavel, enquanto para epsilon e N obteve-se uma relacao da forma epsilon=aNY, com y entre 0,5 e 1. Estes resultados concordam com os obtidos por outros autores sobre superficies de agua. ABSTRACT: Analyses of smoke plumes that are originated over coastal regions, in São Mateus (18°44'S; 39°51'W), Cabo Frio (22°59'S; 42°02'W) and Guaíba (30°06'S; 51°00'W), using LANDSAT imagery together with radiosonde data, or using radiosonde data alone, permit the evaluation of air pollution events and the examination of some theoretical principles of transport phenomena. The lateral eddy mass diffusivity coefficient (Ky), for the plume supposed Gaussian, was evaluated from the standard deviation of the plume spread (sy), obtained from LANDSAT imagery. The vertical eddy mass diffusivity coefficient (Kz) was determined through Weinstock's (1978b, 1981) model, which uses the kinetic energy dissipassion rate (epsilon), obtained from both LANDSAT imagery and radiosonde data, together with the Brunt-Vaissata frequency (N), which is calculated from radiosonde data. Also, the flux Richardson number (Rf), the Ozmidov scale (Lo) and the gradient Richardson number (Ri), the last one indicating the atmospheric stability, were obtained. All of the atmospheric boundary-layer parameters show the same dependence with stability, which is equal to the one observed either in the ocean (stable stratified) or in the laboratory (stable stratified decaying turbulence), where for Ri=Ric the mixture rate passes through has a maximum; for Ri < Ric, the turbulence is active, while for Ri > Ric, the buoyance suppresses progressively the turbulence. The values of Ky, and Kz range, respectively, from 101 to 102 and 10-3 to 101 m2s-1 for a stable stratification, while between epsilon and N an expression of the form epsilon =aNY is obtained, with y lying between 0,5 and 1. These results agree well with previous experimental values obtained over water surfaces by various workers.
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Um estudo observacional de energetica e eficiencia das ondas baroclinicas no Hemisferio Sul
Marques, R. F. C.
Neste trabalho fez-se um estudo observacional das caracteristicas das ondas baroclinicas de escala media (numero de onda de 4 a 7) que frequentemente dominam a atmosfera de verao do Hemisferio Sul. Este estudo tambem detalha a evolucao das ondas de escala media durante um ciclo de vida particular. Os coeficientes de correlacao entre o vento meridional e temperatura e entre o vento meridional e zonal medem a eficiencia do transporte de calor e momentum, respectivamente. As eficiencias sao calculadas para os estagios de desenvolvimento e decaimento da onda baroclinica. A onda fica mais eficiente em transportar calor aproximadamente um dia antes de atingir o maximo em energia cinetica. O aumento na variancia da componente zonal do vento esta associado com pequeno transporte de momentum, fazendo com que a eficiencia desse transporte diminua. A energetica das ondas de media escala foi estudada atraves das equacoes de Saltzman (1957). O calculo da energia mostra ciclos de vida bem definidos, com decaimento barotropico. O termo de conversao entre a energia potencial disponivel turbulenta e energia cinetica ( ' ') foi calculado atraves da equacao da vorticidade quase-geostrofica para omega (componente vertical da velocidade do vento) e aproximacao hidrostatica para alfa (volume especifico). Para ' ' menor que zero tem-se aumento de energia cinetica turbulenta devido a transformacao de energia potencial disponivel que diminui. A validade da aproximacao geostrofica e hidrostatica e examinada na troposfera de verao do Hemisferio Sul. O erro geostrofico no transporte de calor e menor do que no transporte de momentum. ABSTRACT: In the present work observed characteristics of medium-scale (wave numbers 4-7) baroclinic waves which dominate summer atmosphere are studied. The efficiencies of baroclinic eddies in transporting heat and momentum are also studied. The correlation coefficients between meridional wind and temperature and meridional wind and zonal wind measure the efficiencies of heat and momentum transport respectively. The wave becomes efficient in transporting heat approximately one day before attaining maximum kinetic energy. Barotropic decay of the wave is associated with higher efficiency of momentum. The energetics of medium-scale waves are calculated using the Saltzman (1957) equations. Energy calculations show well defined life cycles with baroclinic growth, maturity and barotropic decay. The term of conversion between potential energies and kinetic energies is also calculated. Finally, the validity of geostrophic and hydrostatic approximations is examined. It is found that the geostrophic errors are more in the case of momentum transport than in the case of sensible heat transport. |
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A instabilidade simetrica condicional e a formacao de bandas de precipitacao sobre o Estado de Sao Paulo
Nunes, A. M. B.
Este estudo trata da Instabilidade Simetrica Condicional, das condicoes necessarias para sua deteccao, dos metodos para sua avaliacao e da possivel relacao com casos de banda de precipitacao sobre o Estado de Sao Paulo. As analises sao feitas atraves de radiossondagens e de mapas de radar meteorologico. Os resultados indicam que a organizacao de faixas de precipitacao de moderada a intensa, entre 30 e 70 Km de largura, conhecidas como bandas amplas, pode estar associada a presenca de uma camada rasa (entre a troposfera media e superior) com instabilidade potencial provavelmente resultante de Instabilidade Simetrica Condicional. O ar subjacente e geralmente condicionalmente estavel ou quase neutro. O metodo mais simples para a determinacao da Instabilidade Simetrica Condicional e obtido quantificando a ""Slantwise Convective Available Potencial Energy"" - SCAPE, atraves de uma radiossondagem. Verifica-se que ha SCAPE - 0 em 85 dos casos observados de precipitacao em forma de banda.
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Teleconexoes no campo de vorticidade relativa durante o vento de 1979/88 do Hemisferio Sul
Obregon Parraga, G. O.
Este trabalho analisa a variabilidade e as teleconexoes especiais e temporais do campo de vorticidade relativa durante o verao do Hemisferio Sul 1979/1980. Utilizaram-se ventos em pontos de grade analisados pelo NMC no nivel de 200 hPa, no dominio espacial limitado pelos meridianos 0 graus e 180 graus W e pelas latitudes 19,6 graus N e 44,6 graus S. Espectros de potencia e espectro cruzados das seris temporais de vorticidade relativa identificaram que os periodos de 30-60 dias, 12-15 dias, 7,5-8,5 dias e 4,8-5,7 sao significativos. As series temporais foram filtradas em 3 faixas espectrais com periodos de 2,5-6 dias, maiores que 10 dias e de 30 a 60 dias. Estas series indicam que a regiao sudeste do Brasil, associada a Zona de Convergencia do Atlantico Sul (ZCAS), apresenta a maior variabilidade. Na faixa espectral de 2,5-6 dias as perturbacoes extratropicais constituem os principais mecanismos que induzem ao padrao de comportamento da Alta da Bolivia (AB), da Zona de Convergencia do Pacifico Sul (ZCPS) e da ZCAS. Neste caso, existe uma alta correlacao positiva entre a ZCAS e a Baixa do Atlantico Tropical (BAT). Um trem de ondas que emana da AB parece confirmar a hipotese de que a genese da BAT ocorre a partir da AB. Resultados na faixa espectral com periodo maior que 10 dias mostram que a ZCAS e BAt apresentam fortes modulacoes; teleconexoes entre a ZCPS e a ZCAS sao evidentes. A analise das Componentes Principais Rotacionais revela que a ZCPS e a ZCAS sao geradas pela interacao entre sistemas de latitudes extratropicais e tropicais. Teleconexoes na faixa de 30-60 dias mostram a propagacao do sinal para leste a partir da ZCPS. A ZCAS apresenta uma resposta muito intensa, que se propaga aparentemente para a regiao da BAT. ABSTRACT: The spatial teleconnections and temporal variability of the relative vorticity during the Southern Hemisphere summer of 1979/1980 are analyzed using the NMC wind data at the 200 hPa level in the horizontal domain limited by the meridians 0º ¸ and 180º W and the latitudes 19.6ºN and 44.6ºS. Spectral and cross spectral analyses of the relative vorticity time series show that the 30-60 days, 15-12 days, 8.5-7.5 days and 4.8-5.7 days periods are significant. Three filtered time series were obtained: (a) periods beyond 6 days removed, (b) periods greater than 10 days and (c) periods between 30-60 days maintained in the time series. These filtered time series exhibit strong variability in the South-eastern part of Brazil, associated to the South Atlantic Convergence Zone (SACZ). Extratropical perturbations are the main driving mechanism of the dynamic of the Bolivian High (BH), SACZ and the South Pacific Convergence Zone (SPCZ). Strong positive correlation is observed between the relative vorticity in the SACZ and the Tropical Upper Tropospheric Atlantic Low (TUTAL). The SACZ and TUTAL are strongly modulated in longer periods (> 10 days) and the teleconnections between the SPCZ and the SACZ are also evident. Rotated Principal Components Analysis revealed that the SPCZ and SACZ are interrelated. Teleconnections at the 30-60 days period show strong signals propagating from the SPCZ towards the SACZ and apparently propagating towards the TUTAL region. |
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Teleconexoes no campo de vorticidade relativa durante o vento de 1979/88 do Hemisferio Sul
Obregon Parraga, G. O.
Este trabalho analisa a variabilidade e as teleconexoes especiais e temporais do campo de vorticidade relativa durante o verao do Hemisferio Sul 1979/1980. Utilizaram-se ventos em pontos de grade analisados pelo NMC no nivel de 200 hPa, no dominio espacial limitado pelos meridianos 0 graus e 180 graus W e pelas latitudes 19,6 graus N e 44,6 graus S. Espectros de potencia e espectro cruzados das seris temporais de vorticidade relativa identificaram que os periodos de 30-60 dias, 12-15 dias, 7,5-8,5 dias e 4,8-5,7 sao significativos. As series temporais foram filtradas em 3 faixas espectrais com periodos de 2,5-6 dias, maiores que 10 dias e de 30 a 60 dias. Estas series indicam que a regiao sudeste do Brasil, associada a Zona de Convergencia do Atlantico Sul (ZCAS), apresenta a maior variabilidade. Na faixa espectral de 2,5-6 dias as perturbacoes extratropicais constituem os principais mecanismos que induzem ao padrao de comportamento da Alta da Bolivia (AB), da Zona de Convergencia do Pacifico Sul (ZCPS) e da ZCAS. Neste caso, existe uma alta correlacao positiva entre a ZCAS e a Baixa do Atlantico Tropical (BAT). Um trem de ondas que emana da AB parece confirmar a hipotese de que a genese da BAT ocorre a partir da AB. Resultados na faixa espectral com periodo maior que 10 dias mostram que a ZCAS e BAt apresentam fortes modulacoes; teleconexoes entre a ZCPS e a ZCAS sao evidentes. A analise das Componentes Principais Rotacionais revela que a ZCPS e a ZCAS sao geradas pela interacao entre sistemas de latitudes extratropicais e tropicais. Teleconexoes na faixa de 30-60 dias mostram a propagacao do sinal para leste a partir da ZCPS. A ZCAS apresenta uma resposta muito intensa, que se propaga aparentemente para a regiao da BAT.
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Simulacoes da circulacao atmosferica no verao sobre a America do Sul com a presenca da Cordilheira dos Andes usando coordenadas Eta
Rivero, S. N. F.
Neste trabalho desenvolveu-se um modelo nao-linear multinivel de equacoes primitivas em coordenadas verticais eta (n). Este modelo e usado para estudar a influencia da Cordilheira dos Andes na circulacao atmosferica de verao sobre a America do Sul gerado pela forcante termica tropical localizada no Brasil Central e Sul da America. Incluindo ou excluindo os Andes o modelo reproduz muito bem as principais caracteristicas da circulacao de verao em alta troposfera, tais como a formacao da Alta de Bolivia e o Cavado sobre o Nordeste do Brasil. Em Baixos niveis encontrou-se que os Andes favorece a formacao de uma faixa de convergencia de orientacao NW-SE, na posicao climatologica da Zona de Convergencia do Atlantico Sul (ZCAS), o que sugere a hipotese que a conveccao sobre o Brasil Central e na Amazonia deve ser um dos fatores principais para a formacao da ZCAS e a presenca dos Andes seria um dos fatores que controlam seu posicionamento climatologico. Na presenca dos Andes tambem o modelo reproduz a formacao da "Baixa do Chaco" aproximadamente em sua posicao climatologica. Finalmente os resultados do modelo sugerem a existencia de uma forte interacao entre o escoamento do oeste em altos niveis sobre o Oceano Pacifico e a circulacao da Alta da Bolivia gerada pela fonte termica, principalmente na sua borda sul. Este ultimo resultado pode ter implicacoes sobre o deslocamento dos cavalos associados as frentes frias sobre a America do Sul.
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Experimentos com Parametrizacoes de Cumulus utilizando um modelo Unidimensional
Souza, E. P.
Neste trabalho realizaram-se experimentos com parametrizacoes de cumuli rasos e profundos. Para isso foi utilizado um modelo unidimensional, constituido de uma coluna vertical com parametrizacoes de processos rediativos, superficie, difusao turbulenta de grande escala e conveccoes profundas (esquema de Kuo, 1974) e rasa (esquemas de Tiedke, 1984 e Albrecht et al., 1986). As condicoes iniciais do modelo foram dados de uma radiossondagem da cidade de Manaus-AM. Na primeira parte foi utilizado o esquema de Tiedke com o modelo completo. Observou-se o desenvolvimento de cumuli profundos durante o periodo diurno, em resposta a fonte de umidade em superficie (evaporacao). O aumento de valor dos coeficientes de difusividade, do esquema de Tiedke, diminuiu a intensidade dos cumuli profundos. A incorporacao da convergencia de unidade de grande escala, em baixos niveis, via forcante externo, itensificou a conveccao e aumentou a taxa de precipitacao. A implementacao do esquema de Albrecht et al. associado ao de Kuo. estando os demais processos desativados, mostrou-se uma boa combinacao. Entretanto, a intensa difusao vertical de grande escala por processos secos nao permitiu que os cumuli rasos fossem ativados, quando o modelo completo foi integrado. A versatilidade do esquema de Albrecht et al. foi verificadas ataves da variacao dos parametros inerentes ao esquema (Taxa de entranhamento, umidade relativa critica, etc.).
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Experimentos com Parametrizacoes de Cumulus utilizando um modelo Unidimensional
Souza, E. P.
Neste trabalho realizaram-se experimentos com parametrizacoes de cumuli rasos e profundos. Para isso foi utilizado um modelo unidimensional, constituido de uma coluna vertical com parametrizacoes de processos rediativos, superficie, difusao turbulenta de grande escala e conveccoes profundas (esquema de Kuo, 1974) e rasa (esquemas de Tiedke, 1984 e Albrecht et al., 1986). As condicoes iniciais do modelo foram dados de uma radiossondagem da cidade de Manaus-AM. Na primeira parte foi utilizado o esquema de Tiedke com o modelo completo. Observou-se o desenvolvimento de cumuli profundos durante o periodo diurno, em resposta a fonte de umidade em superficie (evaporacao). O aumento de valor dos coeficientes de difusividade, do esquema de Tiedke, diminuiu a intensidade dos cumuli profundos. A incorporacao da convergencia de unidade de grande escala, em baixos niveis, via forcante externo, itensificou a conveccao e aumentou a taxa de precipitacao. A implementacao do esquema de Albrecht et al. associado ao de Kuo. estando os demais processos desativados, mostrou-se uma boa combinacao. Entretanto, a intensa difusao vertical de grande escala por processos secos nao permitiu que os cumuli rasos fossem ativados, quando o modelo completo foi integrado. A versatilidade do esquema de Albrecht et al. foi verificadas ataves da variacao dos parametros inerentes ao esquema (Taxa de entranhamento, umidade relativa critica, etc.).
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Variabilidade espacial e temporal das componentes atmosfericas do ciclo hidrologico da Amazonia durante o Experimento Meteorologico GTE/ABLE-2B
Souza, P. F.
Este trabalho analisa a variabilidade espacial e temporal das componentes atmosfericas do ciclo hidrologico da regiao Amazonia durante o segundo experimento meteorologico Amazon Boundary Layer Experiment (ABLE-2B), realizado entre 13 de abril a 13 de maio de 1987. Foram utilizados dados de radiossondas nos horarios sinoticos obtido por seis estacoes da regiao (Belem, Manaus, Boa Vista, Tabatinga, Vilhena e Alta Floresta). Utilizou-se tambem dados de precipitacao coletados em varios locais da bacia amazonica. A analise da agua precipitavel (wp) revela que: a) existe uma grande variabilidade espacial do vapor d'agua na Amazonia, sendo as regioes central, norte e centro oeste as mais umidas, e a sudeste a mais seca; b) o ciclo diario e relativamente fraco, nao excedendo 10 em relacao a media diaria de Wp e; c) ocorre uma grande variabilidade interdiaria. O campo do transporte do vapor d'agua indica que, em geral, a componente de leste domina sobre a Amazonia como um todo. As variacoes interdiarias do fluxo de vapor de agua verticalmente integrado, aparentemente, estao associadas a passagem de sistemas meteorologicos, tais como linhas de instabilidade, pela regiao. Analise da divergencia do fluxo de vapor d'agua indica que em media a Amazonia e dominada pela convergencia de vapor d'agua (E P), ou seja, essa regiao atua como um sumidouro de vapor d'agua. Entretanto, quando subdivide-se a regiao em duas sub-regioes, observa-se que no norte a evapotranspiracao e mais importante para precipitacao local do que a convergencia de vapor d'agua. No Sul, ocorre a situacao oposta, ou seja, a convergencia de vapor d'agua e maior que a evapotranspiracao. A evapotranspiracao total na regiao, durante o periodo estudado, estimada via residuo da equacao de balanco de vapor d'agua, foi de 108.7 mm.
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1992
Estudo sinotico de periodos deficientes de chuvas no Rio Grande do Sul
Conrado, H.
O regime de chuvas no Rio Grande do Sul se caracteriza por uma distribuição mensal uniforme e baixa variabilidade interanual. Uma série média para o Rio Grande de Sul com 39 anos de dados de precipitação (1952-1990) foi utilizada para diagnosticar anos que apresentaram períodos com deficiência de chuvas. Identifica-se que os anos de 1988 e 1989 apresentam desvios negativos significativos na precipitação anual. Dois períodos de verão (janeiro e fevereiro) com anomalia negativa foram selecionados dentro destes dois anos. Estes períodos selecionados foram submetidos a um estudo sinótico usando campos de geopotencial, movimento vertical, vorticidade relativa, advecção de vorticidade e divergência. A Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) apresentou-se persistente nos meses de fevereiro que registraram deficiência de chuva mais pronunciada no Rio Grande do Sul. Associada à ZCAS observou-se a presença de cavado sobre a America do Sul posicionado geralmente à leste do Rio Grande do Sul, e de um cavado no Pacifico em torno de 120°W. Este padrão atmosférico mostrou-se estacionário nos meses de fevereiro, com efeitos semelhantes a uma situação de bloqueio, de forma que os sistemas frontais foram desviados de sua trajetória normal sobre o Rio Grande do Sul. Com o posicionamento do cavado à leste do Rio Grande do Sul, a região esteve sujeita a subsidência, que contribuiu para inibir a atividade convectiva. Este período com anomalias negativas de precipitação coincidiu coma presença da fase positiva da Oscilação Sul (La Nina) no Pacífico. ABSTRACT: The rainfall regime in the State of Rio Grande do Sul (Brazil) is characterized by a homogeneous monthly distribution and a low interannual variability. A spacial series considering 39 years of precipitation data (1952-1990) was used to analyse the years which had periods of rain deficiency. In the years 1988 and 1989 the annual precipitation presented meaningful negative deviation. Two summer seasons (January and February) which presented negative anomalous behavior during these years were selected. A synoptical study, using geopotential fields, vertical velocity, relative vorticity, vorticity advection, and divergence fields was performed to analyse this period of rain deficiency. The South Atlantic Convergence Zone (SACZ) was observed to persist during the February months which registered a significant negative deviation precipitation. Related to the SACZ, the presence of a trough was noticed over to the east of Rio Grande do Sul state. At the same time, a trough in the Pacific Ocean was found about 120° W. This atmospheric pattern showed to be stationary in February, suggesting effects similar to a blocking situation. As a result, the frontal systems were deviated from their usual path over the State of Rio Grande do Sul. The position of the trough axis, to the east of Rio Grande do Sul induced a persistent subsidence which contributed to inhibiting the convective activity over the region. This period with anomalous negative precipitation coincided with the presence of a positive Southern oscillation Index in the Pacific Ocean. |
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Ciclogeneses e ciclones sobre a America do Sul
Gan, M. A.
A finalidade deste estudo e determinar as epocas e locais favoraveis a ciclogeneses, assim como descrever os mecanismos que causam ciclogeneses sobre a America do Sul. Um estudo climatologico das ciclogeneses em superficie e realizado para um periodo de 10 anos (1979-1988) de dados. Os resultados mostram que a maior frequencia de ciclogeneses e no inverno e a menor no verao. Uma variacao interanual tambem foi notada, sendo que os invernos dos anos de El Nino de 1983, 1986 e 1987, possuem um maximo de ciclogeneses e o inverno de 1981(de indice de Oscilacao Sul positivo) um minimo de ciclogeneses. Os invernos de maxima (minima) frequencia de ciclogeneses estao asssociados com precipitacao acima (abaixo) da normal na regiao sul do Brasil. Os resultados de um modelo linear, quase-geostrofico, multinivel e com liberacao de calor latente mostraram que as variacoes sazonais e interanuais da frequencia de ciclogeneses associam-se aos mecanismos baroclinicos. Um estudo de dois casos de ciclogeneses (um de verao e outro de inverno), revelou que os mecanismos baroclinicos e orograficos sao responsaveis pela geracao de ciclones. O caso de inverno, mostrou que os mecanismos baroclinicos foram as causas da formacao do ciclone. Durante o deslocamento inicial do ciclone, notou-se a interacoa da onda topografica com o ciclone. No caso de verao, a formacao do ciclone ocorreu por efeitos orograficos e a intensificacao do ciclone por baroclinicos. As analises de correlacao da altura geopotencial nao filtrada e filtrada com passa alta exibiram um padrao tipo onda que se propaga para leste, inclina-se para oeste com a altura. Os efeitos orograficos aparecem quando a onda aproxima-se dos Andes. O padrao tipo onda dos dados filtrados com passa alta mostrou uma estrutura espacial e um deslocamento semelhante aos dos modos normais mais instaveis obtidos atraves de um modelo quase-geostrofico com uma montanha alongada. ABSTRACT: The propose of this study is to establish the most frequent place and season for cyclogenesis and to describe the mechanisms that cause cyclogenesis in South America region. A 10 years (1979-1988) climatological study of surface cyclogenesis is done. The results show that the higher frequency of cyclogenesis occurs during the winter and the lower frequency occurs during the summer time. The interannual variation was also examined. The winter of 1983; 1986 and 1987 "El Niño" years presented higher frequency of cyclogenesis while the winter of 1981 (positive Southern Oscillation Index) presented a minimum. Winters of maximum (minimum) frequency of cy½logenesis are associated with above (bellow) normal precipitation over Southern Brazil. The results of a linear quasi-geostropic multilevel model, with latent heat release, show that the seasonal and interannual variations of the frequency of cyclogenesis are associated with baroclinics mechanisms. The two case studies (summer and winter) show that baroclinic and orographic mechanisms are the responsible for cyclogenesis. The winter case shows that baroclinic mechanisms are responsible for cyclogenesis. The effect of topographic wave is noted in the cyclone's initial path. The summer case shows that cyclogenesis is caused by effects of orography and the cyclone intensification by baroclinic effects. A correlation analysis of both unfiltered and high-pass filtered geopotential high data showed the occurrence of a wavelike pattern moving to east and tilting to west with the high. The orographic effects appear when the wave gets close to the Andes Cordillera. The wavelike pattern that appears in the high-pass filtered data suggests a spatial structure and a displacement similar to the most unstable normal modes of quasi-geostrophic model with mountain range placing in north-south direction.
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Ciclogeneses e ciclones sobre a America do Sul
Gan, M. A.
A finalidade deste estudo e determinar as epocas e locais favoraveis a ciclogeneses, assim como descrever os mecanismos que causam ciclogeneses sobre a America do Sul. Um estudo climatologico das ciclogeneses em superficie e realizado para um periodo de 10 anos (1979-1988) de dados. Os resultados mostram que a maior frequencia de ciclogeneses e no inverno e a menor no verao. Uma variacao interanual tambem foi notada, sendo que os invernos dos anos de El Nino de 1983, 1986 e 1987, possuem um maximo de ciclogeneses e o inverno de 1981(de indice de Oscilacao Sul positivo) um minimo de ciclogeneses. Os invernos de maxima (minima) frequencia de ciclogeneses estao asssociados com precipitacao acima (abaixo) da normal na regiao sul do Brasil. Os resultados de um modelo linear, quase-geostrofico, multinivel e com liberacao de calor latente mostraram que as variacoes sazonais e interanuais da frequencia de ciclogeneses associam-se aos mecanismos baroclinicos. Um estudo de dois casos de ciclogeneses (um de verao e outro de inverno), revelou que os mecanismos baroclinicos e orograficos sao responsaveis pela geracao de ciclones. O caso de inverno, mostrou que os mecanismos baroclinicos foram as causas da formacao do ciclone. Durante o deslocamento inicial do ciclone, notou-se a interacoa da onda topografica com o ciclone. No caso de verao, a formacao do ciclone ocorreu por efeitos orograficos e a intensificacao do ciclone por baroclinicos. As analises de correlacao da altura geopotencial nao filtrada e filtrada com passa alta exibiram um padrao tipo onda que se propaga para leste, inclina-se para oeste com a altura. Os efeitos orograficos aparecem quando a onda aproxima-se dos Andes. O padrao tipo onda dos dados filtrados com passa alta mostrou uma estrutura espacial e um deslocamento semelhante aos dos modos normais mais instaveis obtidos atraves de um modelo quase-geostrofico com uma montanha alongada.
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Modelagem da interacao biosfera-atmosfera para areas de floresta e pastagem na Amazonia
Rocha, H. R.
Em continuidade aos recentes estudos de mudancas climaticas causadas pelo desmatamento na Amazonia, como a diminuicao da evaporacao local (Wright et al., 1992), e a reducao de 20 na precipitacao regional (Nobre et al.,1991), utiliza-se o modelo da biosfera SiB (Sellers et al.,1986) para a calibracao de seus parametros em regioes de pastagem na Amazonia e a analise da influencia da vegetacao de superficie na estrutura da camada limite e na formacao da atividade convectiva na coluna atmosferica. A interacao da vegetacao com a atmosfera e aqui estudada utilizando-se um modelo unidimensional de 18 camadas na vertical com parametrizacoes de superficie, difusao vertical turbulenta, radiacao de ondas curtas e longas, canveccao rasa e profunda e precipitacao de grande escala. E analisado o desempenho de um esquema de controle (Ctr1D), cuja superficie e baseada nas leis de similaridade de Monin e Obukhov (1954) e evaporacao segundo a equacao de Penman-Monteith, alem de um esquema de fechamento turbulento de 1 ordem na camada limite, em comparacao com um novo modelo acoplado neste trabalho (SiB1D), que tem o modelo SiB) na superficie e um esquema de fechamento turbulento de ordem 2.0 (Mellor e Yamada, 1982) na camada limite. O modelo SiB1D mostra-se realista em simular os fluxos de calor sensivel e latente a superficie para areas de floresta e pastagem na Amazonia. Alem disso, obten-se uma resolucao numerica que suprime oscilacoes originalmente encontradas no modelo Ctr1D. As simulacoes do SiB1D mostram que a atividade convectiva e mais intensa na coluna atmosferica sobre a floresta do que sobre a pastagem, com aumento de 25 a 50 na precipitacao. Isto levaria a um aquecimento de ate 2,5 K na media troposfera e ao umedecimento ate na ordem de 2,0g/Kg na camada limite maiores sobre a floresta.
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Modelagem da interacao biosfera-atmosfera para areas de floresta e pastagem na Amazonia
Rocha, H. R.
Em continuidade aos recentes estudos de mudancas climaticas causadas pelo desmatamento na Amazonia, como a diminuicao da evaporacao local (Wright et al., 1992), e a reducao de 20 na precipitacao regional (Nobre et al.,1991), utiliza-se o modelo da biosfera SiB (Sellers et al.,1986) para a calibracao de seus parametros em regioes de pastagem na Amazonia e a analise da influencia da vegetacao de superficie na estrutura da camada limite e na formacao da atividade convectiva na coluna atmosferica. A interacao da vegetacao com a atmosfera e aqui estudada utilizando-se um modelo unidimensional de 18 camadas na vertical com parametrizacoes de superficie, difusao vertical turbulenta, radiacao de ondas curtas e longas, canveccao rasa e profunda e precipitacao de grande escala. E analisado o desempenho de um esquema de controle (Ctr1D), cuja superficie e baseada nas leis de similaridade de Monin e Obukhov (1954) e evaporacao segundo a equacao de Penman-Monteith, alem de um esquema de fechamento turbulento de 1 ordem na camada limite, em comparacao com um novo modelo acoplado neste trabalho (SiB1D), que tem o modelo SiB) na superficie e um esquema de fechamento turbulento de ordem 2.0 (Mellor e Yamada, 1982) na camada limite. O modelo SiB1D mostra-se realista em simular os fluxos de calor sensivel e latente a superficie para areas de floresta e pastagem na Amazonia. Alem disso, obten-se uma resolucao numerica que suprime oscilacoes originalmente encontradas no modelo Ctr1D. As simulacoes do SiB1D mostram que a atividade convectiva e mais intensa na coluna atmosferica sobre a floresta do que sobre a pastagem, com aumento de 25 a 50 na precipitacao. Isto levaria a um aquecimento de ate 2,5 K na media troposfera e ao umedecimento ate na ordem de 2,0g/Kg na camada limite maiores sobre a floresta.
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Sondagens TOVS: Impacto na analise sinotica entre 18 e 19 de marco de 1991 na regiao Sul e Sudeste do Brasil
Sakuragi, J.
Este trabalho apresenta um estudo sobre o impacto dos perfis verticais de temperatura e de umidade estimados a partir de radiancias obtidas pelo TIROS Operational Vertical Sounder (TOVS), nos resultados gerados por um modelo diagnostico de analise sinotica sobre a regiao Sul e Sudeste do Brasil. O processamento das radiancias do TOVS, sondador que opera a bordo dos satelites meteorologicos de orbita polar da serie TIROS-N/NOAA, foi feito utilizando o International TOVS Processing Package-4 (ITPP-4), analises numericas do National Meteorological Center (NMC) e dados meteorologicos convencionais. A partir dos perfis verticais de temperatura e de umidade obtidos inicialmente, foram gerados campos de temperatura, altura geopotencial, agua precipitavel, indice de instabilidade e adveccoes de temperatura e de umidade nos niveis-padrao de pressao. Esses campos foram utilizados no estudo de um caso de chuvas intensas ocorridas no dia 19 de marco de 1991, na Grande Sao Paulo e na regiao litoranea. Os resultados foram comparados com as analises do NMC e com a situacao meteorologica observada nas imagens de satelite. Com base nos resultados, conclue-se que, em geral, o impacto dos dados de satelite e positivo, especialmente pela disponibilidade de dados na regiao oceanica e pela alta resolucao, tanto espacial como temporal. Verifica-se tambem que ha boa concordancia entre os resultados TOVS e a situacao meteorologica observada nas imagens satelite.
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Sondagens TOVS: Impacto na analise sinotica entre 18 e 19 de marco de 1991 na regiao Sul e Sudeste do Brasil
Sakuragi, J.
Este trabalho apresenta um estudo sobre o impacto dos perfis verticais de temperatura e de umidade estimados a partir de radiancias obtidas pelo TIROS Operational Vertical Sounder (TOVS), nos resultados gerados por um modelo diagnostico de analise sinotica sobre a regiao Sul e Sudeste do Brasil. O processamento das radiancias do TOVS, sondador que opera a bordo dos satelites meteorologicos de orbita polar da serie TIROS-N/NOAA, foi feito utilizando o International TOVS Processing Package-4 (ITPP-4), analises numericas do National Meteorological Center (NMC) e dados meteorologicos convencionais. A partir dos perfis verticais de temperatura e de umidade obtidos inicialmente, foram gerados campos de temperatura, altura geopotencial, agua precipitavel, indice de instabilidade e adveccoes de temperatura e de umidade nos niveis-padrao de pressao. Esses campos foram utilizados no estudo de um caso de chuvas intensas ocorridas no dia 19 de marco de 1991, na Grande Sao Paulo e na regiao litoranea. Os resultados foram comparados com as analises do NMC e com a situacao meteorologica observada nas imagens de satelite. Com base nos resultados, conclue-se que, em geral, o impacto dos dados de satelite e positivo, especialmente pela disponibilidade de dados na regiao oceanica e pela alta resolucao, tanto espacial como temporal. Verifica-se tambem que ha boa concordancia entre os resultados TOVS e a situacao meteorologica observada nas imagens satelite.
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1993
Estudo da particao de energia em terrenos complexos (areas desflorestada e florestadas)
Alvala, R. C. S.
A conversao de areas de florestas tropicais em pastagens pode levar a significativas consequencias microclimaticas, fazendo-se necessario, para sua avaliacao, modelar a micrometeorologia do dossel da floresta e da pastagem que substitui, considerando parametrizacoes que englobem adequadamente todos os processos relevantes. Assim, desenvolveu-se um modelo com base na solucao iterativa da equacao do balanco de energia, para a determinacao da temperatura da superficie, em diassem precipitacao pluviometricas, em areas desflorestadas (pastagem) e no dossel da floresta. Utlizam-se, como dados de entrada, as medidas do fluxo de radiacao solar global, da velocidade do vento, da temperatura do ar e do solo, alem de propriedades fisicas e fotometricas do solo e do dossel, incluindo as resistencias estomaticas maximas e minimas da cobertura vegetal. Para a verificacao dos fluxos resultantes, utilizando-se medidas obtidas em experimentos micrometeorologicos realizados na regiao da floresta tropical da Amazonia central, selecionado-se para apastagem a Fazenda Dimona (2.19'S; 60.19'W) e, para a floresta, a Reserva Ducke (2.57'S; 59.57'W), ambas situadas em regiao de terra firme. A estimativa, atraves do modelo, de todos os fluxos componentes do balanco de energia, apesar de pequenas discrepancias, representou bem os dados medidos. O mesmo ocorreu para as escalas micrometeorologicas de quantidade de movimento, calor e vapor d'agua. Estes resultados mostraram que o modelo, utilizando poucos parametros, permite avaliar com confianca, em dias sem precipitacao pluviomentrica, a particao de energia, tanto em areas de pastagem quanto de floresta tropical umida de terra firme, na regiao amazonica. ABSTRACT: The conversion of tropical forested areas into pastures may cause significant microclimatic consequences. To evaluate them, it is necessary to model the micrometeorology of the forest canopy and the substituting pasture, with parameterizations that adequately involve all relevant processes. Thus, a model based on the iterative solution of the energy balance equation was developed for the determination of the surface temperature, for days without rain, both for forested and deforested (pasture) areas. The following input data were used: global solar radiation fluxes, wind velocity and air and soil temperatures, as well as physical and photometric soil and canopy properties, including the maximum and minimum stomatal resistences of the vegetation. The estimated resulting fluxes are verified against observational data obtained during micrometeorological experiments in the central tropical Amazonian "terra firme" forest region. The sites consisted of Reserva Ducke (2°57'S; 59°57'W), for forest and, for pasture, Fazenda Dimona (2°19'S; 60°19'W). Despite some minor discrepancies, all simulated components of the energy balance agreed well with the observed data. In addition, the same agreement occurred with micrometeorological scales for momentum, heat and water vapor. These results show that the model, with few parameters, for days without rain, allows the evaluation of the energy partition, both for pastures and for forest canopies, in the Amazonian "terra firme" region.
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Estudo teorico dos modos de Green
Aravequia, J. A.
O efeito da liberacao de calor latente sobre a instabilidade baroclinica foi estudado usando o modelo desenvolvido por Bonatti e Rao. Este modelo incluio efeito de liberacao de calor latente como parametrizado por Mak. Usando um perfil de vento zonal linear e TVVT contante de -6 K/Km, os efeitos dos termos dissipativos e da variacao da intensidade e do perfil vertical do aquecimento sobre a instabilidade baroclinica sao estudados, alem das caracteristicas dos modos instaveis para este problema. Os termos dissipativos, assim como o tipo e a intensidade do aquecimento alteram a selecao do modo mais instavel. O atrito e o resfriamento estabilizam modos mais curtos enquanto que a friccao cumulus instabiliza modos com pequenos comprimentos de onda (~1000 Km). Com perfis de aquecimento com duplo maximo e perfis de estado basico observados para a regiao monsonica da India encontrou-se caratacteristicas de estrutura vertical, comprimento de onda e velocidade de propagacao proximos as caracteristicas de verao do Hemisferio Norte. A inclusao do aquecimento mostrou-se necessaria para a obtencao das caracteristicas de escala observadas. A inclusao de dissipacao por atrito e resfriamento altera, em alguns casos, as caracteristicas do modo mais instavel, selecionando um modo de Green. A distribuicao vertical dos termos de convercao de energia para modos de Charney mostrou-se confinada abaixo da media troposfera enquanto que para modos de Green esta distribuicao e mais extensa. ABSTRACT: The effects of latent heat liberation on baroclinic instability processes is studied using the model developed by Bonatti and Rao. This model includes the effect of latent heat liberation as parametrized by Mak using a linear zonal wind profile and a constant lapse rate of -6 K/km, the effect of dissipative terms and variation of vertical heating on baroclinic instability is studied. Dissipative terms and the type and intensity of heating changes the selection of most unstable mode. Viscosity and Newtonian cooling stabilise short wave modes while the cumulus friction destabilizes waves of around 1000 km wavelengths. Using double maximum in the vertical distribution of heating and observed vertical profile of zonal wind and temperature representative of summer monsoon region of India, the most unstable wavelength and its vertical structure resemble with the observed characteristics of monsoon depression. The inclusion of heating is essential to obtain characteristics of the most unstable wave similar of the observed scale. The inclusion of the friction and Newtonian cooling some times gives the most unstable wave as Greens modes. The vertical distribution of energy conversion terms showed that Charnley modes are confined to the lower levels while Greens modes are more extended in the vertical.
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Metodos de analise de series temporais geofisicas: aplicacoes no estudo das variacoes interanual e interdecadal do nivel medio do mar no Atlantico Norte Extra-tropical
Domingues, M. O.
Realizou-se um estudo do nivel medio do mar mensal, com a remocao de tendencias lineares e com filtragem, utilizando os dados obtidos em 22 portos oceanicos, no periodo de 1957-1986, no Oceano Atlantico Norte Extra-tropical (ANET). A metodologia adotada foi a de analise de Funcoes Ortogonais Empiricas (EOFs) e a de analise espectral (metodo de maxima entropia e da transformada rapida de Fourier utilizando a janela de Tukey). As tres primeiras EOFs analisadas totalizaram 58 da variancia. Para dois portos "representativos" das bordas do ANET, Nova York (EUA) e Delfzijl (Holanda), no periodo de 1893-1988, e para as oscilacoes do NMM no ANET, adotou-se a mesma metodologia, objetivando maior definicao espectral e determinacao da escala interdecadal. Os periodos de 57, 28, 19-17, 14, 6-5, 3 anos, 27 e 14-13 meses foram encontrados. Da comparacao com outros autores, as possiveis causas dessas oscilacoes, bem como resultados recentes de modelagem e outras variaveis climaticas que apresentam esses periodos de oscilacao sao indicados neste trabalho. ABSTRACT: Detrended and filtered time series of Monthly Mean Sea Level (MSL) from 22 ports in the extra-tropical North Atlantic with 30 years of uninterrupted data (1957-1986; 30°N 78°N) were examined by empirical orthogonal function (EOF) expansions and spectral analysis of principal components by two methods, with the three first EOF's explaining 58% of the total variance. To extend the results well into the interdecadal band, two series representative of the first two EOF's (44% of the total variance) were used with 95 years of monthly data without gaps (1893-1988) on opposite sides of the North Atlantic basin. We suggest that we can identify the signature of the Great Salinity Anomaly (GSA) and North Atlantic Oscillation (NAO) in the MSL data. Most of the energy in the anti symmetric "seesaw" mode is in the interdecadal band, with peaks around periods of 3, 5-6, 14, 17-19, 28 and 57 years. These results were compared with those obtained from long series of other climatic indices and recent model results obtained by other authors.. |
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Um modelo de previsao de ondas de superficie do mar geradas pelo vento
Franco, D. M. P.
Neste trabalho desenvolveu-se um modelo de previsao de ondas de superficie do mar geradas pelo vento. O espectro e obtido atraves de uma equacao de balanco de energia onde os termos envolvidos sao adveccao, refracao, geracao e dissipacao de energia, shoaling e interacoes nao-lineares. Este modelo pode ser considerado do tipo acoplado discreto pois tanto o espectro de vagas quanto ondulacoes sao representados discretamente nas frequencias e direcoes. E um modelo de segunda geracao, uma vez que o espectro de vagas e calculado de modo que reproduza, atraves de interacoes nao-lineares, o espectro de kruseman. Os termos de geracao e dissipacao de energia foram ajustados com as curvas de crescimento de vagas obtidas empiricamente por Sanders. No calculo do termo de adveccao de energia utilizou-se um esquema numerico semilagrangiano com interpolacao biquadratica. Em situacoes de mudancas bruscas da direcao do vento utilizou-se uma parametrizacao em que parte da energia nas direcoes referentes as vagas fica retida na forma de ondulacoes, fazendo com que, nos primeiros instantes apos a mudanca da direcao do vento, nao ocorra uma diferenca muito marcante entre os espectros direcionais de vagas e de ondulacoes. Foram realizados alguns experimentos numericos com campos de vento idealizados onde a contribuicao de cada termo envolvido e analisada. Foi realizado ainda um experimento com batimetria na regiao do litoral de Santa Catarina, Parana, Sao Paulo, Rio de Janeiro, Espirito Santo, e sul da Bahia para que os termos de refracao e shoaling pudessem ser analisados. Os casos simulados quando comparados com resultados teoricos e com os obtidos pelos modelos operacionais mostraram-se bastante satisfatorios. ABSTRACT: In this research a wave wind model is developed. The energy spectrum is obtained through a energy balance equation, where the terms envolved are: advection, refraction, input and dissipation of energy, shoaling and nonlinear interactions. The model can be classified as coupled discrete, since the wind-sea and swell are discretized in the frequency-directional domain. It is a second generation model, since the wind-sea is computed so that the Kruseman spectral form is reproduced. The generation and dissipation of energy are calibrated with the empirical duration-limited growth curve obtained by Sanders. A semi-Lagrangian numerical scheme with bi-quadratic interpolation is used in the advection of energy. In cases of a sudden change in wind direction the angular spreading of energy is performed so that part of the energy is retained as swell. The contribution of each term in idealized wind field simulated cases was analysed. The bathymetry of the region around Santa Catarina, Parana, Sao Paulo, Rio de Janeiro, Espirito Santo and south of Bahia was incorporated in a numerical experiment where the waves are forced by a simple wind field, so that the shoaling and refraction could be studied. A comparison among the simulated cases, theoretical and others operational models indicated qualitatively good results..
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Introduction d'un schema des transferts sol-vegetation-atmosphere dans un modele de circulation generale et application a la simulation de la deforestation amazonienne
Manzi, A. P.
A study of the climatic impact of Amazonian deforestation was performed by using Atmospheric General Circulation Model (AGCM) containing detailed physical processes related to vegetation. A parameterization scheme adapted for continental land surfaces (ISBA for "Interactions Soil, Biosphere and Atmosphere") was introduced into the AGCM (at Meteo-France known as EMERAUDE. The first step involved testing the validity of processes in the scheme and adjusting the parameters in the scheme. In addition to previous tests performed for a range of vegetation covers and climatic conditions, the humid tropical forest was tested carefully using the results from the observational experiments AM (Amazon Region Micrometeorological Experiment) and ABRACOS (Amazon Climate ( Observational Study). The following step was to define the distribution of all the parameters of the scheme for each grid point in the AGCM. The results of the first control experimental using the scheme were compared to those obtained using a very simple surface scheme. I results of this comparison showed that evaporation was quite sensitive to changes in , scheme and that the partitioning of the energy fluxes for each region became more realistic with the new scheme. This 4 year experimental served as a reference for the study of the cycles with Amazon deforested nd showed a weakening of the hydrological cycle and amplification of the diurnal cycle in the surface temperature compared to the control. The model response was essentially regionally located in the Amazon and did not have significant teleconnections to other regions. A sensitivity study showed that the surface albedo and roughness length played major roles in the response to deforestation |
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Estudo de episodios de zonas de convergencia do Atlantico Sul (ZCAS) sobre a America do Sul
Quadro, M. F. L.
Neste trabalho sao definidos parametros meteorologicos que possam vir a caracterizar a presenca da Zona de Convergencia do Atlantico Sul (ZCAS) sobre o Brasil. Os efeitos da ZCAS sobre esta regiao tambem sao investigados. Durante os veroes (Hemisferio Sul) de 1980 a 1989 foram selecionados e analisados 28 episodios de ZCAS sobre a America do Sul. A analise visual de imagens de satelites geostacionarios mostrou a Conveccao Tropical organizada, em termos de faixa com orientacao NW/SE, associada a presenca de sistemas frontais oriundos do sul do continente sulamericano. Dados em altitude do ECMWF em conjunto com dados de precipitacao fornecidos pelo INMET foram analisados. As analises sugerem que um episodio de ZCAS deva ocorrer associado aos seguintes padroes meteorologicos: convergencia de umidade na baixa e media troposfera; faixa de movimento ascendente do ar com orientacao NW/SE; um cavado semi-estacionario sobre a costa leste da America do Sul em 500 hPa; intenso gradiente de na media troposfera e tambem uma faixa de vorticidade relativa anticiclonica em altos niveis (200 hPa). Este trabalho sugere que a ocorrencia de chuvas persistentes sobre as regioes afetadas pela ZCAS e uma caracteristica marcante nos episodios estudados. Atraves da comparacao de dois casos extremos de ZCAS sugere-se que, durante um evento de El Nino, a ZCAS apresenta-se inibida ou tende a se formar fora de sua regiao preferencial de ocorrencia (aproximadamente ao norte de 25 graus S sobre a costa leste do continente sulamericano). ABSTRACT: In this Thesis is defined a set of meteorological parameters which characterize the presence of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) over the Brazilian Southeast region. The effects of the SACZ over this region is also investigated. Episodes which characterized the presence of the SACZ over South America during the southern Hemisphere summer from 1980 to 1989 were selected and analysed. The selected episodes presented Tropical Convection organized by frontal systems as observed using geostationary satellite, CMWF data and precipitation from INMET. The analyses suggest that the following meteorological features are observed at the same time: humity convergence in the low and middle troposphere; ascendent air motion organized in NW/SE direction; a semi-stationary trough over the southeastern South America, aproximately along the Brazilian and Uruguaian coasts at 500 hPa; strong equivalent potential temperature gradient in middle troposphere and an anticyclonic circulation band at high levels (200 hPa). The work suggests that the persistent precipitation directed NW/SE is a main characteristic of a SACZ episode. Two extreme cases of SACZ were analysed and the results show that during El Nino events the SACZ is either inhibited or it is localized further to the south of its prefered position (north of 25ºS over the coast of South America). .
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Estudo de mudancas climaticas globais utilizando modelos de media zonal
Silva, R. R.
Introduziu-se uma nova parametrizacao dos processos radiativos nos modelos de simulacao climaticos zonal quase-geostrofico e de equacoes primitivas. Esta nova parametrizacao considera fisicamente de forma mais realista os processos rediativos comparativamente com a antiga e e bastante versatil quanto a experimentos de sensibilidades climeticas. De uma maneira geral os fluxos radiativos foram melhor simulados com a nova parametrizacao. Foram feitos experimentos de sensibilidade quanto a alteracoes da concentracao de CO2, da constante solar, da fracao de cobertura e altura de nuvens, anomalias de TSM relacionadas aos fenomenos El Nino e La Nina e anomalias de albedo planetario devido a erupcoes vulcanicas. Os resultados apresentaram uma maior sensibilidade das regioes polares, principalmente do hemisferio sul, quanto a alteracoes da constante solar e da concentracao de CO2. No experimento de cobertura de nuvens, o efeito das albedo das nuvens se apresentou como fator dominante nas regioes de baixas latitudes, e o efeito estufa das nuvens dominante nas outras regioes. Camadas de nuvens mais altas levaram a um maior aquecimento da superficie. Estudos de anomalias relacionadas aos fenomenos El Nino e La Nina se apresentaram qualitativamente compativeis com as observacoes. O aumento de albedo planetario imposto na regiao proxima ao equador, que pode ocorrer devido a erupcoes vulcanicas, levou a um resfriamento da superficie, diminuicao da precipitacao, e enfraquecimento da celula de Hadley e do jato subtropical.
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Experimentos observacionais e modelagem das perdas por interceptacao da precipitacao na Floresta Amazonica
Ubarana, V. N.
Neste trabalho estuda-se o processo de interceptacao da precipitacao pluviometrica pela cobertura vegetal da floresta tropical umida amazonica do tipo terra firme. Utilizam-se modelos numericos com bases fisicas bem definidas para a simulacao do processo e obtencao de um valor medio das perdas por interceptacao, na regiao da Reserva Ducke, Manaus/AM, Amazonia Central. Os modelos utilizados sao o SiB (Simple Biosphere Model), calibrado para o local por Sellers et al. em 1989 e o modelo especifico ao processo de interceptaçao denominado modelo de Rutter (Rutter et al., 1971) implementado para o local por Lloyd et al. em 1988. O objetivo desta parte do trabalho e a comparacao dos resultados obtidos pelos dois modelos. Paralelamente, foram idealizados e implementados experimentos observacionais para a determinacao da interceptacao em mais dois pontos distintos da Amazonia: a Reserva Biologica do Jaru, municipio de Ji-Parana/RO na Amazonia Ocidental e o outro a Reserva da Vale do Rio Doce, municipio de Maraba/PA na Amazonia Oriental. A metodologia destes experimentos se baseia no trabalho de Lloyd e Marques de 1988. Os resultados obtidos com a modelagem do processo indicaram um comportamento bastante similar do SiB comparativamente ao modelo de Rutter, porem, com um valor estimado acima do observado para a regiao. A diferenca, no entanto, esta dentro do intervalo de erro na determinacao do valor observado. Para o periodo estudado, na Reserva Ducke, o modelo SiB estimou um total de perdas por interceptaçao que equivalem a 10,9 da precipitaçao incidente total. O indice do modelo de Rutter foi de 12,9. Observou-se para a regiao de Ji-Parana um valor de 12,5 para as perdas por interceptacao, no periodo de agosto de 1992 a junho de 1993. Em Maraba, a interceptacao representou 13 da precipitacao incidente do periodo de setembro de 1992 a junho de 1993. Espera-se dar prosseguimento ao experimento observacional por pelo menos mais um ano.
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1994
Analise das trocas de energia entre modos verticais e horizontais, em resposta a fontes tropicais de calor de energia de grande escala
Andrade, C. R.
Desenvolveu-se um modelo global de equacoes primitivas em coordenada vertical sigma, espectral e nao-linear, para estudar a resposta atmosferica a fontes tropicais de calor. Enfatizou-se a analise energetica, tanto no que se refere as trocas verticais de energia como para as interferencias entre os modos horizontais de oscilacao (ondas de Rossby, Kelvin, mista e gravidade). Na solucao da estrutura vertical da atmosfera utilizou-se a expansao em modos verticais normais obtendo um problema de autovalor-autovetor onde os autovalores sao identificados como profundidade equivalente e os autovetores compoem a estrutura vertical associada com cada modo vertical normal. Para a solucao da estrutura horizontal se fez uso das Funcoes Vetoriais de Hough como base para expansao das variaveis. O problema de autovalor-autovetor resultante tem como solucao a frequencia de oscilacao de cada modo horizontal (autovalor) e os autovetores sao os coeficientes de expansao das funcoes de Hough. As equacoes que compoem a estrutura horizontal da atmosfera foram escritas em forma espectral, com truncamento romboidal (R31), e os coeficientes de expansao para as forcantes e termos nao-lineares foram obtidos atraves do metodo da transformada numerica. A integracao no tempo utilizou o esquema semi-analitico. As fontes de calor foram dimensionadas com forma e posicao comparaveis a conveccao tropical e representadas por um campo tridimensional, com dependencia temporal do tipo transiente ou estacionaria. Mostrou-se que a particao de energia esta associada com a forma geometrica e a posicao latitudinal da forcante. Fontes de calor localizadas mais proximas do Equador e alongadas zonalmente excitaram muito mais a geracao de modos gravitacionais do que as fontes mais circulares e relativamente mais distantes da faixa equatorial. Concluiu-se que a resposta atmosferica em latitudes medias foi mais intensa para a simulacao realizada com um campo inicial diferente de zero, e mais intensa no Hemisferio Norte. A analise energetica dos experimentos mostrou que ocorreram trocas de energia entre os modos verticais normais para o experimento com condicao inicial observada, associadas ao cilhamento vertical do escoamento zonal medio. A porcentagem de energia total relativa aos produtos cruzados (PX) permitiu avaliar as interferencias entre as ondas. Concluiu-se que a atuacao dos produtos cruzados foi dominante na faixa intertropical (entre 35 graus N e 30 graus S). ABSTRACT: A spectral non-linear global primitive equation model was developded, using sigma vertical cordinate to study the atmospheric response to tropical heat sources. This study focuses on energetic analysis corcerning the vertical exchanges of energy and interferences among horizontal oscillation modes (Rossby, Kelvin, gravity and Rossby-graity waves). For the vertical structure of the atmosphere it is done the expansion in vertical normal mode, which results in a eigenvalue-eigenfunction problem. the eigenvalues are known as equivalent heights and the eigenfunctions represent the vertical structure associated with each vertical normal mode. For the horizontal structure of the atmosphere, the variables expansion is based on the Hough functions. In this case the eigenvalue is the frequency of each horizontal mode and the eigenfunctions are expansion coefficients of the Hough functions. The equations for the horizontal structure were written in spectral notation and over romboidal truncation. The expansion coefficients of the forcing and the non-linear terms were evaluated by Eliassen transform method. Semi-analytic scheme was used to the time integration. Heat sources simulate tropical convection by means of a tridimensional field, with transient or stationary temporal dependence. It was found that energy partition depends on the the shape and latitude of the thermal forcing. Heat sources located near the equator and elongated zonally excited much more gravitational modes than rotactional ones, if compared with circular sources centered at higher latitudes. The atmospheric response for the middle latitudes was more intense for simulations with non-zero initial condition and was stronger at North Hemisphere. Energy exchanges among vertical normal modes were also more sensitive to non-zero initial condition and were associated with the vertical shear of the zonal mean flow. The percentage of the total energy corresponding to cross products allowed to study interferences among horizontal modes. The terms including cross products were dominant in the intertropical band (between 35ºN and 30ºS).
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Modelagem de radiancia emergentes do sistema terra-atmosfera para calibracao de imageadores no visivel
Bastos, E. J. B.
Nesta pesquisa foram desenvolvidos modelos de transferencia radiativa em ondas curtas, de carater fisico-matematico, em condicoes de ceu aberto (MTR-CA) e de ceu totalmente nublado (MTR-CN), para calculo de radiancias emergentes no topo da atmosfera tendo em vista a calibracao vicaria de sensores VIS que operam a bordo dos satelites meteorologicos METEOSAT-3 e METEOSAT-4. Foram concebidas as seguintes opcoes de modelos: (1) atmosfera de apenas uma camada de mistura composta de ar e aerossois (MTR-CA-1c); (2) atmosfera de duas camadas, uma composta de apenas de ar e aerossois e outra sobreposta composta apenas de ar (MTR-CA-2c); e, (3) atmosfera composta de ar e aerossois acima de uma camada de nuvens estratiformes (MTR-CN). Foram escolhidos alvos (oceano profundo, arenito e campo de nuvens estratiformes), na regiao nordeste do Brasil, na busca de caracteristicas radiativas estaveis. Os resultados foram avaliados atraves de testes de sensibilidade, validacao e comparacoes de coeficientes de calibracao. As radiancias calculadas apresentaram valores fisicamente consistentes para todos os testes de sensibilidade. Os modelos foram validados pelas comparacoes com o LOWTRAN-6, com radiancias obtidas de imagens de satelite (LANDSAT-5 e METEOSAT-3) e com resultados teoricos ja publicados. Os MTR-CA desempenharam-se bem e para o MTR-CN foi possivel constatar que a variabilidade espacial e temporal da espessura optica do campo de nuvens estratiformes torna este alvo pouco estavel e, assim sendo, nao muito apropriado para fins de calibracao. Nos procedimentos de avaliaçao foram estimados coeficientes de calibracao utilizando radiancias de imagens horarias do METEOSAT-3 e METEOSAT-4. Os valores do coeficiente de calibracao apresentaram-se consistentes com os utilizados pelo ESOC (0,56;0,35), para imagens digitalizadas em 8 bits. ABSTRACT: In this work, physical-mathematical shortwave radiative transfer models were used to estimate the top of the atmosphere upwelling radiances for clear skies (MTR-CA) and stratiform cloud covered (MTR-CN) conditions. The main objective was the vicarious calibration of visible sensors operating on board of geostationary meteorological satellites METEOSAT-3 and METEOSAT-4. The models include the following options: (1) a one-layer atmosphere composed of air and aerosols MTR-CA-lc); (2) a two-layer atmosphere, the bottom one composed of air and aerosols, and the top one only of air (MTR-CA-2c); and finally, (3) a one-layer atmosphere composed of air and aerosol, over a stratiform cloud layer (MTR-CN). The studied targets (sand soil, deep ocean and stratiform clouds) sampled from the Northeast Brazil region, were chosen due to their stable radiative characteristics. The results were evaluated by means of sensitivity tests, validation, and comparison of calibration coefficients. The calculated top of the atmosphere upwelling radiances presented physically consistent values in all sensitivity tests. The models were validated by comparisons with LOWTRAN-6, with satellite imagery radiances from LANDSAT-5 and METEOSAT-3, and with some theoretical results discussed in the literature. The MTR-CA models performed well in every case. For the MTR-CN model, it was possible to show that the spatial and temporal variability of the stratiform clouds optical thickness makes this target unstable, hence not suitable for calibration purposes. In the evaluation procedures, calibration coefficients were estimated using METEOSAT-3 and METEOSAT-4 hourly imagery radiances. The calibration coefficient values were similar to those used by ESOC (0,56; 0,35), for 8-bit digital imagery.
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Estudo da camada limite planetaria atmosferica maritima
Dourado, M. S.
A evolucao temporal e espacial (vertical) da camada limite planetaria atmosferica maritima em regioes subtropicais é investigada por meio de estudo observacional e numerico. Para tanto, foi realizada uma campanha de medidas onde foram feitas sondagens simultaneas do oceano e da atmosfera na regiao de Cabo Frio (23.S e 42.08'W). Para o estudo numerico foi utilizado um modelo de fechamento de segunda ordem, proposto por Mellor e Yamada (1982), acoplado a um modelo de camada de mistura oceanica (CMO) para determinar a temperatura da CMO em termos do balanco de energia. Embora a campanha de medidas tenha sido feita durante a passagem de um sistema frontal, o que restringe a utilizacao dos dados, comparacoes entre as simulacoes e as observacoes indicam que a camada de mistura atmosferica simulada é consistente com as observadas durante o experimento, bem como é similar à observada por Fitzjarrald e Garstang (1981) durante o GATE. Os perfis verticais simulados das variancias das componentes zonal, meridional e vertical da velocidade sao tipicos de casos nos quais a forcante mecanica é a principal responsavel pela formacao da camada de mistura (regime de conveccao forcada). O aumento da temperatura da camada de mistura oceanica, simultaneamente ao aprofundamento da CMO, está associado à adveccao de aguas quentes da corrente do Brasil e costeiras. As simulacoes da profundidade da CMO indicam que o crescimento observado da CMO durante o experimento foi intensificado pela subsidencia da Agua Central do Atlantico Sul. ABSTRACT: The temporal and spatial (vertical) evolution of the atmospheric marine boundary layer in subtropical regions is investigated through observational and numerical approaches. The observational part was done with field experiment using simultaneous soundings from both atmosphere and ocean in the Cabo Frio region ( 23º S e 42º08'W). The numerical study used a second order closure model, as suggested by Mellor and Yamada (1982), coupled to an oceanic mixing layer model (OML) in order to determine the temperature of OML in terms of the energy balance. Although the field experiment had been done under a frontal system passage, what could create drawbacks in using those data, comparing the imulations against observational it was found that the simulated atmosphere boundary layer is consistent with the observed one during the experiment; as well is similar to the observed by Fitzjarrald and Garstang (1981) during the GATE. The simulated vertical profiles of the zonal, meridional and vertical components of the speed variance are typical from situations where the mechanic forcing is the main cause of mixing layer formation (forced convection). The increasing of temperature in the oceanic mixing layer, simultaneously with the deepening of OML is associated with the warm water advection, from the current of the Brazil. The simulations of the OML during the experiment was intensyfied due the subsidence of South Atlantic Central Warter (SACW).
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Balanco de radiacao em tres ecossistemas da Floresta Amazonica: Campina, Campinarana e Mata Densa
Leitao, M. M. V. B. R.
Analisam-se fluxos de radiacao em tres ecossistemas amazonicos: Campina e Campinarana localizados na Estacao Experimental de Silvicultura Tropical (2.34'S;60. 2'W) e Mata densa situada na Reserva Florestal Ducke (2.57'S; 59. 57'W), para os periodos setembro de 1991 e agosto/setembro de 1993. Foram instalados em cada area de estudo no topo de uma torre, um conjunto de equipamentos composto por piranometros para medir os fluxos de radiacao de onda curta e infravermelha incidentes e refletidos, alem de um saldo radiometro. Proximos a superficie do solo, sob os dosseis, foram usados 16 radiometros para medir radiacao de ondas curtas refletida e 16 para medir radiacao fotossinteticamente ativa (PAR). A aquisicao dos dados foi efetuada com dois "microloggers"21X e dois CR-10, que possibilitaram obter-se medias de 1 minuto a partir de valores amostrados de 3 em 3 segundos entre 5:50 e 18:00 h, para todos os parametros observados. Nos 16 pontos de observaçao de radiaçao, tomaram-se fotografias hemisfericas, utilizando-se uma camara Nikon equipada com lente olho de peixe de 8 mm. Em complementacao as medidas de radiacao foi determinada a quantidade de Sunflecks. Avaliaram-se de forma detalhada a atuacao dos componentes do balanco de radiacao e a aplicacao da metodologia proposta por Steege (1994), que permite estimativas de indices de vegetacao e de parametros climaticos atraves da interpretacao de fotografias hemisfericas. Constatou-se nao existir diferencas entre o albedo de ondas curtas dos tres dosseis: campinarana (10,4), mata densa e campina (11,3). Quanto ao albedo na faixa do visivel, na campinarana foi de 1,4, na campina 1,4 e na mata densa 2,0; ja o albedo na faixa espectral do infravermelho proximo, na campinarana foi de 20,2, na mata densa 21,2 e na campina 22. Verificou-se que na base do dossel de campina chega 5 vezes mais radiacao de ondas curtas e infravermelha, e 6 vezes mais PAR que na base do dossel de mata densa. As medidas de radiacao na base dos dosseis apresentaram grande variacao espacial e temporal. Equacoes obtidas mostram que o albedo modelado em funcao do angulo de elevacao do Sol, e os saldos de radiacao e de radiacao de ondas longas, estimados em funcao da radiacao de ondas curtas incidente, apresentam otima precisao. Constatou-se, ainda, que a utilizaçao da metodologia de interpretacao de fotografias hemisfericas representa uma ferramenta muito importante nos estudos de regeneracao dentro de dosseis, pois alem de proporcionar estimativas de parametros climaticos, tem a vantagem de possibilitar determinacoes de parametros como o indice de area foliar (LAI) e a cobertura de dossel sem destrui-lo. ABSTRACT: The radiation fluxes in three amazonian ecosystems are analised: "campina" and "campinarana" localized at "Estação Experimental de Silvicultura Tropical" (2°34'S; 60°2'W) and "mata densa" at "Reserva Florestal Ducke" (2°57'S; 59°57'W) on September/1991 and August/September 1993. In each study area on top of a tower, a set of equipments composed of pyranometers to measure the incident and reflected short-wave and infrared radiation fluxes, besides a net radiometer were installed. Next to the soil's surface, under the canopy, 16 radiometers to measure incident short-wave radiation, 16 to measure reflected short-wave radiation and 16 to measure photosynthetic active radiation (PAIR) were used. The acquisition of the data was made using two 21X and one CR-10 microloggers, which allowed the obtaining of one-minute averages from values sampled every 3 seconds from 5:50 to 18:00 h, for all the observed parameters. At the 16 radiation observation points, hemispheric photographs were taken, using a Nikon camera equipped with a fish eye 8 mm lens. Complementing the radiation measures, the quantity of sunflecks was determined. The behaviour of the radiation balance components and the application of Steege's proposed method (1994), which permits vegetation indexes and climatic parameters estimation through the interpretation of hemispheric photographs were examined in detail. No differences between the short-wave albedo of the three canopies ("campinarana"-10.4%, "mata densa" and "campina"- 11.3%) were noted. The visible-range's albedo was 1.5, 1.4 and 2% at the "campinarana", "campina" and "mata densa", respectively, while the near infrared spectral range's albedo was 20.2, 22 and 21.2% at the "campinarana", "campina" and "mata densa", respectively. At the basis of the canopy of the "campina" it was verified that 5 times more short-wave and infrared radiation is received, and 6 times more PAR, than at the basis of the canopy of "mata densa". The radiation measurements at the basis of the canopies showed great spatial and temporal variation. Equations obtained show that the albedo modelled in terms of the sun's elevation angle, and the radiation and long-wave radiation's balance estimated in terms of the incident short-wave radiation have an excellent accuracy. Finally, the use of the hemispheric photographies interpretation method is a very important tool in the study of regeneration inside canopies because, apart from allowing estimations of climatic parameters, it has the advantage of permitting the non destructive determination of parameters such as canopies leaf area index (LAI) and cover.
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Estudos de casos de chuvas intensas no Estado de Santa Catarina
Severo, D. L.
A finalidade deste estudo e identificar e determinar as caracteristicas dos sistemas meteorologicos que produzem chuvas intensas no Vale do Itajai (SC), as quais eventualmente provocam enchentes. E realizado um estudo de 21 casos, selecionados a partir da precipitacao diaria registrada na bacia do rio Itajai. Sao utilizadas cartas de superficie, imagens de satelite e dados de altitude em pontos de grade. Cada um dos casos e dividido em fase inicial e madura de acordo com o desenvolvimento do sistema sinotico. Com estes dados e outros parametros derivados, sao identificados os sistemas sinoticos na baixa e alta troposfera. Esses sistemas sao agrupados de acordo com configuracoes comuns, resultando em cinco grupos com situacoes diferentes que podem produzir chuvas intensas. O grupo 1, apresenta um sistema frontal estacionario sobre a Regiao Sul, as vezes ondulando no oeste de Santa Catarina. A permanencia deste sistema frontal sobre a Regiao Sul esta associada a presenca de um vortice ciclonico nos altos niveis da Regiao Nordeste que parece bloquear o seu deslocamento. No grupo 2, um vortice ciclonico nos altos niveis cruza os Andes e aproxima-se da Regiao Sul, gerando as chuvas, principalmente a noite. No grupo 3 observou-se uma corrente de jato com curvatura anticiclonica passando sobre o Rio Grande do Sul. Esta corrente de jato induz movimentos verticais nas regioes de entrada e saida do centro de velocidades maximas nos altos niveis, onde sao criadas circulacoes transversais que favorecem o desenvolvimento convectivo. No grupo 4, ocorre intensa difluencia no escoamento zonal dos altos niveis durante a fase madura de desenvolvimento dos episodios. No grupo 5, um sistema frontal passa pela Regiao Sul e retrocede como frente quente, estacionando sobre Santa Catarina e Parana. Conforme a frente quente aproxima-se, a conveccao e intensificada podendo haver frontogenese. Nos baixos niveis, para a maioria dos episodios, a presenca de um fluxo de ar umido que se origina no Brasil Central, e a fonte alimentadora da conveccao que e disparada quando mecanismos dinamicos, tais como sistemas frontais e vortices ciclonicos aproximam-se da Regiao Sul do Brasil.
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Estudos de casos de chuvas intensas no Estado de Santa Catarina
Severo, D. L.
A finalidade deste estudo e identificar e determinar as caracteristicas dos sistemas meteorologicos que produzem chuvas intensas no Vale do Itajai (SC), as quais eventualmente provocam enchentes. E realizado um estudo de 21 casos, selecionados a partir da precipitacao diaria registrada na bacia do rio Itajai. Sao utilizadas cartas de superficie, imagens de satelite e dados de altitude em pontos de grade. Cada um dos casos e dividido em fase inicial e madura de acordo com o desenvolvimento do sistema sinotico. Com estes dados e outros parametros derivados, sao identificados os sistemas sinoticos na baixa e alta troposfera. Esses sistemas sao agrupados de acordo com configuracoes comuns, resultando em cinco grupos com situacoes diferentes que podem produzir chuvas intensas. O grupo 1, apresenta um sistema frontal estacionario sobre a Regiao Sul, as vezes ondulando no oeste de Santa Catarina. A permanencia deste sistema frontal sobre a Regiao Sul esta associada a presenca de um vortice ciclonico nos altos niveis da Regiao Nordeste que parece bloquear o seu deslocamento. No grupo 2, um vortice ciclonico nos altos niveis cruza os Andes e aproxima-se da Regiao Sul, gerando as chuvas, principalmente a noite. No grupo 3 observou-se uma corrente de jato com curvatura anticiclonica passando sobre o Rio Grande do Sul. Esta corrente de jato induz movimentos verticais nas regioes de entrada e saida do centro de velocidades maximas nos altos niveis, onde sao criadas circulacoes transversais que favorecem o desenvolvimento convectivo. No grupo 4, ocorre intensa difluencia no escoamento zonal dos altos niveis durante a fase madura de desenvolvimento dos episodios. No grupo 5, um sistema frontal passa pela Regiao Sul e retrocede como frente quente, estacionando sobre Santa Catarina e Parana. Conforme a frente quente aproxima-se, a conveccao e intensificada podendo haver frontogenese. Nos baixos niveis, para a maioria dos episodios, a presenca de um fluxo de ar umido que se origina no Brasil Central, e a fonte alimentadora da conveccao que e disparada quando mecanismos dinamicos, tais como sistemas frontais e vortices ciclonicos aproximam-se da Regiao Sul do Brasil.
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Estudo observacional de modelagem da variacao da precipitacao na Floresta Amazonica
Souza, L. K.
Sao realizados dois estudos relacionados a fatores (um de causa natural e outro induzido pelo homem) que influenciam o clima na regiao da floresta Amazonica. Um estudo observacional foi realizado com a finalidade de investigar o papel dos eventos El Nino e La Nina na variacao da precipitacao na regiao, os quais sao de causas naturais. Um outro estudo envolve um fator induzido pelas atividades do homem (desmatamento em regioes de florestas tropicais) que e realizado atraves de um Modelo Estatistico Dinamico Media Zonal (MED) de equacoes primitivas, hemisferico (considera apenas o hemisferio sul), o qual inclui uma parametrizacao do ciclo diurno da radiacao solar. Os resultados para o estudo observacional mostraram que existe uma tendencia de ocorrer um deficit na precipitacao durante o evento El Nino e um excesso para o evento de La Nina na maioria das estacoes estudadas. Os resultados do estudos de modelagem mostraram que ao substituir a floresta por pastagem, em todos os meses do ano houve um decrescimo do balanco de radiacao na superficie (devido ao aumento do albedo da superficie e consequente reducao na radiacao solar absorvida pela pastagem), uma diminuicao na evapotranspiracao (causada pelas diminuicoes do saldo de radiacao na superficie e da disponibilidade de agua na superficie) e um decrescimo na precipitacao e no movimento ascendente da celula de Hadley. Notou-se, ainda, um aumento na temperatura da superficie, evidenciando que o efeito do resfriamento devido a diminuicao da evepotranspiracao supera o da reducao do albedo da superficie. Os resultados obtidos com este modelo simples concordam qualitativamente com os obtidos com Modelos de Circulacao Geral, mostrando que a utilidade deste tipo de modelo em estudo de mudancas climaticas, notadamente na determinacao das relacoes ""causa-efeito"".
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1995
Camada limite Amazonia: aspectos observacionais e de modelagem
Fisch, G. F.
Neste trabalho foram realizados estudos relativos a dinamica da formacao e evolucao da Camada Limite Atmosferica (CLA) desenvolvidas sobre a regiao tropical e area desmatada, na area de Ji-Parana, no sudoeste da Amazonia. Estas analises foram realizadas com dados observacionais de radiosondagens, balao cativo e fluxos turbulentos de superficie coletados em dois sitios experimentais, durante a realizacao do Experimento da Camada Limite de Rondonia (RBLE) nas epocas secas de 1993 e 1994. A Camada Limite Noturna (CLN) desenvolvida sobre floresta(tipicamente com espessura de 350-380 m) e mais profunda do que sobre pastagem (230-250 m) devido a sua maior rugosidade e turbulencia mecanica. Com consequencia deste fato, a intensidade da inversao termica da superficie na pastagem (tipicamente de 45-50 K.km-1) e superior ao da floresta (25-30 K.km-1). Durante o dia, o crescimento da Camada Limite Convectiva(CLC) sobre a pastagem (da ordem de 2000-2200 m) e aproximadamente 1000 m maior do que sobre floresta, uma vez que o primeiro possui uma maior taxa de liberacao de calor sensivel para a atmosfera. O crescimento da CLN e CLC foi estudado usando modelos numericos uni-dimensionais. A modelagem uni-dimensional da CLN foi baseada em um modelo prognostico de desenvolvimento da inversao termica (Yamada, 1979). Os resultados obtidos ajustaram-se melhor aos pontos observacionais na area de pastagem do que sobre a floresta, embora subestimados: para os dados do RBLE 3 o modelo simulou uma altura final da CLN de 203 m para valor observacional de 230 m. Na floresta, a diferenca entre as alturas observada e calculada foi de 149m, provavelmente devido ao fato da estacionaridade do processo ocorrer na pastagem mais cedo do que na floresta. Resultados da sensibilidade do modelo mostraram que o resfriamento noturno da superficie e mais importante do que a divergencia do fluxo de energia para o crescimento da CLN. No caso da CLC, um sistema de equacoes prognosticas, baseada na teoria desenvolvida por Tennekes (1973) foi desenvolvimento, descrevendo a altura, a temperatura potencial virtual media da camada e a intensidade da descontinuidade termica no topo da CLC e simulado com os dados do RBLE 2 e RBLE 3. Os resultados mostraram que o modelo subestima os valores observacionais da altura da CLC e que esta diferenca e na pastagem do que na floresta. A temperatura potencial media estimada pelo modelo superestima os valores observacionais e esta diferenca e de aproximadamnete 0,5 K na floresta e 1,5 K na pastagem. A pouca habilidade do modelo em representar o crescimento da CLC, principalmente na pastagem, e devido a circulacao termica secundaria (brisa de floresta), originada pela disposicao de linhas de remanescentes de floresta tropical inseridas em areas de pastagem, alterando o balanco de energia da superficie e a erosao da CLN. Esta brisa foi simulada usando um modelo numerico bidimensional de mesoescala (The regional Atmospheric Modeling System- RAMS) e seu sinal observado, atraves da intensificacao do vento horizontal e de celulas convectivas. A estimativa da energia advectada nesta situacao no inicio da manha e de 0,07 K.m.s-1, a qual e da mesma ordem de magnetude dos fluxos turbulentos de superficie medidos. ABSTRACT: The purpose of this work was to develop software to obtain Vegetation Index products for South America through images of the NOAA polar orbiting satellites, using the SITIM image processing equipment. Input data are the AVHRR sensor imagens in the visible (0.58 - 0.68 ) and near-infrared (0.72 - 1.1 ) spectral bands with 1.1 km spatial resolution reveived by INPE/Cachoeira Paulista, SP, and also the corresponding orbital parameters of the NOAA satellites. The following final products were produced: a) a digital Normalized Difference Vegetation Index - NDVI mosaic image with 1020 x 1024 pixels and 5 km spatial resolution covering the continent between 0 and 45 degrees South and 32 and 77 degrees West over a period of 15 days; b) graphs showing temporal variations and listings of NDVI for places of interest. The main programs developed were those for direct image navigation (finding geographical coordinates for NOAA/AVHRR image pixels) and inverse navigation (opposite calculation), for production of digital mosaic images, for combining images and maps with political boundaries, and to produce NDVI for areas of interest. Structured Analysis technique was used to support the software development. The results, considered as tests with 1988 images, indicated that the objective of the work was accomplished. Other AVHRR useful applications based on the navigation software can also be derived, such as biomass burning, sea surface temperature and cloud monitoring. Considering the current use of the SITIM in Brazil, it is possible that this work will have numerous uses in the near future for regional and continental studies.
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Analise singular de sinais no estudo da interacao da circulacao oceanica com a dinamica de ecossistemas lagosteiros
Peris, C. M. F.
A caracterizacao dos processo devidos a forcamentos climaticos sobre variaveis ambientais e socio-economica em escala interanuais tem sido dificultada pela falta de uma ferramenta eficiente de estimacao de correlacao atrasadascruzadas entre series autocorrelacionais e ruidosas. Apesar do grande desenvolviemto atingido na analise de series espaco-temporais geofisicas atraves do uso de metodo canonicos, principalmente nos campos de meteorologia oceanografia, poucos resultados tem sido obtidos na caracterizacao das estruturas temporais de segundo momento que envolvem as interacoes oceano-atmosfera-biosfera. A presente tese visa contribuir para a diminuicao desta lacuna. Uma rapida visao do estado da arte, com aplicacao a exemplos especificos, pretende demonstrar as dificuldades mais importantes de estimacao nao resolvidos pelos metodos classicos autorregressivos e metodos de estimacao espectrais mais modernos como os chamados POP e PIP. Metodos canonicos da decomposicao Singular para o calculo de correlacao canonicas atrasadas e introduzida demonstrando-se este metodo resolve o problema da existencia de interacao e da representacao digital otima dos sinais.
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Um estudo da precipitacao na regiao Sul do Brasil e sua relacao com os Oceanos Pacifico e Atlantico Tropical Sul
Studzinski, C. D. S.
The anual cycle and rainfall anomalies of the Southern Brazil Region are studied. Also, the relationship between the anomalies with the El Nino/Southern Oscillation (ENSO) phenomenon are examined using Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis. It was found that the ENSO plays an important role in the interanual rainfall variability in the region. During warm episodes (El Nino) the region is affected with positive anomalies (flooding) during almost all months of the year. The cold episodes (La Nina) are associated with droughts mostly during October-November and from June to August of the year following the episode. Although the ENSO has an evident role in the rainfall anomalies in the Southern Region, a significant fraction of these anomalies occurs independently of the phenomenon. Canonical Coorelation Analysis (CCA) is used to investigate the relationship between the tropical and southern portions of the Pacific and Atlantic oceans, through the sea surface temperature (SST), and the rainfall anomalies in the Southern Region. It was found that during December-February period both oceans are important to determine the rainfall variability; during March-May and June-August seasons the Pacific Ocean conditions seem to be most determinant. On the other hand, during September-November season the conditions prevailing in the Atlantic SST seem to be crucial to explain the rainfall variability in the Southern Brazil Region.
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1996
Desempenho das previsoes de variaveis simples e derivadas obtidas pelo Modelo Global do CPTEC/COLA para alguns casos significativos ocorridos sobre o centro-sul do Brasil
Bitencourt, D. P.
A introducao de modelos numericos tornou possivel fazer previsao de tempo com melhor confiabilidade e maior prazo de antecedencia. A partir de Novembro de 1994, com a inauguracao do CPTEC, o Brasil vem realizando previsoes operacionais com seu modelo numerico, chamado Modelo Global do CPTEC/COLA. Em busca de melhores resultados e necessario aprimorar este modelo e, para isso, e preciso ter conhecimento do desempenho do mesmo. As estatisticas de desempenho sao geralmente obtidas para previsoes de variaveis simples, como Altura Geopotencial, Temperatura Virtual, Vento e Umidade Especifica. Neste trabalho aplica-se metodos comuns de estatistica para testar o desempenho do modelo para variaveis derivadas, tais como Divergencia, Vorticidade, Espessura, Adveccao Termica, Adveccao de Vorticidade, Convergencia de Fluxo de Umidade, Agua Precipitavel e Vetor Q. A performance das previsoes e testada em quatro estudos de caso. No primeiro caso faz-se uma comparacao das previsoes realizadas sobre as regioes tropical e extratropical do continente Sul-americano. Os demais estudos de caso destacam as diferencas entre as previsoes de variaveis simples e derivadas, assim como a previsibilidade da situacao sinotica de cada caso. Atraves de analise matematica demonstrou-se que, para alguns casos simples e hipoteticos, a correlacao entre variaveis simples e hipoteticos, a correlacao entre variaveis simples e diferente da correlacao entre variaveis derivadas. Notou-se que a onda de menor comprimento contribui mais para o valor da correlacao de variaveis derivadas. O estudo de caso 1 confirma que o modelo apresenta melhor performance sobre os extratropicos. A previsibilidade nos extratropicos, em termos da variavel geopotencial, e de 96 horas e nos tropicos a previsibilidade, em termos da variavel vento, e menos de 48 horas. Com os estudos de caso 2, 3 e 4, observou-se que o vento e melhor previsto para a situacao de ciclogenese e que a temperatura e melhor prevista para as situacoes de geada e neve. Observou-se tambem, em todos os casos e para todas as variaveis em geral, que a correlacao diminui e o erro quadratico medio e o desvio padrao aumentam com o prazo de previsao e, ainda, as previsoes de variaveis simples apresentam melhor ou igual performance que as previsoes de variaveis derivadas. Um resultado interessante, embora independente, e que a Agua Precipitavel tem melhor previsibilidade do que a umidade especifica, que apresenta previsoes uteis somente ate 24 horas. Atraves de comparacoes visuais entre previsao e analise, conclui-se que os criterios de validacao, apesar de serem simples, foram eficientes no intuito de aprovar ou nao as previsoes. Isto sugere que tais criterios sejam aplicados a outras situacoes de tempo, por exemplo, para uma situacao de Zona de Convergencia do Atlantico Sul. ABSTRACT: The Center for Weather Prediction and Climate Studies (CPTEC), inaugurated in November 1994, is running operationally a global Numerical Weather Prediction (NWP) model known as CPTEC/COLA. To obtain increased reliability of weather forecasts it is necessary to constantly improve the model, and to achieve this, it is necessary to estimate the prediction skill of the model and to study the magnitude and nature of systematic and sporadic errors in the forecasts. Traditionally the performance statistics of the NWP models are calculated by quantitatively comparing the forecast fields and the corresponding analysis fields of simple model variables such as geopotential height at 500 hPa, wind components at 850 and 200 hPa. In the present study the statistics to test the performance of the model are obtained also with important derived variables, namely, divergence, vorticity, thickness, thermal advection, vorticity advection, water vapor convergence and Q-vector. It is demonstrated, through simple mathematical analysis, that, the anomaly correlation" of a derived variable (such as thermal gradient) is different from that of a simple variable (such as temperature) when the field is composed of more than one wave number. The shorter wave number performance has a larger weight in the anomaly correlation of the composed field of the derived variable. The performance of CPTEC/COLA is tested in four case studies over the South American region. In general, the spatial variability and the root mean square error of the forecast fields increase and the anomaly correlation decreases with the forecast range for all the variables. The derived fields have worse performance statistics than the simple variables. The first case shows the essential differences in the predictability in the extratropics and in the tropics of the region. The other cases provide an idea of the reliability of each of the meteorological variables used for estimating the model performance, and indicate the variables having best predictability for each situation. For the cyclogenesis situation in the southern region of Brazil the wind has the best performance and for the frontal passages and snow occurrence situations the best variable is the surface air virtual temperature. Precipitabte water shows a better predictability than the specific humidity at individual levels in the lower troposphere. Visual comparisons of the positions and intensities of the synoptic systems in the forecasts and in the corresponding analyses show that the criteria used for the statistical evaluation of the model performance are indeed efficient.. |
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Estudo da estrutura termodinamica da atmosfera sobre a Amazonia
Carmo, A. M. C.
A estrutura termodinamica da atmosfera sobre a Amazonia durante os experimentos FLUAMAZON (23/11-21/12/89) e RBLE-3 (13-25/08/94) e estudada no presente trabalho. Tem-se como objetivos estudar o perfil termodinamico da atmosfera envolvendo a Camada Limite Convectiva (CLC) e a Atmosfera Livre (AL), utilizando-se varias estacoes ao longo da Regiao Amazonica; e mostrar as caracteristicas encontradas sobre cada estacao apontando possiveis causas. Os dados de radiossondagens obtidos nestes experimentos sao estudados atraves da analise das variaveis conservativas, sugerida por Betts (1982). Os resultados obtidos em funcao do perfil vertical da pressao diferencial de saturacao (P), e da estrutura da Linha de Mistura (LM), mostram que a estrutura simples de tripla camada (Camada Sub-Saturada, Camada Saturada e Camada de Entranhamento) da CLC esta melhor caracterizada durante o RBLE-3. Referindo-se as estacoes do FLUAMAZON, sugere-se que as pequenas inversoes e os agrupamentos de Pontos de Saturacao (PS), observados proximos a superficie, podem ser devido a uma camada estavel noturna. Uma forte camada estavel encontrada nas estacoes de Alta Floresta e de Alcantara pode ser devida a downdrafts (corrente descendente) associados a sistemas meteorologicos de mesoescala. Em Oiapoque a presenca de uma forte camada estavel, em media troposfera, pode estar associada a sistemas meteorologicos de mesoescala e escala sinotica. Em geral, encontrou-se estruturas duplas, na LM, em todas as estacoes do experimento FLUAMAZON. Sugere-se que os processos combinados de precipitacao e evaporacao da precipitacao foram predominantes na formacao destas estruturas. Nota-se tambem que devido ao aumento do indice pluviometrico, os PSs tornam-se mais proximos entre si, em toda a LM. Associado a isto, a inclinacao da LM no diagrama ( formula) e suavizada, ficando aproximadamente constante em relacao a (formula). Isto sugere um grande aumento de energia calorifica em toda a coluna atmosferica analisada, devido a intensificacao dos movimentos convectivos. Na AL notou-se que os perfis medios de P, em ambos os experimentos, tendem a um valor comum, pouco maior que P(sinal) -10 mb. Observa-se, neste estudo, que o nivel de origem do ar subsidente no topo da CLC esta acima do nivel de resfriamento. ABSTRACT: The atmospheric thermodynamic structure over Amazonia during the FLUAMAZON (23/11 - 21/12/89) and RBLE-3 (13-25/08/94) experiments is studied. The main objective of this work is to study the atmospheric thermodynamic profile involving both the convective boundary layer (CBL) and the free-atmosphere (FA). For this purpose several radiosonde stations in the Amazonian region are used. Another objetive of the present work is to present characteristics of the atmospheric thermodynamic profile at each station and to discuss the causes for them. The radiosonde data from these experiments are studied using the conservative variable analysis (Betts,1982). The results, which are obtained as a function of the vertical profile of the differential pressure of saturation (P) and the structure of the mixing line (ML), show that the three-layer simple structure (the sub-saturated layer, saturated layer and entrainmemt layer) of the CBL is better characterized during the RBLE-3. Regarding the FLUAMAZON data, the small inversions and the grouping of the saturation points (SP), which are observed near surface, are suggested to be due to noturnal stable layer. The strong stable layer observed in the station of Alta Floresta and Alcantara may be due to drowndrafts associated with mesoscale meteorological systems. The strong stable layer observed in the data of Oiapóque, in the middle troposphere, may be associated with mesoscale and synoptic systems. In general, all the radiosonde data of the FLUAMAZON experiment show double structure in the ML. It is suggested that precipitation and evaporation process has a major role in the formation of this structure. Also, it is noted that the PSs are closer in the ML due to the increase of pluviometric index. Consequently, the ML inclination in the (expression) diagram is smoothed, becoming almost constant relative to (expression). This suggests that there is an increase of the heat energy in the analised atmospheric column due to intensification of the convective movement. It is noted that the mean profiles of P in the FA, in both the experiment, tends to the same value, that is sligthly higher than P ( signal) -10 mb. In this study, it is observed that the level where the descending air is originated in the top of the CBL is higher than the level of cooling.. |
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Distúrbios nos ventos de leste no atlântico tropical
Espinoza, E. S.
As técnicas das Funções Ortogonais Empíricas (EOF) e das Funções Ortogonais Empíricas Estendidas (EEOF) foram aplicadas na componente meridional do vento para investigar as características dos distúrbios ondulatórios de leste no Atlântico Tropical, para o período de 1 de janeiro de 1980 a 31 de dezembro de 1989 nos níveis de 1000 hPa, 850 hPa, 700 hPa e 500 hPa. Os padrões mostram a existência de distúrbios deslocando-se para oeste durante todo o ano mas com características sazonais diferentes. Durante DJF os distúrbios são mais intensos no Hemisfério Sul, sendo o comprimento de onda de 6000 Km a 7000 Km e velocidade de fase de 10 m/s a 14 m/s. Durante JJA os distúrbios são mais intensos no Hemisfério Norte, sendo o comprimento de onda de 3500 Km a 4000 Km e velocidade de fase de 10 m/s a 13 m/s. Nas estações de transição (SON e MAM) estes distúrbios apresentam sinais tanto no Hemisfério Sul como no Hemisfério Norte. Dentre algumas características destes distúrbios, a inclinação horizontal e de sudeste para noroeste durante SON e DJF, e e de sudoeste para nordeste durante MAM e JJA. Na vertical a inclinação e ligeiramente para leste durante SON e DJF, e e para leste de 1000 hPa ate 700 hPa e para oeste de 700 hPa ate 500 hPa durante MAM eJJA. Os distúrbios de leste apresentam suas máximas intensidades no nível de 850 hPa. Foram encontrados indicações que estes distúrbios poderiam estar relacionados com os furacões do Hemisfério Norte durante JJA e SON. Nestes períodos a trajetória dos distúrbios e próxima daquela dos furacões. ABSTRACT: The empirical orthogonal function and extended empirical orthogonal function techniques have been applied to the meridional wind component to investigate the features of the wavelike easterly disturbances in the Tropical Atlantic for the period January 1, 1980 to December 31, 1989 at 1000 hPa, 850 hPa, 700 hPa e 500 hPa. The patterns show the existence of westward traveling disturbances during all the year with different seasonal features. During DJF the disturbances are more intense in the Southern Hemisphere, being the wavelenght of 6000 Km to 7000 Km and phase velocity of 10 m/s to 14 m/s. During JJA the disturbances are more intense in the Northern Hemisphere, being the wavelenght of 3500 Km to 4000 Km and phase velocity of 10 m/s to 13 m/s. During transition seasons (SON and MAM) these disturbances show signals in the Southern Hemisphere and in the Northern Hemisphere. Among some features of these disturbances, the horizontal inclination is from southeast to northwest during SON and DJF and it is from southwest to northeast during MAM and JJA. The vertical inclination is slightly to east during SON and DJF and it is to east from 1000 hPa to 700 hPa and to west from 700 hPa to 500 hPa during MAM and JJA. The easterly disturbances show their maximum intensity at 850 hPa. Indications that these disturbances can be related to the hurricanes of Northern Hemisphere during JJA and SON, have been found. The trajetory of the traveling disturbances is close to the hurricane trajetory.
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Disturbios nos ventos de leste no Atlantico Tropical
Espinoza, E. S.
As tecnicas das Funcoes Ortogonais Empiricas (EOF) e das Funcoes Ortogonais Empiricas Estendidas (EEOF) foram aplicadas na componente meridional do vento para investigar as caracteristicas dos disturbios ondulatorios de leste no Atlantico Tropical, para o periodo de 1 de janeiro de 1980 a 31 de dezembro de 1989 nos niveis de 1000 hPa, 850 hPa, 700 hPa e 500 hPa. Os padroes mostram a existencia de disturbios deslocando-se para oeste durante todo o ano mas com caracteristicas sazonais diferentes. Durante DJF os disturbios sao mais intensos no Hemisferio Sul, sendo o comprimento de onda de 6000 Km a 7000 Km e velocidade de fase de 10 m/s a 14 m/s. Durante JJA os disturbios sao mais intensos no Hemisferio Norte, sendo o comprimento de onda de 3500 Km a 4000 Km e velocidade de fase de 10 m/s a 13 m/s. Nas estacoes de transicao (SON e MAM) estes disturbios apresentam sinais tanto no Hemisferio Sul como no Hemisferio Norte. Dentre algumas caracteristicas destes disturbios, a inclinacao horizontal e de sudeste para noroeste durante SON e DJF, e e de sudoeste para nordeste durante MAM e JJA. Na vertical a inclinacao e ligeiramente para leste durante SON e DJF, e e para leste de 1000 hPa ate 700 hPa e para oeste de 700 hPa ate 500 hPa durante MAM eJJA. Os disturbios de leste apresentam suas maximas intensidades no nivel de 850 hPa. Foram encontrados indicacoes que estes disturbios poderiam estar relacionados com os furacoes do Hemisferio Norte durante JJA e SON. Nestes periodos a trajetoria dos disturbios e proxima daquela dos furacoes.
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Cavados invertidos na regiao central da America do Sul
Fernandes, K. A.
Cavados que se formam no escoamento de leste sao ditos invertidos. Exemplo classico de cavado invertido (CI) sao as ondas de leste. Os CIs que formam-se em latitudes subtropicais e extratropicais da America do Sul ainda nao sao bem entendidos. Uma climatologia de sua ocorrencia, movimento e evolucao nas regioes subtropicais da America do Sul e obtida neste estudo. Cartas de superficie para um periodo de dez anos, 1980-1989, foram examinadas para estabelecer as caracteristicas destes CIs. Um criterio baseado no Laplaciano de pressao e usado para identificar os cavados nas cartas de superficie. A media mensal de ocorrencia de CIs mostra que eles sao mais frequentes na primavera e inicio do verao. Sobre a America do Sul, eles apresentam-se, mais frequentemente, na faixa entre 15 a 25 graus S no inverno e na faixa entre 20 a 35 graus S, no verao. Dois tipos de situacao sinotica sao identificadas: 1. CI ao norte de 20 graus S, nos ventos de leste tropical, provavelmente associado com o aquecimento continental no verao e 2. CI na parte norte do centro de anticiclones migratorios na retaguarda de uma frente fria. Os eixos dos cavados na superficie, mostram na climatologia uma preferencia por inclinacao no sentido NW-SE (45). Entretanto um numero significante (26,9) mostra uma orientacao meridional e o restante tem orientacao NE-SW. A maioria dos CI nao causam condicoes severas de tempo. Entretanto alguns poucos, quando associados a adveccao de vorticidade relativa na media troposfera, evoluem para baixas fechadas no Atlantico Sul na costa do Sul do Brasil. Alguns cavados nas celulas de altas pressoes frias, embora raramente, causam neve nas regioes serranas do Sul do Brasil. A evolucao temporal de quatro CIs, bastante distintos em suas caracteristicas, sao apresentadas como estudo de casos com a ajuda de dados em pontos de grade analisados pelo European Center for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF). Os CIs apresentam ciclo de vida de cerca de tres dias e uma escala horizontal de 1000 Km. Sao bastante rasos, basicamente limitados aos ventos de leste em baixos niveis. Uma analise qualitativa do balanco da equacao da vorticidade relativa na regiao central de um CI (03 de marco de 1982) mostra que o termo de adveccao e tilting nao sao importantes e que os termos de divergencia e adveccao vertical contribuem para a ciclogenese. A tendencia de pressao a superficie, baseada nos campos de divergencia revelam a deficiencia dos dados disponiveis.
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Estudos numericos da zona de convergencia intertropical (ZCIT) e moncoes com um modelo media zona
Fernandez, J. P. R.
Um Modelo Estatistico Dinamico de Media Zonal (MEDMZ), usando equacoes primitivas, e utilizado para estudar as variacoes sazonais da ZCIT e simular moncoes. No primeiro caso foram feitos tres experimentos: 1) utilizando os percentuais de terra e oceano existentes (controle); 2) considerando a area ocupada totalmente por oceano; e 3) assumindo a superficie coberta somente por continente. Em todos os experimentos foi verificada a circulacao media zonal tricelular. O deslocamento sazonal da ZCIT de verao para inverno e maior sobre o continente, como esperado. Os resultados revelaram, ainda, que a ZCIT desloca-se, em media, cerca de 25 graus sobre o continente; sobre os oceanos esse deslocamento se reduz a 15 graus; quando considerado o sistema terra-oceano como um todo o deslocamento e, tambem, de 15 graus. Sobre o oceano o deslocamento da ZCIT segue os maximos da temperatura a superficie do mar. E discutido o ciclo anual da precipitacao. A simulacao das moncoes e o resultado do aquecimento diferencial terra-oceano durante o ano. Neste experimento o Hemisferio Norte e totalmente coberto por continente e o Hemisferio Sul por oceano. As caracteristicas basicas dos moncoes sao bem simuladas. (inversao do vento e regimes de precipitacao) quando comparadas as observacoes. O comportamento climatico do Holoceno e simulado, alterando parametros orbitais da Terra e os resultados mostram uma intensificacao da circulacao monconica, concordando com as evidencias paleoclimaticas. Quando a resolucao do modelo e modificada, verifica-se que os resultados tendem a se aproximar da climatologia, a medida que o intervalo entre os pontos de grade diminui de 10 a 2.5 graus. Comparando os resultados com aqueles obtidos com um modelo mais complexo (circulacao geral) e um mais simples (balanco de energia), observa-se que o MEDMZ reproduz coerentemente as simulacoes.
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Manutencao da circulacao atmosferica sobre a America do Sul
Lima, M. C.
A manutencao da circulacao atmosferica no verao sobre a America do Sul e estudada do ponto de vista dos balancos de vorticidade e de energia cinetica. Considerou-se 5 anos de dados analisados diarios (1 nov. 1985 - 31 jan. 1991), globais, obtidos do NMC, as 12 UTC. O balanco de vorticidade incluindo os transientes nao foi muito definido. O balanco de energia cinetica mostrou que o ciclo de energia sobre a America do Sul, no verao, se da da seguinte forma: EPD para , atraves do termo - e, de para , principalmente atraves do termo de interacao . O estudo de periodicidades nos parametros de energia cinetica mostrou varios tipos de oscilacoes: o ciclo anual, de 30-60 dias e oscilacoes de curto periodo, sugerindo a presenca de transientes. Na America do Sul, as interacoes entre as escalas sazonal e intrasazonal foram mais dominantes. A energia cinetica local mostrou o papel dos transientes na regiao do Cavado sobre o Atlantico Sul e das interacoes sazonais e intrasazonais na regiao da Alta da Bolivia. Maiores interacoes ocorreram proximo ou na regiao das Zona de Convergencia do Atlantico Sul (ZCAS). ABSTRACT: The maintenance of summer atmospheric circulation over South America is studied from the point of view of balance of vorticity and kinetic energy. Five years of daily global NMC data (1 Nov. 1985- 31 Jan. 1991) at 12 UTC are used. The balance of vorticity including the transients was not well defined. The balance of kinetic energy showed that the energy cycle are South America during the summer is: EPD for Kx, through the term and, Kx for K mainly through the term . Un examination of the periodicities in the energy parameters show several oscillations annual cycle, 30-60 days oscillations, and show short period oscillations sugesting the presence of transients. Over South America the interactions between seasonal and intraseasonal variations are dominants over. The local kinetic energy balance showed the role of the transients in the region of through over South Atlantic. Over Bolivian High the interaction between seasonal and intraseasonal variations are important. Large interactions occur near the region of South Atlantic Convergence Zone (ZCAS). .
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Vortices ciclonicos em altos niveis que atuam no sul da America do Sul
Lourenco, M. C. M.
Este trabalho apresenta um levantamento climatologico dos vortices ciclonicos em altos niveis (VCAN) que se formam no Oceano Pacifico Sudeste e atuam no sul da America do Sul. Alem disso, para diagnosticar as principais caracteristicas fisicas associadas, foi feito um estudo de caso para um evento ocorrido entre 03 e 05 de marco de 1987. As analises foram feitas utilizando-se imagens transmitidas pelo satelite meteorologico GOES-E e dados em ponto de grade gerados pelo European Centre for Medium Weather Forecasts (ECMWF), para o periodo de janeiro de 1980 a dezembro de 1989. A analise climatologica foi feita identificando a configuracao, o tipo e o deslocamento da nebulosidade associada ao sistema, durante o periodo considerado. Os resultados mostram que os VCAN formam-se durante todo o ano, deslocando-se para leste e ao cruzar os Andes 38 dissipam-se. A maior frequencia de formacao ocorre na estacao de inverno e a menor no verao. Esses resultados sugerem que esses VCAN sao do tipo Palmen e, que a instabilidade baroclinica seja um dos principais mecanismos de formacao. O estudo de caso baseou-se em analises do campo de vento, temperatura, umidade relativa e pressao em coordenadas isentropicas e isobaricas. Observou-se que o VCAN se formou devido a uma bifurcacao do escoamento nos altos niveis no Pacifico apresentando um ciclo de vida semelhante ao disturbios baroclinicos. Analises isentropicas revelam que associada a intensificacao do VCAN observa-se ventos de norte, provenientes do Brasil Central, relativamente forte nos baixos niveis, ascencao de ar quente e umido, subsidencia de ar frio e anomalias negativas de vorticidade potencial isentropica.
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Bloqueio atmosferico no Hemisferio Sul
Marques, R. F. C.
Neste trabalho realizou-se uma climatologia do fenomeno bloqueio no HS, utilizando-se 14 anos de dados do ECMWF (1980-1993). Os resultados mostram quatro regioes preferidas para formacao de bloqueios: regiao da Australia e Nova Zelandia (Oceano Pacifico), Oceano Atlantico (10 graus W a 70 graus W), Oceano Indico (70 graus E a 120 graus E) e sudeste do Oceano Pacifico (80 graus W a 120 graus W). Esta ultima, e uma regiao que foi verificada neste estudo como regiao de formacao de bloqueios. Encontrou-se as maiores frequencias de bloqueios no inverno e menores no verao. Observou-se uma acentuada variacao interanual de frequencia de bloqueios, principalmente na regiao da Australia e Nova Zelandia, encontrando-se as maiores frequencias geralmente em anos de La Nina e menores em anos de El Nino. Discutiu-se as possiveis causas quanto a variacao interanual e a predominancia em anos de La Nina. A bifurcacao climatologica do vento zonal sobre a regiao da Australia e Nova Zelandia e mais forte e melhor definida em anos com maiores frequencias de bloqueios. Observou-se as caracteristicas de uma situacao de bloqueio de longa duracao atraves do estudo de caso, onde este se formou no sudeste do Oceano Pacifico. Os mecanismos fisicos de manutencao sao discutidos atraves do fluxo de Eliassen-Palm e de sua energetica local. Os disturbios transientes barotropicos agem para acelerar o fluxo no jato polar e desacelerar na regiao do bloqueio e na bifurcacao do jato de oeste, e assim, manter o bloqueio. A contribuicao da interacao de tres escalas temporais e avaliada atraves da energetica na regiao do bloqueio. A interacao deste fenomeno (componente intrasazonal) com os disturbios de alta frequencia e relativamente importante, sendo mais relevante a interacao do bloqueio com o fluxo sazonal. Visto que o bloqueio extrai energia cinetica barotropica do fluxo difluente sob a influencia de um campo de deformacao deste fenomeno. A instabilidade baroclinica redistribui esta energia na regiao do bloqueio.
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Estudos da zona de convergência intertropical (ZCIT) e monções com um modelo média zonal
Reyes Fernandez, J. P.
Um Modelo Estatístico Dinâmico de Média Zonal (MEDMZ), usando equações primitivas, é utilizado para estudar as variações sazonais da ZCIT e simular monções. No primeiro caso foram feitos três experimentos: 1) utilizando os percentuais de terra e oceano existentes (controle); 2)considerando a área ocupada totalmente por oceano; e 3) assumindo a superfície coberta somente por continente. Em todos os experimentos foi verificada a circulação média zonal tricelular. O deslocamento sazonal da ZCIT de verão para inverno é maior sobre o continente, como esperado. Os resultados revelaram, ainda, que a ZCIT desloca-se, em média, cerca de 25 graus sobre o continente; sobre os oceanos esse deslocamento se reduz a 15 graus ; quando considerado sistema terraoceano como um todo o deslocamento é, também, de 15 graus . Sobre oceano o deslocamento da ZCIT segue os máximos da temperatura à superfície do mar. É discutido o ciclo anual da precipitação. A simulação das monções é o resultado do aquecimento diferencial terra-oceano durante o ano. Neste experimento o Hemisfério Norte é totalmente coberto por continente e o Hemisfério Sul por oceano. As características básicas dos monções são bem simuladas (inversão do vento e regimes de precipitação) quando comparadas às observações. O comportamento climático do Holoceno é simulado, alterando parâmetros orbitais da Terra e os resultados mostram uma intensificação da circulação monçônica, concordando com as evidências paleo climáticas. Quando a resolução do modelo é modificada, verifica-se que os resultados tendem a se aproximar da climatologia, à medida que o intervalo entre os pontos de grade diminui de 10 a 2.5 graus Comparando os resultados com aqueles obtidos com um modelo mais complexo (circulação geral) e um mais simples (balanço de energia), observa-se que o MEDMZ reproduz coerentemente as simulações. ABSTRACT: A statistical- dynamical zonally symmetric model of primitive equations is used to study the seasonal migration of ITCZ and to simulate the monsoon. Three numerical experiments were performed in the case of ITCZ, with lower boundary: 1) control, 2) global ocean and 3) global continent. All experiments showed tri-cellular mean meridian circulation. The seasonal migration of ITCZ over continent is greater than in the case of aquaplanet, as expected. The ITCZ migrates 25 degree in mean over global continent; on global ocean a migration of the ITCZ is reduced to 15 degree; as in the case of the control. Over global ocean the migration of ITCZ depends on the maximum temperature of the ocean surface. The simulation of Monsoon is due to differential heating of continent relative to the ocean. This experiment considered continent north of the equator and the ocean to the south. The characteristics of monsoon are well simulated (wind reversal and rainfall) when compared with observations. The climatic pattern of the Holocene is simulated, changing earth's orbital parameters and the results show enhancement of monsoon circulation, which agrees with paleoclimatic evidence. When the grid of the model is reduced, from 10 degree to 2,5 degree , the results agree better with the climatological observations. Comparing these results with those obtained with the complex models (GCM), and with a simple model (energy balance), it is observed that our model simulation is reasonable.
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Modelagem estatistico-dinamica de media zonal incluindo parametrizacao explicita da vegetacao
Silva, M. A. V.
Um modelo de vegetacao, baseado no Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme (BATS) foi acoplado a um modelo atmosferico estatistico-dinamico de media zonal, global, utilizando as equacoes primitivas, para possibilitar simulacoes, anual e sazonal, do clima medio zonal e de possiveis impactos climaticos gerados por alteracoes antropogenicas significativas na vegetacao. Inicialmente, foram efetuados testes de sensibilidade para aquilatar a resposta do modelo de vegetacao aos principais parametros intervenientes, considerando-se dois tipos de cobertura vegetal contrastantes: florestas perenifolias e gramineas baixas. Em seguida, foi testada a habilidade do modelo acoplado em reproduzir a climatologia media zonal observada. Para o computo das fracoes ocupadas por cada tipo de superficie (segundo o BATS), em cada cinturao de latitude, foi usada uma matriz de dados com a vegetacao dominante numa grade horizontal de 1 de latitude por 1 de longitude. Foram realizados tres experimentos de controle na simulacao da climatologia media zonal anual (1 ) e das medias sazonais de dezembro a fevereiro (2 ) e de junho a agosto (3 ). Usando a propriedade do modelo acoplado de possibilitar alteracoes da vegetacao em areas especificas da superficie terrestre, foram realizados experimentos de sensibilidade quanto ao desflorestamento na Amazonia e a desertificacao na Africa. O primeiro consistiu na substituicao da floresta tropical perenifolia por gramineas baixas, na faixa da America do Sul compreendida entre 10 N e 10 S; o segundo na degradacao da flora na faixa da Africa localizada entre 20 N e o equador, correspondendo a substituicao de semi-desertos por desertos, de gramineas altas e arbustos deciduos por semi-desertos e, ainda, da floresta tropical perenifolia por gramineas baixas. Nos experimentos de controle, o modelo acoplado simulou adequadamente as principais caracteristicas do comportamento da atmosfera, em termos medios zonais, medios anuais (1o. experimento) e medios sazonais (2o. e 3o. experimentos). Dentre os experimentos de alteracao da flora realizados, os de desmatamento da Amazonia (anual e sazonal) revelaram, quando comparados aos respectivos controles, tendencia a reducao do fluxo de calor latente para a atmosfera, com o coerente aumento no de calor sensivel e incremento na temperatura a superficie. Decremento na evaporacao e na precipitacao tambem foram obtidos. A degradacao da flora na Regiao Norte da Africa revelou tendencias medias anuais semelhantes. Os resultados, em ambos os casos, sao comparaveis aqueles oriundos de experimentos congeneres, realizados com modelos de circulacao geral, ressaltando a importancia de modelos de media zonal em estudos dessa natureza. Finalmente, a versao nao acoplada do modelo de vegetacao foi utilizada para simular medias diarias dos fluxos de energia, apresentando bons resultados, quando comparados aos dados coletados durante o Rondonia Boundary Layer Experiment 3 (RBLE 3), no contexto do Anglo-Brazilian Amazonian Climate Observational Study (ABRACOS).
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Modelagem estatistico-dinamica de media zonal incluindo parametrizacao explicita da vegetacao
Silva, M. A. V.
Um modelo de vegetacao, baseado no Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme (BATS) foi acoplado a um modelo atmosferico estatistico-dinamico de media zonal, global, utilizando as equacoes primitivas, para possibilitar simulacoes, anual e sazonal, do clima medio zonal e de possiveis impactos climaticos gerados por alteracoes antropogenicas significativas na vegetacao. Inicialmente, foram efetuados testes de sensibilidade para aquilatar a resposta do modelo de vegetacao aos principais parametros intervenientes, considerando-se dois tipos de cobertura vegetal contrastantes: florestas perenifolias e gramineas baixas. Em seguida, foi testada a habilidade do modelo acoplado em reproduzir a climatologia media zonal observada. Para o computo das fracoes ocupadas por cada tipo de superficie (segundo o BATS), em cada cinturao de latitude, foi usada uma matriz de dados com a vegetacao dominante numa grade horizontal de 1 de latitude por 1 de longitude. Foram realizados tres experimentos de controle na simulacao da climatologia media zonal anual (1 ) e das medias sazonais de dezembro a fevereiro (2 ) e de junho a agosto (3 ). Usando a propriedade do modelo acoplado de possibilitar alteracoes da vegetacao em areas especificas da superficie terrestre, foram realizados experimentos de sensibilidade quanto ao desflorestamento na Amazonia e a desertificacao na Africa. O primeiro consistiu na substituicao da floresta tropical perenifolia por gramineas baixas, na faixa da America do Sul compreendida entre 10 N e 10 S; o segundo na degradacao da flora na faixa da Africa localizada entre 20 N e o equador, correspondendo a substituicao de semi-desertos por desertos, de gramineas altas e arbustos deciduos por semi-desertos e, ainda, da floresta tropical perenifolia por gramineas baixas. Nos experimentos de controle, o modelo acoplado simulou adequadamente as principais caracteristicas do comportamento da atmosfera, em termos medios zonais, medios anuais (1o. experimento) e medios sazonais (2o. e 3o. experimentos). Dentre os experimentos de alteracao da flora realizados, os de desmatamento da Amazonia (anual e sazonal) revelaram, quando comparados aos respectivos controles, tendencia a reducao do fluxo de calor latente para a atmosfera, com o coerente aumento no de calor sensivel e incremento na temperatura a superficie. Decremento na evaporacao e na precipitacao tambem foram obtidos. A degradacao da flora na Regiao Norte da Africa revelou tendencias medias anuais semelhantes. Os resultados, em ambos os casos, sao comparaveis aqueles oriundos de experimentos congeneres, realizados com modelos de circulacao geral, ressaltando a importancia de modelos de media zonal em estudos dessa natureza. Finalmente, a versao nao acoplada do modelo de vegetacao foi utilizada para simular medias diarias dos fluxos de energia, apresentando bons resultados, quando comparados aos dados coletados durante o Rondonia Boundary Layer Experiment 3 (RBLE 3), no contexto do Anglo-Brazilian Amazonian Climate Observational Study (ABRACOS).
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Padroes climaticos dos vortices ciclonicos em altos niveis no nordeste do Brasil
Valverde Ramirez, M. C.
Neste trabalho foram estudados os padroes de circulacao associados aos vortices ciclonicos de altos niveis (VCAN's) sobre o Nordeste do Brasil e Atlantico Tropical Sul. Utilizou-se as analises diarias do modelo de previsao de tempo do ECMWF e imagens de satelite meteorologicos. Os resultados climatologicos para o periodo janeiro de 1980 - dezembro de 1989 confirmam que os VCAN's formam-se na alta troposfera, apresentando maxima vorticidade ciclonica em 200 hPa e um centro frio em 300 hPa. A maioria dos VCAN's origina-se sobre o Atlantico Tropical sendo mais frequentes nos meses de verao. Geralmente os VCAN's estendem-se para baixo ate 500 hPa, e raramente chegam ate 700 hPa. Eles inclinam-se com a altura para o oeste, e o centro frio esta localizado a leste ou sudeste do centro do vortice. O tempo de vida medio e de 7,1 dias. Nos anos de ""El Nino"" os VCAN's sao mais profundos na vertical, enquanto nos anos de ""La Nina"" sao confinados nos altos niveis. Confirmou-se que os VCAN's originam-se a partir da amplificacao da crista associada a Alta da Bolivia (AB). Essa amplificacao pode ser causada pela incursao de sistemas frontais de latitudes medias, ou por cavados do Pacifico Norte ou do Atlantico Norte que se alinham com a AB na direcao NW-SE ou NE-SW. Os VCAN's podem ter um deslocamento regular ou irregular. Cavados de latitudes medias associados a sistemas frontais e uma bifurcacao interhemisferica a noroeste da America do Sul podem causar deslocamento irregular. Para VCAN's com deslocamento regular e comum observar a presenca de um anticiclone nos altos niveis do Atlantico Sul relacionado com a Zona de Convergencia do Atlantico Sul. O primeiro modo da analise das Funcoes Ortogonais Empiricas da vorticidade relativa em 200 hPa apresenta um padrao de ondas estendendo-se desde a costa leste sul americana ate o Atlantico Sul com orientacao SW-NE. Este modo representa o cavado de latitudes medias, crista amplificada e VCAN, sugerindo que ocorre transferencia de momentum e energia na direcao SW-NE. Para uma area menor inserida no dominio de estudo, o primeiro modo representa o VCAN sobre o oceano e para o segundo modo, o VCAN sobre o Nordeste. Mapas das correlacoes entre as amplitudes destes modos e as series temporais da vorticidade relativa filtrada para toda a area de estudo, indicam uma relacao entre o cavado do Pacifico Sul (120 graus W e 140 graus W) e o padrao de ondas no leste da America do Sul. Assim a presenca deste cavado teria alguma contribuicao na formacao do VCAN.
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Padroes climaticos dos vortices ciclonicos em altos niveis no nordeste do Brasil
Valverde Ramirez, M. C.
Neste trabalho foram estudados os padroes de circulacao associados aos vortices ciclonicos de altos niveis (VCAN's) sobre o Nordeste do Brasil e Atlantico Tropical Sul. Utilizou-se as analises diarias do modelo de previsao de tempo do ECMWF e imagens de satelite meteorologicos. Os resultados climatologicos para o periodo janeiro de 1980 - dezembro de 1989 confirmam que os VCAN's formam-se na alta troposfera, apresentando maxima vorticidade ciclonica em 200 hPa e um centro frio em 300 hPa. A maioria dos VCAN's origina-se sobre o Atlantico Tropical sendo mais frequentes nos meses de verao. Geralmente os VCAN's estendem-se para baixo ate 500 hPa, e raramente chegam ate 700 hPa. Eles inclinam-se com a altura para o oeste, e o centro frio esta localizado a leste ou sudeste do centro do vortice. O tempo de vida medio e de 7,1 dias. Nos anos de "El Nino" os VCAN's sao mais profundos na vertical, enquanto nos anos de "La Nina" sao confinados nos altos niveis. Confirmou-se que os VCAN's originam-se a partir da amplificacao da crista associada a Alta da Bolivia (AB). Essa amplificacao pode ser causada pela incursao de sistemas frontais de latitudes medias, ou por cavados do Pacifico Norte ou do Atlantico Norte que se alinham com a AB na direcao NW-SE ou NE-SW. Os VCAN's podem ter um deslocamento regular ou irregular. Cavados de latitudes medias associados a sistemas frontais e uma bifurcacao interhemisferica a noroeste da America do Sul podem causar deslocamento irregular. Para VCAN's com deslocamento regular e comum observar a presenca de um anticiclone nos altos niveis do Atlantico Sul relacionado com a Zona de Convergencia do Atlantico Sul. O primeiro modo da analise das Funcoes Ortogonais Empiricas da vorticidade relativa em 200 hPa apresenta um padrao de ondas estendendo-se desde a costa leste sul americana ate o Atlantico Sul com orientacao SW-NE. Este modo representa o cavado de latitudes medias, crista amplificada e VCAN, sugerindo que ocorre transferencia de momentum e energia na direcao SW-NE. Para uma area menor inserida no dominio de estudo, o primeiro modo representa o VCAN sobre o oceano e para o segundo modo, o VCAN sobre o Nordeste. Mapas das correlacoes entre as amplitudes destes modos e as series temporais da vorticidade relativa filtrada para toda a area de estudo, indicam uma relacao entre o cavado do Pacifico Sul (120 graus W e 140 graus W) e o padrao de ondas no leste da America do Sul. Assim a presenca deste cavado teria alguma contribuicao na formacao do VCAN.
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1997
Um estudo de complexos convectivos de mesoescala sobre a américa do sul e vizinhanças
Conforte, J. C.
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Verificação do modelo de circulação geral da atmosfera do CPTEC/COLA: ciclo hidrológico e processos de superfície
Costa, P. N. F.
A partir de uma simulação do clima presente, obtida da média dos últimos doze meses de um conjunto de quatro integrações de quinze meses do Modelo de Circulação Geral da Atmosfera - MCGA CPTEC/COLA, forçado por campos de temperatura média mensal climatológica da superfície do mar, realizou-se um estudo de verificação com respeito ao ciclo hidrológico e aos processos de superfície. A verificação da qualidade da solução aproximada enfocando-se o ciclo hidrológico e os processos de superfície foi realizada através de comparações dos resultados obtidos pelo Modelo de Circulação Geral da Atmosfera, com valores climatológicos observados, sendo as análises feitas em várias escalas de espaço (global, regional e em um ponto de grade) e de tempo (anual, verão e inverno e mensal). Os resultados indicaram que o modelo simula os principais padrões de precipitação do globo, como as Zonas de Convergência Intertropical, do Pacífico Sul e do Atlântico Sul (ZCIT, ZCPS e ZCAS) e as zonas de baixa precipitação, como o deserto do Saara e as regiões relacionadas aos centros de alta pressão sobre os oceanos. Porém, o modelo superestima a precipitação e evapotranspiração, enquanto simula corretamente o escoamento superficial e profundo (runoff) em valores médios anual e global. Como acontece com a maioria dos Modelo de Circulação Geral da Atmosfera, o modelo produz excessiva taxa de precipitação em regiões de relevo acentuado e subestima em outras regiões, como é o caso da ZCIT. O modelo também superestima a radiação solar incidente e o saldo de radiação na superfície por causa da fraca absorção de radiação solar pela atmosfera. Todavia, a temperatura do ar à superfície é subestimada, mais provavelmente em consequência das altas taxas de evapotranspiração. A distribuição latitudinal das componentes dos balanços de energia e hidrológico é bem simulada pelo modelo. Com exceção dos rios de altas latitudes e o Rio da Prata, o runoff, quando analisado para as principais bacias do globo, apresenta discrepâncias consistentes com as discrepâncias de precipitação. Os resultados indicam que o modelo superestima a precipitação sobre a maior parte do território brasileiro durante o verão exceto sobre a região Amazônica, onde ela é subestimada. No inverno a precipitação no sul do Brasil, a qual é produzida principalmente pela passagem de sistemas frontais, é subestimada. ABSTRACT: The verification of surface processes and hydrological cycles obtained in the climate simulation experiment using the COLACPTEC atmospheric general circulation model, forced by the monthly mean sea surface temperatures, is conducted. The simulated climate is obtained from the 12-month average of a set of four 15-month integration?s. The verification is made through comparison of model results with climatological values in different spatial scales (global, regional, and grid points) and temporal scales (annual, seasonal, and monthly). The results show that the model effectively captured major patterns of global precipitation, such as ITCZ , SPCZ, and SACZ and the zones of low precipitation such as the Sahara desert and the regions associated high-pression centers over the oceans. The proposed model also satisfactorily represents the surface and subsurface flow (runoff) in terms of annual and global mean values. However the model overestimates the precipitation and evapotranspiration. Besides our model produces excessive rainfall rates in the regions of high topography and lower rainfall rates in other regions for example the ITCZ region, a common characteristic in most general circulation models (GCM). The model overestimates the incident solar radiation and the net radiation at the surface due to weak solar radiation absorption by the atmosphere. However, the surface air temperature is underestimated, probably due to the high evapotranspiration rate. The latitudinal distribution of the components of energy and hydrological balances is well represented, captured by the model. The runoff, when analyzed for the most important global basins of the world, presents consistent discrepancies with the precipitation discrepancies, with the exception of the high latitude rivers and La Plata River. The results indicate that the model overestimates the precipitation over the major part of the Brazilian territory, during the summer except over the Amazon region, where it is underestimated. The precipitation in southern Brazil, which is mainy produced by frontal system activity, is underestimated. |
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Estudo dos sistemas de circulacao de verao sobre a America do Sul e suas simulacoes com modelos numericos
Figueroa, S. N.
Neste trabalho, realizou-se um estudo observacional e de modelagem dos sistemas de circulacao de verao sobre a America do Sul (AS): Zona de Convergencia do Atlantico Sul (ZCAS), Alta da Bolivia (AB), Vortice Ciclonico (VC) e a Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT). Utilizou-se Funcoes Ortogonais Empiricas (EOF) com os dados de vorticidade relativa para 17 veroes, e modelos numericos (modelo de circulacao geral e modelo de area limitada). Os resultados mostram que a formacao da ZCAS nao depende dos Andes, da ZCIT, da conveccao da Africa e da Zona de Convergencia do Pacifico Sul (ZCPS). Entretanto, na ausencia de conveccao tropical sobre a AS, a ZCAS nao se forma. Os Andes sao responsaveis pela localizacao da maxima precipitacao observada durante o verao entre 60 degrees e 50 degrees W e em torno de 10 degrees S. Na ausencia dos Andes, esta zona de maxima precipitacao localiza-se proximo ao Equador, entre 60 degrees e 50 degrees W e em torno de 2,5 degrees S. Portanto, os Andes influenciam indiretamente no posicionamento e na intensificacao da ZCAS atraves da localizacao e intensificacao da maxima precipitacao sobre a parte central da AS. A ausencia da conveccao da ZCIT favorece a ocorrencia de precipitacao na regiao sul do Nordeste. As ondas transientes de numeros de onda zonal 5 e 6 e com periodos de 8 a 10 dias tem influencia na ZCAS. Portanto, para a formacao e manutencao da ZCAS e importante a interacao entre a conveccao tropical sobre a AS e as ondas transientes de numeros de onda zonal 5 e 6, sendo os Andes, a ZCIT e a conveccao da Africa fatores secundarios. Porem, existem outros fatores que modulam a variabilidade intrasazonal da ZCAS. Estas sao, as oscilacoes de 20-30 dias (periodo medio de 22 dias) e de 30-60 dias (periodo medio de 42 dias). Estas oscilacoes tambem estao associadas a teleconexao entre a ZCPS e a ZCAS. A formacao e manutencao do VC quase-estacionario (VCQ) proximo ao Nordeste deve-se a presenca da ZCAS. Os sistemas de circulacao AB, ZCAS e VCQ constituem um sistema acoplado quase-estacionario (SAQE). Este sistema acoplado pode existir na ausencia da ZCIT. Entretanto, a ZCIT do Atlantico tem influencia na intensificacao do SAQE. Neste sistema acoplado, o VCQ depende da ZCAS, a AB depende da conveccao da Amazonia e da ZCAS, a ZCAS depende da conveccao da Amazonia e dos transientes de latitudes medias, e a conveccao da Amazonia depende de fatores de grande escala. Mas existe tambem uma interacao entre cada um dos componentes deste sistema, contribuindo para manter o SAQE por varios dias. Por outro lado, a genese dos vortices ciclonicos transientes (VCT) sobre o Atlantico Sul deve-se a liberacao de calor latente em torno da Bahia, ao sul do Nordeste. ABSTRACT: This work presents an observational and modeling study of the Southern Hemisphere (SH) summer circulation systems over South America, namely, the South Atlantic Convergence Zone (SACZ), the Bolivian High (BH), Cyclonic Vortices (CV), and the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). EOF analysis was used in the observational part to analyze relative vorticity data for 17 SH summer periods. In the modeling part, both Global Circulation and Limited Area Models were used. The results indicate that the establishment of the SACZ does not depend on the Andes Mountains or on the ITCZ or on African convection, or on the South Pacific Convergence Zone (SPCZ). However, the SACZ does not establish itself with absence of tropical convection over South America. The Andes Mountains seem to be responsible for the placement of the SH summer rainfall maxima around 50o-60oW and 10oS. In a simulation without the Andes Mountains, the rainfall maxima is displaced equatorward to 2.5oS. Therefore, the Andes Mountains affect indirectly the position and intensification of the SACZ through anchoring the rainfall maxima over central tropical South America. Weak or no convection over the ITCZ favors precipitation over southern Northeast Brazil. Transient waves with zonal wave numbers 5 and 6 and period of 8-10 days influence the SACZ. In sum, the main factor for the establishment and maintenance of the SACZ is the interaction between tropical convection over South America and the transient waves with zonal wave numbers 5 and 6. The Andes Mountains, ITCZ and African convection are secondary in importance for the SACZ. However, there are other factors which modulate the intraseasonal variability of the SACZ. There are 20-30-day (average period 22 days) and 30-60-day oscillations (average period 42 days) sweeping through the SACZ region. These oscillations are also associated with teleconnection between the SPCZ and the SACZ. The formation and maintenance of the quasi-stationary CV (QCV) over the tropical South Atlantic in the vicinity of Northeast Brazil is directly related to the SACZ. The circulation systems BH, SACZ and QCV constitute a tightly linked, quasi-stationary system. This system can exist independent of the Atlantic ITCZ, but its intensification is related to the Atlantic ITCZ. In this system the QCV depends on the SACZ, the BH depends on Amazon convection and on convection over the SACZ, the SACZ depends on Amazon convection and midlatitude transient disturbances, and, lastly, Amazon convection depends on large scale factors. Additionally there exist interactions among the components of this system (BH-SACZ-QCV) which contribute to maintaining the system for several days. On the other hand, the genesis of transient CV (TVC) is associated to the release of latent heat in southern Northeast Brazil (Bahia region).
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Simulacao de geadas no Sul do Brasil com um modelo de area limitada
Lima, M.
Neste trabalho foi testado o potencial do modelo de area limitada desenvolvido por pesquisadores da Divisao de Previsao Numerica do Japan Meteorological Agency para simular casos de geadas para o Sul do Brasil. Foram feitas simulacoes usando este modelo com 24 horas e 48 horas de antecedencia ao primeiro dia de geada para 14 casos de geadas intensas que ocorreram na decada de 80. O desempenho do modelo foi avaliado considerando quatro variaveis (temperatura proxima a superficie, pressao ao nivel do mar, ventos e geopotencial em 200 hPa) e comparando os campos simulados com os campos das analises do proprio modelo, bem como os campos correspondentes nas analises do ECMWF. Comparacoes entre os campos simulados e as analises do proprio modelo do JMA mostram que, em geral, o modelo reproduz bem tanto o padrao como os valores das quatro variaveis, principalmente no que concerne as simulacoes com 24 horas de antecedencia. Para simulacoes com 48 horas de antecedencia, embora os padroes simulados e os das correspondentes analises sejam similares, os valores das variaveis em baixos niveis em alguns casos nao foram bem simulados. ABSTRACT: In this work, the limited area model developed by researchers of the Numerical Prediction Division of the Japan Meteorological Agency was tested in simulating frosts in the Southern Brazil. Simulations have been done with 24 and 48 hours preceding the first day of frost, for 14 cases of severe frosts occurred at decade of 801 The model performance was evaluated considering four variables (temperature near the surface, sea level pressure, 200-hPa winds and geopotential height) and comparing simulated fields with those from the analysis of the model, as well as with the corresponding analyzed fields of the ECMWF. Comparisons between simulated. and analyzed fields show that the model, in general reproduces the variable patterns and their values mainly for simulations with 24 hours of antecedence. For simulations with 48 hours of antecedence although the simulated and analyzed patterns are similar, the values of low level variables, in some cases have not been well reproduced. .
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Aquecimento final na baixa estratosfera no Hemisferio Sul para os anos de 1985 a 1993
Rosa, M. B.
O estudo da estratosfera nas ultimas decadas tem crescido significativamente, sendo que a maioria tem-se concentrado no hemisferio norte. Este trabalho teve como objetivo fazer uma analise da baixa estratosfera do hemisferio sul, mais especificamente o chamado aquecimento final estratosferico. Este fenomeno ocorre em ambos os hemisferios durante a primavera, estendendo-se, praticamente, durante todo o verao. Sao utilizados dados cobrindo um periodo de nove anos (1985 a 1993) entre as latitudes de 25 graus S e 85 graus S, nos niveis de 100, 70, 50, 30 e 10 hPa e nos meses de setembro a dezembro. Sao analisados o comportamento da temperatura e do vento medio zonal de setembro a dezembro, enfatizando-se as diferencas interanuais no comportamento destas variaveis. A decomposicao em serie de Fourier e empregada no ciclo de energia, como descrito por Saltzman (1957), em cada ano, nos periodos antes, durante e depois do aquecimento final estratosferico. Esta mesma analise e utilizada para os valores medios dos nove anos. O fluxo de calor e momentum assim como suas respectivas eficiencias sao estudadas ano a ano. Por fim utiliza-se o fluxo de Eliassen-Palm para estudar a atividade da estratosfera neste periodo. Destas analises conclui-se que a estratosfera apresenta grande variabilidade tanto no que se refere ao inicio do aquecimento quanto na sua intensidade. O aquecimento final e caracterizado pela presenca de uma alta semi-estacionaria sobre o Pacifico Sul e por uma baixa sobre o Atlantico Sul. A estratosfera, em media, perdeu energia para a troposfera no termo do fluxo de energia geopotencial medio turbulento ( ). Tanto os fluxos de momentum como de calor se desintensificam a medida que o aquecimento o estratosferico progride, sendo que a eficiencia e maior durante o periodo do aquecimento. A componente vertical do fluxo de E-P e mais intensa nas medias latitudes e a componente meridional e mais intensa nas baixas latitudes. A onda-1 do fluxo de E-P apresenta uma periodicidade de 15 dias e a onda-2 de 7 dias.
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Um estudo observacional sobre o padrao de dipolo de anomalias de temperatura da superficie do mar no Oceano Atlantico Tropical
Souza, E. B.
Neste trabalho investigou-se, sob o ponto de vista observacional, as caracteristicas dominantes da circulacao atmosferica de grande escala, desde a superficie ate os altos niveis da troposfera, durante os anos em que se observaram a manifestacao dos eventos do Padrao de Dipolo sobre a Bacia do Atlantico Tropical. Os eventos de Dipolo foram selecionados pelos anos que apresentaram o sinal contrario entre os indices normalizados de TSM computados nas Bacias Norte e Sul do Atlantico Tropical (Servain, 1991). Os resultados mais importantes das analises dos campos compostos mensais e sazonais, calculados para um total de 11 casos para cada fase positiva e negativa do Dipolo, foram os seguintes: As relacoes entre as variaveis oceanicas e atmosfericas na superficie do Atlantico concordaram com os estudos anteriores (Hastenrath e Heller, 1977; Nobre, 1993; Nobre e Shukla, 1996) e o gradiente termico norte-sul e inter-hemisferico modulou o posicionamento da banda de nebulosidade e precipitacao associada a Zona de Convergencia Intertropical e, consequentemente, as anomalias de precipitacao durante os meses da pre-estacao e estacao chuvosa do setor norte do Nordeste Brasileiro. As analises observacionais da circulacao atmosferica em altitude evidenciaram a manifestacao da circulacao meridional anomala e termicamente direta simulada por Moura e Shukla (1981). Durante a fase de desenvolvimento dos eventos de Dipolo observados sobre a Bacia do Atlantico Tropical, os fluxos das radiacoes de onda curta e longa e os fluxos de calor latente (associado aos processos evaparativos da agua oceanica) agem cooperativamente para a genese e manutencao do padrao inverso de anomalias de TSM relacionado com os eventos do Dipolo.
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1998
Variabilidade interanual de campos atmosféricos totais e zonalmente assimétricos
Andreoli, R. V.
A variabilidade interanual de campos atmosféricos totais e zonalmente assimétricos é estudada através de análises de variâncias, padrões de Funções Ortogonais Empíricas (EOF) bem como usando mapas de correlações entre as séries temporais de componentes principais e séries de anomalias filtradas de algumas variáveis, para os períodos de DJF e JJA. O período de estudo é de 1979 à 1995. A área de estudo abrange todas as longitudes porém é delimitada latitudinalmente pelos paralelos 80oS e 80oN. Análise de variâncias (total, interanual e suas razões) foram feitas para pressão ao nível do mar (PNM), vento zonal em 200 hPa, altura geopotencial em 500 hPa, radiação de onda longa (ROL), velocidade vertical em coordenadas de pressão em 500 hPa, e temperatura em 925 hPa, e para altura geopotencial em 500 hPa assimétrico. Estas análises sugerem que a alta variabilidade nos trópicos está relacionada ao ciclo El Niño-Oscilação Sul (ENOS). Sazonalidade é evidente em todos os padrões das variâncias para todas as variáveis, com a máxima variabilidade nas latitudes médias e altas do hemisfério de inverno, exceto para ROL e velocidade vertical. Para essas duas variáveis a variabilidade é pronunciada nos trópicos e durante o verão do HS. O primeiro modo de PNM mostra um padrão de onda número um nas regiões tropical e extratropical, que descreve características consistentes com os extremos da Oscilação Sul (OS). Os padrões de correlação para as outras variáveis mostram diferenças sazonais possivelmente relacionadas a época que se estabelecem os estágios ENOS. As características mais importantes estão relacionadas ao padrão do tipo trem de ondas encontrado nos campos totais e assimétricos de correlação da componente zonal do vento em 200 hPa e da altura geopotencial em 500 hPa. Em DJF notamse, para a componente assimétrica destas variáveis, padrões de trem de ondas na região do Atlântico/África. Em JJA observa-se um padrão de trem de ondas para o vento zonal assimétrico no Pacífico Sul. Estas características não são observadas nos correspondentes campos totais. As características distintas para os padrões atmosféricos de campos totais e assimétricos do vento zonal em 200 hPa e altura geopotencial em 500 hPa, sugerem que possivelmente a parte assimétrica dessas variáveis desempenha papel importante nas interações das circulações tropical e extratropical. ABSTRACT: Interannual variability of total and zonally asymmetric atmospheric fields is studied through analyses of variances and Empirical Orthogonal Function (EOF) patterns as well as using correlation maps between principal component time series and filtered anomalous time series of some variables for DJF and JJA periods. The period of study spans from 1979 to 1995. The domain of the study covers all longitudes but it is latitudinally limitated by the parallels 80oS and 80oN. Variance analyses (total, interannual and their ratios) were done for the total sea level pressure (SLP), zonal wind at 200 hPa, geopotential height at 500 hPa, vertical velocity in pressure coordinates at 500 hPa, outgoing longwave radiation (OLR) and temperature at 925 hPa and for asymmetric geopotential height at 500 hPa. These analyses suggest that the high variability in the tropics is related to El Niño-Southern Oscillation (ENSO) cycle. Seasonality is evident in the variance patterns for all variables, with the highest variability in middle and high latitudes of the winter hemisphere, except for OLR and vertical velocity. For these two variables, highest variability was seen in the tropics and during the austral summer. The first mode of the SLP shows a wavenumber one pattern in the tropical and extratropical regions, which describes features consistent with the extremes in the Southern Oscillation (SO). The correlation patterns for the other variables show seasonal differences possibly related to the periods when the extremes in the SO occur. The most important features are related to wave train pattern found for the total and asymmetric correlation fields of zonal wind at 200 hPa and geopotential height at 500 hPa. In DJF, the asymmetric of these variables show a wave train pattern in Atlantic/Africa region. In JJA wave pattern for asymmetric zonal wind at 200 hPa in the South Pacific is observed. The distinct features of the atmospheric patterns of asymmetric and total fields of zonal wind at 200 hPa and geopotential height at 500 hPa, suggest that possibly the asymmetric part of these variables plays an important role in the interactions of extratropical and tropical circulations. |
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Estudo da influência das estruturas coerentes e da rugosidade na estimativa de fluxos turbulentos sobre o Pantanal
Bolzan, M. J. A.
Analisaram-se dados turbulentos de resposta rápida da velocidade do vento e da temperatura, medidos simultaneamente em duas alturas diferentes, em torre micrometeorológica instalada na Reserva de Passo do Lontra ( O 3 1 57 S 3 34 19 0 0 ¢ ¢ , ; , ), município de Miranda, MS, pertencente à Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, durante o período de setembro e outubro de 1996, correspondente à estação seca no Pantanal Matogrossense. O campo experimental é plano, mas as condições superficiais aí são complexas, pois se caracterizam pela existência de arbustos esparsos, de aproximadamente 8 m de altura, os quais, juntamente com gramínea de aproximadamente 2 m de altura, compõem a cobertura vegetal da região, típica de cerrado. Utilizou-se o método das covariâncias para estimar os fluxos turbulentos de momentum e de calor sensível. Aplicou-se a Transformada em Ondeletas para separar a média da flutuação turbulenta e para detectar e visualizar estruturas coerentes nos campos de velocidade do vento e de temperatura. A ondeleta discreta biortogonal foi utilizada na detecção dos padrões coerentes e a ondeleta contínua do chapéu mexicano foi usada para a elaboração de diagramas em tempo-escala das flutuações dos sinais. Novos critérios de classificação das condições de estabilidade atmosférica foram aplicados no sentido de agrupar os dados disponíveis e propiciar estudo da variação da fração do fluxo turbulento associado a estruturas coerentes em função das condições de estabilidade atmosférica e também da altura. Técnicas de separação em quadrantes, das contribuições das flutuações turbulentas para os fluxos, foram utilizados para melhor compreensão dos processos físicos de intrusão e de ejeção turbulentas. Testes estatísticos serviram para verificar se os fluxos turbulentos poderiam ser considerados como constantes com a altura. O estudo se estendeu a diversas bandas de freqüências que contribuem para o coespectro turbulento. Os resultados mostram um comportamento marcadamente diferente para as estruturas coerentes térmicas e mecânicas, salvo em condições muito próximas da neutralidade. Nestas, predominam padrões de flutuação associados a escalas temporais da ordem de 100 s, as quais provavelmente são manifestações de estruturas do tipo rolo. Sob condições moderadamente instáveis ou sob convecção livre, as estruturas coerentes apresentam menor localização em escala, e parece ocorrer um regime misto em que se verificam contribuições tanto de escalas temporais da ordem de 50 s (típicas daquelas verificadas acima de superfícies lisas), quanto as da ordem de 100 s, típicas de superfícies extremamente rugosas, e possivelmente associadas com a chamada instabilidade do ponto de inflexão. Sob certas condições de estabilidade atmosférica, constatou-se que os fluxos medidos em duas alturas diferentes (5 m de separação) são estatisticamente diferentes. ABSTRACT: The fast response turbulent data consisting of the wind velocity and the temperature, measured simultaneously at two different heights on a micrometerological tower installed in the Reserve Passo do Lontra, ( O 3 1 57 S 3 34 19 0 0 ¢ ¢ . ; . ) covered district of Miranda, MS, is analyzed. The data used is for the period September to October 1996, which corresponds to the dry season in the Pantanal Matogrossense. The experimental site region is flat plane, but with quite complex surface condition. The surface of the site is covered by grasses with height of 2 m and composed of the vegetation typical of the region, along with sparsely spaced trees which grow to about 8 m. The momentum and sensible heat fluxes are estimated using the method of covariance. The Wavelet Transform is applied to separate the turbulent fluctuations, and to separate and visualize the coherent structures, in the wind and temperature fields. The biorthogonal wavelet is used for the detection of the coherent structures and the continuous wavelet (Mexican hat) is used to examine the turbulent fluctuations in time scale. New criteria for the classification of the stability conditions of the atmosphere are used to group the data, and to study the fraction of turbulent flux associated with the coherent structures as a function of the height and stability conditions. Techniques for the separation into quadrants of the turbulent fluctuations are used to better understand the physical processes involved in the intrusion and ejection. Statistical tests are used to verify if the turbulent fluxes are constant with height. The study used various frequency bands that contribute to the turbulent cospectrum. Results show that there is marked difference in the behavior of the thermal and momentum coherent structures, except in conditions of near neutral stability. In these cases, the predominant patterns of fluctuations on scales of about 100 s appear to be related to the roll type structures. Under moderately unstable conditions and in free convection, the patterns of the coherent structures are not well localized in scale, and appear to belong to a mixed regime, varying from temporal scales of 50 s (typical of smooth surfaces) to scales of the order of 100 s (typical of very rough surfaces), and are probably associated with the so called point of instability. Under certain conditions of atmospheric stability, the fluxes measured at the two different heights (5 m separation) are statistically different.
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Inferencia de perfis verticais de temperatura utilizando uma tecnica interativa implicita de inversao
Carvalho, J. C.
Neste trabalho foi utilizado um metodo iterativo implicito de inversao (MIII) para obtencao de perfis verticais de temperatura, baseado no processo de inversao matematica da Equacao da Transferencia Radiativa (EITR).Basicamente este metodo procede a minizacao de um funcional composto por uma norma quadratica mais um termo de regularizacao, utilizando em sua resolucao uma rotina numerica de minimizacao. Alem das funcoes classicas de regulamentacao de Tikhonov, utilizou-se regularizacao baseada no principio da maxima entropia. Numa primeira etapa, apresenta-se uma serie de simulações baseada em dados gerados sinteticamente a partir da EITR, onde foi possivel proceder varios testes, tais como convergencia, comparacao com outras tecnicas e analise de erro. Em seguida, aplica-se o MIII a uma situacao real com dados de radiancias fornecidas pelos sensores do HIRS/2 (Right Resolution Infrared Radiation Sounder). Finalmente, apresenta-se uma comparacao com perfis obtidos por radiossondagem. De um modo geral, os resultados obtidos nas simulacoes realizadas para avaliar a tecnica atestam o bom desempenho do MIII, sobretudo nos niveis de pressao que vao da superficie ate a inversao da tropopausa, que e a regiao de maior interesse meteorologico. ABSTRACT: In this work, we present an iterative implicit inversion method (MIII) to retrieve vertical temperature profiles based on the mathematical inversion of the radiative transfer equation (RTE). The inverse problem is formulated as a nonlinear constrained optimization problem. A regularization term is added to the objective function with the help of a Lagrange multiplier. The regularization function considered is the Tikhonov regularization, and regularization based on the maximum entropy principle. As a first step, it is presented a set of simulations using synthetically data obtained directly from the RTE, then, the method is applied in a real situation with radiance data given by the HIRS/2 (Hight Resolution Infrared Radiation Sounder) sensors. Finally, a comparison with profiles obtained by radiosonde is presented. In general, the proposed algorithm converges to excellent temperature profiles mainly in the tropopause inversion region.
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Manutenção zonal da corrente de jato sobre a América do Sul.
Cruz, G. S.
RESUMO: Dois metodos foram utilizados para explicar a manutencao da corrente de jato sobre a América do sul na estacao de inverno. O primeiro, baseia-se na análise do balanco de energia cinetica total através da circulacao transversal em torno da corrente de jato pelo vento ageostrófico. A corrente de jato para os períodos de El-Niño, La Niña, e outros anos estudados pode ser localmente mantida pelo balanco entre a energia cinética gerada pelo escoamento ageostrófico e a divergência do fluxo de energia. Essas circulacoes transversais direta e indireta sao responsaveis pelas trocas de energia potencial disponível para cinética na entrada da corrente de jato, e pelas trocas de energia cinetica para potencial na saida da corrente de jato. Ressaltando ainda que o estudo dessas circulações devem evidenciar áreas de divergencia-convergencia tanto na alta como na baixa troposfera. Esses padrões dependendo da energia disponível, podem gerar instabilidades que favorecam o surgimento e manutenção de sistemas convectivos de mesoescala. No segundo a manutenção da corrente de jato e estudada utilizando o conceito de energia cinética do estado basico e turbulento. No período de El Niño a corrente de jato se mantem intensa por uma troca de energia potencial disponivel turbulenta para cinética turbulenta (Pe=>Ke) através de movimentos verticais, seguida de uma troca de energia cinetica turbulenta para cinetica do estado básico (Ke=>Km), e ainda uma troca de energia cinetica do estado basico para potencial do estado basico (Km=>Pm), devido a movimentos forcados pela celula de Ferrel. Durante o periodo de La Nina a corrente de jato encontra-se perdendo energia cinetica do estado basico para os movimentos forcados pela celula de Ferrel (Km=>Pm) e para os disturbios baroclinicos (Km=>Ke), precedida de uma troca de energia potencial disponivel turbulenta para cinetica turbulenta (Pe=>Ke) atraves de movimentos verticais, desintensificando desta forma a corrente de jato. ABSTRACT: Two methods were used to explain the maintenance of the jet stream over South America on the winter season. The first one is based in the analysis of the total Kinetic energy budget through the transversal circulation around the jet stream by the ageostrophic wind. The jet stream for El Niño and La Niña events, and years without the presence of these two events may be localy mantained by the budget between the kinetic energy generated by the ageostrophic flow and the energy of flux divergence. The transversal direct and indirect circulations are responsible for the conversion of available potential energy into kinetic in the entrance regions of the jet stream, and for the conversion of kinetic energy into potencial in the exit regions of the jet stream. The study of those circulations may evidence areas of divergence-convergence both in the high and low troposphere. The patterns, depending on the available energy, may generate instabilities which may favor the ocurrence and maintenance of mesoscale convective systems. In the second method the maintenance of the jet stream is studied through the definition of kinetic energy of the basic state and eddies. During El Nino events the jet stream intensity is kept by a conversion of turbulent available potential energy into turbulent kinetic energy (Pe=>Ke) through vertical movements followed by a conversion of kinetic turbulent energy into kinetic energy of the basic state (Ke=>Km), and a conversion of kinetic energy of the basic state into potential energy of the basic state (Km=>Pm), owing to forced movements. During La Nina events the jet stream looses kinetic energy of the basic state to the forced movements (Km=>Pm) and to the baroclinic disturbances (Km=>Ke), preceeded by a conversion of turbulent potential energy into turbulent kinetic energy (Pe=>Ke) through vertical movements, thus weakening the jet stream.
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Estimativa regional de fluxos de calor sensivel e latente em areas de floresta e pastagem na Amazonia
Silva, J. T.
Medida de superficie e da Camada Limite Planetaria (CLP) realizadas nas areas de floresta (10 graus 05'S - 10 graus 19'S e 61 graus 57'W) e de pastagem (10 graus 45'S e 62 graus 22'W) na regiao de Ji-Parana, RO, durante o experimento da camada limite de Rondonia (Rondonia Boundary Layer Experiment - RBLE), nas estacoes secas de julho/1993 (RBLE2) e de agosto/1994 (RBLE3), foram utilizadas para analisar a estrutura e evolucao da CLP e tambem para estimar regionalmente os fluxos turbulentos de calores sensivel e latente. Essas estimativas foram comparadas com as medidas dos fluxos de superficie de calores sensivel e latente feitas pelo instrumento de correlacoes de vortices turbulentos (HYDRA). Perfis de temperatura potencial e de umidade especifica foram obtidos por meio de radiossonda e de balao cativo. As medidas feitas por esses equipamentos foram representativas das caracteristicas de cada tipo de cobertura de superficie. Durante o ciclo diurno, a estrutura e evolucao da CLP sobre a area de pastagem foi bem mais significativa que sobre a area de floresta. As taxas de crescimento entre 11 e 14 HL na area de pastagem chegaram a ser 65 maiores que na area de floresta durante o RBL3, com valores de 351,5 m h e 229,2 m h , respectivamente. Series temporais e medias diarias da altura da CLP e das temperatura potencial e umidade especifica foram analisadas para as areas de floresta e de pastagem durante o RBLE2 e RBLE3. As alturas da CLP foram maiores na area de pastagem, alem de que, a camada residual para essas areas manteve-se durante todo o ciclo diurno. As estimativas regionais dos fluxos de calor sensivel e de calor latente foram feitas atraves da inversao de um modelo simples de camada bem misturada, o qual usa os parametros obtidos dos perfis das propriedades da CLP. Dois modelos simples, baseados nas equacoes de conservacao para a CLP, foram usados para estimar estes fluxos. Um desses modelos incluiu em suas equacoes um termo para estimar a adveccao horizontal. Os resultados mostraram que, para o caso das estimativas dos fluxos de calor sensivel, o modelo sem adveccao tendeu a superestimar os fluxos medidos pelo HYDRA, tanto na area de floresta quanto em area de pastagem. Neste caso, o Desvio Medio Quadratico (DMQ) e o Vies medio global das estimativas do fluxo de calor sensivel, na floresta, foram de 45,1 W m e -20 W m e, para a pastagem, foram de 67,2 W m e -28,5 W m . Para o caso dos fluxos de calor latente, o modelo sem adveccao superestimou grosseiramente os fluxos medidos. Ja o modelo que inclui o termo de adveccao simula melhor os valores medidos tanto de calor sensivel (floresta: DMQ 39,5 W m e Vies -8,5 W m , pastagem: DMQ 55,0 W m e Vies, -11,62 W m ) como de calor latente (floresta: DMQ 64,8 W m e Vies 5,9 W m , pastagem: DMQ 137,7 W m e Vies -29,8 W m ). Estes resultados sugerem que houve uma diferenca significativa entre as estimativas em escala regional dos fluxos e aqueles medidos em unico ponto. Apesar da simplicidade dos modelos, estes fornecem uma alternativa para estimar fluxos de superficie, conhecidas propriedades da CLP obtidas atraves de radiossonda e de balao cativo.
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Estimativa regional de fluxos de calor sensivel e latente em areas de floresta e pastagem na Amazonia
Silva, J. T.
Medida de superficie e da Camada Limite Planetaria (CLP) realizadas nas areas de floresta (10 graus 05'S - 10 graus 19'S e 61 graus 57'W) e de pastagem (10 graus 45'S e 62 graus 22'W) na regiao de Ji-Parana, RO, durante o experimento da camada limite de Rondonia (Rondonia Boundary Layer Experiment - RBLE), nas estacoes secas de julho/1993 (RBLE2) e de agosto/1994 (RBLE3), foram utilizadas para analisar a estrutura e evolucao da CLP e tambem para estimar regionalmente os fluxos turbulentos de calores sensivel e latente. Essas estimativas foram comparadas com as medidas dos fluxos de superficie de calores sensivel e latente feitas pelo instrumento de correlacoes de vortices turbulentos (HYDRA). Perfis de temperatura potencial e de umidade especifica foram obtidos por meio de radiossonda e de balao cativo. As medidas feitas por esses equipamentos foram representativas das caracteristicas de cada tipo de cobertura de superficie. Durante o ciclo diurno, a estrutura e evolucao da CLP sobre a area de pastagem foi bem mais significativa que sobre a area de floresta. As taxas de crescimento entre 11 e 14 HL na area de pastagem chegaram a ser 65 maiores que na area de floresta durante o RBL3, com valores de 351,5 m h e 229,2 m h , respectivamente. Series temporais e medias diarias da altura da CLP e das temperatura potencial e umidade especifica foram analisadas para as areas de floresta e de pastagem durante o RBLE2 e RBLE3. As alturas da CLP foram maiores na area de pastagem, alem de que, a camada residual para essas areas manteve-se durante todo o ciclo diurno. As estimativas regionais dos fluxos de calor sensivel e de calor latente foram feitas atraves da inversao de um modelo simples de camada bem misturada, o qual usa os parametros obtidos dos perfis das propriedades da CLP. Dois modelos simples, baseados nas equacoes de conservacao para a CLP, foram usados para estimar estes fluxos. Um desses modelos incluiu em suas equacoes um termo para estimar a adveccao horizontal. Os resultados mostraram que, para o caso das estimativas dos fluxos de calor sensivel, o modelo sem adveccao tendeu a superestimar os fluxos medidos pelo HYDRA, tanto na area de floresta quanto em area de pastagem. Neste caso, o Desvio Medio Quadratico (DMQ) e o Vies medio global das estimativas do fluxo de calor sensivel, na floresta, foram de 45,1 W m e -20 W m e, para a pastagem, foram de 67,2 W m e -28,5 W m . Para o caso dos fluxos de calor latente, o modelo sem adveccao superestimou grosseiramente os fluxos medidos. Ja o modelo que inclui o termo de adveccao simula melhor os valores medidos tanto de calor sensivel (floresta: DMQ 39,5 W m e Vies -8,5 W m , pastagem: DMQ 55,0 W m e Vies, -11,62 W m ) como de calor latente (floresta: DMQ 64,8 W m e Vies 5,9 W m , pastagem: DMQ 137,7 W m e Vies -29,8 W m ). Estes resultados sugerem que houve uma diferenca significativa entre as estimativas em escala regional dos fluxos e aqueles medidos em unico ponto. Apesar da simplicidade dos modelos, estes fornecem uma alternativa para estimar fluxos de superficie, conhecidas propriedades da CLP obtidas atraves de radiossonda e de balao cativo.
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1999
Variabilidade da precipitacao na regiao sul do nordeste e sua associacao com padroes atmosfericos
Chaves, R. R.
As caracteristicas da circulacao atmosferica associadas a variabilidade da precipitacao durante o periodo chuvoso principal (NDJ) do sul do Nordeste sao determinadas atraves de ACP, Analise de ""Cluster"" e analise de eventos extremos de precipitacao. Utilizou-se dados diarios de precipitacao, dados da reanalise do NCEP, dados de ROL e dados de TSM, Os sistemas meteorologicos de verao que atuam sobre a America do Sul, bem como os fenomenos associados a variabilidade destes, como o ENSO, oscilacao 30-60 dias e padrao de onda do Pacifico ate a America do Sul sao identificados. Nestas analises as anomalias positivas (negativas) de precipitacao sobre o sul do Nordeste estao relacionadas a fase positiva (negativa) do ENSO. Na escala intrasazonal verifica-se que a variabilidade da ZCAS, da ZCPS e do cavado do Nordeste estao correlacionadas. Ressalta-se que o padrao chuvoso esta relacionado com o deslocamento da ZCAS para norte e da ZCPS para leste e tambem o posicionaniento do cavado do Nordeste sobre o Oceano. 0 padrao seco associa-se com o posicionamento da ZCAS em latitudes mais ao sul e o cavado do Nordeste sobre ou proximo ao continente. 0 padrao chuvoso esta associado a intensa conveccao sobre o leste da Amazonia e deslocamento da AB para leste, escoamento em baixos niveis da Amazonia para o sul do Nordeste e intensificacao dos alisios de nordeste sobre a costa setentrional da America do Sul. No padrao seco verifica-se a AB a oeste da sua posicao climalogica, escoamento em baixos niveis direcionado da Amazonia para latitudes ao sul e enfraquecimento dos alisios de nordeste sobre a costa norte da America da Sul. Sobre o Atlantico Sul o deslocamento da Alta Subtropical para leste e enfraquecimento dos alisios de sudeste na costa do Nordeste estao associados com o padrao chuvoso. 0 padrao seco e relacionado ao fortalecimento e/ou deslocamento da Alta Subtropical para oeste e intensificacao dos alisios de sudeste. Em altos niveis, no padrao seco, observa-se que o escoamento e mais zonal e menos intenso sobre a America do Sul e no padrao chuvoso o escoamento e mais intenso sobre latitudes subtropical da America do Sul. ABSTRACT: The atmospheric circulation features associated with the precipitation variability during the main rainy period (NDJ) of the south region of Northeast are determined through the ACP, Cluster Analysis and analysis of extreme precipitation events. Daily precipitation data, NCEP reanalysis, OLR and TSM data are used. The meteorological summer systems of South America, as well as the phenomena associated with their variability, such as ENSO, 30-60 days oscillation and wavetrain patterns over the Pacific Ocean and South America are identified. Positive (negative) anomalies of precipitation in the south region of Northeast are related to the positive (negative) phase of ENSO. In the intraseasonal scale there is a connection among the variability of the SACZ, the SPCZ and the upper cyclonic vortex of Northeast. It is pointed out that the wet pattern is related to the shift of the SACZ northward and the SPCZ eastward and also to the tropical upper cyclonic vortex situated over the Atlantic Ocean. The dry pattern is associated with the SACZ displaced southwards and the tropical upper cyclonic vortex either close or over the continent. The rainy patterns are associated with intense convection over the cast region of Amazon, shift of the Bolivian High to the east, flow at low levels from the Amazon to the south region of Northeast and intensification of the northeast trade winds over the northern coast of South America. In the dry patterns the Bolivian High is displaced to the west of its climatological position, there is flow from Amazon region to the south and weakness of the trade winds on the north coast of South America. Over the South Atlantic Ocean the shift of the Subtropical High eastward and weakness of the southeast trade winds over the Northeast coast are associated with the rainy pattern. The dry pattern is related to strength and/or shift of the Subtropical High to west and intensification of the southeast trade winds. At high levels the westerlies are more intense at subtropical latitudes over South America in the wet pattern than in the dry pattern. |
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Estudo das características atmosféricas na região do Centro de Lançamento de Foguetes de Alcântara (CLA)
Coutinho, E. C.
O estudo estatístico da temperatura do ar, umidade relativa e das componentes meridional e zonal do vento foi realizado para validar os dados das re-análises do European Centre Mediun-Range Weather Forecast (ECMWF) com as radiossondagens do Centro de Lançamento de Alcantara (CLA). O conjunto de dados compreende o período de 1988 a 1993, no horário das 12:00 Z e nos níveis de 1000, 925, 850, 775, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50 e 30 h.Pa. As comparações mostram claramente as diferenças e semelhanças entre as re-análises e radiossondagens. As assimilações conseguiram captar pontos importantes dos perfis verticais das observações como a altura da tropopausa, através dos dados de temperatura, as mudanças de direção do vento, com dados das componentes zonal e meridional do vento, que possuem, Bias entre 0,6-1,5 ms-1. Entretanto os dados de umidade das re-análises do ECMWF foram mais elevados do que os das radiossondagens, com diferenças em torno de 50-70 entre 400-100 hPa. Já a segunda parte deste trabalho realizou a identificação da passagem dos Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOLs) pela região de Alcântara, no período de 1988 a 1997 utilizando o método de mudança do sinal da componente meridional do vento, entre as camadas de 850-700, 700-500 e 850-500 hPa, associada com alta Umidade específica. Após detectados os DOLs, estes foram confirmados por dados independentes de cobertura de nuvens e também pelos espectros de potência da componente meridional do vento. A análise da mudança do sinal de V detectou a presença de DOLs durante todo o ano com intervalo de tempo de 3-6 dias. Esse método revelou 64 eventos na camada de 850-700 hPa, 96 em 700-500 e 100 na camada de 850-500 hPa, onde todos apresentaram alta umidade específica, além de nebulosidade sobre Alcântara, com valores em torno de 80. ABSTRACT: A statistical study of the air temperature, relative humity and wind components was undertaken in order to validate the ECMWF reanalysis data using observational rawinsonde data collected at CLA for the period from 1988 to 1993 at 12:00 Z. The meteorological variables are extracted at the levels of 1000, 925, 850, 775, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50 and 30 hPa. The reanalysis was able to capture important points of the vertical profiles of the rawinsondes, mainly the height and the values (air temperature) of the tropopause, and the changes in the wind direction. However the ECMWF reanalysis data showed stronger humidity than the rawinsondes with differences around 50-70 at 400 and 100 hPa levels. The second part of this work accomplished the identification of the passage of the Easterly Wave Disturbances (EWDs) over the Alcântara region, in the period from 1988 to 1997, using the method of signal change of the meridional component of the wind. This methodology was applied to the 850-700, 700-500 and 850-500 hPa in associatin with an increase of the specific humidity. The cases selected of EWDs detection, they were confirmed by independent data of cloud cover and also by the power spectrum of the meridional component of the wind. The analysis of the V detected the EWDs during all over the year, with time interval varying from 3 to 6 days. This method revealed 64 events in the 850-700 hPa layer, 96 in the 700-500 and 100 in the 850-500 hPa layer, where all presented positive anomalies of the specific humidity how much and cloud cover values around 80 o over Alcântata. |
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Estudo sinotico-dinamico de ciclogenese usando vorticidade potencial
Funatsu, B. M.
Estudou-se um evento de ciclogenese que ocorreu sobre o Uruguai entre os dias 9 e 10 de julho de 1996, utilizando os dados diarios de temperatura, pressao reduzida ao nivel do mar, geopotencial, velocidade vertical e ventos, em 17 niveis isobaricos, do conjunto da reanalise do National Centers for Environmental Prediction (NCEP). O estudo foi baseado nas analises isobarica e isentropica destes parametros, meteorologicos e tambem na analise dos campos de vorticidade potencial. O ciclone extratropical estudado formou-se a partir da propagacao de um vortice ciclonico em altos niveis originado sobre o Oceano Pacifico. Este vortice ciclonico estendia-se ate a superficie e ao cruzar a Cordilheira dos Andes, favoreceu a formacao de um ciclone extratropical sobre a America do Sul. A analise sinotica do evento revelou que este caso pode ser ""classificado"" como ciclogenese orografica, dada a importância fundamental que a presenca da barreira montanhosa teve na intensificacao da baroclinica em superficie, levando a formacao do ciclone extratropical. A interacao do vortice em altos niveis com a onda estacionaria induzida pela Cordilheira Andina, definiu a estrutura baroclinica na vertical que alimentou o sistema em seu estagio de desenvolvimento. Invertendo numericamente os campos totais e da perturbacao de vorticidade potencial, foi possivel recuperar os campos de vento e geopotencial associados. Os resultados mostram que a circulacao foi reproduzida pela parte dinamicamente balanceada do escoamento. Tambem foi avaliada a contribuicao relativa de tres anomalias distintas: da temperatura potencial em superficie e da vorticidade potencial em altos e baixos niveis Os resultados revelaram que em baixos niveis, a contribuicao mais importante para a ciclogenese em superficie (em termos de intensidade) estava relacionada com as anomalias de vorticidade potencial em baixos niveis. A contribuicao conjunta das anomalia de temperatura em superficie e de vorticidade potencial em baixos niveis definiu a posicao do ciclone em superficie. Em altos niveis, a circulacao ciclonica foi devida essencialmente a anomalia de vorticidade potencial na alta troposfera. ABSTRACT: A case study of cyclogenesis that occured on 9-10 of July, 1996 over Uruguay was performed. The data utilized consists on the daily temperature, geopotential, pressure at mean sea level, vertical velocity and wind fields, at 17 isobaric levels, from NCEP. The study was based on isobaric and isentropic analysis of those meteorological parameters, and also on potential vorticity perspective. The extratropical cyclone formed from the propagation of a pre-existent cut-off low in the Pacific Ocean, which reached the surface, and crossed the Andes Cordillera. The synoptic analysis of this case revealed that this event can be classified as a lee cyclogenesis, since the existence of the mountain barrier was fundamental for the intensification of the surface baroclinicity, which, in turn, brougth to the formation of the extratropical cyclone. Also, the Andes Cordillera defined the vertical tilt of the system to the east, favoring the cyclonic vorticity advection at higher levels, above the warm thermal advection at low levels, and it defined the final baroclinic configuration that fed the system in its greater development stage. The numerical inversion of total and perturbation potential vorticity was also undertaken. The results revealed that the evolution of the system can be recovered by the dinamically balanced part of the flow. It was also accessed the relative contributions of three distinct anomalies to this cyclogenesis event: lower boundary temperature perturbation and high and low-levels potential vorticity perturbations. It was found that at low levels, the most significant contribution (concerning intensity) to surface cyclogenesis was related to the low-level potential vorticity perturbation. But the position of the system was defined by the jointed contribution of low-level potential vorticity and lower boundary temperature anomalies. At upper levels, the ciclonic circulation was mostly due to the upper-level potential vorticity perturbation.
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Estudo do balanco de radiacao em areas de floresta e pastagem na Amazonia
Galvao, J. A. C.
Medidas micrometeorologicas de superficie realizadas nas areas de floresta e de pastagem do Projeto ABRACOS na regiao de Ji-Parana foram utilizadas para avaliar o balanco de radiacao, o desempenho de formulas empiricas na estimativa da radiacao de onda longa atmosferica e o balanco de energia para o final da estacao chuvosa e inicio da estacao seca do ano de 1993. O desempenho de 5 diferentes equacoes de estimativas de radiacao de onda longa da atmosfera (Ld) foi avaliado para area de pastagem na Amazonia. De um modo geral, as estimativas de Ld, a partir desses modelos, subestimara a Ld, medida, resultando em valores de desvio medio quadratico (DMQ) de 50,7 a 75,2 Wm-2 , assim como valores negativos de erro medio absoluto (EMA) de 73,0 a -49,1 Wm-2. Isto pode estar relacionado aos coeficientes utilizados nessas equacoes que sao especificas para os locais nos quais foram desenvolvidas, diferentes das condicoes ambientes de pastagem na Amazonia. Um ajuste local desses coeficientes foi realizado, obtendo-se, com isso, melhores estimativas de Ld pelos modelos em que a emissividade e funcao somente da temperatura do ar. Os indices estatisticos das equacoes ajustadas, mostraram coeficientes de correlacoes (R) proximos a unidade, pequenos valores de DMQ e EMA proximos de zero. A particao de energia foi avaliada, e os resultados indicaram que durante o periodo chuvoso, a devolucao de energia para a atmosfera e realizada predominantemente pelo fluxo de calor latente cuja fracao do saldo de radiacao (LE/Rn) utilizada foi 0,79 na floresta e 0,65 na pastagem. Uma pequena parte (H/Rn) e usada para o aquecimento da atmosfera, correspondendo a 0, 17 na floresta e 0,20 na pastagem. No periodo seco, a floresta continua a utilizar uma maior quantidade de energia para evaporar e uma menor quantidade para aquecer o ar, enquanto que na pastagem a transferencia de energia para a atmosfera ocorre em magnitudes muito proximas dos fluxos de calor latente e calor sensivel, principalmente nos horarios entre 11 e 14 Hora Local (HL). No caso do evento de friagem, a devolucao de energia para a atmosfera e realizada predominantemente pelo fluxo de calor latente antes da passagem, cuja fracao do saldo de radiacao (LE/Rn) foi igual a 0,79 para a floresta e 0,71 para a pastagem. Durante a friagem, a fracao de LE/Rn na floresta foi superior a unidade, enquanto que na pastagem a fracao de LE/Rn foi igual a 0,88. Apos a passagem da friagem, a fracao de LE/Rn e H/Rn na floresta e na pastagem retornam ao padrao antecedente a friagem. No caso do evento de nevoeiro, a forma de devolucao de energia para atmosfera tambem e realizada predominantemente pelo fluxo de calor latente, cujo valores da razao de Bowen foram positivos ate 9 HL. ABSTRACT: Micrometeorological observations of the Anglo-Brazilian Amazonian Climate Study (ABRACOS) have been used to study the surface balance radiation, to test the validity of several methods used for estimating of the long-wave atmospheric radiation flux and surface balance energy behaviour of paired forest and pasture sites at Ji-Parana (RO) during the end of the wet season and the start of the dry season of 1993. The performance of 5 methods for estimating the long-wave atmospheric radiation flux (Ld) were tested for a pasture site in Amazon. However, the estimates of Ld from these methods underestimate the Ld values, when compared to the measurements. The root mean square error ranges from 50.7 to 75.2 Wm-2. The values of the mean bias error are negative and range from -73.0 to -49.1 Wm-2. This can be associated to the coefficients used by empirical equations, since they are specific to the place in which they had been developed. A local adjustment of these coefficients were made. Thus, much better estimates of Ld were obtained by methods in which the emissivity is only function of the temperature. The statistical tests of the adjusted equations show correlation coefficients near of unit, smaller values of root mean square error and mean bias error near to zero. The balance energy were considered and the results show that during the wet period, the transfer of energy to atmosphere is done mainly by the latent heat flux, which used 0.79 of the net radiation (LE/Rn) at the forest site and 0.65 at the pasture site. The corresponding values to heat the atmosphere (H/Rn) were 0,17 at the forest site and 0.20 at the pasture site. In the dry period, the forest continue to use most of the energy to evaporation and less energy to heat to the air. At the pasture the transfer of energy to atmosphere is made likely by latent heat flux and sensible heat flux, mainly between 11 e 14 Local Hour (LH). During a friagem event, the transfer of energy to atmosphere is done mainly by latent heat flux (before the friagem crosses the region), which used 0.79 of the net radiation (LE/Rn) at the forest and 0.71 at the pasture site. When the friagem is crossing the sites, the ratio LE/Rn is greater than 1 at the forest site and 0.88 at the pasture site. After the friagem has crossed the area, the values of the ratio LE/Rn and H/Rn at the forest and pasture sites return to the characteristic pre-friagem values. In the case of the fog, the transfer of energy to atmosphere is also done mainly by latent heat flux, and the values of Bowen ratio were positives until 9 LH.
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Uso de filtro digital para iniciar um modelo de area limitada
Harter, F. P.
Neste trabalho utilizou-se a Iniciacao por Filtro Digital (IFD) para remover as oscilacoes de alta frequencia geradas na integracao de um modelo de area limitada que surgem devido ao desequilibrio existente entre os campos de massa e velocidade nos dados iniciais. Com a finalidade de avaliar o impacto do Filtro Digital (FD) em remover frequencias pre-determinadas, implementou-se este filtro num modelo linearizado onde apenas solucoes do tipo ondas de gravidade sao permitidas. Com os experimentos realizados, conclui-se que ao selecionar ondas de um determinado periodo para serem excluidas, a amplitude desta onda e amortecida aproximadamente 50 do seu valor inicial e ondas imediatamente menores sao eliminadas. Assim, o FD aplicado ao modelo idealizado confirmou sua eficiencia em remover ondas de gravidade. Posteriormente a IFD foi implementada no modelo atmosferico de area limitada (LAM) desenvolvido na agencia meteorologica japonesa. A Condicao Inicial (CI) foi a analise do National Centers for Environmental Prediction (NCEP) do dia 31 de dezembro de 1979 as 12:00 UTC. Neste periodo houve a intensificacao de um ciclone sobre o Oceano Atlantico causando condicoes de tempo severas. Utilizou-se uma serie temporal de 12 h na filtragem das variaveis prognosticas. Atraves de quatro experimentos com a IFD para periodos de corte (tc) de 1 h, 2 h, 3 h e 4 h e um sem filtro, concluiu-se que o para a serie de 12h, o tc=3h reduz com maior eficiencia as oscilacoes de alta frequencia. Outros 3 experimentos foram idealizados com a finalidade de estudar o efeito da iniciacao: EXP-1, onde nenhuma iniciacao e realizada; EXP-2, onde o modelo e 4 integrado por 6 horas para amortecer ondas de alta frequencia; EXP-3, com a IFD implementada. Com estes experimentos concluiu-se que a IFD remove as oscilacoes de alta frequencia da simulacao e nao degrada a previsao, isto e, a intensificacao, evolucao e desenvolvimento do ciclone foram simuladas satisfatoriamente. Sob o ponto de vista computacional este esquema e bastante vantajoso por ser nao recursivo, pois nao exige que a serie a ser filtrada seja armazenada. Com a implementacao do FD no LAM, o tempo computacional de uma previsao operacional de 48 horas, aumentou de aproximadamente 15 para aproximadamente 18 minutos numa Estacao de Trabalho Digital de 400 MHz. ABSTRACT: A Digital Filter Initialization (IFD) technique was used in a limited area model to suppress spurious high frequency oscillations caused by an unbalance between initial mass and wind fields. A linearized model supporting only gravity wave modes was used to test the performance of the IFD. The results showed that the IFD was highly efficient in attenuating, in the average, up to 50% of the amplitudes of the large-amplitude high frequency modes, and removing practically all those with smaller amplitude. Subsequently, the IFD was applied to a limited area model (LAM) designed originally at the Japan Meteorological Agency (JMA). The input fields were prepared from a global analysis of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) for 1200 UTC 31 December 1979 by interpolating them to the sigma levels and to the resolution of the LAM. This analysis was chosen because it contained already a cyclone over the southern Atlantic Ocean that would intensify in the next hours. The LAM was then integrated for 12 hours, with the IFD technique incorporated with four cutoff periods (1, 2, 3 and 4 hours) to generate a new initial condition at 18 UTC 31 December 1979. Starting off from this initial state, the LAM was integrated for the next 24 hours, and it was possible to find out that for that 12 hour series, the best cutoff period to filter the unwanted oscillations was that of 3 hours. A set of three 48 hour runs was carried out to study the impact of the filtering technique on the performance of the model basing on two subjective criteria proposed by Lynch (1992). These numerical experiments included one case of no initialization procedure, one with a dynamic initialization in which the integration started six hours before actual comparison began and, finally, one using the IFD. The third case showed that the IFD technique succeeded in removing the high frequency oscillations, with a slight increase in the integration time (15 minutes to 18 minutes for a 48 hour forecast). It is worthy mentioning that this technique is non-recursive, thus avoiding unnecessary efforts to store the data series to be filtered.
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Alguns aspectos teoricos e experimentais da camada limite superficial acima do Pantanal Matogrossense
Marques Filho, E. P.
Neste estudo foram utilizados dados medidos em torre micrometeorologica, localizada no municipio de Miranda (19 graus 6' S e 57 graus 0' W) Pantanal Matogrossense para caracterizar aspectos da estrutura da turbulencia na Camada Limite Atmosferica em periodo de transicao entre a estacao umida e a estacao seca. A Transformada em Ondeletas foi utilizada na analise dos sinais turbulentos, o que possibilitou a filtragern passa-alto dos dados turbulentos e a obtencao de diagramas em tempo-escala que mostraram aspectos interessantes da variabilidade das contribuicao por escala para os fluxos turbulentos. E possivel que as caracteristicas do Pantanal semi-inundado favorecam o surgimento de circulacao locais e consequentemente, de flutuacao de baixa frequencia, o que dificulta a definicao de uma falha espectral. e a separacao entre media e flutuacao turbulenta. Os dados medidos com instrumentos de resposta lenta, provavelmente dentro da subcamada de transicao, mostraram alguma discrepancia com as relacao estabelecidas pela Teoria da Similaridade de Monin e Obukhov, especialmente para as trocas de momentum sob condicao instaveis. Os dados obtidos com instrumentos de resposta rapida, medidos acima da subcamada de transicao, apresentaram bom acordo com as parametrizacao dos momentos turbulentos de segunda ordem. As caracteristicas complexas do terreno nao eram totalmente isotropicas e a altura do deslocamento do plano-zero, calculado pelo metodo de De-Bruin e Verhoef, variou segundo a direcao do vento medio. As informacoes fornecidas pelos espectros turbulentos das componentes horizontais de velocidade, permitiram que se estimasse razoavelmente bem, atraves da metodologia proposta por Liu e Ohtaki, a altura da camada de mistura para condicao instaveis. Abstract: In this study it was used data from the micrometeorological tower located at Miranda city ( 19 degree 6' S 5 degree 0 W), in the Pantanal Matogrossense, in order to characterize aspects of the structure of turbulence in the atmospheric boundary layer, in the transition period between wet and dry seasons. The Wavelet Transform was used in the analysis of the turbulent signals, which allowed the high-pass filtering of the turbulent data and the obtained time-scale diagrams showed interesting aspects of the variability of covariance contribution to turbulent fluxes in different scales. It is possible that the semi-flooded Pantanal characteristics favor the presence of local circulations, and as a consequece, low-frequency flutuations, makes difficult to define accurately the spectral flaw and the separation between the average and turbulent flutuation. The data taken from the slow response instruments showed some discrepancy compared to the relations established by the Monin-Obukov Similarity Theory, specially concerning the momentum exchanges under unstable conditions, probably due to the transition sublayer. The data measured from fast response instruments, taken above the transition sublayer, presented good agreement compared to the parameterizations of turbulent momentum of second order. The complex characteristics of the terrain were not totally isotropic and the displacement height of the zero-plane, calculated by the De-Bruin and Verhoef method, changed according to the average wind direction, The infomation given by the turbulent spectra of the horizontal components of velocity allowed a good estimation of the mixed layer height for unstable conditions, utilizing the methodology proposed by Liu and Ohtaki. |
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Efeitos da turbulencia no crescimento de goticulas por condensacao de vapor d'agua em nuvens
Martins, J. A.
Os mecanismos fisico-quimicos envolvidos nos estagios iniciais da nuvem tem importancia fundamental no desenvolvimento da precipitacao. Este trabalho aborda as propriedades envolvidas no crescimento de goticulas por condensacao de vapor d'agua no interior de nuvens. O crescimento por condensacao, de acordo com a teoria de Howell, nao considera os efeitos da turbulencia e, consequentemente, nao representa caracteristicas probabilisticas envolvidas no crescimento de goticulas em nuvem. Os efeitos de um ambiente turbulento sobre os estagios iniciais do desenvolvimento de uma distribuicao de goticulas crescendo por condensacao em nuvens quentes foram investigados. Neste trabalho, estes efeitos foram analisados atraves de um modelo conceitual, no qual o campo de supersaturacao no entorno das goticulas e flutuante no tempo e os termos devido a curvatura da goticula e devido a presenca de um soluto sao mantidos na equacao de crescimento. O uso de um modelo simplificado de turbulencia para simular um campo de supersaturacao mostra que, quando movimentos turbulentos estao presentes, podem ocorrer mudancas na forma da distribuicao do tamanho das goticulas. Os resultados obtidos mostram que a turbulencia pode causar um, alargamento da distribuicao, e que este alargamento e mais pronunciado na regiao das goticulas menores. ABSTRACT: The processes involved in the initial stages of cloud formation are of fundamental importance for the development of precipitation. This work studies the processes involved when cloud droplets are growing by condensation. According to Howells theory, the condensational growth neglects the effects of turbulence and consequently does not represent the probabilistic features involved in the process of cloud droplets growth. In this study, the effects of a turbulent environment on the development of the droplet spectra growing by condensation in a warm cloud are investigated. Such effects are analysed using a conceptual model, in which the supersaturation field around the droplets is floating with time and the curvature and solute terms are not neglected in the growth equation. A simple model of turbulence was used to simulate supersaturation fields and showed that turbulent motions lead to changes in the spectra shape. The results show that turbulence could cause some broadening in the cloud droplet distribution. This broadening is largest in the region of smallest droplets.
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Desempenho do modelo global CPTEC/COLA durante episódios de ZCAS, utilizando os esquemas de convecção profunda tipo kuo e arakawa-schubert relaxada
Mendonça, A. M.
Um dos fenômenos meteorológicos de verão mais importantes da América do Sul é a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). Diversos estudos têm sido feitos a fim de compreender a dinâmica atmosférica envolvida na sua formação. Neste trabalho, avalia-se a performance do modelo global do Centro de Previsão e Estudos Climáticos (CPTEC) durante três episódios de ZCAS. A avaliação do modelo é realizada com base em índices estatísticos, tais como erro médio, erro médio quadrático e coeficiente de correlação linear, para as variáveis altura geopotencial, temperatura virtual, convergência do fluxo de umidade, umidade específica, vento zonal, vento meridional e água precipitável. A avaliação da previsão de precipitação é baseada no índice threat score, dividindo-a em quatro categorias, chuva-não chuva, chuvas fracas, moderadas e fortes. Duas versões do modelo global são utilizadas, uma com o esquema de parametrização da convecção profunda tipo Kuo e outra com o esquema Arakawa- Schubert Relaxada (RAS). Compara-se a performance das duas versões para os casos de ZCAS selecionados em relação às regiões: América do Sul (AS), Tropical (TR), Extratropical (EX), Continente (CON) e Oceanos (OCE). Observa-se que a formação, a intensificação e a dissipação da ZCAS influenciam na qualidade das previsões, determinando em alguns casos, o final da previsão útil. A versão do modelo com parametrização Arakawa-Schubert apresenta melhor desempenho em prever a altura geopotencial (500 hPa), convergência de umidade (850 hPa), ventos zonal e meridional (850 hPa) em todas as regiões; no nível de 250 hPa, o vento zonal sobre as regiões AS, TR e CON e o vento meridional sobre a região TR; a temperatura virtual (1000 hPa) sobre as regiões AS, TR, EX e CON, e a água precipitável sobre as regiões AS, TR e CON. A versão com parametrização KUO apresenta-se melhor para a umidade específica em todas as regiões, para o vento zonal (250 hPa) e água precipitável sobre as regiões EX e OCE, e vento meridional sobre as regiões AS, EX, CON e OCE. A análise do índice threat score indica que ambas as versões apresentam melhor desempenho em prever a ocorrência/não ocorrência de precipitação e deficiência em prever chuvas fortes. Entretanto, em geral, a versão com Arakawa-Schubert apresenta melhores resultados. ABSTRACT: One of the most important meteorological phenomena during summer in South America is the South Atlantic Convergence Zone (SACZ). Several studies have been accomplished in order to understand the atmospheric dynamics involved in its formation. In this work, the performance of the Center for Weather Forecast and Climate Studies (CPTEC) global model is evaluated during three episodes of SACZ. The evaluation of the model is accomplished based on statistical indexes, such as mean errors (BIAS), root mean square errors and anomaly correlation of geopotential height, virtual temperature, moisture convergence, specific humidity, zonal and meridional winds and precipitable water. The evaluation of the precipitation forecast is achieved by using threat score for rain-no rain, weak rain, moderate rain and heavy rain categories. Two versions of the global model are used, one with the Kuo parameterization for the deep convection scheme, and the other with relaxed Arakawa-Schubert (RAS) scheme. The performance of the two versions is compared for the selected SACZ episodes over the regions: South America (AS), Tropics (TR), Extratropics (EX), Continent (CON) and Oceans (OCE). It is observed that the formation, the intensification and the dissipation of SACZ affect the forecasts quality, determining in some cases, the end of the useful forecast. The version of the model with Arakawa-Schubert parameterization shows better performance in forecasting the geopotential height (500 hPa), moisture convergence (850 hPa), zonal and meridional winds (850 hPa) in all the regions; at 250 hPa, the zonal wind on the regions AS, TR and CON, and the meridional wind on the region TR; the virtual temperature (1000 hPa) on the regions AS, TR, EX and CON, and the precipitable water on the regions AS, TR and CON. The version with Kuo parameterization shows better performance for the specific humidity in all the regions, for the zonal wind (250 hPa) and precipitable water on the regions EX and OCE, and meridional wind on the regions AS, EX, CON and OCE. The analysis of the threat score index indicates that both versions shows good performance in forecasting occurrence/not ocurrence of precipitation and deficiency in forecasting heavy rain. In general, forecasts based on the Arakawa-Schubert scheme produces better results. |
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Estudo do vento e da turbulência na camada limite atmosférica em áreas de floresta e pastagem na Amazônia
Oliveira, P. J.
Uma análise da estrutura e evolução dinâmica da Camada Limite Atmosférica (CLA), através do estudo do comportamento do vento e da turbulência na CLA, foi realizada usando medidas de superfície e da CLA, em áreas de floresta (10º05'S e 10º19'S e 61º35'W-61º57'W) e de pastagem (10º45'S e 62º22'W) na região de Ji-Paraná, estado de Rondônia, durante as estações seca de 1994 e chuvosa de 1999. As análises de superfície foram feitas baseadas no Comprimento de Obukhov (L), obtido através do instrumento de Correlação de Vórtices Turbulentos (HYDRA), e a estrutura vertical do vento e da turbulência, a qual é representada pelo Número de Richardson (Ri), foram obtidas através de dados de Radiossonda e de Balão Cativo. Os resultados mostram que a estrutura dinâmica da CLA apresenta características semelhantes às mostradas em trabalhos anteriores, que estudaram apenas a parte termodinâmica (Fisch, 1996 e Tóta, 1998). De acordo com os resultados obtidos, o vento na floresta é, em média, 2 m.s-1 mais intenso que na pastagem, e a direção média do vento apresenta-se de ENE acima de 1000m e de ESE na região abaixo, em ambos os sítios durante a época seca. Na época chuvosa, a precipitação é um fator importante na determinação do comportamento do vento. Na época seca, o regime instável ocorre mais cedo na pastagem (6 HL) do que na floresta (8 HL), com valores de L de 75 e 160m, respectivamente. Na época chuvosa, por outro lado, o regime instável surge antes das 6HL, na pastagem, mas com persistência apenas após as 8HL, sendo L em tomo de 75m, na pastagem. A turbulência, de acordo com o Ri, surge próximo à superfície às 10HL e 11:30 HL na pastagem e floresta, respectivamente, propagando-se na vertical até no máximo 1400m na pastagem e 900m na floresta, na época seca. Durante o período chuvoso, inicia-se às 8HL na pastagem e às 9HL na floresta. ABSTRACT: The analysis of the structure and dynamic evolution of the Atmospheric Boundary Layer (ABL), through the study of the behavior of the wind and turbulence in to ABL, was accomplished using measures from surface and ABL, in forest (10º05'S-10º19'S and 61º35'W-61º57'W) and pasture areas (10º45'S and 62º22'W) in the Ji-Paraná city, Rondonia state, during the dry season of 1994 and rainy season of 1999. The surface analyses were made based on the Obukhov Length (L), obtained from Eddy Correlation Instrument (HYDRA), and the wind and turbulence vertical structure, which is represented by Richardson Number (Ri), were obtained from Radiosonde and Tetheredsonde data. The results show that the dynamic structure of the ABL presents characteristics similar to shown in previous works, studying a thermodynamic approach (Fisch,1996 and Tóta, 1998). In agreement with the results, the wind in the forest is, on average, 2m.s-1 more intense than pasture, and the mean wind direction comes from ENE above 1 000m and from ESE in the area below, in both sites during the dry season. In the rainy season, the precipitation is an important factor determining the wind behavior. During the dry season, the unstable regime happens earlier in the pasture (6 Local Time) than forest (8 LT), with values of L equal to 80 and 160m, respectively. At wet season, on the other hand, the unstable regime appears before 6LT, but with persistence just after 8LT, and L is around 75m, in the pasture. The turbulence, in agreement with Ri, appears at IOLT and at 11:30LT in the pasture and forest, respectively, developing in the vertical about 1400m in the pasture and 900m in the forest, at dry season. During the rainy period, it begins at 8LT in the pasture and at 9LT in the forest.
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Impacto de parametrizacoes de conveccao em ciclogenese sobre o oceano
Rocha, R. P.
Simulacoes numericas de um evento de ciclogenese no Atlantico Sul foram conduzidas para analisar o comportamento de tres parametrizacoes de cumulus, (Kuo; Kain e Fritsch; Fritsch e Chappell). 0 modelo atmosferico utilizado e o da Japan Meteorological. Ageney, adaptado para America do Sul. A dependencia das parametrizacoes de cumulus a resolucao horizontal foi examinada considerando duas grades (75 e 25 km), Durante as 72 horas de simulacao com 75 km identificou-se duas fases distintas na atuacao das parametrizacoes de conveccao. Na primeira fase, ate 36 horas, o ciclone possui caracteristicas semelhantes com os tres esquemas. Na segunda fase, apos 36 horas, o ciclone foi mais profundo com o esquema de Kuo. As semelhancas na primeira fase foram atribuidas a atmosfera condicionalmente instavel e com alto teor de umidade na coluna vertical nas imediacoes do ciclone. Sob essas condicoes, o aquecimento diabatico total possui distribuicao vertical e intensidade muito proxima para os tres esquemas, embora com particoes diferentes entre convectivo e na escala da grade em funcao da parametrizaçao de cumuius utilizada. Na segunda fase, a instabilidade condicional restringe-se ao centro-norte do ciclone, onde os esquemas de Kain e Fritsch e Fritsch e Chappell mostraram maior area com atividade convectiva do que o de Kuo. No entanto, ao sul do ciclone a atmosfera tomou-se condicionalmente estavel e dominou o esquema na,escala da grade, independente da parametrizacao de conveccao. Porem, o aquecimento diabatico total foi maior com a parametrizacao de Kuo, explicando assim o ciclone mais intenso. A reducao do espacamento de grade (25 km) define melhor a estrutura de mesoescala associada ao ciclone, mas sem modificar as principais caracteristicas das duas fases mencionadas. Um experimento adicional mostrou que a liberaçao de calor latente foi fundamental para o desenvolvimento e deslocamento do ciclone com ambas resolucoes horizontais. Abstract: Numerical simulations of a South Atlantic cyclogenese event were performed in order to examine the role of three cumulus parameterizations (Kuo; Kain and Fritsch; Fritsch and Chappelly The atmospheric model employed is the Japan Meteorological Agency limited area model, adapted to the South America region. The effect of the cumulus parameterization depending on the horizontal resolution was examined by running the model with grid length of 75 km and 25 km. In a 72 h run with the 75 km grid-length two distinct phases were identified. The first phase, from 0 to 36 h, showed similar features for the three schemes. In the second phase, from 36 h onward, the Kuo parameterization yielded a more deeper cyclone. The similarities in the first phase were attributed to a wet and conditional unstable atmosphere surrounding the cyclone. Under these conditions, the total diabatic heating was very similar with the three schemes, although they presented different partitions between grid-scale and convective heating. In the second phase, the conditional instability arose on the north flank of the cyclone, where the Kain and Fritsch and Fritsch and Chappell schemes showed a larger areal convective activity than the Kuo. However, in the southern region of the cyclone the atmosphere became stable, and the grid-scale scheme was dominant in the three schemes. Nevertheless, the total diabatic heating was larger with the Kuo parameterization, which explains the more intense cyclone. The increase of the horizontal resolution enhanced the mesoscale structure associated with the cyclone. However no significant modifications on the two phases were observed. An additional experiment evidenced that the release latent heat played a crucial role on the development and displacement of the cyclone in both spatial resolutions. |
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Estudo das variacoes das funcoes-peso em microondas sobre o Brasil, utilizando o modelo ATM
Siqueira, J. R.
As funcoes-peso de dez canais da ""Advanced Microwave Sounding Unit"" (AMSU) do sistema ""Advanced TIROS-N/NOAA Operational Vertical Sounder"" (ATOVS), calculadas utilizando o modelo de transferencia radiativa ""Atmosphere Transmission at Millimetric and Submillimetric Wavelenghts"" (ATM), foram comparadas com as funcoes-peso definidas para a AMSU/ATOVS. Dos dez canais, cinco referem-se as linhas de absorcao do oxigenio em torno de 57,29 GHz, que constituem a unidade AMSU-A (canais 2, 4, 5, 6 e 8), e os outros cinco estao associados as linhas de absorcao do vapor d'agua em torno de 183,31 GHz, que compoem a unidade AMSU-B (canais 16 a 20). Foram utilizados perfis verticais atmosfericos padroes, implicitos no modelo ATM (tropical, latitudes medias de verao e inverno), e perfis verticais climatologicos de temperatura e umidade da atmosfera de regioes do Brasil. A atual versao do modelo ATM estabelece uma parametrizacao do coeficiente de absorcao dos gases, atmosfericos em microondas mediante o fornecimento de perfis verticais de pressao, temperatura, umidade e concentracao de gases da atmosfera. Alguns parametros de entrada tambem sao fixados, tais como: emissividade da superficie, angulo de visada do sensor e frequencia central do canal. As funcoes-peso calculadas utilizando os perfis atmosféricos do modelo sao comparadas com as estabelecidas para o Brasil e com as da AMSU/ATOVS. Alem disso, foi realizado um estudo sobre as variacoes espacial e sazonal das funcoes-peso no Brasil. Tambem verificou-se a influencia da emissividade da superficie terrestre e do angulo de visada do sensor no calculo das funcoes-peso. Os resultados mostraram consistencia entre as funcoes-peso para maioria dos canais da AMSU-A. Para os canais da AMSU-B, observou-se uma discrepancia entre as funcoes-peso obtidas com os diversos perfis climatologicos. Isto sugere a definicao de funcoes-peso mais especificas para o Brasil. A emissividade da superficie e o angulo de visada do sensor exerceram forte influencia em algumas funcoes-peso dos canais das AMSU-A e AMSU-B. ABSTRACT: The weighting functions of the ten Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU) channels of Advanced TIROS-N/NOAA Operational Vertical Sounder (ATOVS), calculated from the Atmosphere Transmission at Millimetric and Submillimetric Wavelengths (ATM) model, were compared with those from the AMSU/ATOVS. Among the ten channels, five refer to the oxygen absorption lines around 57,29 GHz, that constitute the AMSU-A (channels 2, 4, 5, 6 and 8), while the other five are associated to water vapor absorption lines around 183,31 GHz, that compose the AMSU-B (channels 16, 17, 18, 19 and 20). Standard atmospheric vertical profiles (tropical and midlatitudes in summer and winter) implicit in the ATM model and the temperature and humidity climatological vertical profiles of regions in Brazil were utilized. The current version of the ATM model calculates the absorption coefficient of the atmospheric gases in microwave spectrum utilizing atmospheric vertical profiles of pressure, temperature, humidity and concentration of gases. Some input parameters are also included, such as surface emissivity, sensor view angle and central frequency of the channel. The weighting functions calculated from the standard atmospheric vertical profiles of the model were compared with those from the AMSU and Brazil. Moreover, spacial and seasonal variations of the weighting functions over Brazil were studied; the influence of the surface emissivity and of the sensor view angle in the calculation of weighting functions was verified. The results show consistency among the weighting functions for the majority of the AMSU-A channels. For the AMSU-B channels, a discrepancy among the weighting functions obtained with the climatological profiles was observed. This suggests a more specific definition of the weighting functions for Brazil. The surface emissivity and the sensor view angle exerted strong influence on some of the weighting functions of AMSU-A and AMSU-B channels.
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2000
Estudo do balanço de radiação em área de policultivo na amazônia
Correia, F. W. S.
Medidas das componentes do balanço radiativo e das variáveis micrometeorológicas foram coletadas em experimento realizado durante a estação seca de 1999 na região Amazônica para o estudo do balanço de radiação em área recultivada do Projeto SHIFT na Amazônia Central. Esta área originalmente era de floresta primária, tendo sido desmatada para plantação de seringueira e, mais tarde abandonada. A floresta secundária decorrente foi então queimada, para estabelecimento de sistemas de plantação experimentais. O balanço de radiação foi comparado com medidas obtidas em área de floresta adjacente (Reserva Florestal Ducke). Avaliou-se o desempenho de cinco diferentes formulações para a estimativa da radiação de onda longa da atmosfera(Lî)na área recultivada. De modo geral, as formulações resultaram em valores de Lî sobrestimados. Usando coeficientes locais, os melhores ajustes foram obtidos com as formulações de Swinbank (função da temperatura), de Brunt e de Brutsaert (função da pressão de vapor e da temperatura), seguidas das formulações de Satterlund e de Idso e Jackson. Outrossim, a discriminação entre as cinco formulações feitas a partir do algoritmo de Box e Hill indicaram que a melhor parametrização ajustada foi a de Idso e Jackson, seguindo-se, respectivamente, as de Swinbank, de Satterlund, de Brutsaert e de Brunt. Ressalta-se que a melhor probabilidade para a parametrização de Idso e Jackson deve-se possivelmente ao fato de ela sub- e sobre-estimar os valores medidos de modo mais regular. O albedo médio da área recultivada foi praticamente da mesma ordem que o albedo da floresta primária, com valor médio para o período igual a 0,14. Os valores médios de radiação solar global no dossel do policultivo e na floresta são bastante similares, cerca de 7 superior no policultivo. Cerca de 55 da radiação de ondas curtas que chegou no dossel do policultivo alcançou sua superfície, enquanto na floresta este percentual foi de 10, aproximadamente cinco vezes menor. O saldo de radiação, estimado em função da radiação solar incidente medida, mostrou alta correlação, enquanto o albedo estimado em função do ângulo de elevação do Sol, ajustado por polinômios de segundo grau, devem ser usados com cautela, uma vez que os coeficientes de correlação foram relativamente baixos. Finalmente, ressalta-se que as diferenças observadas nos parâmetros microclimáticos entre floresta e policultivo, resultam das variações no uso da terra e das diferentes coberturas de vegetação da floresta tropical. ABSTRACT: Micrometeorological observations have been used to study the radiation balance over recultivation areas of the SHIFT Project in the Central Amazon, during the dry season. The site was first cleared of primary forest to make way for an experimental rubber plantation which was abandoned soon after. Later, the secondary forest which had evolved was cleared and burnt to establish the plantation systems. The radiation balance was compared with measurements obtained in a adjacent forest (Ducke Reserve). The performance of 5 methods for estimating the long-wave atmospheric radiation flux (Lî)were analyzed. However, the estimates from these formulations underestimate Lî values, when compared to the measurements. Using local coefficients, the estimate of Lî from the equation proposed by Swinbank (1963)showed better results, followed. In addition, the discrimination among the 5 models considered, using the Box and Hill algorithm, showed best adjust with the Idso and Jackson formulation, than the estimate obtained from the formulations proposed by Swinbank, Satterlund, Brutsaert and Brunt. Mean daily albedo of the recultivation area was 14, agreeing well with other tropical forest measurements. The difference in the daily pattern of incoming solar radiation (Kî)between the sites was found to be 7 higher at the recultivation area. Approximately 55 of Kî reaches the surface, while this value was much less at forest (10). The net radiation measurements on the basis of Kî, showed excellent accuracy. In contrast, the albedo estimated in terms of the sun's elevation angle must be considered with caution. Therefore, the variability in micrometeorological variables results from changes in land use and vegetation cover in tropical forest areas.
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Assimilacao de informacao de radiâncias em modelos de previsao númerica do tempo utilizando um sistema de análise objetiva estatístico em espaco-físico
Espinoza, E. S.
A utilização de informação de radiâncias pode ser realizada de duas maneiras dentro do processo de assimilação: uma que envolve a assimilação direta de radiâncias ou processar a informação de radiâncias para obter parâmetros geofísicos, tais como temperatura e umidade que são assimiladas posteriormente. 0 segundo processo é uma inversão do modelo de transferência radiativa que é mal-condicionado, é que esta relacionada com a primeira estimativa. Neste trabalho são usadas as técnicas variacionais de assimilação: unidimensional (1D-Var)e tridimensional (3D-Var), para comparar os dois processos de assimilação que envolve informação de radiâncias para o Hemisfério Sul, numa região compreendida entre 10 degree N a 35 degree S e 35 degree W a 80 degree W. Estas técnicas foram implementadas e comparadas em um sistema de assimilação unidimensional e tridimensional, usando dados simulados para os sensores do TOVS 15 (HIRS e MSU)que são sensores que nos dão o perfil vertical em forma de radiâncias, relacionadas com as variáveis de geopotencial e razão de mistura. Os resultados obtidos mostram que a assimilação direta de radiâncias tanto para o caso 1D-Var como para o caso 3D-Var têm valores do Erro da Análise expressa como desvio-padrão ligeiramente menores que os obtidos para a assimilação de dados recuperados; do ponto de vista computacional o custo para assimilação direta de radiâncias foi menor que para assimilação de dados recuperados. ABSTRACT: The use of radiances in data assimilations systems can be of two forms: direct assimiliation, or they may be pre-processed to retrieve geophysical parameters, like temperature or humidity for subsequent assimilation. The second process involved the invertion of a radiative transfer equation that is ill-posed, and therefore requires the use of prior information. In this work the variational techniques 1D-Var and 3D-Var are used in order to compare the two process of data assimilation (directly or retrievals)in the South Hemisphere, in the area delimited by 10 degree N to 35 degree S and 35 degree W to 80 degree W. These techniques are implemented and compared in a one-dimensional and three-dimensional assimilation system using simulated data from the TOVS 15 (HISR and MSU)infrared-temperature profiling instruments in relation with the parameters of geopotential and mixing ratio. The analysis error patterns indicated for both 1D-Var and 3D-Var radiance analysis have similar erros than the retrievals case. The computacional cust for the radiance assimilation is also less that the retrieval option.
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Análise dos balanços de vorticidade, calor e umidade no modelo global do CPTEC/COLA para previsão de tempo
Mendonça, R. W. B. M.
Balanços de vorticidade, calor e umidade em grande escala, para fenômenos meteorológicos, tais como: Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e Alta da Bolívia (AB), Ciclogêneses e Sistemas Frontais, El Niño e La Niña são obtidos a partir das análises do National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Os termos das equações são analisados individualmente, visando a identificação dos termos predominantes e suas respectivas evoluções temporal e espacial em cada uma das situações. As "fontes" ou "sumidouros" de vorticidade, calor e umidade são interpretados com base no resíduo. Numa outra etapa do trabalho, avalia-se o desempenho do Modelo Global CPTEC/COLA, comparando-se os resultados obtidos para as previsões com aqueles das análises. Nota-se que, em muitos casos, os termos relativos à advecção vertical nas equações apresentam uma maior contribuição para os resíduos, principalmente nas regiões convectivamente ativas. Isto indica que o resíduo pode ser atribuído a mecanismos de subgrade, tais como a convecção, que não podem ser representados pelas variáveis de grande escala. De uma forma geral, a avaliação do desempenho do Modelo Global mostra que as previsões concordam satisfatoriamente com as análises apenas em 24, 48 e 72 horas para os episódios 1 e 2 que correspondem aos casos de ZCAS e Alta da Bolívia, e Ciclogêneses e Sistemas Frontais, respectivamente. Os episódios de El Niño e La Niña não são bem previstos; apresentando diferenças significativas entre as previsões e as análises já em 24 horas. ABSTRACT: The large scale vorticity, heat and moisture budgets for meteorological phenomena such as South Atlantic Convergence Zone (SACZ) and Bolivian High, Cyclogenesis and Frontal Systems, El Niño and La Niña are obtained using the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) analyses. The terms of equations are calculated and analyzed individually with the objective of identifying the dominant components and their temporal and spacial evolutions in the budgets. The vorticity, heat and moisture sources and sinks are interpreted based on residuals. In another step, the performance of the CPTEC/COLA Global Model is evaluated comparing the forecasts with the analyses. It is noticed that the vertical advection terms play an important contribution to the residuals especially in the regions with intense convective activity. This indicates that the residual can be attributed to subgrid-scale mechanisms, such as convection, which the large scale data cannot depict. In general, the evaluation of the performance of the Global Model shows that the 24, 48 and 72 hours forecasts agree satisfactorily with analyses of the SACZ - Bolivian High system and Ciclogenesys - Frontal Trough Sistem. The Global Model shows some deficiency in capturing the position and intensity during El Niño and La Niña episodes. |
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Estimativas de evapotranspiracao espacial e evaporacao de lagos no Pontal do Paranapanema pelo modelo conceitual de relacao complementar de Morton
Roque, R. O.
O modelo conceitual de relacao complementar de Morton foi utilizado nas estimativas medias mensais de evapotranspiracao potencial e espacial e evaporacao de lagos na regiao do Pontal do Paranapanema. 0 desempenho do modelo foi verificado em comparacao as estimativas pelo metodo de Penman e medidas de Tanque Classe A em duas localidades: Presidente Prudente e Teodoro Sampaio, no periodo de 1976 a 1997. A medias mensais de evapotranspiracao espacial em Teodoro Sampaio variaram de 168 mm no verao a 52 mm no inverno e foram 83 das potenciais, e em Presidente Prudente, variaram de 134 mm no verao a 17 mm no inverno, e foram 41 das potenciais. As taxas de evapotranspiracao do ambiente umido, definidas por Morton, se aproximaram das estimadas pelo metodo de Penman. As medias mensais de evaporacao de lago variaram em Teodoro Sampaio de 181 mm no verao a 78 mm no inverno e de 176 mm no verao a 90 mm no inverno em Presidente Prudente. 0 metodo de Penman superestimou as taxas de evaporacao de lago obtidas pelo modelo de Morton em 8 no caso de Teodoro Sampaio e subestimou em 5 em. Presidente Prudente. Em Teodoro Sampaio, o modelo de Morton superestimou a evaporacao de lago em relacao as medidas de Tanque Classe A em 14. 0 modelo de Morton forneceu estimativas mais realistas e consistentes das taxas de evapotranspiracao potencial, espacial e evaporacao de lagos, quando comparadas com as obtidas a partir de seus efeitos nas observacoes climatologicas de rotina, usadas para calculo da evapotranspiracao (evaporacao)potencial. Abstract: Morton's complementary relationships conceptual model was used to estimate the monthly averages of areal and potential evapotranspiration and lake evaporation in the Pontal do Paranapanema region. The model performance was verified in comparison to Penman's estimates and Class A pan measurements at two places: Presidente Prudente and Teodoro Sampaio, in the period 1976 - 97. Areal evapotranspiration monthly averages, ranging from 168 mm in summer to 52 mm in winter, 83 of potentials, were obtained at Teodoro Sampaio and ranging from 134 mm in summer to 17 mm in winter, 41 of potentials, were obtained at Presidente Prudente . The wet environment evaporation rates defined by Morton were close to the ones estimated by Penman's method The monthly average lake evaporation rates varied from 181 mm in summer to 78 mm in winter at Teodoro Sampaio, and from 176 mm. in summer to 90 mm in winter at Presidente Prudente. Penman's method overestimated the lake evaporation rates calculated by Morton's method by 8 at Teodoro Sampaio and underestimated by 5 at Presidente Prudente. At Teodoro Sampaio, Morton's method overestimated the lake evaporation in relation to Class A pan measurements by 14. Morton's model provided more realistic and consistent potential and areal evapotranspiration and lake evaporation rates, obtained from their effects on the rotine climatological observations, used to calculate potential evapotranspiration (evaporation). |
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A influência das TSMS dos ocenos Pacíficos e Atlântico nas chuvas de monção da América do Sul
Veiga, J. A. P.
Foram usados dados de radiação de onda longa emitida (ROL), temperatura da superfície do mar (TSM) fornecida pelo NCPE e dados médios mensais de precipitação para 22 postos meteorológicos numa área de atuação do sistema de monção da América do Sul (SMAS). A climatologia de precipitação (1961-1999) deixou claro que a área escolhida para o estudo, apresenta dois regimes bem definidos de precipitação, um chuvoso (DJF) e outro seco (JJA). A climatologia mostrou que durante os meses de setembro a fevereiro (período de atuação da MVAS) o total mensal de chuva pode alcançar 80 % do total anual. Quanto as datas de início e fim da estação chuvosa estimadas por climatologia de pêntadas de ROL (1974-1996), os campos mostraram que os postos meteorológicos localizados ao nordeste (NE) da área de estudo apresentam períodos chuvosos mais curtos que os demais. As datas de início da estação chuvosa ao longo de todo período estudado (1974-1996), apresentaram grande variabilidade, mas não foi observado nenhuma associação com anos de El Niño e La Niña. Com relação a correlação linear entre as anomalias médias de TSM e as chuvas de monção de verão [DJF (representadas pelo IMV)], os resultados mostram que ambos oceanos causam variabilidades no padrão de chuvas sobre a região. Foi observado que sobre o oceano Pacífico existem quatro extensas áreas de influencia sobre as chuvas de monção na AS (Niño 4 e Niño 3.4, COC, parte sul central e NE da austrália). Tais áreas de influencia sobre as chuvas de monção podem ser devido ao acoplamento oceano-atmosfera, onde o mesmo induziria a formação e a propagação de ondas de Rossby que influenciam a ZCAS e possivelmente as chuvas na área de monção. Sobre o oceano Pacífico os campos de correlações lineares apresentam um padrão tipo dipolo norte-sul que se mantém por 4 meses (Julho à outubro), e depois dá lugar à uma extensa área com correlação negativa na costa leste do continente sulamericano que se mantém por 2 meses (novembro e dezembro), a associação das chuvas de monção com entre 5 e 20º S pode ser explicada no Oceano Atlântico como uma possível intensificação dos ventos associados as anomalias negativas de TSM, onde os mesmos transportariam umidade para dentro do continente e causaria assim o aumento das chuvas na época do verão. Além disso, temos um possível efeito da convecção e liberação de calor latente da Amazônia que junto a variabilidade na intensidade e posição da Alta da Bolívia podem afetar o transporte de umidade da Amazônia para a área de monção influenciando a intensidade das chuvas de verão na área de monção. ABSTRACT: Monthly information of outgoing long wave radiation (OLR), sea surface temperature (SST), and rainfall from 22 meteorological stations in eastern South America were used to identify the rainfall characteristics of the South American Monsoon systems (SAMS). The 1961-1999 rainfall climatology for the area allowed the identification of two seasons with marked precipitation regimes: a well defined rainy season in December, January and February, and a dry season in June, July and August. The period where the summer monsoon in South America is more intense was identified from September- February, and this can hold up to 80% of the annual total rainfall. The onset of the rainy season as estimated from outgoing long wave radiation pentad climatology 1974-1996 showed that on the northeastern part of the monsoon area, rainy seasons are shorter as compared to the rest of the region. The dates of the onset of the rainy season during the whole period 1974-1996 show large interannual variability, that does not seem to be related to El Niño or La Niña. The correlation analysis between sea surface temperature anomalies and rainfall in the monsoon area, represented by the Summer Monsoon Rainfall Index (IMV), show that both Atlantic and Pacific affect the variability of rainfall on the region. In the Pacific, 4 areas that may exert some influence on the IMV were identified: Niño 3.4-Niño 4, Chilean central coast, south central Pacific and the western Pacific of Northeast of Australia. This influence can be related to an atmospheric-oceanic coupling, that favours the propagation of Rossby waves that affect the South Atlantic Convergence Zone and possibly the monsoon rainfall variability. In the Pacific Ocean, correlation fields exhibit a North-South dipole type pattern that lasts at least 4 months (July- October), followed by a region of negative correlations between November and December. On the Atlantic, the band of negative SST-rainfall correlations between 5° and 20°S can be explained through the intensification of the winds related to these SST anomalies, which entails a stronger moisture transport into the continent and thus an increment of rains on this area. In addition, an effect of convection and latent heat release in Amazonia combined with modifications in the intensity-location of the Bolivian high can also affect moisture transport from this region to the monsoon area, thus affecting the intensity of the summer rains on the monsoon area. |
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2001
A variabilidade da precipitação e suas relações com as medidas por satélite, radar e divergência do vento em altos níveis durante o LBA - WETAMC
Lima, A. A.
Com os dados coletados no experimento WETAMC foi possível realizar um estudo detalhado do ciclo diurno da convecção tropical na Amazônia. A combinação de diferentes instrumentos tais como o radar (CAPPI 2 km), imagens de satélites, redes de pluviômetros e radiossondagens em alta resolução temporal foram fundamentais no estudo da variabilidade dos campos de nuvens e dos processos de precipitação. Foi analisado ciclo diurno da fração de cobertura de nuvens utilizando basicamente quatro limiares de temperatura de brilho, que representavam desde a cobertura total de nuvens até a cobertura essencialmente convectiva. Séries temporais de frações de cobertura para diferentes refletividade do radar e da precipitação foram comparadas às séries de cobertura de nuvens. Este estudo mostrou uma predominância, durante a madrugada, da cobertura total de nuvens, um mínimo de nebulosidade em torno do meio dia, seguido de um forte aumento da cobertura convectiva e forte precipitação. Analogamente a fração de cobertura de nuvens, foi investigada a fração de chuva utilizando desde os limiares que representavam a fração total de chuva até frações de chuva intensa/convectiva. A fração de chuva apresentou máximos em todos os limiares durante o horário de máxima precipitação. Relações existentes entre a temperatura de brilho (K) e a refletividade do radar (dBZ) foram verificadas proporcionando a utilização destas variáveis como estimadores de precipitação. A estimativa da precipitação foi abordada através da utilização de equações lineares no intervalo de tempo de 1, 3, 6, 24 horas. Essa estimativa melhorava à medida que escalas de tempo maiores eram utilizadas. O ciclo diurno da divergência do vento em altos níveis no canal do vapor d’água foi analisado em relação às demais variáveis, mostrando que a divergência do vento é um preditor da cobertura de nuvens convectivas, mostrando ser uma ferramenta potencial em estudos diagnósticos e prognósticos. ABSTRACT: Radiosonde, satellite data, TOGA radar 2 km CAPPI and rainfall collected from the TRMM-WETAMC/LBA experiment are used to investigate the diurnal cycle of the tropical convection, the relationship between brightness temperature and precipitation and the use of the high level wind divergence to estimate precipitation and convective cloud cover. GOES satellite images were used to describe the diurnal modulation of the total/high/convective cloud fraction. Radar 2km CAPPI were used to describe the diurnal cycle of the rain fraction for different thresholds. An average over the four networks rain gauge was applied to describe the average hourly rainfall. The cloud drift winds from water vapor images was used to compute the upper air wind divergence. High and convective clouds area reach their maximum some hours after the maximum rainfall detected by rain gauge and radar 2 km – CAPPI. The minimum cloud cover occurs only a few hours before the maximum precipitation and the maximum cloud cover occurs during the night. These results suggest the following mechanism controlling the diurnal cycle: in the morning, cloud cover decreases as the solar flux increases. In the beginning of the afternoon convection rapidly develops, high and convective clouds fraction increase rapidly and the maximum precipitation. The relationships between the brightness temperature and the radar reflectivity were also verified. Precipitation was estimated based on linear equations integrated in the time interval of 1, 3, 6, 24 hours, it was observed improvements in the estimate when was used larger scales of time. Finally, the diurnal cycle of the upper air wind divergence is very close to the diurnal cycle of the precipitation. The upper air divergence can be used to forecast the convective cloud cover or to evaluate the convective rainfall. |
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Estudo das radiações solar e terrestre acima e dentro de uma floresta tropical úmida
Moura, R. G.
Em um experimento micrometeorológico realizado durante a campanha WETAMC/LBA (de 26/01 a 10/03/1999) realizaram-se medidas de radiação solar e terrestre em ambiente de floresta tropical de terra firme na Reserva Biológica do Jaru- RO (10o05' S; 61o56' W). Coletaram-se dados de fluxo incidente e refletido de radiação de solar global usando piranômetros, incidente e refletido, de radiação fotossinteticamente ativa (RFA) usando sensores quantum, e do balanço de radiação usando-se saldo-radiômetros, tanto no topo da torre micrometeorológica como em 5 níveis (35, 30, 25, 15 e 2,5 metros) no interior da floresta. Os mesmos fluxos foram obtidos utilizando-se um conjunto composto de doze piranômetros, doze piranômetros (sensores quantum) e oito saldo-radiômetros distribuídos ao redor da base da torre. Coletaram-se também, as quatro componentes do balanço de radiação utilizando-se um saldo-radiômetro (independente), apenas no topo da torre micrometeorológica. Adicionalmente foram coletadas informações que dizem respeito ao índice de área foliar (IAF), utilizando-se um imageador digital de dossel, marca/modelo CID-110 equipado com lente do tipo olho de peixe de 8mm. Aproximadamente 50% da radiação média diária extra-terrestre foi observada no topo da floresta, sendo esta composta de 46% de RFA e 54% de radiação na faixa do infra-vermelho próximo (IVP). Os valores dos coeficientes de refletividade foram 13,7%, 3,6% e 22,0%, respectivamente, para radiação solar (R↓), RFA e IVP. A relação entre o saldo de Radiação Rn e R↓ foi descrita adequadamente pela expressão Rn = 0,852 R↓ - 22,6 Wm-2. O fluxo de radiação no chão da floresta representou apenas 3,5%, 1,9% e 2,8% dos respectivos fluxos no topo da floresta, para R↓, Rn e P↓, respectivamente. A composição espectral da radiação solar no chão da floresta é constituída de 25% de RFA e 75% de IVP. O perfil de extinção de radiação no interior da vegetação pode ser descrito de maneira análoga à lei de Beer, sendo que a camada superior da copa, entre 30 e 35 m de altura, é a parte que mais absorve radiação solar e emite radiação de onda longa. Os dias que predomina a radiação difusa, a floresta pode ser considerada homogênea na distribuição de seus elementos e apresenta um Índice de Área Foliar médio de aproximadamente 5,6 m2/m2. ABSTRACT: In a micrometeorological experiment accomplished during the campaign WETAMC/LBA (from 26/01 to 10/03/1999) measurements of solar and terrestrial radiation were made on a tropical forest environment, at Biological Reservation of Jaru- RO (10º 05'S; 61º 56' W). Data of incident and reflected solar global radiation flux were collected using pyranometers, incident and reflected photosintetically active radiation flux using quantum sensors and the radiation budget using net radiometers, on a micrometeorological tower of 60 meters, in six levels (58, 35, 30, 25, 15 and 2,5 meters). Near the forest ground was installed a set of radiometers composed of twelve pyranometers, twelve quantum sensors and eight net radiometers distributed around the base of the tower. Downward and upward long wave radiation were collected by two pyrgeometers (Kipp & Zonen), just placed on the top of the micrometeorological tower. Additionally, it was collected information of leaf area index (LAI), using a Digital photographic camera, model CID-110, equipped with lens of 8mm. Only 50% of extraterrestrial radiation were observed at the level of forest top, which was spectrally composed by 46% of PAR and 54% of near infrared solar radiation (NIR). Calculated values for albedos of solar radiation (R↓), PAR and NIR were 13,7%, 3,6% e 22,0%, respectively. The relationship between net radiation, Rn, and solar radiation, R↓, was adequatelly described by the expression Rn = 0.825 R↓ - 22,6 Wm-2. Radiation flux near the forest floor were only 3,5%, 1,9% e 2,8% of the forest top radiation flux, respectively, for R↓, Rn e P↓. The spectral composition of the solar radiation reaching the ground was 25% of PAR and 75% of NIR. The extintion profile of radiation inside the canopy could be described by an expression similar to the Beers law. The upper layer of the canopy, between 30 and 35 m, is the more effective in absorbing solar radiation and emmitting long wave radiation. In dominant diffuse radiation conditions the forest can be considered homogeneous for the distribution of its vegetation elements, with a mean Leaf Area Index (LAI) of approximately 5,6 m2/m2. |
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Um estudo de avaliação estatística do modelo global do CPTEC com relação ao número, trajetória e intensidade de ciclones e anticiclones para o Hemisfério Sul.
Pesquero, J. F.
A evolução dos modelos numéricos de previsão de tempo, em grande parte, é resultado de avaliações que determinam erros sistemáticos no mesmo. Sendo assim, o modelo global de previsão numérica de tempo do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) foi submetido a uma avaliação de suas previsões, com o objetivo de encontrar erros sistemáticos nas trajetórias dos sistemas transientes de alta e baixa pressão. O período de avaliação foi de setembro de 1998 a agosto de 1999 e foram utilizadas as previsões de 24, 48, 72, 96 e 120 h do campo de pressão ao nível médio do mar para o Hemisfério Sul (HS). Foi desenvolvido um esquema numérico que localiza os sistemas de baixa e alta pressão e encontra as suas trajetórias. Verificou-se que o modelo do CPTEC tende a prever ciclones mais rápidos em todos os períodos e horários, exceto no verão após 72 horas. A diferença da velocidade média mostrou que o modelo previu centros de baixas cerca de 1 a 3 km/h mais rápidas que as observadas. A mesma análise feita com os anticiclones mostrou que o modelo previu também centros de alta pressão mais rápidos, mas com diferenças médias menores que 1.0 km/h. Consequentemente a posição dos centros de alta e baixa previstos foram a leste do observado. Com relação à intensidade dos sistemas, os ciclones foram bem previstos em SON, DJF e mais intensos cerca de 1 a 1,5 mb, em média, com relação ao observado em MAM e JJA. Os anticiclones foram bem previstos em MAM e mais intensos que os observados nas outras estações. Com relação à variação da pressão em 24 horas, o modelo do CPTEC tem melhor desempenho em prever a intensificação de sistemas de baixa pressão (71%) do que seu enfraquecimento (68%). Nota-se que, de um modo geral, o modelo tem melhor desempenho em prever a intensificação de sistemas de alta pressão (72%) do que o enfraquecimento dos mesmos (62%). A comparação das trajetórias dos sistemas de baixa pressão nas previsões de 24 a 120 horas, mostrou que o modelo subestima o número de trajetórias de baixa pressão à sudoeste dos oceanos Atlântico, Pacífico e Índico e a subestimação aumenta, gradativamente, a cada horário de previsão. ABSTRACT: The numerical weather prediction (NWP) models are in constant evolution in the last 40 years. Studies of systematic model errors are essential for the improvement of the models and the weather forecasts. In the present study the (T062L28) global NWP model of Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) is evaluated through tracking of low and high-pressure centers. The period of evaluation is one year, from September 1998 through August 1999. The meteorological variable used in this study is the mean sea level pressure (MSLP) for the whole Southern Hemisphere (SH) and the forecast times used are 24, 48, 72, 96 and 120 hours. A numerical algorithm is constructed to locate the low and high-pressure centers and to trace their trajectories from grid point MSLP data given at regular intervals of time. The numerical algorithm is validated by applying it to the analyses of National Centers for Environmental Prediction (NCEP) and then comparing the results with the known cyclone and anticyclone frequency and their trajectory climatologies for the SH. The major cyclone trajectory frequency is situated around 60ºS in all seasons. The anticyclone trajectory frequency is situated around 35ºS in summer and 32ºS in winter. These results agree with the findings of Simmonds and Keay (2001). The algorithm is applied to the forecast fields of MSLP and the results are compared with those obtained from the analyses with a view to detect systematic model errors in terms of pressure center frequency, intensification and their velocity of propagation. The CPTEC model tends to forecast cyclones moving faster than observed in all seasons and forecast times, except in summer after 72 hours forecast. The difference in seasonal mean speed can be as high as 3 km/h. The anticyclones are also faster in the forecasts but with a smaller difference (up to 1 km/h). The forecast cyclone intensities are close to the observed intensities in spring (SON) and summer (DJF), and they are deeper by about 1.0 to 1.5 hPa in autumn (MAM) and winter (JJA). The anticyclone intensities are satisfactorily forecasted in MAM and are stronger than observed in the other three seasons. The 24-hour cyclone deepening rates are better forecast (71%) than their filling rates (68%). The 24-hour anticyclone construction rates are better forecast (72%) as compared to their destruction rates (62%).
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Estudo de caso sobre o papel dos fluxos de calor latente e sensível em superfície em processos de ciclogênege de costa leste ocorrido na costa da América do Sul
Piva, E. D.
Foram realizadas simulações com o objetivo de estudar o impacto dos Fluxos de Calor Total (FCT)de Calor Latente (FCL)e de Calor Sensível (FCS)em superfície sobre o desenvolvimento de uma ciclogênese explosiva observada na costa leste da América do Sul ocorrida no período de 28 a 30 de maio de 1999. Também verificou-se o papel da Corrente do Brasil neste evento. Utilizou-se o modelo de área limitada da Japan Meteorological Agency (MAL-JAPA), o qual foi adaptado para a região da América Sul. Os dados utilizados foram as reanálises do National Centers for Environmental Prediction (NCEP - ex - National Meteorological Center - NMC), com resolução horizontal de 2,5§ x 2,5§ e 17 níveis na vertical, e dados de TSM obtidos do NMC. Os resultados das simulações mostram que a ausência dos fluxos de calor em superfície e diminuiu a intensificação do ciclone e tiveram o maior impacto na fase de rápido desenvolvimento do ciclone. Os FCL contribuíram mais para os FCT do que os FCS. As principais diferenças obtidas nas simulações com e sem fluxos de calor em superfície foram que, nestas últimas, seus impactos foram aumentar a estabilidade estática e diminuir a disponibilidade de umidade, gerando assim, menor Liberação de Calor Latente (LCL). Inicialmente estas diferenças foram pequenas e localizadas em pequenas regiões mas, no decorrer das simulações, estas aumentaram em magnitude e em área. Com base nestes resultados, pode-se concluir que os fluxos de calor em superfície são mais importantes no período anterior à fase de rápido aprofundamento do ciclone, agindo no sentido de instabilizar e umedecer a atmosfera sobre o oceano próximo ao continente, facilitando o desenvolvimento de um sistema que se desloca do continente para o oceano. Os resultados da simulação realizada com a TSM climatológica sugere que os meandros associado às Correntes do Brasil e das Malvinas causaram pouco impacto no desenvolvimento dos ciclones estudados. ABSTRACT: A cyclogenesis case observed over South America coast is simulated with the aim of verifying the impact of the surface latent (FCL), sensible (FCS)and total (FCT)heat fluxes. The Brazil current role is also explored. The limited-area model of Japan Meteorological Agency (MAL-JAPA)adapted to South America region is used in this work. The data used to initial and boundary conditions are the NCEP/NCAR reanalysis. This case is an explosive cyclogenesis event developed during May 28-30, 1999. The results of the simulations show that the surface heat fluxes had large contribution to the development of the extratropical cyclone. The FCL had more contribution to the FCT than the FCS. Simulations without surface heat flux show that the static stability is larger and the availability of humidity is less than in the simulation with FCT. In the beginning the differences were small and localized over small regions, but during the evolution of the simulations the differences grew in their magnitude and extension. Based in these results, it is possible conclude that the surface heat fluxes are more important in the early development phase of the cyclone and they also contribute for the atmosphere to become unstable and humid over the ocean adjoining the continent. These conditions are favorable to the development of a system moving over this region. The results of the simulation with the climatological sea surface temperature suggest that the meanders associated with the Brazil and Malvinas currents do not have much impact in the studied cyclone development.
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Balanço de umidade e influência de condições de contorno superficiais sobre a precipitação da amazônia
Rocha, E. J. P.
A Amazônia é uma região com baixa densidade de rede de observações meteorológicas. A utilização de re-analises do ECMWF e do NCEP, viabilizou a determinação do balanço de umidade na Amazônia. As variáveis do balanço de umidade foram calculadas a partir das re-análises do ECMWF. Observa-se que os campos de umidade específica e vento nos baixos níveis atmosféricos (até 400 hPa), são bem representados e, portanto, os campos de água precipitável e fluxos de umidade integrados na coluna atmosférica, são próximos aos observados. Entretanto, os campos de precipitação e divergência de umidade tendem a seguir os resultados dos modelos utilizados para obtenção das reanálises, onde os centros de máximas precipitações, associados aos sistemas de grande escala e escala sinótica (ITCZ e ZCAS), são bem acentuados e deslocados mais para o sul em relação à climatologia de precipitação observada, superestimando a precipitação no Nordeste brasileiro e subestimando-a na Amazônia. Também no modelo CPTEC/COLA, a parametrização da convecção profunda de Kuo-Anthes, concentra a precipitação nos máximos de convergência associados a ZCAS e ITCZ, devido a isso, o termo de partição b, foi alterado para que a atmosfera sempre contivesse 20% da umidade específica, houve uma melhor distribuição da precipitação sobre a Amazônia. Então, utilizou-se este modelo modificado, para simular e avaliar a influência das condições de contorno (TSM próximo ao litoral equatorial da América do Sul, no Pacifico e Atlântico e tipo de vegetação) e efeito dos Andes sobre a precipitação da Amazônia. Observou-se que o papel da floresta sobre o regime de precipitação é muito importante, fazendo com que a precipitação seja reduzida em até 14%, quando a floresta é substituída drasticamente por caatinga, porém os máximos de noroeste da Amazônia e nordeste (costa do Amapá e Pará) são mantidos, com menor intensidade e, o mínimo entre estes dois máximos, é ampliado afetando mais o centro e nordeste da Região. As anomalias de TSM que afetam mais intensamente a precipitação na Amazônia, são às observadas sobre o Atlântico equatorial na costa nordeste, observa-se a intensificação ou desintensificação do máximo de precipitação observado neste litoral, caso a anomalia seja positiva ou negativa, respectivamente. As simulações feitas com o modelo modificado considerando ou não os Andes, mostram que este não tem um papel fundamental sobre o posicionamento dos máximos de precipitação da Região Amazônica, mais é importante para a intensificação do máximo de precipitação ao longo do eixo noroeste-sudeste, sendo mais intensa que o normal na extremidade sudeste, área sobre influência da ZCAS. Entretanto, não foram observados deslocamentos significativos dos grandes sistemas convectivos (ZCAS e ITCZ), que afetam a América do Sul. ABSTRACT: The Amazon is a region with a small number of meteorological observation stations. The utilization of the ECMWF and NCEP re-analyses made if possible to determine the humidity balance in Amazon. The humidity balance variables were calculated from the ECMWF re-analyses. The fields of specific humidity and wind at low atmospheric levels (up to 400 hPa) are well represented by the ECMWF re-analyses and then, the fields of precipitable water and humidity fluxes integrated in the atmospheric column, are similar to the observed. Nevertheless, the fields of precipitation and humidity divergence tend to follow the results of the models employed to obtain the re-analyses, where the centers of maximum precipitations, associated with the systems of large and synoptic scales (ITCZ and ZCAS), are reasonably strong and shifted to the South with respect to the climatology of observed precipitation, overestimating the precipitation in the Northeast of Brazil and underestimating this in the Amazon. The deep convective parametrization of Kuo-Anthes, concentrates the precipitation at the maximum of the convergence associated with ZCAS and ITCZ. When the partition term b, was modified in order to keep the atmosphere always with 20% of the specific humidity, there was an improved distribution of precipitation over the Amazon. This modified model was em ployed to simulate and assess the influence of boundary conditions (SST near the equatorial coast of South America (Atlantic and Pacific) and the type of vegetation) and the effects of the Andes over the Amazonian precipitation. There was observed that the role of the forest in the precipitation regime is very important, producing a 14% precipitation reduction when the forest is substituted for caatinga. Nevertheless, the Northeast and Northwest (Amapá and Pará coasts) maximum are kept with smaller intensity and, the minimum between the two maximum is amplified affecting more the Center and Northeast of the Amazon. The SST anomalies that affect more strongly the Amazon precipitation are the observed over the Equatorial Atlantic at the Northeast coast. The intensification or the attenuation of the precipitation maximum of this coast, in case the anomaly is positive or negative, respectively, are observed. The simulations performed with the modified model considering or not the Andes, show that they does not play a fundamental role in the location of the precipitation maximum in the Amazon region. However, the Andes are important to the intensification of the precipitation maximum along the Northeast-Southeast axis. The precipitation is more intense than the normal at the Southeast extremity, area under the influence of ZCAS. However, significant motions of large convective systems (ZCAS and ITCZ) that affect the South American region, were not observed.
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Estimativa da capacidade de armazenamento de água no solo do Brasil.
Rossato, L.
A umidade do solo é um fator determinante nos processos de transferência entre o solo e a atmosfera. Existem várias técnicas ou métodos para a sua determinação, a qual pode ser feita direta ou indiretamente, utilizando-se diferentes instrumentos. No entanto, estes métodos demandam tempo e trabalho, o que pode ser inviável sobre extensas áreas, como é o caso do Brasil. Por esta razão, a umidade do solo é geralmente estimada a partir dos componentes de entrada e saída de água no solo, os quais são conhecidos como Balanços Hídricos. Estes possibilitam avaliar a contabilidade hídrica do solo, até a profundidade explorada pelas raízes, calculando-se, sistematicamente, todos os fluxos positivos (entrada de água no solo) e negativos (saída de água do solo). Assim, considerando-se a importância da estimativa da umidade no solo, este trabalho teve por objetivo elaborar um balanço hídrico para todo o Brasil, utilizando-se nova abordagem que incorpora características espaciais da distribuição das propriedades físicas dos solos. Para calcular o balanço hídrico em todo o território brasileiro utilizou-se uma expressão simplificada, a qual é função do armazenamento de água no solo disponível para as plantas, da precipitação e da evapotranspiração real da cobertura vegetal. O armazenamento de água no solo foi obtido a partir da estimativa da capacidade de campo e do ponto de murcha utilizando-se funções de pedo-transferência (FPT). Estas funções permitem estimar as propriedades hidráulicas a partir de dados básicos dos solos, como, por exemplo, o percentual de areia, de silte, de cascalho e de matéria orgânica, conteúdo de carbono e massa específica global. Para o cálculo da evapotranspiração utilizou-se o modelo de Penman-Monteih. Alguns parâmetros desse modelo foram corrigidos em função das diferentes classes de coberturas vegetais, as quais foram identificadas através do mapa de vegetação do modelo SiB ("Simple Biosphere"). Outrossim, a estimativa média mensal do armazenamento de água no solo, para o período de 1971-1990, foi obtida a partir da interpolação Krigging (0,25º) dos dados de precipitação pluviométrica e de evapotranspiração. A partir da climatologia do armazenamento de água no solo, identificou-se a sua variação mensal nas regiões do país. Finalmente, avaliou-se o armazenamento de água no solo para anos com episódios de El Niño (1982-1983) e La Niña (1988-1989). ABSTRACT: Soil moisture is a key variable in soil-atmosphere transfer processes. Soil moisture can be measured by direct and indirect techniques. Those methods are time consuming and impractical over large areas, such as Brazil. For this reason, soil moisture is generally estimated from the amount of water entering or draining from the soil profile by the water balance method. In this work, a soil water balance for Brazil was developed, using a new approximation that takes into account the spatial variability of soil characteristics. The water balance model used a simple equation, which is a function of the water availability, rainfall and potential evapotranspiration. The maximum soil water storage was derived from the field capacity and the wilting point using a pedo-transfer function (PTF). PTF allows the estimation of soil hydraulic properties from basic soil data, such as texture, organic carbon and bulk density. The evapotranspiration was estimated using the Penman-Monteith method. Based on the vegetation parameters provided by the SiB model, the potential evapotranspiration was calculated for the main Brazilian biomes, as defined in SiB. The mean soil moisture for the period 1971-1990 was derived combining historical rainfall data and evapotranspiration estimates. From the soil moisture climatology, regions with higher/lower soil moisture availability during El Niño (1982-1983)/La Niña (1988-1989) episodes were identified.
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O impacto do aninhamento no modelo Eta nas previsões de tempo.
Rozante, J. R.
O aumento da resolução nos modelos de área limitada normalmente traz melhorias para a previsão, uma vez que os fenômenos são mais detalhados. Um modelo de alta resolução aninhado a um modelo global ou de baixa resolução traz economia computacional, no entanto, esse tipo de aninhamento pode ocasionar inconsistências na representação dos processos físicos devido as diferenças que existem entre esses modelos. Procurando minimizar os erros devido a essas diferenças, realizou-se neste estudo, o aninhamento do modelo Eta com as previsões fornecidas pelo próprio modelo Eta rodado operacionalmente no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais / Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (INPE/CPTEC). Primeiramente se definiu um domínio do modelo Eta menor do que aquele rodado operacionalmente e aumentou-se a resolução, realizando experimentos utilizando como condições iniciais e contornos as análises do National Centers for Environmental Prediction (NCEP), em seguida efetuou-se o aninhamento entre o Eta operacional e as versões de domínio menor. Experimentos foram realizados comparando resultados obtidos a partir de condições de contornos provenientes das previsões do modelo global (CPTEC/COLA) e Eta operacional. Os resultados obtidos através dos experimentos alimentados com análises do NCEP mostraram que as versões de domínio reduzido foram configuradas de maneira correta e com condições de fronteiras bem tratadas, pois essas versões apresentaram melhorias significativas. Os experimentos com as versões aninhadas Eta no Eta, e com alta resolução mostraram um aumento considerável na performance, baseado na pressão ao nível médio do mar, durante as primeiras 24 horas de integração, porém no restante do período de integração ocorreu uma queda acentuada. Esta queda foi atribuída às condições de contorno provenientes do modelo operacional Eta. No caso da precipitação, o aninhamento contribuiu para consideráveis melhorias na porção sul do domínio reduzido, porém na porção norte os erros encontrados na versão operacional foram intensificados após o aninhamento. A avaliação dos perfis de temperatura mostraram que a estrutura vertical foi bem representada pelos modelos aninhados, e com índices de acertos superiores aos obtidos a partir das versões rodadas com as previsões do modelo global. Os casos avaliados neste estudo foram um episódio de geada e neve, ocorrido em abril 1999, e um episódio de chuvas severas em setembro de 2000. As avaliações dos resultados foram realizadas utilizando dados observados de superfície, radiosondagens e análises do NCEP. ABSTRACT: The increase of resolution of a Limited Area Model usually brings forecast improvements, since the phenomena are more detailed. A high resolution regional model nested in a global model of low resolution is computationally cheaper, however this type of nesting may cause inconsistencies in the representation of the physical processes betewen the two models. In order to reduce these inconsistencies, this work purposes a nesting of the Eta model in the lower resolution operational Eta model at CPTEC. Initially, a smaller domain with higher resolution was set up. Experiments were carried out using initial and lateral boundary conditions from NCEP analyses and also using CPTEC global model. The results from the experiments were compared with the operational Eta model forecast. The results obtained from the experiments using NCEP analyses showed that the reduced versions were correctly configured and boundary conditions well treated, these versions showed important improvements. The experiments with the nested versions and with high resolution showed a reasonable increase of performance during the first 24 hours of integration, however, the rest of the integration period indicated a sharp drop. The performance drop of the sea level pressure in the nested models occurred due to the boundary conditions from the operational Eta model. In the case of precipitation, the model nesting contributed to reasonable improvements in the southern portion of the small domain, although the northern portion errors had been intensified after the nesting. An evaluation of the temperature profiles showed that the vertical structure was well represented by the nested models, with errors smaller than those running from the global model forecasts. The evaluated cases used in this study were a cold case on April, 1999 and a warm one (organised convection) in September 2000. The evaluation was done using observational data from synop, metar, radiossonding and NCEP analyses. |
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Variabilidade sazonal e interanual das precipitações na região sul do Brasil associadas às temperaturas dos oceanos atlântico e pacífico
Silva, I. R.
Analisaram-se as variabilidades sazonais e interanuais das precipitações na região Sul do Brasil associadas às temperaturas da superfície dos Oceanos Pacífico e Atlântico. Tabelas de contingência foram usadas para avaliar, através do escore das características operacionais relativas, as ocorrências simultâneas trimestrais das 3 categorias de precipitação (abaixo, quase e acima da normal), agrupadas em 3 sub-regiões homogêneas (Litorânea, Sul e Continental), e de temperatura da superfície dos 2 oceanos, no Pacífico Equatorial (Niño 3.4) e no Atlântico Sudoeste. Também avaliaram-se as influências das temperaturas da superfície do Pacífico no Atlântico Sudoeste. Temperaturas abaixo da normal no Atlântico Sudoeste estão significativamente associadas a precipitações abaixo da normal na Primavera e Verão, principalmente no grupo litorâneo. Por outro lado, temperaturas acima da normal estão associadas às precipitações acima da normal no Verão no grupo Sul, Outono no Continental e no ano todo no litorâneo. Os eventos de El Niño, classificados pelo critério de Trenberth, estão significativamente associados a precipitações acima da normal no Inverno e na Primavera nos grupos litorâneo e Sul. Os eventos de La Niña estão significativamente associados com precipitações abaixo da normal somente na Primavera, nos grupos litorâneo e Sul. As temperaturas da superfície do Pacífico Equatorial durante os eventos de La Niña, independente da estação do ano, estão significativamente associadas a temperaturas abaixo da normal no Atlântico Sudoeste. Durante os eventos de El Niño, influências significativas com temperaturas abaixo da normal no Atlântico Sudoeste foram observadas no Verão (simultânea) e no Outono (defasada de 1 trimestre). ABSTRACT: The interannual and seasonal variability of rainfall in the Southern region of Brazil associated with the Pacific and Atlantic SSTs were analyzed. Contingency tables were used to evaluate, through the relative operating characteristics score, the quarterly simultaneous occurrence of the 3 rainfall categories (below, near and above normal), grouped in 3 homogeneous sub-regions (Coastal, Southern and Continental) and Equatorial Pacific (Niño 3.4) and SW Atlantic SST categories. Also were evaluated the Pacific surface temperature influence on the SW Atlantic ones. Below normal temperatures over the SW Atlantic were significantly associated with below normal rainfall in Austral Spring and Summer, mainly in the coastal group. On the other hand, above normal temperatures were associated with above normal rainfall in Summer in the Southern group, in Autumn in the continental, and all over the year in the coastal group. El Niño events, classified by Trenberth's criterion, are significantly associated to above normal rainfall in Winter and Spring in the coastal and Southern groups. La Niña events are significantly associated to below normal rainfall only in Spring in the coastal and Southern groups. Equatorial pacific SSTs during La Niña events, independently of season, were significantly associated to below normal temperatures in the SW Atlantic. During El Niño events, significant influences with below normal temperatures in the SW Atlantic were observed in Summer (simultaneous) and Autumn (1 quarter lagged). |
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2002
Variabilidade e previsibilidade da temperatura da superfície do mar no Atlântico Tropical
Andreoli, R. V.
A variabilidade interanual e decadal da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) e a circulação atmosférica associada no Atlântico Tropical (AT), para o período de 1945 a 1993 é estudada usando funções ortogonais empíricas e análises de compostos. Em adição, são construídos modelos estatísticos baseados em Análises de Correlações Canônicas para prever anomalias de TSM (ATSM) neste setor. Os padrões equatorial e dipolo são os modos dominantes nas escalas de tempo interanual e decadal. Para a escala de tempo interanual, o modo de dipolo é mais forte durante o período de 1945 a 1961 e o modo equatorial, durante os períodos de 1962 a 1976 e 1977 a 1989. Esses modos são diretamente forçados por flutuações do vento em superfície. Os modos equatorial e dipolo são relacionados um com o outro, tal que, um pode evoluir para o outro e vice-versa em escalas de tempo interanual e decadal. Como parte da evolução, ATSM na banda entre 15oN e 15oS exibem deslocamentos meridional, os quais são relacionados a duração e intensidade dos modos equatorial e dipolo. Ambos, os modos equatorial e dipolo mostram forte sazonalidade. O dipolo é mais freqüente durante o período de fevereiro a maio com máxima ocorrência em março e a localização e magnitude de seus centros mostram diferenças sazonais. A localização do modo equatorial é aproximadamente a mesma por todo o ano e este modo é mais freqüente durante o período de junho a novembro, com máxima ocorrência em julho. As previsões mensais de ATSM para o período de março a junho com os preditores do AT e Pacífico Equatorial (PE) e defasagens de 3 a 6 meses são melhores na região do Atlântico Norte (RAN) do que as das regiões do Atlântico Sul (RAS) e Atlântico Equatorial (RAE). Isto implica preditores dos meses de novembro a março. A previsão para as RAS e RAE não é melhorada com a inclusão dos preditores do PE além do AT. Isto pode refletir o fato que a variabilidade nessas regiões é relacionada a fatores locais. ABSTRACT: The interannual and decadal variability of the sea surface temperature (SST)and the associated atmospheric circulation in the Tropical Atlantic (TA)for the 1945-1993 period is studied using the empirical orthogonal function and composite techniques. In addition, statistical models based on the canonical correlation analysis are constructed to forecast the SST anomalies (SSTA)in this sector. The equatorial and dipole patterns are the dominant modes at the interannual and decadal time scales. For the interannual time scale, the dipole mode is stronger during the 1949-1961 period and the equatorial mode, during the 1962-1977 and 1978-1989 periods. These modes are directly forced by fluctuations in the surface winds. The equatorial and dipole modes are related to each other, such that one can evolve into the other and vice-versa at interannual and decadal time scales. As part of the evolution, the SSTA in the band between 15øN and 15øS exhibit meridional displacements, which are, in turn, related to the duration and intensity of the equatorial and dipole modes. Both, the dipole and equatorial modes show strong seasonality. The dipole mode is more frequent during the February-May with maximum occurrence in March and the location and magnitude of its centers show seasonal differences. The location of equatorial mode is approximately the same throughout the year and this mode is more frequent during June-November period, with maximum in July. The monthly forecasts of the SST for March to June with the predictors of the TA and Equatorial Pacific (PE)and 3-6 month lags have better skill in the North Atlantic region (RAN)than in the South Atlantic (RAS)and Equatorial Atlantic (RAE)regions. This implies monthly predictors from November to March. The forecast skill for the RAS and RAE is not improved with the inclusion of the predictors of the PE besides the TA. This may reflect the fact that the SST variability in these regions is related to the local factors.
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Um estudo sobre características do subdomínio inercial da turbulência desenvolvida em escoamento acima e dentro da copa da Floresta Amazônica de terra firme e acima do Pantanal Matogrossense
Bolzan, M. J. A.
Neste trabalho foram utilizados dados turbulentos medidos em duas regiões micrometeorologicamente distintas, amostrados a uma frequência de 60 Hz. O primeiro conjunto de dados refere-se à torre da Reserva Rebio-Jaru, quando da realização da campanha intensiva do Experimento Científico de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia - (LBA) em 1999. O segundo conjunto de dados provém do Pantanal Matogrossense, Experimento Interdisciplinar do Pantanal - IPE-2. Foram analisadas características estatísticas da estrutura da turbulência desenvolvida, utilizando-se dados medidos acima e dentro da Floresta Amazônica e acima do Pantanal Matogrossense. Para tanto, foram analisadas funções de distribuição de probabilidade (PDFs) dos incrementos de velocidade e temperatura. Mostrou-se que nas pequenas escalas do escoamento, as PDFs afastam-se consideravelmente da distribuição Gaussiana. Isto é atribuído à ação da intermitência, associada à ocorrência de estruturas coerentes no escoamento. Demonstrou-se que a copa da floresta desempenha um papel de filtro passa-alto das flutuações turbulentas de tal forma a atenuar consideravelmente as flutuações de baixa frequência existentes acima da copa quando o escoamento penetra na cobertura vegetal. Utilizou-se a Termoestatística Não Extensiva de Tsallis para modelar as flutuações turbulentas no subdomínio inercial do espectro turbulento. Os resultados, bastante satisfatórios, ressaltaram a importância de se entender o significado físico do parâmetro q inerente à formulação entrópica da teoria de Tsallis. Também demonstrou-se que o comportamento do parâmetro entrópico foi diferente para os dados de Temperatura comparativamente àqueles de velocidade do vento. Verificou-se que o valor do parâmetro q aumenta com a diminuição da escala, o que deixa patente a relação entre este parâmetro e a intermitência do campo turbulento. ABSTRACT: In this work turbulent data measured in two micrometeorologicaly different regions, sampled at 60 Hz, were used. The first data set was obtained at a tower in the Rebio-Jaru Reserve, during an intensive campaign of the Large Scale Biosphere Atmosphere Experiment in Amazonia - (LBA) in 1999. The second set was obtained in the Pantanal Matogrossense, Interdisciplinary Pantanal Experiment - IPE-2 in 1999. Statistical characteristics of the structure of the developed turbulence, using data measured above and below the Amazonian Forest and above the Pantanal, were analysed. For this, the Probability Density Functions (PDFs) of the increments of velocity and of temperature were utilized, resulting that for small scales of flow, the PDFs are far from the Gaussian distribution. This behavior is caused by the action of the intermittency, associated with the occurrence of coherent structures in the flow. Also, the forest canopy acts like a high-pass filter for the turbulent fluctuations, thus diminishing considerably the above canopy low frequency fluctuations when the flow penetrates into the canopy. The Tsallis' Non-Extensive Thermostatistics was used to model the turbulent fluctuations in the inertial subrange of turbulent spectrum. The very satisfactory results show the importance of the understanding of the physical meaning of the entropic parameter q from the entropic formulation of Tsallis' theory. Furthermore, there was a difference of behavior between the entropy parameter determined with temperature and with velocity data. The value of the parameter increased with the diminishing of the scale, a result that shows that there is a relation between the parameter and the intermitency of turbulent field.
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Impacto da condição inicial de água no solo na previsão de verão da América do Sul
Candido, L. A.
O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto da condição inicial de água no solo nas previsões de verão da América do Sul. O modelo regional Eta acoplado ao esquema de superfície SSiB foi utilizado na realização dos experimentos. Três grupos de experimentos foram considerados em integrações de 3 meses, todas inicializadas com o estado da atmosfera observado no início de dezembro de 1996. No primeiro grupo, dois conjuntos de experimentos foram realizados: no caso controle a condição inicial de água no solo foi climatológica; no caso de sensibilidade, denominado "realista", a umidade do solo para a inicialização do SSiB foi obtida de um modelo hidrológico. Os resultados da validação do modelo mostram o seu bom desempenho na previsão da precipitação do verão 96/97. Em termos quantitativos o modelo subestima a chuva na Amazônia, enquanto que nas outras regiões os resultados são mais próximos das observações. Com relação à inicialização da água no solo a partir do modelo hidrológico, a resposta foi dependente da região e mostrou-se um pouco melhor sobre a Amazônia e Nordeste. Na região central o índice de correlação foi reduzido em relação ao caso controle. O grau em que a inicialização da umidade do solo melhorou a previsão da precipitação, relativo às observações, foi variado e refletiu a importância e a necessidade para o aprimoramento da parametrização da água no solo nos esquemas de superfície. No segundo grupo de experimentos, denominado de "extremos", foram consideradas duas condições de inicialização da água no solo: úmida e seca. O maior impacto da mudança na umidade do solo nesses casos foi no balanço de radiação e energia à superfície pela modificação da partição da energia disponível. A alteração destes balanços foi repassada à atmosfera através da variação do perfil de temperatura e umidade até cerca de 700 hPa, e influenciou a condição de instabilidade do ar. O forte gradiente horizontal de umidade do solo entre a costa norte da América do Sul e o interior do continente contribuiu para que a precipitação neste setor fosse intensificada no caso úmido, e enfraquecida no caso seco. No balanço de umidade atmosférico a maior variação do fluxo de convergência de umidade foi sobre a Amazônia no caso seco. A alteração da circulação foi resultado da modificação da instabilidade atmosférica verificada pela modificação da distribuição vertical da energia estática úmida. No terceiro grupo de experimentos, as mesmas condições de água no solo (climatologia, úmida e seca) foram adotadas. Contudo, a análise foi realizada para um evento específico de Zona de convergência do Atlântico Sul (ZCAS) ocorrido em 01/97. Os resultados mostram que o aumento da umidade do solo contribui para a intensificação do escoamento de baixos níveis dirigido para a zona de convergência. No caso seco, este fluxo que transporta umidade da Amazônia para a região subtropical foi enfraquecido, e o transporte de umidade foi dirigido para o setor sul da América do Sul. ABSTRACT: The objective of this work was to evaluate the impact of the initial soil water condition in the summer forecasts of the South America. The regional Eta model coupled to the land surface scheme SSiB was used in the accomplishment of the experiments. Three groups of experiments had been considered in integration of 3 months, all initialized with the observed atmosphere condition in the beginning of December of 1996. In the first group, two sets of experiments had been carried. In the control case, the initial soil water condition was the climatology. In the sensitivity case, called "realist", the soil moisture used for the initialization of the SSiB was gotten of a hydrologic model. The results of the validation of the model show its good performance in the forecast of the precipitation of summer 96/97. In quantitative terms the model underestimation rain in the Amazon, while that in the other regions the results are in agree to the observations. With regard to initialization of the soil water from a hydrologic model, the result was depending on the region. The better's results were observed in Amazon and Northeast regions. In the central region the correlation index was reduced in relation to the control case. The degree for which the initialization of the soil water improves the forecast of precipitation, relative to the observations, is varied and reflects the importance and the necessity for the improvement of the parameterization of the soil water in the surface schemes. In the second group of experiments, called of "extremes cases", two conditions of initialization of the soil water had been considered: moist and dry. The biggest impact of the change in the soil moisture in these cases was in the budge of radiation and energy to the surface through modification of the partition of the available energy. The alteration of these budges was passed to the atmosphere through the variation of the profile of temperature and humidity until about 700 hPa, and influencing in the condition of instability of air. The strong gradient of the soil water between the coast north of the South America and the inward of the continent contributed so that the precipitation in this sector was intensified in the moist case and weakened in the dry case. In the atmospheric budge of humidity the biggest variation of the flux of humidity convergence was on the Amazon, where the convergence in low levels in the moist case was intensified in the dry case. In average levels the convergence of the moist case gave to bind to one strong divergence of the flux of humidity in the dry case. The alteration of the circulation was resulted of the modification of the atmospheric instability verified by the change of the vertical distribution of the moist static energy. In the third group of experiments, the same soil water conditions (climatology, moist and dry) had been adopted. However, the analysis was carried for a specific event of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ). The results show that the increase of the soil moisture contributes for the intensification of the draining of low levels directed for the convergence zone. In the dry case, this flux that it carries humidity of the Amazon for the subtropical region was weakened, and the humidity carrier was directed for the south sector of the South America.
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Os storm tracks no hemisfério sul
Carmo, A. M. C.
As Variações Sazonais das características dos Storm Tracks (STs) do Hemisfério Sul (HS) e da propagação de onda associada, são estudadas usando-se 22 anos de dados, em ponto de grade, do NCEP/NCAR. Encontrou-se que o ST de latitudes médias, no HS, é forte durante estação de outono austral e fraco na primavera. As características dos grupos de ondas são estudadas calculando-se os mapas de correlação, no tempo e no espaço, do campo de vento meridional não- filtrado em 300 hPa. Encontrou-se que a velocidade de grupo de ondas para leste é maior que a velocidade de fase nas estações de transição. Isso mostra que o desenvolvimento de distúrbios baroclínicos, corrente abaixo da região de origem da perturbação, ocorre durante todo o ano e é uma característica básica das ondas na troposfera superior nas latitudes médias do HS. Os resultados sobre a variabilidade sazonal dos STs e a associada propagação de ondas, obtidos neste trabalho para todas as estações do ano, estende os estudos anteriores que enfocaram somente as estações de inverno e verão. Baseado nos índices que mostram a coerência da onda e nos mapas de correlação, encontrou-se que a trajetória preferencial dos distúrbios nas estações de transição divide-se em um segundo ramo à este da Austrália, de forma similar ao que acontece a distribuição do vento zonal. Os transportes horizontais de momentum e calor, e vertical de calor mostraram-se fortemente relacionados ao surgimento do ST subtropical. O Índice de Assimetria mostrou que a tendência de desenvolvimento de distúrbios corrente abaixo é uma característica do escoamento atmosférico, na troposfera superior do HS. Uma comparação entre os resultados com dados observacionais e os obtidos com dados gerados pelo modelo do CPTEC (integrado para 10 anos) mostrou que o modelo reproduz a maioria das características observadas. Contudo, o modelo simulou o ST subtropical muito fraco no inverno. O estudo sobre a variabilidade interanual dos ST do HS concentrou-se em 4 meses considerados como representativos das estações de verão, outono, inverno e primavera, sendo respectivamente: janeiro, abril, julho e outubro. Notou-se que a periodicidade quase-quaternal está presente em todos meses. O espectro de potência mostra que essa periodicidade é forte em outubro e fraca em janeiro. Também se notou que a periodicidade decadal é signi cativa em julho, na região da Austrália onde ocorre o segundo ramo do ST, e bastante acentuada em outubro na região do ST polar. Estes resultados inspiraram os cálculos de correlação entre os STs e os índices de oscilação sul (IOS) e oscilação antártica (IOA). Foi observado que o IOS é fortemente correlacionado com o ST polar em abril, e em outubro guarda forte correlação com o ramo subtropical do ST próximo à Austrália. O IOA mostrou ser negativamente correlacionado com os STs para todos os quatro meses analisados. ABSTRACT: Seasonal variations in the Southern Hemisphere (SH) storm track characteristics and associated wave propagation are studied using 22 years of NCEP/NCAR gridded data. It is found that the SH storm track is strongest in the austral autumn season and weakest in the spring. The characteristics of wave packets are studied by computing one-point lag correlation maps with un ltered meridional wind at 300 hPa. It is found that the eastward group velocities of waves are much higher than the phase velocities in the transition seasons. This shows that the downstream development occurs throughout the year and is a basic feature of upper tropospheric waves in the midlatitudes of the SH. This extends previous studies made for winter and summer seasons. Based on the indices that show wave coherence and correlation maps, it is found that the path ways in the transition seasons split into two branches east of Australia, in a way similar to what happens in the zonal wind distribution. The Asymmetry index showed that the downstream development in a basic nature of the large-scale disturbances in the upper troposphere.Computation of the sensible heat and momentum ux swoed that their area stongly realated to the storm tracks. A comparison betwen the characteristics of the storm tracks in a long term (10 years) CPTEC model integration showed that the model reproduces most of the observed features. However the model simulated the subtropical storm track in the Winter with avery weak intensity. Further Interannual variations of storm tracks in the Southern Hemisphere (SH) are also studied. Large interannual variations are found in the enveloping function of meridional wind (ve) and these suggest some dominant periodicities. Some of these periodicities are: a quasi-biennial oscillation in the subtropical branch of winter storm track and midlatitude spring storm track, a three year period and a long period of eight years. The Antarctic oscillation (ANO) and Southern oscillation (SO) seems to be connected to the interannual variation of storm tracks in the SH. Signi cant negative correlation between ve and ANO index in the high latitudes, a positive correlation in the midlatitudes and again a negative correlation in the subtropics are found throughout the year. During the high index phase of ANO, low level zonal wind shear increases in the region of midlatitude storm tracks, static stability decreases increasing the growth rate of baroclinic eddies, that is increase of ve (opposite occurs during the negative phase). This explains the positive correlation in the midlatitudes between ve and ANO index. In the region of the subtropical storm track during the high index phase wind shear decreases, static stability increases decreasing the growth rates, thus explaining the negative correlation between ve and ANO index. SO index seems to be signi cantly correlated with polar storm track in the SH in April, and in October. Further SO index seems to be strongly correlated with the subtropical storm track close to Australia. |
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Modelagem e análise de sondagens remota sobre o Brasil utilizando-se o sistema ICI
Carvalho, J. C.
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Interações tropicos-extratrópicos na escala de tempo intrasazonal durante o verão astral e seus efeitos na América do Sul
Castro, C. A. C.
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Estudo da estrutura vertical e horizontal da precipitação e da circulação atmosférica na região da ZCIT.
Coêlho, M. S.
Este trabalho apresenta um estudo da estrutura vertical e horizontal da circulação atmosférica e da precipitação na região da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) para os meses de março e abril de 1998 (El niño) e 1999 (La niña). Neste estudo foram utilizados imagens de satélite METEOSAT6 e GOES8, dados de Radiação de Ondas Longas (ROL) da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), e componente zonal, meridional e vertical do vento, fluxo de umidade, divergência, Pressão ao Nível Médio do Mar (PNM) do conjunto de dados da Reanálise do National Centers for Enviromental Prediction (NCEP). Foram utilizados também dados de precipitação do produto 2A25 do sensor de precipitação do radar (PR) do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) e do INMET. A área escolhida para identificação da ZCIT se estende entre 5°N-5°S e de 10°E -48°W. Contudo para análise da circulação atmosférica utilizou-se uma área entre 40°N - 40°S e de 10°E - 80°W. A Climatológica de ROL mostrou que a ZCIT apresenta-se inclinada em relação ao Equador, desde a costa nordestina até a costa africana. Verificou-se também que no ano de 1998 (El niño), a convecção associada a ZCIT posicionou-se um pouco mais ao norte, enquanto que em 1999 (La niña) a convecção esteve um pouco mais ao sul quando comparada com a climatologia. Quanto a intensidade da convecção esta se mostrou mais enfraquecida em março de 1998 e em abril de 1999. Já em março de 1999 e em abril de 1998 a convecção mostra-se mais intensa. Através das imagens de satélite observou-se que as maiores variações latitudinais da posição da nebulosidade associada à ZCIT ocorreram na costa africana. Essa variação foi de 9° para norte no período de 25 à 27/04/1999 e de 8° para sul no período de 26 à 31/03/1999 e de 27 à 31/03/1999. Verificou-se também que a ZCIT apresenta pontos de inflexão sobre o Oceano Atlântico Tropical, localizados em 35°W, 30°W, 28°W, 25°W, 20°W, 10°W e 15°W. Notou-se durante o período de estudo alguns padrões na nebulosidade da ZCIT: a ZCIT dupla tradicional (ao sul da banda principal), a ZCIT dupla ao norte da banda principal e bifurcações na extremidade oeste e leste da ZCIT. Utilizando filtro de Lanczons entre 10-20 dias, nos dados diários de ROL, verificou-se propagações para leste com velocidade de fase em torno de 7.6 e 5.3 m/s, concordando com as características de uma onda de Kelvin. Ocorreram também a presença de propagação da nebulosidade para oeste, indicando uma onda de Rossby equatorial com velocidade em torno de 7.8 m/s. Os dois estudos de caso feito neste trabalho, verificou-se que os sistemas frontais do Hemisfério Norte (HN) quando se localizavam mais ao sul interagem diretamente com a nebulosidade da ZCIT, interferindo na convecção. Em contrapartida, quando estes localizavam-se mais ao norte do Oceano Atlântico Norte, não interagem diretamente com a ZCIT. No Hemisfério Sul (HS) os sistemas frontais apareceram em maior número, em relação ao HN, no entanto, não foram observadas influências diretas dos sistemas frontais do HS com a variação de nebulosidade e posição da ZCIT. ABSTRACT: This work presents a study about the vertical and horizontal structure of the atmospheric circulation and precipitation in the ITCZ area for the months of March and April of 1998 (El niño) and 1999 (La niña). In this study images of satellite METEOSAT6 and GOES8, ROL data from NOAA, and vectorial wind, omega, humidity flow, divergence, PNM of the Reanálise data set from NCEP were used. Precipitation data of the product 2A25 of PR from satellite TRMM and INMET were used also. The area chosen for ITCZ identification is located among 5°N-5°S and 10°E -48°W. However for analysis of the atmospheric circulation an area was used among 40°N - 40°S and 10°E - 80°W. The ROL Climatology showed that ITCZ comes inclined in relation to Ecuador, from the native coast of northeastern Brazil to the African coast. It was also verified that in 1998 (El niño) the convection associated to ITCZ was positioned a little more towards north, while in 1999 (La niña) the convection was a little more towards south when compared with the climatology. As the convection intensity was weaker in March of 1998 and April of 1999. Since in March of 1999 and April of 1998 the convection was more intense. Through the satellite images it was observed that the largest latitudinal variations in the position of the cloudiness associated to ITCZ happened in the African coast. That variation was 9° northward from 25 to 27/04/1999 and 8° southward from 26 to 31/03/1999 and from 27 to 31/03/1999. It was also verified that ITCZ presents inflection points on the Ocean Tropical Atlantic, located in 35°W, 30°W, 28°W, 25°W, 20°W, 10°W and 15°W. It was pointed out during the study period some patterns in the cloudiness of ITCZ: traditional double ITCZ (to south of the main band), double ITCZ to north of the main band and bifurcations in the extremity west and east of ITCZ. Using filter of Lanczons between 10-20 days, to ROL daily data, it was verified propagations to east with phase speed around 7.6 and 5.3 m/s, according to the characteristics of a wave of Kelvin. They also happened the presence of propagation of the cloudiness to west, indicating a wave of Rossby equatorial with speed around 7.8 m/s. In the two case studies carried out in this work, it was verified that the front systems from H.N when they were located more directly to south interact to the ITCZ cloudiness, interfering in the convection. On the other hand, when these systems were located more to north of the North Atlantic Ocean, they do not interact directly to ITCZ. In H.S. the front systems appeared in larger number, in relation to H.N., however, direct influences of the front systems from H.S were not observed with the variation of cloudiness and ITCZ position. |
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Impacto de um esquema objetivo de análise nas simulações de eventos meteorológicos num modelo regional.
Ferreira, N. S.
RESUMO: Neste trabalho foi implementado um esquema objetivo de analise de dados num modelo regional de previsao numerica de tempo, constando das componentes de inicializacao e de assimilacao continua de dados. O modelo numerico empregado, originalmente desenvolvido pela agencia de meteorologia japonesa, e escrito na forma fluxo, com a aproximacao hidrostatica e possui coordenada vertical fÐ-p. A geracao da condicao inicial combina o filtro digital com assimilacao continua, utilizando a relaxacao newtoniana. Este metodo de assimilacao de dados e um procedimento alternativo aos metodos variacionais, possibilitando um esquema agil e eficiente. A combinacao do filtro digital com a assimilacao continua de dados gera uma condicao inicial mais proxima do estado real da atmosfera, eliminando a defasagem no tempo entre o "first-guess" e o horario da condicao inicial. Esta e uma deficiencia encontrada ao se aplicar o filtro digital na geracao de condicoes iniciais, viabilizando a previsao do tempo nos horarios proximos ao "first-guess". Esta situacao deve ser evitada, especialmente nas previsoes regionais de curto prazo. Esta forma de se gerar condicoes iniciais possui desempenho semelhante a tecnica de inicializacao por modos normais, incluindo a sua relativa simplicidade ao ser implementada em modelos regionais. Ambos os procedimentos sao relativamente simples de serem implementados em modelos numericos, nao demandando excessivo custo computacional. No intuito de avaliar o impacto deste esquema no desempenho do modelo numerico na simulacao de eventos meteorologicos, foi realizada uma sequencia de experimentos. Embora o esquema proposto assimile diferentes tipos de dados, neste trabalho sao utilizados os campos da reanalise do NCEP e os dados oriundos de radiossondagens. Os resultados obtidos indicam que o esquema de inicializacao e eficiente no controle das oscilacoes de alta frequencia, gerando condicoes iniciais confiaveis e aptas para serem utilizadas na integracao do modelo numerico. A integracao do modelo numerico simula efetivamente a evolucao de um ciclone extratropical a leste dos Andes. A introducao da assimilacao continua durante a integracao tende a melhorar as previsoes realizadas pelo modelo. ABSTRACT: An objective scheme of data analysis was implemented in a limited area model for numerical forecast. It is composed of two parts: initialization and continuous data assimilation. The hydrostatic numerical model used was developed by the Japan Meteorology Agency. It is written in flux form using s-p vertical coordinates. The initialization procedure combines the digital filter technique and continuous data assimilation, with the assimilation being carried out using Newtonian relaxation (or nudging). The Newtonian relaxation is an alternative procedure to the variational methods, which enables an efficient and quick data assimilation scheme. The digital filter and the continuous data assimilation (by nudging) create an initial condition close to real state of the atmosphere and avoid the delay between the first-guess and initial conditions. This is a deficiency of the digital filter, when it is applied in its original proposition. This situation has to be prevented particularly in the short-range prediction. This technique has performance similar o initialization by non-linear normal modes, besides it is relative simplicity when used in a regional model. This method and the digital filter are both easily implemented in numerical models. A series of numerical experiments was conducted in order to study the impact of the proposed method in the early steps of the model integration and the sensibility on the simulation of an extratropical cyclone developing at east of the Andes. The method can use any kind of data, but in this study only the NCEP reanalysis and radiosondes are used. The results indicate that the analysis scheme is efficient to produce reliable initial conditions free of high frequency oscillations. The evolution of the extratropical cyclone satisfactorily simulated, and the use of the continuous assimilation showed improvement on the forecast of some meteorological parameters.
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Camada limite do Pantanal Mato-grossense: análise observacional e simulação numérica
Kubota, P. Y.
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Parametrização dos processos radiativos em modelo climático simples
Moraes, E. C.
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Parametrização dos processos radiativos em modelo climático simples
Moraes, E. C.
Modelos de transferência radiativa solar e termal, baseados em parametrizações dos processos de transferência radiativa sofisticados e eficientes computacionalmente, foram implementados em um modelo atmosférico estatístico dinâmico com vegetação acoplada (MED), objetivando simular o clima médio zonal anual e os possíveis impactos climáticos provenientes de ações antropogênicas. Com o intuito de verificar a acurácia dos modelos de transferência radiativa, realizou-se a comparação das grandezas radiométricas simuladas por estes modelos com os dados observacionais obtidos na campanha Wet Season Atmospheric Mesoscale Campaign / Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia em dois sítios experimentais: floresta primitiva e pastagem. Na análise estatística observou-se a alta confiabilidade nas simulações provenientes do modelo de transferência radiativa solar e uma boa concordância das grandezas termais, principalmente, para a região de pastagem. As simulações apresentaram erros médios da mesma ordem ou até menores do que os erros instrumentais, exceto para o caso da radiação solar refletida. De forma geral, a versão atual do MED conseguiu reproduzir bem as características médias zonais anuais do clima presente, quando comparados com os dados de reanálise do National Centers for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research, apresentando melhoras nas simulações do clima médio zonal anual presente, exceto nas simulações das variáveis dinâmicas. Os impactos médios zonais anuais climáticos continentais causados pelo desflorestamento foram a redução do saldo de radiação e, conseqüentemente, um aumento na temperatura da superfície e uma redução na precipitação, o que concorda com inúmeros experimentos de desflorestamento realizados através de modelos de circulação geral. Ao considerar o desflorestamento conjuntamente com alterações dos gases-estufa, verificou-se que as alterações nas características de superfície influenciam mais o balanço de energia e a partição desta do que as alterações das concentrações de gases-estufa. Nos experimentos de duplicação e quadruplicação do CO2, e de previsão para 2100 de aumento nas concentrações de CO2 e CH4, e do CO2, CH4, N2O e O3 troposférico definidos pelo Intergovernmental Painel on Climate Change, verificou-se que as alterações no balanço radiativo provocaram aumentos na temperatura do ar à superfície, sendo estes mais acentuados nas regiões polares, e redução na precipitação. As maiores alterações foram verificadas com a quadruplicação da concentração de CO2. No experimento de queima da biomassa da Floresta Amazônica verificou-se que os aerossóis carbonaceous foram os responsáveis pela maior redução do fluxo de calor sensível, enquanto que a alteração dos parâmetros de superfície provocou a maior redução do fluxo de calor latente. A queima de biomassa provocou um aumento na temperatura da superfície e uma redução na precipitação. ABSTRACT: Shortwave and longwave radiative transfer models, based on sophisticated and numerically efficient parameterizations of radiative transfer processes, were implemented in a coupled vegetation statistical-dynamical atmospheric model (MED), in simulating the annual zonal mean climate and anthropogenic climate impacts. In order to verify the radiative transfer models accuracy, comparisons between radiometric variables from model simulations and observational data set, which are obtained during the Wet Season Atmospheric Mesoscale Campaign / Large-Scale Biosphere- Atmosphere Experiment in Amazonia, were accomplished at two experimental sites: primitive forest and pasture. Statistical analyses indicated that the shortwave radiative transfer model simulations are trustful, and that the longwave radiation simulations agree with the observational data, especially, over pasture region. The radiative transfer model simulations showed mean errors of the same order or lower than the instrumentation error, except in reflected solar radiation. In general, the recent version of MED were able to simulate the present annual zonal mean climate, when compared with National Centers for Environmental Prediction/ National Center for Atmospheric Research reanalysis data, improving the results of the present annual zonal mean climate, except in dynamic variable simulations. The impacts on the annual zonal mean continental climate due to the deforestation were the reduction of the net radiation, the surface temperature increase, and the precipitation decrease. These results are in agreement with several global circulation model deforestation experiments. The greenhouse effects regarding the deforestation experiments showed that the surface parameters modifications influence more the radiation budget and energy partition. Over deforested areas, the greenhouse experiments showed that the surface parameters modifications have more influence than the greenhouse effects increase on the radiation budget and energy partition. The modifications in the net radiation regarding the experiments of: doubling and quadruplication of CO2, concentration increase of CO2 and CH4, and concentration increase of CO2, CH4, N2O, and tropospheric O3, where the two later concentration increases were predicted to 2100 by Intergovernmental Painel on Climate Change, indicated that air temperature close to the ground was increased with higher values over polar region in both Hemispheres, and precipitation reduction. The higher changes in air temperature and precipitation fields were obtained during the quadruplication CO2 experiment. In the Amazon Forest burning experiment, the carbonaceous were the primarily cause of the sensible heat flux decreases, and the surface parameters were the primarily cause of the latent heat flux reduction. Furthermore, the biomass burning caused surface temperature increase and precipitation decrease. |
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Inicialização física em modelos de previsão de tempo e estudo de seus efeitos na partição de energia em modos verticais e horizontais nos trópicos e na América do Sul
Nunes, A. M. B.
A inicialização física foi desenvolvida por pesquisadores da Florida State University para aprimorar a previsão de precipitação na regido tropical pelos modelos de previsão num6rica de tempo. Neste procedimento de inicialização, as taxas de precipitação observadas são assimiladas usando algoritmos de convecção cumulus inversa e relaxação newtoniana. Ao final do período de assimilação - tipicamente 24 horas - o modelo será capaz de reproduzir as apropriadas taxas de precipitação. A habilidade do modelo espectral regional FSU em assimilar dados de alta resolução de precipitação sobre o Brasil será enfocada neste trabalho. JA que o modelo espectral global FSU foi usado como campo b6sico (i.e. contorno) para o modelo regional, 6, em adição, examinado o impacto da inicialização do modelo global sobre a assimilação de precipitação pelo modelo regional. A inicialização física f6i tamb6m incluída na versão do modelo espectral global do Center for Ocean-Land-A tmosph ere Studies usada pelo Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos no Brasil. Por meio de condiq6es fisicamente inicializadas, a previsão da chuva acumulada em 24 horas dos modelos regional FSU e global do CPTEC tiveram os coeficientes de correlação espacial aumentados quando comparadas com as estimativas obtidas atrav6s dos dados do Special Sensor Microwavellmager e de Radiação de Onda Longa Emergente. Um estudo dos efeitos da inicialização sobre as estruturas verticais e horizontais dos modos normais mostrou que os modos misto Rossby-gravidade, gravidade leste e oeste, com complexas estruturas verticais e, portanto, com alturas equivalentes menores, t6m sua energia total aumentada por influ6ncia da inicialização física. Por outro lado, a percentagern da energia total nos modos verticais relacionados h convecção, com maiores alturas equivalentes, 6 diminuída devido h inicialização física, tamb6m nos modos misto, gravidade leste e oeste, Durante o verão do Hemisf6rio Sul, a interação do modo de gravidade oeste com o modo Rossby, e com o modo Kelvin contribuem positivamente para a energia total sobre a regido da Zona de Converg6ncia do AtHintico Sul. ABSTRACT: Physical initialization was developed at The Florida State University to improve rainfall forecast over tropical region by numerical weather prediction models. III this initialization procedure, observed rainfall rates are assimilated using reverse cumulus algorithms and nudging. At the end of the assimilation period - usually 24 hours - the model will be able to reproduce the proper rainfall rates. The ability of the FSU regional spectral model to assimilate high resolution rainfall data over Brazil will be focused in this work. Since the FSU global spectral model was used as a base field (i.e. boundary) for the regional model, the impact of initialization of the global model on the regional model's ability to assimilate rainfall is also examined. Physical initialization was also included in a version of the Center for Ocean-Land-Atmosphere Studies Global Spectral Model used by the Center for Weather Prediction and Climate Studies in Brazil. The 24-hour accumulated precipitation predicted fields from the physically initialized conditions show improved correlations with the Special Sensor Microwave/Imager-Outgoing Longwave Radiation estimates in FSU regional and CPTEC global models. A study of physical initialization effects on the normal mode vertical and horizontal structures showed that mixed Rossby-gravity mode, and eastward and westward propagating gravity modes with complex vertical structures, which have smaller equivalent depths, increase their total energy by the influence of physical initialization. On the other hand, the percentage of total energy in the vertical modes related to the convection - with larger equivalent depths - is decreased in the mixed Rossby-gravity mode, and in the two gravity modes due to physical initialization. During the Southern Hemisphere summer, westward gravity mode interaction with Rossby mode as well as Kelvin mode contribute positively to the total energy in the region of the South Atlantic Convergence Zone. |
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Conseqüências climáticas da mudança de vegetação do Nordeste brasileiro: um estudo de modelagem
Oyama, M. D.
Realiza-se um estudo de modelagem para avaliar as consequências climáticas de alterações da vegetação do Nordeste brasileiro (NEB). Utiliza-se o MCGA do CPTEC/COLA. Na parte I, mantêm-se os biomas fixos durante toda a integração. No controle, o NEB 6 coberto por caatinga. No experimento de desertificação, converte-se a caatinga do NEB para solo nu; no de conversão em florestas, para florestas tropicais. Cada experimento consiste em 5 rodadas de 1 ano. Em média anual, regionalmente, a desertificação leva a um enfraquecimento do ciclo hidrológico: precipitação (P), evapotranspiração (E) e convergência de umidade (C) diminuem. Na conversão em florestas, E aumenta, e C e P diminuem. Em ambos os experimentos, o aquecimento diabático diminui e o adiabático aumenta. O aumento de aquecimento adiabático decorre de anomalias de subsidência concentradas em baixos níveis. Nos níveis abaixo de 850 mb, ocorrem anomalias de divergência atmosférica e de umidade; acima, de convergência. A redução de C provém de intensas anomalias de divergência de umidade nos níveis abaixo de 850 mb. Em grande escala, em ambos os experimentos, os impactos não ficam confinados ao NEB, mas se estendem para outras regiões. A conclusão final da parte I é que o clima do NEB é sensível a mudanças extremas de sua cobertura vegetal, particularmente A desertificação. Na parte II, modificam-se os biomas de acordo com as condições climáticas. Para relacionar clima e vegetação, desenvolve-se um modelo de vegetação potencial (MVPot) que é acoplado assincronamente ao MCGA do CPTEC/COLA. A partir de médias mensais de precipitação e temperatura, o MVPot diagnostica o bioma em equilíbrio com esses valores. O MVPot consegue representar a distribuição dos principais biomas tanto em escala global quanto para o Brasil e, como aplicação imediata, utiliza-se o MVPot para avaliar o efeito de mudanças climáticas globais (futuras e passadas) na distribuíção de biomas do Brasil. Na parte II, realizam-se 3 experimentos: controle, deserto e floresta. No controle, integra-se o MCGA por 10 anos utilizando o mapa de biomas potenciais (não há mudanças de biomas durante toda a integração). No deserto e na floresta, os biomas (exceto gelo) são convertidos em deserto e floresta tropical, respectivamente, e então se inicia a integração; os biomas são atualizados a cada 3 anos com o uso do MVPot. Após 5 iterações (15 anos de integração), atingem-se os estados de equilíbrio climático. Os biomas e o clima da ultima iteração são tomados para análise. 0 experimento de floresta leva ao estado de equilfbrio atual; o de deserto, a um novo estado, no qual parte da Amazônia é substituída por savanas, aparece semi-deserto na zona mais árida do NEB e a Mata Atlântica se estende ao norte. Os ecossistemas nativos do Brasil vêm sendo degradados. Nesse contexto, os resultados deste trabalho permitem elaborar a seguinte hip6tese: no NEB e na Amazônia, a ação antrópica e as mudanças climáticas globais agiriam, conjuntamente, para levar o sistema climático a um estado de equilíbrio mais seco que o atual. ABSTRACT: The climatic impacts of large scale vegetation changes in Northeast Brazil (NEB) are assessed using the CPTEC/COLA AGCM. The study is divided in two parts, I and II. In part I, the biomes are kept unchanged during all the integration. Three 5-year integrations are performed. In the control run, NEB is covered by its natural vegetation (caatinga); in the desertification (D) and afforestation (A) runs, caatinga is replaced, over all NEB, by desert and tropical forest, respectively. On annual average, regionally (i.e., averaged over NEB area), desertification leads to a weakening of the hydrological cycle: precipitation (P), evapotranspiration (E) and moisture convergence (C) decrease. In the afforestation run, E increases while C and P decrease. In both runs (D and A), diabatic heating decreases; to keep the atmospheric energy balance, adiabatic warming increases, and this increase is related to subsidence anomalies which are larger at the lower levels and reach a maximum at around 850 mb (therefore, there are atmospheric divergence anomalies below 850 mb, and convergence anomalies above it). These anomalies are responsible for the vertically integrated moisture convergence decrease. On a larger scale, in both runs (D and A), changes are not confined to NEB. The final conclusion of part I is that climate is sensitive to large scale vegetation changes in NEB, particularly to desertification. In part II, the biomes depend on climate, and are updated during the integration. To relate climate and vegetation, a potential vegetation model (PVM) was developed, and it was assyncronously coupled to the CPTEC/COLA AGCM. In the control run, the present-day potential biomes (output of the PVM forced by the present-day climate) are kept unchanged during a 10-year integration. Two 15-year integrations using dynamic vegetation are performed (DES and FOR); 111 these integrations, the blome distribution is updated every 3 years (the procedure of running the atmospheric model and updating the biome distribution is called iteration). In the initial condition, all biomes (except ice) are changed to desert in DES, and to tropical forest in FOR. Five iterations are found to be enough to reach a blosphere- atmosphere equibrium state. The biome distribution and the climate of the last iteration are analysed. The FOR simulation leads to the present-day potential biomes. The DES simulation leads to a different biome distribution and climate, i.e., a new biosphere- atmosphere equilibrium state: the eastern part of the Amazonia rainforest is replaced by savannas, a semi-desert area appears in NEB and the Atlantic rainforest (which covers the coast and the southern part of Brazil) expands northward. Currently, the natural biomes in Brazil are undergoing a process of anthropogenic environmental degradation (e.g., Amazonia deforestation and NEB desertification). The findings of the present study supports the following hypothesis: in NEB and Amazonia, human action and global climate change may act together to shift the climate over these regions to a drier biosphere- atmosphere equilibrium state.
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Estudo das camadas limites planetárias marinha e continental na região do Centro de Lançamento de Alcântara
Reuter, E. D. J.
As Camadas Limites Planetárias (CLPs) continental e oceânica são investigadas na região do litoral norte do Estado do Maranhão. Com este propósito, as estruturas das CLPs são examinadas através de estudos observacionais e numéricos. Os dados foram obtidos a partir de observações de superfície e lançamentos simultâneos de radiossondagens no oceano e no Centro de Lançamento de Alcântara (CLA). O modelo tri-dimensional de mesoescala (RAMS) é aplicado para a comparação entre as CLPs observada e simulada e também é aplicado no estudo da circulação de brisa marítima sobre a região do CLA. As maiores amplitudes diárias de temperatura e umidade relativa do ar são observadas no CLA. Observa-se que o vento predominante no CLA é de NE e para o oceano de NE-SE. O perfil vertical da atmosfera marinha e continental muito se assemelham. Nestes perfis, próximo da superfície, existe uma camada um pouco instável e acima dela tem-se uma camada bem misturada limitada acima por uma camada estável e próximo da neutralidade sobre o oceano. A Camada Limite Convectiva (CLC) continental é maior que a CLC marinha, mas a CLC marinha mantém a sua estrutura por mais tempo que a CLC continental, uma vez que esta última responde mais rápido ao ciclo diurno da radiação solar. Verifica-se que o maior desenvolvimento da CLC ocorre sobre o continente no horário das 18:00 UTC e para o oceano às 21:00 UTC. O contraste na rugosidade e aquecimento da superfície do continente e oceano causa a formação de uma circulação local ao longo da linha da costa. Através da componente meridional do vento observa-se que o vento na região do CLA é intensificado pela brisa marítima. ABSTRACT: The Planetary Boundary Layer (CLP) over the ocean and continent is investigated at the north part of the Maranhão State coastline. With this purpose, the structure these CLPs is examined using observational data and numerical studies. Simultaenous radiossonde data were collacted and used in this study. The tri-dimensional mesoecale model (RAMS) is applied to compare the two boundary layers and for the study the sea breeze circulation at the Alcantara Space Launching Center (CLA). Larger amplitude of daily air temperature and relative humidity are observed at the CLA. The predominant wind above the CLA is from northeast and in the ocean is northeast-southeast. Vertical profiles of marine and continental atmosphere are similar. The continental convective boundary layer responds faster to the daily cycle of the solar radiation. The major growth of the convective layer over the continent occurs at 15:00 local hour and at 18:00 local hour over the ocean. The contrast in roughness and surface heating between the continent and the ocean develops local circulation cells along the coastline. The analysis of the North-South wind component shows that the wind over the CLA is intensificed due to the sea breeze. |
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Estudo das camadas limites planetárias marinhas e continental na região do Centro de Lançamento de Alcântara
Reuter, E. D. J.
As Camadas Limites Planetárias (CLPs) continental e oceânica são investigadas na região do litoral norte do Estado do Maranhão. Com este propósito, as estruturas das CLPs são examinadas através de estudos observacionais e numéricos. Os dados foram obtidos a partir de observações de superfície e lançamentos simultâneos de radiossondagens no oceano e no Centro de Lançamento de Alcântara (CLA). O modelo tri-dimensional de mesoescala (RAMS) é aplicado para a comparação entre as CLPs observada e simulada e também é aplicado no estudo da circulação de brisa marítima sobre a região do CLA. As maiores amplitudes diárias de temperatura e umidade relativa do ar são observadas no CLA. Observa-se que o vento predominante no CLA é de NE e para o oceano de NE-SE. O perfil vertical da atmosfera marinha e continental muito se assemelham. Nestes perfis, próximo da superfície, existe uma camada um pouco instável e acima dela tem-se uma camada bem misturada limitada acima por uma camada estável e próximo da neutralidade sobre o oceano. A Camada Limite Convectiva (CLC) continental é maior que a CLC marinha, mas a CLC marinha mantém a sua estrutura por mais tempo que a CLC continental, uma vez que esta última responde mais rápido ao ciclo diurno da radiação solar. Verifica-se que o maior desenvolvimento da CLC ocorre sobre o continente no horário das 18:00 UTC e para o oceano às 21:00 UTC. O contraste na rugosidade e aquecimento da superfície do continente e oceano causa a formação de uma circulação local ao longo da linha da costa. Através da componente meridional do vento observa-se que o vento na região do CLA é intensificado pela brisa marítima. ABSTRACT: The Planetary Boundary Layer (CLP) over the ocean and continent is investigated at the north part of the Maranhão State coastline. With this purpose, the structure these CLPs is examined using observational data and numerical studies. Simultaenous radiossonde data were collacted and used in this study. The tri-dimensional mesoecale model (RAMS) is applied to compare the two boundary layers and for the study the sea breeze circulation at the Alcantara Space Launching Center (CLA). Larger amplitude of daily air temperature and relative humidity are observed at the CLA. The predominant wind above the CLA is from northeast and in the ocean is northeast-southeast. Vertical profiles of marine and continental atmosphere are similar. The continental convective boundary layer responds faster to the daily cycle of the solar radiation. The major growth of the convective layer over the continent occurs at 15:00 local hour and at 18:00 local hour over the ocean. The contrast in roughness and surface heating between the continent and the ocean develops local circulation cells along the coastline. The analysis of the North-South wind component shows that the wind over the CLA is intensificed due to the sea breeze. |
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Balanço hídrico da região Sul/Sudeste da América do Sul simulado pelo modelo atmosférico CPTEC/COLA.
Rodriguez, D. A.
RESUMO: A bacia do Rio da Prata ocupa o segundo lugar na América do Sul depois da bacia do Amazonas e é a quinta em nível mundial. Trata-se de uma área internacional que ocupa territórios da Argentina, Uruguai, Brasil, Paraguai e Bolívia, e sobre a qual existe uma grande atividade econômica. No presente trabalho foi estudado o balanço hídrico da região, nas suas componentes atmosférica e terrestre, de acordo com o estabelecido por Peixoto e Oort (1992), assim como os campos das variáveis associadas, para investigar o comportamento do MCGA CPTEC/COLA. Foram estudadas as variáveis precipitação, evapotranspiração, convergência do fluxo de umidade, runoff, armazenamentos de água na atmosfera e no solo, campos do fluxo de umidade e de ventos e estruturas verticais de ambos. O estudo das variáveis envolvidas mostrou a necessidade de dividir a área toda em dois setores, Norte e Sul, devido aos comportamentos diferenciados dos mesmos. O setor Norte apresenta um ciclo anual melhor definido que o setor Sul, com uma condição úmida bem marcada no verão, quando há o estabelecimento da ZCAS. No setor Sul os ciclo hidrológico possui menos energia envolvida, e as variáveis apresentam um ciclo anual menos distinto. Identificase, neste setor Sul, um período de máximas precipitações no final da primavera, associado com o ingresso de umidade. Nota-se o aporte de umidade desde as regiões tropicais, num fluxo para o sul, que alimenta ambos setores. Climatologicamente, este fluxo converge sobre o Sudeste brasileiro durante o verão, e para o Norte da Argentina na primavera, originando com isto variações no equilíbrio do balanço hídrico. Da comparação entre os casos ENSO, El Niño 82/83 e La Niña 88/89, nota-se a existência de um maior aporte de umidade desde a região Amazônica para o setor Sul na fase El Niño. Sobre a região Amazônica, nesta fase, existe uma maior quantidade de umidade na atmosfera que durante a fase La Niña, no entanto as anomalias de precipitação são negativas. Este excesso de umidade seria transportado pelo escoamento para a região Sul/Sudeste, onde as anomalias de precipitação durante El Niño são positivas. Os resultados mostram que o modelo simula bem as características sazonais das variáveis associadas ao balanço hídrico, assim como aquelas que ocorrem nos anos extremos de ENSO, porém com intensidades diferentes dos valores observados de precipitação e de dados da reanálise. ABSTRACT: The La Plata River basin is the second basin of South America after the Amazon basin and is the fifth in a world-wide level. It is located at an international area that occupies territories of Argentina, Uruguay, Brazil, Paraguay and Bolivia, areas of great economic activity. In the present work, the hydrologic budget was studied, analysing the atmospheric and terrestrial components, following Peixoto and Oort (1992), to investigate the behaviour of CPTEC/COLA AGCM. The study of the hydrologic budget variables showed the necessity to divide the area in two sectors, Northern and Southern, because of their different behaviour. The Northern sector presents an annual cycle better defined than the Southern sector, with a well established humid condition in the summer, when there is development of the ZCAS. In the Southern sector, the hydrologic cycle has less energy, and the variables present a weak annual cycle. In this Southern sector, a period of maximum precipitation is identified at the end of spring, associated with the humidity intrusion. There is an intrusion of humidity from the tropical region, southward, that feeds both sectors. Flux confluence is simulated on Southeast Brazil during the summer, and over northern Argentina in the spring. The hydrologic balance also shows monthly variations in the climatological analysis. It is noted the existence of more moisture flow from the Amazon region to the Southern sector during the El Niño phase than during La Niña phase. Over the Amazon region, larger amount of humidity in the atmosphere exists in the El Niño phase than during the La Niña phase, however there is negative anomalies of precipitation in this region. This excess of humidity would be carried out by the draining to the Southern sector region, where the precipitation anomalies during El Niño are positive.
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Análise sinótica da zona de convergência do Atlântico Sul (ZCAS)utilizando-se a técnica de composição
Sanches, M. B.
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Estudo do balanço de radiação no Pantanal Sul Matogrossense.
Silva, R. C.
RESUMO: Para o estudo da variabilidade das componentes do balanço de radiação na região do Pantanal Sul Mato-Grossense, medidas destas e de outras variáveis micrometeorológicas foram coletadas em experimento realizado durante a estação seca de 1999 (setembro) e entre o período de transição da estação seca para a chuvosa de 2000 (setembro a novembro). Assim, o estudo incluiu avaliação das componentes do balanço de radiação, bem como a estimativa do saldo de radiação através da radiação global incidente (K|) e do balanço de radiação de ondas curtas (K*); a estimativa do fluxo de radiação de ondas longas proveniente da atmosfera (L|), utilizando métodos analíticos e empíricos propostos na literatura, ajustando seus coeficientes para a região estudada; a estimativa da razão entre a radiação fotossinteticamente ativa incidente (PAR|) e K|, considerando outras variáveis meteorológicas; a análise do saldo de radiação na faixa do infravermelho próximo; a avaliação da variabilidade do albedo nos intervalos das radiações de ondas curtas, fotossinteticamente ativa e infravermelha próxima; e a estimativa do albedo em função do ângulo solar zenital. Os resultados mostraram que houve algumas variações significativas em determinadas componentes do balanço de radiação entre um ano e outro, especialmente em razão das diferenças nas condições da superfície (vegetação mais seca em 1999 e mais verde no ano seguinte). Avaliou-se o desempenho de sete diferentes formulações para a estimativa de L| considerando separadamente os dias de céu claro de 1999 (8) e os de 2000 (16). Usando coeficientes locais, de modo geral os melhores ajustes para ambos os anos foram obtidos com a formulação de Prata (função da pressão de vapor e da temperatura). Outrossim, a discriminação entre as formulações feitas a partir do algoritmo de Box e Hill, indicou que a melhor parametrização ajustada para 1999 foi a de Prata, seguindo-se as de Brunt, de Idso, de Satterlund, de Idso e Jackson, de Brutasert e de Swinbank. Para os dados de 2000 a melhor parametrização foi a de Idso, seguindo-se das de Swinbank, de Brunt, de Idso e Jackson, de Prata, de Brutsaert e de Satterlund. O valor médio da razão h (PAR|/K|) para o período de 1999 foi igual a 0,48±0,02, enquanto para o período de 2000 foi 0,46±0,01. O albedo médio das radiações solar (xK), PAR (xPAR) e IVP (xIVP) em todos os dias avaliados foram 0,17±0,024; 0,08±0,007; 0,26±0,025 em 1999, respectivamente. Em 2000, os respectivos valores foram 0,17±0,022; 0,06±0,003; 0,26±0,060. Apresentam-se três modelos para a estimativa de PAR a partir de diferentes parâmetros meteorológicos. Além disso, apresentam-se equações para a estimativa do albedo em função do ângulo de elevação do Sol, ajustadas por polinômios de segundo grau, as quais devem ser usadas com cautela, uma vez que os coeficientes de correlação foram relativamente baixos, principalmente em 1999. Finalmente, ressalta-se que as diferenças observadas nos parâmetros microclimáticos e radiativos entre um período e outro, podem ser resultantes das diferenças climáticas entre os dois anos. ABSTRACT: To study the variability of the components of the radiative balance in the Southern Mato Grosso Pantanal, measurements of these components and of the micrometeorological variables were obtained in experiments during both the dry season of 1999 (September), and the transition from the dry to the rainy season of 2000 (September to November). Thus, the components of the radiation balance were evaluated, as well as the estimative of the net radiation through the global incident radiation (K|) and the short wave radiation balance (K*). Also, the estimative of the long wave flux from the atmosphere (L|) was obtained, using analytical and empirical methods proposed in the literature, with the adjustment of their coefficients to the region. The estimative of the ratio between the photosynthetically active radiation (PAR|) and K|, taking into account other meteorological variables, was made. The analysis of the net radiation in the near infra-red region, plus the evaluation of the variability of the albedo in the short wave, PAR and near infra-red regions, and the estimative of the albedo as a function of the zenital angle were effected. The results show that, from one year to the other, there were significant variations in certain components of the radiation balance. They were due especially to the differences in the surface conditions, that is, drier vegetation in 1999, opposed to a greener subsequent year. The performance of seven different models for the estimation of L| was evaluated, considering separately the data measured in 1999 (8 clear days) and in 2000 (16 clear days). Using local coefficients, the best adjustment, in general, was obtained with Prata's model, which is a function of vapor pressure and temperature. Further, the discrimination among these models using the algorithm of Box and Hill, also indicated Prata?fs parametrization as the best for 1999, followed by the ones of Brunt, of Idso, of Satterlund, of Idso and Jackson, and of Swinbank. For the data of 2000, the best parametrization was Idso?fs, followed by the ones of Swinbank, of Brunt, of Idso and Jackson, of Prata, of Brutsaert, and of Satterlund. The average value of the ratio fÅ (PAR|/K|) for the 1999 period was 0.48±0.02, while for the 2000 period it was 0.46±0.01. The average albedoes of the solar (xK), of the PAR (xPAR) and of the NIR (xIVP) radiations, for the days considered in 1999 were, respectively, 0.17±0.024, 0.08±0.007 and 0.26±0.025; for 2002, they were, respectively, 0.17±0.022, 0.06±0.003 and 0.26±0.060. Three models are presented for the PAR, using meteorological parameters. Also, quadratic equations are presented for the estimation of the albedo as a function of the solar elevation angle; however, as their correlation coefficients were relatively low, they should be used with care. Finally, it should be noted that the differences observed for the microclimatic and radiation parameters in 1999 and in 2000 may be due to the different climatic conditions in both years. |
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Ondas orográficas sobre a Cordilheira dos Andes em latitudes subtropical: estudos de caso
Silva, A. R.
Uma variedade de fenômenos meteorológicos pode ser gerada ou modificada pelas montanhas. O conhecimento do escoamento sobre regiões montanhosas é um fator importante para se obter uma boa previsão de tempo. Na América do Sul poucos estudos foram realizados neste sentido. Este trabalho tem o objetivo de descrever o escoamento próximo aos Andes em situações relacionadas com os ventos tipo "foehn" (denominados localmente como "Zonda" na Argentina e "Raco" no Chile), e avaliar a necessidade de inserir uma parametrização de arrasto de ondas de gravidade no modelo Eta. As condições atmosféricas durante os eventos foram estudadas através de simulações com o modelo regional Eta e dados observados obtidos das estações meteorológicas disponíveis. O escoamento foi analisado através do parâmetro de "Scorer" e do número de Froude. Enquanto a instabilidade foi estudada através da energia cinética turbulenta e do número de Richardson. Dois casos foram estudados: um de Zonda ocorrido no dia 05 de agosto de 1999, e um de Raco, ocorrido no dia 05 de junho de 1999. Durante a ocorrência do Zonda um centro de baixa pressão atua a sotavento, isto é, sobre o noroeste da Argentina, e altas pressões do lado chileno, o padrão inverso ocorre durante o Raco. Os resultados mostraram que o modelo apresenta consistência nos processos físicos e indica a ocorrência de ambos fenômenos e suas características. As simulações concordaram melhor com a teoria do que com os campos de análise do NCEP. A propagação da onda na vertical foi claramente mostrada pelo parâmetro de "Scorer" no evento Zonda. As características do escoamento são mais marcantes no caso Zonda do que no Raco. Os erros sistemáticos identificados indicam a necessidade de inserir uma parametrização de arrasto de ondas de gravidade com o objetivo de minimizá-los. Na tentativa de minimizar os erros sistemáticos nas simulações dos fenômenos estudados, foi realizado um experimento aumentando o comprimento da rugosidade efetiva, e concluiu-se que a alteração deste parâmetro não é suficiente para ocorrer melhoria. Um esquema simples unidimensional de arrasto de ondas de gravidade foi testado, porém os resultados obtidos mostraram que o esquema é instável devido a forte dependência com o número de Richardson, que em determinadas condições atmosféricas assume valores irreais. ABSTRACT: A variety of meteorological phenomena can be generated or modified by the mountains. The knowledge of the flow on mountainous areas is an factor important to obtain a good forecast weather. In South America few studies were accomplished in this sense. This work has the objective to describe the flow in the vicinity the mountains in of situations related with the generation of the Zonda and Raco winds, and to evaluate the need to insert a parametrization of gravity waves drag in the Eta model. The atmospheric conditions during the events were studied through the simulations of the regional Eta model and observational data obtained from the available meteorological stations. The flow was studied through of the Scorer parameter and the Froude number. The instability of the flow was described by the turbulent cinetic energy and Richardson number. Two cases were studied in 1999: the Zonda wind case of august 05 and the Raco case of june 05. During the occurrence of Zonda a center of low pressure acts to the leeside, that is, in the northwest of Argentina, and high pressure center on the chilean side, the inverse pressure pattern has observed during Raco. The results showed that the model is consistent in the physical processes and indicated the occurrence of the phenomena and their characteristics. The results showed that the simulations agree better with the theory than with the analysis fields. The model systematic erros indicated the need to insert a parametrization of gravity waves drag in order to minimize those erros. An experiment was carried out to increase the effective roughness length. The results showed that the change in the roughness length is not enough to improve the simulations of the studied phenomena. A simple unidimensional gravity wave drag scheme was tested. The scheme removes the instability, but show large sensibility to Richardson number. A study of more complex parametrizationsis suggested in order to improve the weather forecast produced by Eta model.
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Impacto do desmatamento da Amazônia no clima regional: um estudo com um modelo estatístico-dinâmico acoplado atmosfera-biofera, incluindo a hidrologia de solo
Silva, M. E. S.
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Intercomparação de métodos de estimativa da temperatura da superfície continental: um estudo de caso
Souza, M. A.
Um dos parâmetros para se entender o balanço de energia à superfície é a temperatura da superfície continental. Em virtude de problemas decorrentes de escalas espacial e temporal, este parâmetro é difícil de ser estimado em escalas maiores que àquela usada em agricultura, por exemplo. Três algoritmos, utilizando imagens de dois satélites de órbitas distintas, um geoestacionário e outro polar, foram utilizados para estimar esta temperatura. As áreas de estudo foram parte da região sudeste (20°S;50°W-25°S;40°W) e o Estado de Rondônia (7°S;66°W-15°S;60°W). Os algoritmos de Becker e Li (1990) e de Coll et al. (1994) contam com coeficientes já calculadas, sendo independentes da atmosfera local, enquanto que no algoritmo de Sobrino et al. (1991) os coeficientes são mais variáveis. O algoritmo de Coll et al. (1994) apresentou campos de temperatura mais coerentes. Todos eles apresentaram falhas quando uma atmosfera muito úmida foi utilizada como parâmetro. Os campos estimados pelo GOES-8 foram coerentes com os campos estimados pelo NOAA-14 com céu claro. Em uma região com superfícies tão díspares como o Brasil, um único algoritmo para estimar a temperatura da superfície torna-se extremamente difícil. Além disso, um grande esforço quanto à filtragem de nuvens e correção atmosférica, quando se trata de uma atmosfera úmida, devem ser feitos. ABSTRACT - An important parameter necessary to understand the energy balance at surface is the land surface temperature. Because the space and temporary current escale problems, this parameter is difficult of being estimated in larger scales than used in agriculture, for instance. In this case, three algorithms using images of satellites of geostationary and polar orbits were used to retrieval this temperature in the current work. The analised areas are part of the southeast Brazil region (20°S;50°W-25°S;40°W) ant the Rondônia state (7°S;66°W-15°S;60°W). Becker and Li (1990) and Coll et al. (1994) algorithms bring already calculeted coefficients being independent of the local atmosphere coefficients, while in the Sobrino et al. (1991) study these coefficients are more variable. Coll et al. (1994) algorithm presented more coherent temperature fields. All the above cited algorithms presented flaws when a very humid atmosphere was used as parameter. The fields estimated by the GOES-8 were coherent with the fields estimated by the NOAA-14 in clear sky condition. In irregular areas as Brazil continental surface, the development of only one algorithm to estimate the temperature of the surface becomes extremely difficult. Besides, a great effort witgh relationship to the filter of clouds and atmosphere correction, when it is humid atmosphere, has been done. |
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Análise das oscilações intrasazonais sobre a América do Sul e oceanos adjacentes utilizando a análise de ondeletas
Vitorino, M. I.
RESUMO: Este trabalho enfoca a variabilidade atmosférica intrasazonal de radiação de onda longa emergente (ROLE), de pressão ao nível mar (PNM) e de vorticidade relativa em 250 hPa (VORT250) sobre a América do Sul e oceanos adjacentes para o período de 1979 a 1996. Para isso foram utilizados os dados gerados pelo NCEP/NCAR e foi aplicado o método da transformada em ondeletas unidimensional para detectar as oscilações intrasazonais e verificar as escalas de tempo associadas ao sinal atmosférico mais energético. Definiram-se duas abordagens distintas para a investigação das bandas de 2-10, 10-20, 20-30 e 30-90 dias: uma com enfoque climatológico regional e espacial das oscilações intrasazonais, e a outra, para fins de previsão de tempo, com o estabelecimento de relações empíricas entre a ROLE em várias regiões e escalas de tempo. A análise da transformada em ondeletas mostrou-se de fundamental importância na obtenção das oscilações de ROLE, de PNM e de VORT250 nas bandas intrasazonais, devido a sua eficiente capacidade de localização de oscilações em tempo-frequência. Na investigação regional da atmosfera, observaram-se características distintas nas escalas intrasazonais das oscilações de ROLE e de PNM para cada sub-região estudada, inclusive uma defasagem de 30-60 dias entre a ROLE e a PNM para as sub-regiões do Nordeste, sul da Amazônia e Sudeste do Brasil. A região da Indonésia destacou-se dentre as demais sub-regiões por apresentar oscilações de ROLE e de PNM em fase no período de verão e outono do Hemisfério Sul. Além disso, observou-se a presença das oscilações de PNM na banda de 30-90 dias durante o inverno no Sul do Brasil, que indicaram associações com os episódios de ondas de frio e as bandas de 2-10 e 10-20 dias, com os episódios de bloqueios atmosféricos. A região do Pacífico Leste esteve associada com as oscilações de VORT250 nas bandas de 45 e 25 dias. No entanto, os episódios do El Niño Oscilação Sul se caracterizaram por grande variação espacial das oscilações de ROLE, não ocorrendo padrões similares entre eles. Por outro lado, a segunda abordagem apresenta vários padrões espaciais de oscilações de ROLE nas escalas de 45 e de 25 dias, associados aos sistemas atmosféricos de verão da América do Sul e oceanos vizinhos. A previsão das oscilações de ROLE na escala de 45 dias para a região da Zona de Convergência do Atlântico Sul, obtida via redes neurais artificiais, mostra um melhor desempenho do que a produzida pela regressão linear múltipla. Este estudo revelou interessantes aspectos atmosféricos associados às oscilações intrasazonais na América do Sul e oceanos vizinhos que ainda necessitam de maiores investigações no futuro. ABSTRACT: This work deals with the intrasesonal variability of outgoing longwave radiation (OLR), sea level pressure (SLP) and 250 hPa relative vorticity (RV) for the 1979-1996 period. The analyses were done using the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis and one dimensional wavelets transform to detect intraseasonal oscillations (IO) and time scales related to the most energetic signals. Two different approaches were defined to analyze the 30-90, 20-30, 10-20 and 2-10 days spectral bands: the first one focuses on climatological and regional IO features, and the second one is intended for long term forecast applications, aiming to establish empirical relationships between OLR at several locations and time scales. Due to its efficiency for locating time frequency oscillations of OLR, SLP and RV in intraseasonal bands. In a regional basis, for each studied subregion, the results show distinct features for the intraseasonal oscillation of OLR and SLP, including a 30-60 days time lag involving OLR and SLP over the northeastern Brazil, southern Amazonia and southeastern Brazil subregions. Among the studied subregions, it stands out the presence of in phase 30-90 days oscillations of OLR and SLP in the Indonesia region, during the austral summer and fall. Also, it was observed in the southern Brazil the presence of SLP oscillations in the 30-90 days band during the austral winter. This feature was associated with cold air outbreaks and the presence of 2-10 and 10-20 days band oscillations associated with blocking events. During the studied period it was observed the presence of RV oscillations of 25 and 45 days scales in the eastern Pacific. Episodes of El Nino Southern Oscillation were characterized by large spatial changes of OLR, but with different patterns. On the other hand, in the approach defined to analyze the spectral bands, several spatial patterns of OLR oscillations in the 25 and 45 days were related to the prevailing summer weather systems in the South America and neighboring oceans. Regarding the potential for prediction applications, the forecast of 45 days OLR oscillations at the South Atlantic Convergence Zone location trough an artificial neural network shows a better performance than the one by multiple linear regression model. The current study has revealed interesting atmospheric features associated with the IO over South America and vicinities, but they still deserve further investigations. |
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Estudo de células convectivas em Rondônia durante o Experimento WETAMC-LBA/TRMM
Yoshida, M. C.
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Estudo comparativo da estrutura da turbulência atmosférica na camada limite superficial acima do Pantanal Matogrossensse nos períodos úmido e seco.
Zeri, L. M. M.
Dados de resposta rápida, coletados em torre micrometeorológica de 25 metros de altura à 20.8 Hz na estação úmida e 16 Hz na estação seca, no Pantanal, foram usados neste estudo. Esses dados foram inicialmente submetidos a testes de consistência de Vickers e Mahrt (1997) e de Mahrt (1998), através dos quais foi possível determinar a percentagem de situações em que houve estacionaridade. Características da estrutura da Camada Limite Superficial (CLS) foram determinadas pelo cálculo de grandezas estatísticas da turbulência tais como fluxos, erros associados a fluxos e outras escalas tais como U*, T* e coeficientes de correlação W-u e w-t. Os fluxos foram calculados pelo método das covariâncias. Foram comparadas as evoluções diurnas desses parâmetros e observou-se que um dos períodos em que ocorrem diferenças entre a estrutura da CLS da estação seca e a da estação úmida, corresponde ao período do início da noite. Análises em tempo-escala dos sinais, efetuadas através da Ondeleta de Morlet, indicam a possibilidade da existência de interação entre ondas de gravidade e turbulência neste período. Também foram comparadas características das estruturas coerentes nos sinais de temperatura e velocidade do vento. Foram calculadas as frações dos fluxos de momentum e calor sensível associadas às estruturas coerentes do tipo intrusão e ejeção. ABSTRACT: Fast response data, collected at a 25 m height micrometeorological tower at sampling rate of 20.8 Hz during the wet season, and of 16 Hz during the dry season, in PantanalWetland, were used in this study. In a first step these data were submitted to Vickers e Mahrt (1997) and Mahrt (1998) consistency tests, so the percentual of non-stationary situations was established. Structure characteristics of the atmospheric surface layer (ASL) were determined by the calculations of turbulence statistical variables such as fluxes, and errors associated, and other scales such as u*, T* and W - u and W - T correlation coefficients. The fluxes were calculated using the covariance method. The diurnal variation os these parameters was compared and it was observed that the period with more differences between the two seasons was the period after the sunset. Time-scale signal analysis, using the Morlet Wavelet, denote the possibility of existence of interactions between gravity waves and turbulence in this period. Coherent structures characteristics in wind velocity and temperature signals were also compared. The fractions of momentum flux and sensible heat flux associated with sweep-ejection coherent structures were also calculated. |
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2003
Estudo da influência de jatos de baixos níveis na estrutura da camada limite estável acima do Pantanal Matogrossense
Andrade, E. S.
Este estudo se insere no contexto do Experimento Interdisciplinar do Pantanal (IPE), cuja principal finalidade é a de compreender aspectos da estrutura da camada limite atmosférica, bem como das trocas de energia entre a superfície e a atmosfera no Pantanal Matogrossense e sua variabilidade sazonal. Para isto já foram realizadas quatro campanhas intensivas de coleta de dados, além de atividades de monitoramento de variáveis meteorológicas importantes, em estação de pesquisa pertencente à Universidade Federal do Mato Grosso do Sul localizada no município de Corumbá (19º6? S e 57º0? W), ao sul do Pantanal Matogrossense. São utilizadas informações obtidas em radiossondagens, em sondagens acústicas (SODAR) e em Torre micrometeorológica, para se caracterizar aspectos da estrutura da camada limite atmosférica estável acima do Pantanal Matogrossense nas estações seca e úmida, particularmente, a ocorrência ou não de jatos de baixos níveis e sua influência nos processos de troca de momentum e de energia entre a superfície e a atmosfera. Os dados foram coletados durante duas campanhas experimentais intensivas realizadas em setembro de 1999 (IPE-2), período seco, e em fevereiro de 2002 (IPE-3), período úmido. Os resultados indicam que a estrutura vertical da camada limite estável apresenta características distintas dependendo da ocorrência ou não de jatos de baixos níveis (JBNs) e de este ser capaz ou não de induzir uma mistura turbulenta que atinja a superfície. A escala de comprimento associada à flutuabilidade parece ser um parâmetro importante para descrever o estado da camada limite atmosférica na presença de JBNs. JBNs são mais freqüentes na estação seca e têm a capacidade de separar a camada limite noturna em uma parte inferior, em que há muita mistura turbulenta e em outra superior, em que não há mistura turbulenta significativa, Além disso, a ocorrência de JBNs parece invalidar algumas relações previstas pela Teoria da Similaridade para a camada limite superficial. As diferenças entre a estrutura vertical da camada limite atmosférica nas estações seca e úmida também são notórias: a variação vertical da temperatura potencial em função do número de Richardson totalizador apresenta padrões distintos de curvatura, dependendo da estação do ano em que foram observados. São propostas explicações físicas para os resultados, bem como sugestões para experimentos futuros. ABSTRACT: This study is a part of the Interdisciplinary Pantanal Experiment (IPE), whose main goals are to understand some aspects of the atmospheric boundary layer structure as wel as the surface-atmosphere energy exchanges above Pantanal Matogrossense Wetland and its seasonal variability. To reach these goals, four field campaigns and several meteorological variables monitoring activities have been performed at the Mato Grosso do Sul Federal University Corumbá city station (19º6? S e 57º0? W). Radiosondes, acoustic sounders (SODAR) and micrometeorological tower information have been used to characterize the above Pantanal stable atmospheric boundary layer structure in the dry and wet seasons, particularly, the low level jet (LLJ) occurrences and its influence on the momentum and energy surface-atmosphere exchange processes. The data were collected during two intensive experimental field campaigns carried out in September 1999 dry season (IPE-2), and in February-March 2002 wet season (IPE-3). Results show that the stable atmospheric boundary layer vertical structure presents distinct characteristics depending on the LLJ occurrence or not and on its flow mixing capability to reach the surface or not. The buoyancy length scale appears to be an important meteorological parameter in describing atmospheric boundary layer state under LLJs. LLJs are more detectable during dry season and are capable to separate the nocturnal boundary layer in two regions: a lower layer in which there is intensive turbulent mixing and an upper layer in which turbulent mixing is not significant. Besides, the LLJ occurrence seems to invalidate some surface boundary layer Similarity Theory relations. The differences between atmospheric boundary layer vertical structure in dry and wet seasons are evident: the potential temperature vertical variation as function of the bulk Richardson number shows distinct curvature patterns depending on the year season in which they were observed. Physical explanations to understand the above results and suggestions for future experiments have been proposed. |
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Conexões entre a temperatura da superfície do Oceano Atlântico e a convecção de verão sobre a América do Sul e areas adjacentes
Chaves, R. R.
A interação entre a Temperatura da Superfície do Mar (TSM) do Oceano Atlântico e a convecção de verão sobre a América do Sul é estudada através de métodos estatísticos de análise multivariada e de simulações numéricas. A análise observacional é realizada através da Análise de Componentes Principais, Decomposição em Valores Singulares e de análise de compostos dos dados de TSM do COADS, ROL do CDC/NOAA e vento da reanálise do NCEP/NCAR para o período de 1979 a 2001. Nesta análise os resultados mostram que a convecção sobre a porção oceânica da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) está associada às anomalias positivas de TSM sobre o Atlântico Sul (40ºS-Equador). No entanto, na análise observacional, a associação da porção continental da ZCAS à TSM não é evidente. Os mecanismos físicos responsáveis pelo estabelecimento das conexões entre a TSM do Atlântico Sul e a convecção sobre a América do Sul e áreas adjacentes são estudados através de simulações numéricas com o Modelo de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA) CPTEC/COLA e o Modelo de Circulação Geral do Oceano (MCGO) MOM. Os resultados das simulações mostram que a variabilidade da ZCAS está associada às anomalias de TSM do Atlântico Sul e que existe um forte acoplamento entre a atmosfera e o oceano adjacente a este sistema meteorológico. As anomalias positivas de TSM sobre o Atlântico Sul tendem a intensificar e posicionar a ZCAS em latitudes ao norte da sua posição climatológica, enquanto que o resfriamento desta Bacia tende a desintensificar a ZCAS. A TSM do Oceano Atlântico Sul força a convecção sobre a costa do sul do NEB, norte do Sudeste e áreas oceânicas adjacentes dinamicamente, através da alteração dos padrões de fluxo de umidade entre o oceano e a atmosfera, e termodinamicamente, através da alteração dos mecanismos de instabilização da atmosfera. Os experimentos numéricos com o MCGO mostram que a ZCAS causa o aparecimento de anomalias negativas de TSM ou a desintensificação das anomalias positivas de TSM no Atlântico Sul sob este sistema. Os resultados das simulações numéricas com o MCGO indicam que as anomalias negativas de TSM sob a região da ZCAS são resultados de processos radiativos. Nesta interação, o "feedback" negativo (feedback nuvem/onda curta e a TSM) predomina com uma ordem de magnitude maior em relação ao "feedback" negativo dinâmico (mecanismo de bombeamento de Ekman). Este último mecanismo se manifesta apenas quando ocorre forte evento de ZCAS. Aparentemente, o maior contraste entre a temperatura do Atlântico Sul e do continente, associado com a intensificação da circulação de monção, não contribui com a intensificação da ZCAS. Os resultados da análise observacional e dos experimentos numéricos mostram que as anomalias de TSM do Oceano Atlântico Norte (Equador-40ºN) durante o período de verão austral estão associadas apenas com a convecção no norte da América do Sul. ABSTRACT: The interaction between the sea surface temperature (SST) over the Atlantic Ocean and the summer convection over South America and adjacent areas is studied with the help of statistical analysis and numerical experiments. The observational analysis is done through Principal Components Analysis, Singular Values Decomposition and composites analysis with SST from COADS, Outgoing Longwave Radiation from CDC/NOAA (1979-2001) and wind field from NCEP/NCAR Reanalysis. The results show that the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) convection over the ocean is associated with the warm waters in this Basin (40ºS-Equador). The physical mechanisms responsible for the establishment of these connections between the SST in the South Atlantic Ocean and the summer convection over South America are studied through separate runs of the numerical experiments with the atmospheric general circulation model (AGCM) CPTEC/COLA and ocean general circulation model (OGCM) Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) Modular Ocean Model (MOM). The results of the AGCM and OGCM experiments show that the SACZ is associated with SST anomalies in the South Atlantic and there is a strong coupling between the atmosphere and the ocean adjacent to this meteorological system. The warming of South Atlantic Ocean tends to intensify and move the SACZ northward of its climatological position; meanwhile the cooling of South Atlantic tends to weaken the SACZ. The SST on the South Atlantic Ocean force the SACZ convection dynamically, through change in the humidity flux patterns over South America and termodynamically, through change in the destabilization mechanisms of the atmosphere. The OGCM experiments show that the SACZ cause cold SST anomalies or the desintensification of the warm SST anomalies in the South Atlantic Ocean under this meteorological system, result of radiative processes. In this interaction, the negative feedback (Cloud/Short-Wave - SST feedback) predominates and it is one order of magnitude larger than the negative dynamic feedback (Ekman pumping). The latter is verified only during strong SACZ events. The results show that the contrast between the surface temperature over South Atlantic and South America, associated with intensification of monsson circulation, does not contribute to the intensification of the SACZ. The results from observational analysis and numerical experiments show that the positive SST anomalies in the North Atlantic Ocean (Equador - 40ºN) are associated only with the summer convecction over the northernmost region of South America.
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Principais sistemas sinópticos que atuaram sobre a Península Antártica no verão de 2001/2002 e a circulação troposférica associada
Felício, R. A.
O presente trabalho consistiu em avaliar e estudar o comportamento dos sistemas sinópticos que atuaram na região da Península Antártica e Estreito de Drake durante o verão de 2001/2002, época de realização da Operantar XX. Para tanto, estabeleceram-se 3 metodologias de trabalho que tiveram como metas avaliar os grandes ciclones sinópticos e os mesociclones. A primeira metodologia consistiu em catalogar todas as ocorrências dos meses de dezembro, janeiro e fevereiro e gerar estatísticas a esse respeito, quanto ao tamanho, deslocamento e desenvolvimento. O trânsito dos ciclones pelo estreito de Drake é, em média, de 1 a 2 dias. Pelas estatísticas geradas, verificou-se que a região teve predominância de ciclones com ciclo completo de desenvolvimento e que a direção predominante de chegada dos sistemas é de Noroeste. Mostrou-se que a região do mar de Bellingshausen é a principal área de decaimento de grandes ciclones e que a mesma área é a geradora de pequenos vórtices. A segunda metodologia foi avaliar os dados da estação meteorológica automática situada no complexo da Estação Antártica Comandante Ferraz. Neste estudo, destacou-se a atuação dos sistemas anteriormente descritos pelas imagens de satélites e os extremos meteorológicos registrados no período. Foi notado que não há uma variação muito grande de temperatura durante a passagem dos ciclones, e que a redução ou aumento de temperatura depende da direção do sistema. Finalmente, em posse dos resultados de ambas as metodologias, escolheram-se alguns casos para o trabalho da terceira metodologia. Esta última, visou gerar campos meteorológicos em altos e baixos níveis, com dados de reanálise, para se avaliar o comportamento dos sistemas, dentro de um contexto na área de atuação deste trabalho. Foram escolhidos os sistemas com desenvolvimento ciclônico acentuado e de casos de baixa pressão e/ou ventos fortes. Verificou-se que os ciclones causam advecções térmicas acentuadas no Estreito de Drake, com transporte quente na vanguarda e fria na retaguarda. Os sistemas apresentam cavados profundos associados e também cristas bem desenvolvidas. A análise dos resultados de prognósticos com o modelo de circulação geral CPTEC/COLA, para três dos casos selecionados, mostraram boa consistência com o observado. ABSTRACT: The behaviour of synoptics systems which affected the Antarctica Peninsula and Drake Passage during the Operantar XX, in the 2001/2002 summer, were analysed in this study. Three main methods were developed. The first one, is to evaluate the behaviour of the large and mesocyclones which occurred in the area, during december, january and february, using satellite images. A statistical analysis was performed, related to the size, displacement and development of the systems. The passage of cyclones over the area occurs in one or two days. The cyclones with complete lifecycle were the dominant cases and northwest was the dominant direction of the systems arriving in the region. It was noticed that the Bellingshausen Sea is the main area of the decaying large systems, and also of the origin of new small scale vortices. In the second method, extreme cases of wind and pressure, in the Antarctica Peninsula, were identified analysing the data obtained at the Antartica Station Comandante Ferraz. These occurrences were discussed considering the behaviour of the synoptic systems in the region. There is not a large change in temperature at the surface associated with the passage of the cyclones, and the reduction or increase of temperature depends on the direction of the propagation of the systems. High relative humidity in the area is permanent in the summer. Some cases from the satellite images study and the station data study were selected, following the third methodology, to analyse the atmospheric fields at low and high levels. The selected cases were taken considering the systems with intense cyclonic development, low pressure and strong winds. The presence of the systems were associated with strong temperature advection in the atmospheric circulation at low and high levels. Analyses from the weather forecast guidance from the AGCM CPTEC/COLA, for three selected cases, indicated that the atmospheric fields were reasonably well forecasted. |
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Análise do procedimento de assimilação de sondagens derivadas de satélites e de seu impacto na previsão de tempo utilizando um sistema estátístico em espaço físico
Ferreira, S. H. S.
A maioria dos estudos de impacto de sondagens de satélites, tem mostrado que estes dados são de grande importância para a melhoria das análises e previsões do tempo, sobretudo no Hemisfério Sul, onde existe uma menor cobertura por outros tipos de dados. Existem diferentes métodos de assimilação e diferentes modelos que podem ser utilizados para este estudo. Neste trabalho foi utilizado uma adaptação do esquema de assimilação do espaço físico Physical-space Statistical Analysis System (PSAS) desenvolvido pelo Data Assimilation Office (DAO) da NASA ao Modelo Global do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), a qual denominamos GPSAS. Este sistema foi utilizado para produzir análises e previsões com diferentes conjuntos de dados. Em um dos conjuntos utilizados, foram incluídos os dados de sondagens de satélite derivados do Advanced TIROS Operational Vertical Sounder (ATOVS); no outro estes dados foram omitidos. As diferentes análises e previsões são então comparados com as análises do National Centers for Enviromnent Prediction (NCEP), para o Hemisfério Norte e Sul, para a região Antártica e para a América do Sul. Também é realizado uma análise computacional do próprio PSAS, com relação ao processamento de ATOVS. Os resultados confirmam que os dados de ATOVS produzem melhorias nas previsões do tempo no Hemisfério Sul. Também foi observado que melhorias nos resultados podem ser obtidas através de ajustes de coeficientes e processos do sistema GPSAS. ABSTRACT: Many studies on evaluation of the impact of satellite sounding on forecasts, made by different institutions around the World, have shown that this kind of data are very important to improve the quality of weather forecasting in Southern Hemisphere. There are many methods of data assimilation and models of weather forecasting. In this study we used an adaptation of the Physical-Space Statistical Analysis System (PSAS), developed by Data Assimilation Office (DAO of NASA) with the Global Model of ?Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos? (CPTEC), which is designated GPSAS. This system was used to produce analyses and forecasts with two different data sets, one of these includes satellite sounding derived by Advanced TIROS Vertical Sounder (ATOVS). The two set of analyses and forecasts are then compared with the analysis of the National Centers for Enviromnent Prediction (NCEP) for different areas that included the Southern and Northern Hemispheres and regions around the Antarctic and South America. The GPSAS software itself, where the ATOVS data is processed, is also analysed. The results show that ATOVS data improve the quality of weather forecasting in the Southern Hemisphere. It is also observed that quality improvements can be obtained through adjustments of the coefficients and process of the GPSAS system. |
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Um estudo das sondagens do ICI (Inversion coupled imager) mediante o processamento de perfis atmosféricos brasileiro.
Macedo, S. R.
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Frontogênese na América do Sul e precursores de friagem no estado de São Paulo
Mattos, L. F.
Os sistemas frontais que causam friagem em São Paulo ocorrem em média uma vez por ano. Oitenta por cento (80%) das incursões frias intensas acontecem de maio a agosto. A configuração do campo de deformação horizontal na região central do continente sulamericano favorece frontogênese no inverno. Os compostos de campos diagnósticos de função frontogenética, vorticidade potencial, pressão à superfície, ventos na baixa e alta troposfera e geopotencial em 500 hPa foram compilados, usando as reanálises do European Center for Medium Range Weather Forecasts e do National Centers for Environmental Prediction para 14 casos (1979-93). Os precursores de friagem identificados são: (i) uma passagem de frente fria sobre a Argentina e sul do Brasil nos dias - 7 a - 5; (ii) um centro de alta pressão a oeste da costa sul do Chile, favorecendo anticiclogênese na Argentina nos dias -5 a -1; (iii) ocorrência de duas ciclogêneses à superfície entre os dias -3 e -1 no Atlântico Sul; (iv) uma expansão da região frontolítica localizada nos Andes, para o norte da Argentina no dia -2, para o Paraguai e Uruguai no dia -1, e para o sul do Brasil e Bolívia no dia 0; (v) um cavado baroclínico na troposfera alta em 500-200 hPa amplificando-se sobre o oeste argentino no dia -3; (vi) uma anomalia ciclônica de vorticidade potencial isentrópica em 325 K intensificando-se ao norte de 45ºS sobre a região sulamericana no dia -7, gerando um centro de -2,0 UVP sobre o sul do Brasil e Uruguai no dia 0. Observou-se que as tendências de esfriamento da ordem de -4 C/dia em 925 hPa começam na Patagônia no dia -4 e se propagam para norte-nordeste, e no dia 0 a isaloterma de -8 C/dia ocupa os Estados do Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul. A advecção térmica é a maior responsável pelo esfriamento (-3 C/dia nos subtrópicos do Brasil), porém os efeitos diabáticos também são importantes (2 a 3 C/dia) no oeste e centro do continente. As simulações numéricas do modelo T062L28 do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos mostram que, quando a perturbação sinótica precursora é enfraquecida nas condições iniciais do dia -4, a situação não evolui para um evento de friagem, indicando que as amplitudes dos precursores determinam a evolução subseqüente para friagem. A destreza do modelo na previsão do evento mantém-se superior a 60 % até 7 dias de previsão. Conjetura-se que a ciclogênese no Atlântico no dia -1 é propiciada pela aproximação da vorticidade potencial ciclônica e difluência do cavado em 500 hPa. O forte gradiente zonal de pressão entre o ciclone no Atlântico e a alta pressão sobre a Argentina gera ventos de sul desde o mar de Weddell até o Brasil central, advectando ar frio para latitudes tropicais. A perda radiativa de energia durante a noite, no oeste da América do Sul, ajuda a aumentar o contraste térmico horizontal na região frontal. Uma boa concordância entre as evoluções do fenômeno obtidas das duas reanálises independentes mostra que os resultados são confiáveis. O estudo fornece subsídios para melhoramento de previsões de friagens no Brasil e o campo de vorticidade potencial possui capacidade para estender as previsões até oito dias de antecedência. ABSTRACT: Intense cold air incursions in São Paulo (freezes) occur on the average once a year during the months of April through September and 80% during the months of May through August. The central part of the South American continent is frontogenetic due to the horizontal deformation field in the lower troposphere on winter. Composites of the frontogenesis function, potential vorticity (PV), surface pressure, temperature, lower and upper troposphere winds, 500 hPa geopotential are constructed using the reanalyses data from the National Centers for Environmental Prediction and the European Center for Medium Range Weather Forecasts for 14 freeze events (1979-93). The precursors of the freezes are summarized here. (i) A cold frontal passage over northern Argentina and southern Brazil during day -7 through day -5 precedes the passage of a second front responsible for the freeze event. (ii) A surface high pressure anomaly off southern Chile coast favors anticyclogenesis on day -5 to day -1 over Argentina. (iii) Two surface cyclogeneses during day -3 to day -1 create a low pressure center in the Atlantic off the Uruguay coast. (iv) The lower tropospheric frontolysis region over the Andes expands eastward into northern Argentina on day -2, into Paraguay and Uruguay on day -1, and into southern Brazil and Bolivia on day 0. (v) An upper troposphere (500-200 hPa) trough deepens over western Argentina on day -3. (vi) A cyclonic anomaly in the PV on the 325 K isentrope intensifies gradually over Argentina north of 45ºS from day -7 to form a well defined center of -2.0 PVU over southern Brazil on day 0. The cooling trends at 925 hPa start on day -4 in Patagonia and propagate north-northeastward to Paraná, São Paulo and Mato Grosso do Sul on day 0 and the -8ºC/day isotherm occupies the region of the states of Paraná, São Paulo and Mato Grosso do Sul. The advection is mostly responsible for the cooling (-3ºC/day), however, the diabatic affects (-2 to -3ºC/day) are important in the western and central parts of the continent. The numerical simulations with the T62L28 model of the Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos show that when the strength of the precursor synoptic perturbation on day -4 is weakened the situation does not evolve into a freeze, indicating that the amplitude of the precursor has a strong bearing on the subsequent evolution. The skill of the model forecasts remains above 60% up to 7 days lead time. It is conjectured that the cyclogenesis on day -1 is triggered by the approach of cyclonic PV anomaly and the difluent 500 hPa trough. The strong zonal surface pressure gradient over eastern Argentina is responsible for intense cold advection into the central parts of Brazil. The radiative cooling over the surface high pressure center intensifies further the thermal contrast across the front. The two reanalysis data sets agree well in describing the evolution of the freezes and, therefore, the reliability of the results is high. These findings are helpful to improve the forecasts of the severe cold air incursions into Brazil. The PV field shows capability to extend the lead time up to 8 days. |
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Dinâmica da variabibilidade climática da precipitação sobre a América do Sul
Párraga, G. O. O.
A variabilidade climática da precipitação em escalas intrasazonais, sobre o Brasil, e escalas interanual e períodos maiores sobre a América do Sul foram estudadas através da utilização de dados de precipitação diária (1979-1990) e mensal (1951-1990) utilizando diversos métodos estatísticos. Os resultados obtidos mostram que a variabilidade da precipitação sobre a AS, em escalas sazonal e interanual apresenta características regionais intrínsecas, com ciclo anual proeminente e persistente sobre a maior parte do domínio. O ciclo semi-anual é predominante principalmente sobre o norte da Amazônia, com alta persistência, e sul do Brasil com baixa persistência. A distribuição sazonal da precipitação média e as estatísticas probabilísticas estão intensamente relacionadas durante todas as estações do ano. Com relação à variabilidade intrasazonal sobre o Brasil foi encontrado o predomínio de oscilações com período de 20 e 40 dias, com características distintas. A oscilação de 20 dias aparentemente mostra maior dependência das ondas baroclínicas, enquanto que a de 40 dias parece mais relacionada com oscilações de escala global e, possivelmente, interage com maior intensidade com a atmosfera tropical. Quanto à variabilidade interanual nota-se que a precipitação sobre a América do Sul é modulada pelo El Niño/Oscilação Sul (ENOS), porém esta modulação aparece em dois períodos distintos, de 3,7 e 5 anos. A oscilação de 5 anos tem predomínio sobre as regiões equatoriais enquanto que a oscilação de 3,7 anos tem maior influência sobre o sul do Brasil, ambas moduladas pelo Atlântico tropical, porém com intensidades diferentes. A tendência linear e mudança climática sobre a AS apresentam uma distribuição espaço-temporal coerentes entre si. Observouse tendência linear negativa da precipitação anual sobre a faixa de máxima precipitação, associada com a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), e tendência positiva sobre o sul do Brasil. Estes padrões são resultado das tendências negativas intensas concentradas durante as estações de verão, na faixa de máxima precipitação, e no sul do Brasil na primavera. Ambas as tendências parecem estar associadas à mudança climática abrupta observada na metade da década de 70, relacionada à mudança da temperatura superficial do mar (TSM) dos oceanos, principalmente do Oceano Pacífico. Esta mudança climática abrupta teve repercussões sobre quase toda a América do Sul, com exceção do Nordeste do Brasil, onde a precipitação apresenta alta variabilidade interanual e aparente variabilidade quase decadal. ABSTRACT: Intraseasonal time-scales of climate variability over Brazil, and interannual and larger time-scales climate variability over South America were studied using daily (1979- 1990) and monthly (1951-1990) mean rainfall data and several statistical methods. The results show that the seasonal and interannual rainfall variability over South America have intrinsic regional features with prominent and persistent annual cycle. The semiannual cycle is predominant over northern Amazon (high persistence) and Southern Brazil (low persistence). The seasonal mean rainfall distribution is strongly related to the statistics of probabilities in all seasons. With respect to intraseasonal variability over Brazil, it was found that there are two dominant oscillations with periods of 20 and 40 days with distinct characteristics. The 20 day oscillation shows greater dependence on baroclinic waves, while the 40 day seems to be more related to the global scale oscillations and apparently interacts with greater intensity with the tropical atmosphere. Regarding the interannual variability, it is observed that precipitation over South America is modulated by El Niño/South Oscillation (ENSO). However, this modulation is present in the distinct periods, 3.7 and 5 years. The 5 years oscillation is predominant over equatorial regions, while the 3.7 years oscillation is predominant over Southern Brazil. Both are modulated by Tropical Atlantic, but with different intensities. The linear trends and climate change over South America show coherent space-temporal distributions. Negative trends of the annual precipitation over the maximum rainfall area, related to the climatological region of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ), and positive trends over Southern Brazil were observed. These patterns are results of the intense negative tendency occurred in summer over the maximum rainfall area and during spring season over Southern Brazil. The trends seem to be associated with the observed climate change in the mid 70?s, which is related to the sea surface temperature change, mainly in the Pacific Ocean. This abrupt climate change affected almost the whole South America, except Northeast Brazil, where precipitation shows high interannual variability and apparent quasi-decadal variability.
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Variabilidade interdiurna da convecção na América do Sul: a propagação meridional da convecção
Siqueira, J. R.
Um estudo climatológico da propagação meridional da convecção (PMC) sobre a América do Sul (AS) é realizado para o período de 1983 a 1993 utilizando compostos de nuvem e de circulação atmosférica. Os resultados apontam três importantes tipos de PMC. O tipo 1 enfoca as frequentes penetrações de frentes frias que organizam a atividade convectiva nos trópicos e propagam-se com a convecção em direção ao equador. Este tipo é mais frequente na primavera austral e contribui para pelo menos 37% da variabilidade total interdiurna da convecção na AS durante aquela estação. O avanço de um ciclone transiente nos baixos níveis do sudeste para o nordeste da AS mantido pela convergência de fluxos de umidade da Amazônia e ar frio das latitudes médias constitui o principal padrão de circulação atmosférica observado durante os eventos tipo 1. O tipo 2 é caracterizado por uma organização da atividade convectiva nos trópicos devido a frentes frias nos subtrópicos, e está associado com intensificação e aparente propagação da convecção dos trópicos para os subtrópicos. Este tipo, que está associado à formação sinótica da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), é mais frequente durante o verão austral e contribui para mais de 16% da variabilidade total interdiurna da convecção naquela estação. O padrão de circulação observado para o tipo 2 é semelhante ao do tipo 1, exceto por um movimento quasi-estacionário do ciclone transiente nos baixos níveis sobre o sudeste da AS, que se intensifica e favorece a formação da ZCAS durante a maioria dos eventos tipo 2. As frentes frias que pouco interagem com a convecção tropical e exibem propagação quasi-estacionária (com respeito à direção meridional) com a convecção nos subtrópicos são classificadas como tipo 3. O tipo 3 é mais freqüente no inverno austral e contribui para pelo menos 50% da variabilidade total interdiurna da convecção naquela estação. A existência de um anticiclone (ciclone) transiente quasi-estacionário nos baixos níveis sobre o centro (sudeste e sul) da AS e de um jato subtropical é o principal padrão de circulação associado ao tipo 3. Um intenso vórtice ciclônico nos altos níveis no nordeste da AS é também presente, aparentemente contribuindo para o bloqueio das frentes frias nos subtrópicos que é freqüentemente observado durante os eventos tipo 3. Uma descrição estatística das propriedades de nuvem e precipitação de sistemas convectivos iniciados durante a ocorrência dos três tipos de PMC sobre a AS é feita utilizando imagens combinadas de diferentes tipos de sensores durante a estação úmida austral dos anos de 1998-2000. Os resultados mostram que os três tipos de PMC modulam fortemente a nebulosidade convectiva e o regime de precipitação da AS durante a estação úmida e exibem diferenças significativas entre os seus correspondentes sistemas convectivos. Um estudo de dois casos de PMC (um do tipo 1 e outro do tipo 2) revelou que os padrões de circulação atmosférica durante a ocorrência do caso do tipo 1 foram equivalentes aos apresentados na sua climatologia, exceto pela ocorrência de um vórtice ciclônico nos altos níveis sobre o nordeste da AS e do jato subtropical, que parecem ter inibido a progressão do cavado em baixos níveis associado à frente fria para norte durante o evento tipo 1. No caso do tipo 2, os padrões de circulação apresentaram forte consistência em relação aos da climatologia e permitiram ainda comprovar a formação de uma ciclogênese do tipo B na AS durante o evento. ABSTRACT: A climatology for the meridional propagation of convection (MPC) over South America (SA) for the 1983-93 years is built by using cloud and atmospheric circulation composites. Results reveal three important types of MPC over SA. Type 1 focuses the frequent penetrations of cold fronts that organize tropical convection and move with it towards equator. Type 1 is more frequent during austral spring and contributes to at least 37% of the total day-to-day convective variability over SA during that season. The advance of a low level transient cyclone from southeast to northeast SA which is maintained by the convergence of moisture fluxes from the Amazon and cold air from the midlatitudes constitutes the main atmospheric circulation pattern during the type 1 events. Type 2 is characterized by an organization of tropical convection due to cold fronts over the subtropics and is associated with intensification and apparent propagation of convection from the tropics towards the subtropics. Type 2, which is associated with the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) formation, is more frequent in austral summer and contributes to more than 16% of the total day-to-day convective variability during that season. The type 2 circulation pattern is similar to the type 1, except by the low level quasi-stationary transient cyclone over southeast SA that intensifies and favors the SACZ formation during the majority of the type 2 events. The cold fronts that have only weak interaction with tropical convection and remain quasistationary with convection in the subtropics (with respect to the meridional direction) are classified as type 3. Type 3 is more frequent in austral winter and contributes to at least 50% of the total day-to-day convective variability during that season. The existence of a low level quasi-stationary transient anticyclone (cyclone) over central (southeast and south) SA and a subtropical jet is the main circulation pattern observed for type 3. An intense upper level cyclonic vortex over northeast SA is present, apparently also contributing for the blocking of cold fronts over the subtropics that are frequently observed during the type 3 events. An austral wet season climatology of the cloud and rain properties of the convective systems formed during the occurrences of the MPC types was done by using collocated images from different types of sensors for the 1998-2000 years. Results show that the three MPC types modulate strongly the convective cloudiness and the rainfall regimes over SA and exhibit significant structural differences between their convective systems. A two cases study for the MPC (one for type 1 and other for type 2) revealed that the atmospheric circulation patterns during the type 1 case are basically equivalent to the ones described in its climatology, except by the occurrence of an upper level cyclonic vortex over northeast SA and a subtropical jet that seem to inhibit the northward advance of the low level though associated to the cold front during the event. For the type 2 case, the circulation patterns exhibited consistence with respect to its climatology and permitted to comprove the development of a type B cyclogenesis over SA during the event. |
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Relações entre as anomalias de TSM do atlântico e pacífico e as precipitações na amazônia oriental
Souza, E. P. P.
Relacionaram-se as variabilidades sazonais e interanuais das precipitações na região da Amazônia Oriental com as ATSM dos oceanos Atlântico Sul e Equatorial, Pacífico Equatorial. Tabelas de contingência 3 x 3, avaliadas pelo escore das Características Operacionais Relativas, foram usadas para investigar as ocorrências simultâneas e defasadas de até 12 meses das 3 categorias de precipitação (abaixo, quase e acima da normal) em 3 regiões homogêneas (Nordeste, Noroeste e Sul) da Amazônia Oriental e as 3 categorias de ATSM (abaixo, quase e acima da normal) nos oceanos Atlântico Sul e Equatorial, Pacífico Equatorial (La Niña, normal e El Niño). As precipitações no leste da Amazônia sofrem influências de ambos os oceanos, principalmente os grupos Nordeste e Noroeste, nos 1°, 2º e 4° trimestres do ano. Observou-se que o Pacífico exerce maior influência no período chuvoso destes grupos. O grupo Noroeste é o mais influenciado e neste grupo as precipitações acima da normal estão significativamente relacionadas com eventos La Niña, defasadas de até 9 meses e precipitações abaixo da normal com eventos El Niño, simultaneamente e com defasagem de 3 meses nos 1° e 2° trimestres. ATSM abaixo da normal no Atlântico Equatorial estão significativamente relacionadas com precipitações abaixo da normal nos grupos Nordeste e Noroeste no 4° trimestre, simultaneamente e defasada de 1 mês. Precipitações acima da normal no grupo Sul estão relacionadas com ATSM acima da normal no Atlântico Sul no 2° trimestre, simultaneamente e defasada de 1 mês. A influência do Atlântico Sul é pequena nos outros dois grupos. O grupo Sul é o mais relacionado com os Índices de Dipolo e o Noroeste menos. Precipitações abaixo (acima) da normal estão relacionadas com Índices de Dipolo abaixo (acima) da normal no grupo Sul (Nordeste), simultaneamente e com defasagem de 1 mês, no 2° trimestre. ATSM abaixo da normal no Atlântico Equatorial estão significativamente relacionadas com eventos La Niña, defasadas de 1-6 meses e com Índices de Dipolo abaixo da normal, simultaneamente e defasados de 1-3 meses, no 2° trimestre. ABSTRACT: The seasonal and interannual rainfall variability in the Eastern Amazon region was related to the Tropical, South Atlantic and Equatorial Pacific SSTA. 3 x 3 contingency tables, evaluated by the Relative Operating Characteristics Score were used to check the simultaneous and up to 12 months lagged occurrence of 3 rainfall categories (below, near and above normal) in 3 homogeneous regions (Northeastern, Northwestern and Southern) and 3 SSTs categories (below, near and above normal) in the Tropical and South Atlantic and Equatorial Pacific (La Niña, normal and El Niño). The Eastern Amazon rainfall is related to both oceans, mainly the Northeastern and Northwestern groups, in the 1st, 2nd and 4th quarter of the year. The Pacific was found to exert more influence in the rainy period of these groups. The Northwestern group is the most influenced, and in this group, above normal rainfall is significantly related to La Niña events, lagged up to 9 months and below normal rainfall with El Niño events, simultaneously and 3 months lagged in the 1st and 2nd quarter. Below normal SSTs in the Tropical Atlantic are significantly related to below normal rainfall in the Northeastern and Northwestern groups in the 4th quarter, simultaneously and 1 month lagged. Above normal rainfall in the Southern group are related to above normal SSTs in the South Atlantic in the 2nd quarter, simultaneously and 1 month lagged. The South Atlantic influence is small in the other two groups. The Southern group is the most related to the Dipole Index, and the Northwestern the least. Below (above) normal Dipole Index are related to below (above) normal rainfall in the Southern (Northeastern) group, simultaneously and 1 mouth lagged in the 2nd quarter. Below normal SSTs in the Tropical Atlantic are significantly related to La Niña events, 1-6 months lagged, and to below normal Dipole Index, simultaneously and 1-3 months lagged in the 2nd quarter. |
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Previsão e análise sobre as regiões sudeste e sul do Brasil utilizando redes neurais artificiais
Valverde Ramírez, M. C.
Neste trabalho é utilizada uma técnica conhecida como Redes Neurais Artificiais (RNA) para estabelecer relações não lineares entre a circulação de grande escala e a precipitação local observada. A metodologia utilizada envolveu o uso de um downscaling estatístico com base nas saídas do modelo Eta, onde equações prognósticas para previsão pontual sobre a região Sudeste do Brasil foram desenvolvidas utilizando-se as RNAs. As variáveis preditoras foram obtidas desse modelo e o preditando foi a precipitação nas estações meteorológicas selecionadas, sendo desenvolvidas equações prognósticas para 18 locais distintos. Também geraram-se modelos prognósticos para previsão espacial que teve como preditores as saídas do modelo global T126 e como preditando mapas de chuva derivados do satélite 3B42/TRMM. Para a definição das variáveis preditoras, realizou-se uma análise sinótica e um estudo da distribuição da precipitação sobre a região Sudeste. Observou-se que os sistemas frontais (SF) e ZCAS interagindo com VCANs foram os principais responsáveis pelas chuvas durante o verão. Por outro lado, no inverno, os sistemas frontais, VCANs de latitudes médias e cavados foram os principais fatores associados à chuva. As medidas estatísticas utilizadas para quantificar o desempenho da previsão da RNA mostraram que para a previsão pontual, o skill evidenciou em média uma redução da REQM de até 50 % em relação à previsão obtida pelo Eta no período de verão. Os eventos previstos pela RNA com alto desempenho estiveram associados a sistemas meteorológicos bem organizados (ZCAS e SF). Os resultados obtidos sugerem que no inverno a precipitação apresenta maior previsibilidade porque a forçante sinótica é mais intensa, e a convecção é menos prevalecente. Um experimento que incluiu a precipitação observada do dia anterior como variável preditora, apresentou melhorias substanciais no desempenho da previsão. Para o período de inverno o desempenho alcançou uma redução da REQM de até 80 %. Para a previsão espacial as saídas dos modelos e as imagens do 3B42/TRMM foram pré e pós processadas com a aplicação da transformada de ondaletas, com o objetivo de diminuir o tempo de treinamento. As previsões espaciais mostraram que no verão a RNA conseguiu reproduzir um padrão de chuva aproximado ao observado pelo 3B42/TRMM. Na primavera a RNA também reproduz um padrão similar, porém gera núcleos de chuva sobre o continente não observados pelo 3B42/TRMM. Por outro lado, a previsão do T126 apresentou uma tendência acentuada de gerar áreas de chuva sobre o oceano não observadas pelo 3B42/TRMM. Quando a RNA não reproduz um padrão semelhante, o resultado obtido reflete uma combinação do 3B42/TRMM e T126. ABSTRACT: This study uses an Artificial Neural Network (ANN) technique to establish a non-linear relationship between the large scale atmospheric circulation and local surface rainfall. The method involves the use of statistical downscaling applied to outputs from Eta model. In this sense, prognostic equations were developed for 18 locations using the ANN. This method uses as predictors numerical weather products from the Eta model and surface rainfall as predictand. The objective is to generate site-specific quantitative forecasts of daily rainfall. Also, prognostics models are constructed to delineate rain areas having as predictors outputs of the global model T126 and as predictand maps of rain derived from the Tropical Rainfall Measuring Mission (3B42/TRMM). The selection of ANN input variables is based on the prevailing synoptic weather conditions over southeastern Brazil. It is shown that during the austral summer the main weather systems related to rainfall are: cold fronts, and the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) interacting with cyclonic vortices at upper tropospheric levels (CVULs). During the austral winter, cold fronts and midlatitude upper levels cyclonic vortices are the main weather systems associated to rainfall. Several statistics are calculated to examine the performance of the models. It is found that during summer periods the skill score indicates an ANN improvement over Eta model by 50 %. In the winter period ANN improves RMSE in 80% respect to Eta model. Overall, ANN is efficient in predicting continuous rainfall periods associated to cold fronts and SCAZ during the summer and rainfall events associated with cold front and CVUL originating from middle latitude in winter. Also during winter, the ANN is more efficient, because the synoptic systems are better defined by the variables derived from Eta model. For the area forecast the images are pre and post processed with a wavelets transform, in order to minimize training time. The area forecasts utilizing ANN show in summer a pattern similar to that observed the 3B42/TRMM. In spring ANN shows centers of rain over the continent that are not observed by the 3B42/TRMM. On the other hand, the forecast of T126 has a tendency for generating areas of rain in the oceanic which are not depicted by 3B42/TRMM. When the ANN is not able to reproduce a pattern similar to the one obtained by 3B42/TRMM, the results reflect a combination of the 3B42/TRMM and T126.
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2004
Estudos observacionais de simulação númerica e de partição e interação de energia de nuvem vírgula invertida sobre a América do Sul
Bonatti, G. R.
Foram estudados quatro casos de nuvem vírgula invertida que ocorreram no continente Sul Americano nos dias: 15/04/1979, 22/08/1989, 06/10/1991 e 20/09/2003. Os dias referem-se aos estágios maduros desses sistemas. O estudo abordou dois aspectos: o primeiro observacional e de simulação numérica, onde se verificou a capacidade do modelo global do CPTEC em simular a nuvem vírgula, e o efeito da resolução; e o segundo a partição e interação de energia, onde se enfatizou a análise energética, tanto no que se refere às trocas verticais de energia como para as interferências entre os modos horizontais de oscilação (ondas de Rossby, Kelvin, Mista e Gravidade Oeste e Leste) e suas interações. Para os três primeiros casos, foi utilizado o esquema de convecção tipo Kuo para as resoluções T126L28 e T170L42, onde foram comparados com as reanálises do ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) na resolução T106K17, verificando-se a habilidade do modelo global em simular os casos de nuvem vírgula invertida. Para o caso ocorrido em 20/09/2003, foi incluído o esquema de convecção tipo RAS (Relaxed ArakawaSchubert), não somente para o estágio maduro, mas também para o estágio inicial e de dissipação do sistema. Para os outros três casos, o modelo foi capaz de reproduzir com boa concordância as principais características observadas nas reanálises, com ligeira melhora na representatividade para a resolução do T170L42. Para os estudos da partição e interação da energia entre os modos horizontais e verticais, a maior concentração da porcentagem de energia esteve para as duas primeiras categorias (modos verticais de 0 a 2 e 3 a 6); onde um maior número de modos verticais (maior número de modos mais internos), podem ter um papel relevante na partição de energia. Os modos horizontais que mais detiveram energia para as duas primeiras categorias são: Rossby e Kelvin. Os modos horizontais Misto Rossby-Gravidade, Gravidade propagando-se para Leste e Oeste para as duas primeiras categorias, também obtiveram resultados expressivos, mas pequenos se comparados aos modos horizontais Rossby e Kelvin. Para as interações entre os modos horizontais, para as duas primeiras categorias, verificou-se destruição de energia na maioria das interações. Os produtos cruzados entre os modos horizontais Rossby e Kelvin com os demais modos detiveram a maior porcentagem de energia na região do estágio maduro da nuvem vírgula invertida, bem reproduzida pelo modelo global do CPTEC para ambos os casos e resolução. Para as interações entre os modos verticais, verificou-se na região da nuvem vírgula, construção de energia para os níveis médios (800 hPa até 300 hPa - região de convecção) e destruição para a Estratosfera (150 hPa até Topo) para os modos de 0 a 2. ABSTRACT: We studied four cases of inverted comma clouds which occurred in the South American continent, in: 4/15/1979, 8/22/1989, 10/6/1991 and 9/20/2003. These dates refer to the mature stages of these systems. The study had two main aspects: the first observational and numerical simulation, where we evaluated the capability of the global model in simulating the comma cloud, and the effect of resolution; and the second aspect on the partition and energy interaction, where we emphasized the energetic analysis, regarding both the vertical energy exchanges, as well as the interferences between the horizontal modes of oscillation (Rossby, Kelvin, Mixed-Rossby and West and East waves) and their interactions. For the first three cases, we used the convection scheme by Kuo for the resolutions T126L28 and T170L42, and compared with the reanalysis of the ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts) in T106K17 resolution, where the ability of the global model in the simulation of cases of inverted comma clouds was evaluated. For the 9/20/2003 case, we included the convection scheme type RAS (Relaxed Arakawa-Schubert), not only for the mature stage, but also for the initial stage and the dissipation of the system. For the three other cases, the model was capable of adequately reproducing the main observed characteristics in the reanalysis, with a slightly better representativity for the resolution of T170L42. For the studies of energy partitioning and energy interaction between the horizontal and vertical modes, the greatest concentration of energy (in %) was observed for the first two categories (vertical modes of 0 to 2 and 3 to 6); and due to a bigger number in vertical modes (bigger number of more internal modes), can have a relevant role in the energy partition. The horizontal modes with greatest energy retention for these two categories are: Rossby and Kelvin. The horizontal modes: Mixed-Rossby-Gravity and Gravity propagating eastward and westward for the first two categories, also obtained good results, but small when compared to the horizontal modes of Rossby and Kelvin. For the interactions between the horizontal modes, for the first two categories we observed the destruction of energy in most of the interactions. The crossed products between the Rossby and Kelvin horizontal modes with other modes showed the largest percentage of energy in the region of the mature stage of the inverted comma cloud, well reproduced by the global model of CPTEC for both cases and resolution. For the interactions between the vertical modes, we verified, in the region of the comma cloud, construction of energy for the middle levels (800 hPa up to 300 hPa - convection region) and destruction in the Stratosphere (150 hPa until Top) for the modes of 0 to 2.
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Variabilidade e tendências climáticas dos extremos de temperatura na região sul do Brasil.
Campos, C. G. C.
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Ondas quase-estacionárias no hemisférico sul: observações e simulações climáticas sobre a américa do sul
Fernandez, J. P. R.
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Estudo observacional de linhas de instabilidade no estado do Paraná
Kneib, R. O.
Este trabalho apresenta dois casos de Linha de Instabilidade (LI) que se desenvolveram sobre o Estado do Paraná (PR). Os dados utilizados foram: imagens de radar e dados de superfície das estações automáticas obtidas do Instituto Tecnológico SIMEPAR; imagens de satélite GOES-8 no canal infravermelho, análise do modelo ETA/CPTEC e carta de superfície, obtidas do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC); e reanálises do National Center for Environmental Prediction (NCEP). O primeiro caso de LI estudado se desenvolveu no período 08-09/09/1999. Neste caso estudado foram identificadas 5 LIs, todas com orientação paralela a uma frente fria em superfície, referidas aqui por LD, LI1, LI2, LI3 e LI4. A LI4 apresentou um ciclo de vida mais longo e ciclo de vida bem definido, com duração de 04 h e 30 min e uma velocidade média de propagação de 12,9 m s-1, enquanto o ciclo de vida das demais LIs foi mais curto e não mostraram todos os estágios de seus desenvolvimentos. Os fatores que levaram à formação da LI4 foram à presença de uma frente fria em superfície e de um cavado em médios e altos níveis, gerando convergência de massa em baixos níveis, favorável a convecção. Após a sua formação, novas células se desenvolveram adiante da LI4 associada a uma região de confluência dos ventos e de umidade em baixos níveis. O deslocamento da LI4 para nordeste seguiu a mesma orientação da frente fria em superfície. O segundo caso de LI ocorreu no dia 24/12/2000, perpendicular a uma frente fria em superfície, à leste de uma área estratiforme localizada sobre o centro do PR. Neste caso, quatro LIs se desenvolveram, sendo referidas como LI5, LI6, LI7 e LI8. A LI8 foi estudada em detalhes por apresentar uma duração de 06 h e 40 min, e velocidade média de propagação de 6,3 m s-1, sendo a de vida mais longa dentre as demais. A formação da LI8 foi associada a uma frente fria em superfície e ao cavado de escala subsinótica em níveis médios, os quais favoreceram a convergência de massa em baixos níveis. Uma piscina de ar frio sobre o centro/leste do Estado do PR devido à precipitação da região convectiva da LI8, propiciou a formação de um gradiente lesteoeste que favoreceu a intensificação e deslocamento da LI8 para leste. ABSTRACT: Two cases of Squall lines (SL) that developed over State of the Paraná (PR) are studied. Radar picture and automatic surface station data from the Technological Institute SIMEPAR; Goes-8 infrared satellite picture, analysis of ETA/CPTEC model and surface charts from Weather Forecast and Climatic Studies (CPTEC); and reanalysis data from the National Center for Environmental Prediction (NCEP) are used in this study. The first SL studied developed during the period 08-09/09/1999. In this case five SLs were identified, these SLs were defined as LD, SL1, SL2, SL3 and SL4 and they formed parallel to a surface cold front. The SL4 presented the longest and best defined life cycle, with 04 h and 30 min of duration and 12, 9 ms-1 of the average propagation speed, while the life cycle of the other SLs was shorter and did not show stage of development. The factors associate with the SL4 formation were the presence of a surface cold front and a medium high- level trough. Both systems generated convergence of mass in low levels and in consequence the development of the convection. After the formation, new convective cells developed ahead of the SL4 associated with region of humidity and wind confluence in low levels. The displacement to northeast of the SL4 followed the same orientation of the cold front in surface. The second SL case occurred on 24/12/2000. This SL formed perpendicular to the surface cold front, to the east of a stratiform area located over central region of PR. As in the first case, four SLs also developed, named as SL5, SL6, SL7 and LI8. The SL8 was studied in details it presented the duration of 06 h and 40 min, and propagation speed of 6, 3 ms-1, being of longer life among the others. The forma tion of the SL8 was associated with the one surface cold front and medium level subynoptic scale trough, which favored the mass convergence in low levels. A cold air swimming pool over center/east of the PR State formed by the precipitation of the SL8 convective region que propitiated the formation of a gradient from west to east that favored the intensification and displacement of the SL8 for east.
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Um estudo sobre o uso do sensor HSB na estimativa da água precipitável e da precipitação
Lima, W. F. A.
Este trabalho apresenta um estudo sobre a capacidade dos canais do sensor "Humidity Sounder of Brazil" (HSB) em recuperar o conteúdo integrado de vapor d'água na atmosfera e em estimar a precipitação. As análises aqui apresentadas foram realizadas em duas etapas, uma utilizando simulações numéricas baseadas nos modelos de transferência radiativa "Radiative Transfer model for TOVS", na sua sétima versão (RTTOV-7) e o desenvolvido por Kummerow das temperaturas de brilho dos canais do HSB. A outra análise foi desenvolvida a partir dos dados do experimento de campo "Radiation, Cloud, and Climate Interactions/Large Scale Biosphere Atmospheric Experiment in Amazonia" (RaCCI/LBA) realizado no estado de Rondônia, no período de setembro e novembro de 2002. As análises para recuperação do vapor d'água atmosférico mostraram o grande potencial dos canais de 183 ± 1, 3 e 7 GHz na estimava do vapor d'água nos altos níveis da troposfera para condições de céu claro ou para cobertura de nuvens baixas. A estimativa do conteúdo integrado do vapor d'água na atmosfera com os canais do HSB, é comprometida devido à falta de informações dos baixos níveis da troposfera, onde se encontra boa parte da concentração do vapor d'água. O canal (150 GHz), que apresenta o pico máximo da sua função peso próxima à superfície, é altamente influenciado pela emissividade da superfície. As análises de desempenho do HSB para estimar a precipitação mostraram que é possível obter um ajuste de uma curva que relaciona a precipitação na superfície com a temperatura de brilho. O canal de 150 GHz é o mais adequado do HSB para esse fim. No entanto, o sinal da precipitação na temperatura de brilho passa a ser muito pequeno para altos índices de precipitação. Devido a essa característica física, não se recomenda o uso deste canal na estimava da precipitação para condições associadas à convecção profunda, entretanto os canais de 150 GHz e 183 - 7 GHz são apropriados para estimar baixas taxas de precipitação. ABSTRACT: This work exploits the capability of the Humidity Sensor Brazil (HSB) channel in retrieving Integrated Water Vapor Content and estimating precipitation. The data analyses of this study have been carried out in two stages: firstly using simulations of the HSB channel brightness temperatures from RTTOV and Kummerow radiative models, and secondly, using data from the RaCCI/LBA experiment in Rondônia, during the months of September and October 2002. The results show the potential of 183 ± 1, 3 e 7 GHz channels in retrieving upper tropospheric water vapor for clear sky or low level cloud cover. The estimated integrated water vapor content in the atmosphere using HSB channels was compromised due to the absence of troposphere low level information, where most of the water vapor is concentrated. The 150 GHz channel, which has the maximum peak of its function weight next the surface, is strongly influenced by the surface emissivity. The analyses of precipitation estimation show that it is possible to fit a precipitation curve as a function of brightness temperature and find significant correlation among theses two variables. The 150 GHz channel is the best HSB channel to derive precipitation; however, its signal is weak when high rain rates are present. Nevertheless, the 150 GHz and 183 ± 7 GHz channels are appropriated to deduce rainfall from low rain rate situation.
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Taxas de arnazenamento de energia e fluxos de calor nos troncos em floresta de terra firme na Amazônia central
Michiles, A. A. S.
Os termos da Taxa de Armazenamento de Energia (TAE) em um hectare selecionado em sítio de floresta de terra firme na Amazônia Central foram computados para um conjunto de dias típicos durante a estação seca. Assim, para obter a TAE em parte da biomassa aérea da floresta (troncos, ramos e liteira), as temperaturas de quatro troncos de árvores de espécies dominantes foram medidas em três níveis de altura e em diversas profundidades radiais. Para computar a TAE na parte restante da biomassa aérea (galhos, folhas e outros componentes como palmáceas e cipós) e a TAE na fração atmosférica devido às variações da temperatura do ar, mediu-se esta temperatura em diversas alturas na floresta, incluindo as mencionadas acima. Para o cálculo da TAE no ar devido às mudanças na umidade específica mediu-se, também, a umidade relativa do ar durante um experimento micrometeorológico realizado entre julho e setembro de 2003 na Estação de Manejo Florestal ZF-2, a noroeste de Manaus-AM (02°3645 S e 60°1240 O). Obteve-se a TAE nos troncos através de três métodos. No primeiro deles utilizam-se todas as medidas de temperatura dos troncos. Os outros dois métodos, baseados em uma solução analítica da equação de condução do calor, utilizam medidas de temperatura em uma única profundidade radial do tronco de uma árvore padrão, a qual apresenta as características médias do conjunto das 670 árvores do hectare selecionado. Os resultados do primeiro método encontram-se sistematicamente entre os dos dois outros. Um terço da TAE na floresta é devido aos troncos, enquanto outro terço é devido ao ar; finalmente o último terço é dividido entre as outras partes: liteira, outros componentes como palmáceas e cipós, ramos, galhos e folhas. Em termos horários, durante o ciclo diurno, a TAE na floresta (S) apresenta valores usualmente entre 30 e 40 W m-2, mas com máximos de até 90 W m-2; outrossim, durante eventos de chuva, S apresenta mínimos de até -225 W m-2. Durante a noite e em períodos de transição S pode ser uma fração bastante significativa ou mesmo exceder o saldo de radiação (Rn). Em totais diários, observaram-se valores de S entre 1 e 10% de Rn, sendo estes dependentes das condições do tempo ao longo do dia. ABSTRACT: The parts of the Rate of Energy Storage (RES) in a one hectare site of a Terra Firme forest in Central Amazonia was determined for a set of typical days during the dry season. Thus, to obtain the RES in part of the above ground biomass fraction of the forest (stem, branches, and litter), the temperatures of four stems of the dominating tree species were measured in three height levels and several radial depths. To compute the RES in the other part of the above ground biomass fraction (twigs, leaves and other components such as palm trees and lianas) and the RES atmospheric fraction due the variations of the air temperature, the temperature of the air was measured at several heights inside the forest, including the ones mentioned. To compute the RES in the air due the changes in the moisture content, the relative humidity of the air was also measured at the same levels. The site (02°3645 S, 60°1240 W) is part of the Estação de Manejo Florestal ZF-2, located at NW of Manaus, AM. To obtain the RES of the stems, three methods were used. The first one depends on all stem temperature measurements. The other two methods, which are based on an analytical solution of the heat conduction equation, depend only on the temperature measurements in one radial depth of a tree with the average characteristics of the complete set of 670 trees of the site. The results of the first method remain systematically between the ones of the other two methods. One third of the RES of the forest is due to the stems, while other third is due to the air; finally, the last one is divided among the other parts: litter, other components such as palm trees and lianas, branches, twigs and leaves. Considering the hourly terms during the daylight cycle, the RES of the forest (S) presents values usually between 30 and 40 W m-2, but with maxima up to 90 W m-2; however, during rain events, S presents minima of up to -225 W m-2. During the night and the transition periods S may constitute a sizable fraction of the net radiation (Rn), or even exceed it. On a daily basis, the values of S were observed between 1 and 10% of Rn, depending on the weather conditions along the day. |
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Convecção na Amazônia: variabilidade, efeitos e resposta na circulação de grande escala
Mota, M. A. S.
A pesquisa utilizou os dados coletados na campanha do WetAMC/LBA realizado no período de 10/01 a 28/02 de 1999 no estado de Rondônia, para estudar a variação e evolução temporal da estrutura termodinâmica da atmosfera e precipitação, verificando as condições de instabilidade da atmosfera (possibilidade de ocorrência ou não de convecção), à luz da teoria da Energia Potencial Disponível para Convecção (CAPE). Foram realizadas simulações numéricas com o Modelo de Circulação Geral (MCG) do CPTEC com a parametrização de convecção Releaxed Arakawa-Schubert (RAS), para determinação da precipitação e comparação com as observações. Foi dada ênfase a um persistente erro sistemático do referido MCG: a subestimativa dos totais de precipitação durante a estação chuvosa da maior parte da Amazônia (chuvas de verão do Hemisfério Sul) e superestima as chuvas no Nordeste Brasileiro (NEB), deslocando os núcleos de máxima precipitação para aquela região. Observou-se que a atmosfera durante o período estudado esteve com forte instabilidade convectiva. Porém, nem sempre valores elevados do CAPE foram suficientes para gerar precipitação, significando que a chuva ocorrida durante o experimento não foi devida somente aos efeitos termodinâmicos locais, mas fatores dinâmicos também contribuíram para ocorrência da precipitação. A Alta da Bolívia sofre influência do CAPE, pois, quando ocorreu aumento do CAPE, a vorticidade anticiclônica (ζ>0) aumentou, quando CAPE diminui aparece vorticidade ciclônica (ζ<0) na região, isto é, quando o CAPE foi liberado para formação da convecção profunda, ocorreu convergência nos níveis baixos com movimentos ascendentes na região e divergência nos altos níveis. O esquema RAS foi ajustado mudando a forma de calcular o topo e base da nuvem e o perfil de eficiência da nuvem. As simulações do total de precipitação diária apresentaram alguma melhoria, porém o erro sistemático do modelo na simulação do ciclo diurno da precipitação continuou, isto é, a tendência da maioria dos modelos, incluindo o MCG do CPTEC, de colocar os máximos de precipitação no período da manhã na Amazônia. Os resultados encontrados sugerem que o MCG com o RAS ajustado pode contribuir para melhoria da previsão, por exemplo o erro sistemático de superestimativa de chuvas na nordeste brasileiro diminui. Por outro lado, os erros sistemáticos associados ao ciclo diurno da precipitação necessitam de investigação mais profunda, possivelmente através de novas parametrizações da camada limite, para que o crescimento da camada de mistura seja mais bem simulado no modelo. ABSTRACT: The research used the data collected in WetAMC/LBA campaign accomplished in the period of 10/01 to 28/02 of 1999 in Rondônia state, to study the variation and temporal evolution of the atmosphere thermodynamic structure and precipitation, verifying the atmosphere instability conditions (occurrence possibility or not of convection), considering the convective available potential energy theory (CAPE). Numeric simulations were accomplished with General Circulation Model (CGM) of CPTEC with parameterizing Releaxed Arakawa- Schubert (RAS) for determination of the precipitation, and comparison with the observations and investigating why the MCG always minimizes the precipitation values observed in the Amazonian dislocating the maxim precipitation cores for the NEB. It was observed that the atmosphere during the studied period was with strong instability. However, not always high values of the CAPE was enough to generate strong precipitation, meaning that the rain occurred during the experiment wasn't due only to the local thermodynamic effects, but dynamic factors also contributed to occurrence of the precipitation. Bolivian High is influenced by the CAPE, because, when it occurred increase of the CAPE, the anti-cyclonic vorticity (ζ>0) increased, when CAPE decreases cyclonic vorticity appears (ζ<0) in the region, meaning that when CAPE was liberated for profound convection formation, it occurred convergence in the low levels with ascending movements in the region and divergence in the high levels. RAS was fitting changing the way to calculate the cloud top and base and changing the cloud efficiency profile. The daily precipitation simulations had improvements, however the model systematic mistake in the diurnal cycle simulation of the precipitation it continued. The found results suggest that MCG with RAS fitting can contribute for forecast improvement, and the precipitation diurnal cycle needs better investigation, so that the boundary layer growth can be better simulated in the model.
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Analise do potencial dos sensores de microondas em GHz para estimativa da prescipitacao Validacao do HSB
Soares, W.
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Análise de sondagens aqua sobre o Brasil e simulação da temperatura de brilho dos canais HSB a partir de informação do sensor airs
Souza, R. A. F.
Este trabalho analisa o desempenho do sistema de sondagem AQUA (versões b-30 e c- 01) e do modelo Inversion Coupled with Imager (ICI) para recuperar perfis de temperatura e umidade sobre a região Amazônica, particularmente sobre o estado de Rondônia, durante o experimento de campo DRY-TO-WET Large Scale Biosphere- Atmosphere (LBA) realizado nos meses de setembro e outubro de 2002. Além disso, com a desativação do Humidity Sounder for Brazil (HSB) buscou-se selecionar canais do Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) sensíveis ao vapor dágua que sejam representativos do comportamento espectral dos canais HSB e simular as temperaturas de brilho desses canais a partir de informações dos canais AIRS selecionados, sob condições de céu claro. Em outra etapa, foram utilizadas as temperaturas de brilho simuladas para recuperar perfis de temperatura e umidade. Neste caso, os perfis foram inferidos utilizando o modelo de inversão ICI com duas opções para perfil inicial (firstguess): a) banco climatológico de perfis TOVS Initial Guess Retrieval (TIGR); b) banco climatológico de perfis brasileiros CLASS1. Nas análises de desempenho dos modelos de inversão observou-se que a inferência de perfis verticais de temperatura e umidade sobre a região Amazônica foram melhor representadas pelo modelo ICI e pelas análises do modelo de Previsão Numérica de Tempo (PNT) do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do que pelo modelo de inversão da National Aeronautics and Space Administration (NASA). Os perfis de temperatura e de umidade estimados pelo modelo ICI atingiram níveis de qualidade dentro das especificações dos sensores, que prevêem erros de até 1,5 K para os perfis de temperatura e de 1,5 g/kg para os de umidade. Por outro lado, os perfis recuperados pelo modelo de inversão da NASA estão abaixo do nível de qualidade desejado que é de 1 K para o perfil de temperatura e, aproximadamente, 1 g/kg para o perfil de umidade. Análises teóricas mostraram que o comportamento espectral dos canais AIRS selecionados e os canais 2 e 3 do HSB não é afetado quando se consideram: dois diferentes ângulos de visada, ou diferentes faixas de latitudes. No entanto, para o canal 4 do HSB observou-se uma ligeira diferença quando diferentes latitudes são consideradas nas análises. Assim, as simulações de temperatura de brilho para o canal 4 do HSB podem apresentar maiores erros à medida que os pixels utilizados nas simulações se distanciam da faixa tropical. Além disso, observou-se que não é preciso utilizar um grande número de canais AIRS para simular a temperatura de brilho dos canais HSB e que as simulações podem ser aplicadas sobre áreas continentais. Os perfis de temperatura e umidade recuperados pelo ICI com os bancos TIGR e CLASS1 e usando apenas as informações dos canais em microondas no procedimento de inversão, em geral, apresentam resultados similares e tendem a acompanhar o perfil da radiossonda. No caso do perfil de umidade, a utilização do banco regional CLASS1 contribuiu na melhora dos resultados comparados com os do banco TIGR, particularmente na baixa troposfera. Finalmente, sugere-se que as informações dos canais AIRS que simulam a temperatura de brilho do HSB podem contribuir na melhora da qualidade dos perfis inferidos pelo modelo de inversão da NASA, particularmente na ausência de dados do sensor HSB. ABSTRACT: The purpose of this work was to analyze the performance of the AQUA sounding system (inversion model, versions b-30 and c-01) and of the Inversion Coupled with Imager (ICI) software to recover atmospheric profiles of temperature and moisture over the Amazon region, particularly in the state of Rondonia, during the DRY-TO-WET Large Scale Biosphere-Atmosphere (LBA) experiment on September and October, 2002. In addition, without the Humidity Sounder for Brazil (HSB) information, the water vapor Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) channels representative of the spectral behavior of the HSB channels were selected and the brightness temperatures of these channels from AIRS information were simulated in clear sky conditions. In another stage, the simulated brightness temperatures had been used to recover vertical profiles of temperature and moisture. In this case, the atmospheric profiles had been inferred using the ICI with two first guess options: a) TOVS Initial Guess Retrieval (TIGR) climatological profiles; b) CLASS1 Brazilian climatological profiles. The results of the inversion models to recover atmospheric profiles over the Amazon region showed that the ICI and the Numerical Weather Prediction (NWP) analyses of the Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) had better performance than National Aeronautics and Space Administration (NASA) inversion model. The atmospheric profiles retrieved by ICI are within of the sensor specifications, which foresee errors of up to 1.5 K for the temperature profiles and 1.5 g/kg for the moisture. On the other hand, the profiles estimated from the NASA inversion model do not reach the desired level of 1 K for the temperature profile and approximately 1 g/kg for the moisture. The results suggested that the spectral behavior of the selected AIRS channels and the HSB channels (2 and 3) is not affected when there are considered: two different scan angles, or different latitude bands. However, for the HSB 4 there was observed a little difference when different latitudes are considered in the analyses. So, simulations of the brightness temperature for HSB 4 can present as greater errors as the pixels used are taken in higher latitudes. Moreover, it is not necessary to use a great number of AIRS channels to simulate the HSB brightness temperature and the simulations can be applied on continental areas. The temperature profiles recovered by ICI with the TIGR and CLASS1 and using just the microwave channels in the inversion process are similar and, in general, follow the radiossonde profile. In the case of the moisture profile, the use of first-guess CLASS1 contributed in improving the results, particularly in low troposphere, compared with TIGR. Finally, it is suggested that the information of the AIRS channels used to simulate the brightness temperature of the HSB can contribute in improving the quality of the profiles retrieved by NASA inversion model, particularly without the HSB data. |
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Estimativa dos componentes do balanço radiativo à superfície mediante satélites meteorológicos
Souza, J. M.
O balanço entre a radiação que chega à superfície e a que emerge dela é chamado de Balanço de Radiação à Superfície (BRS). Métodos convencionais de medida deste balanço são pontuais e portanto representativos de pequenas áreas, enquanto que os satélites meteorológicos permitem ter uma cobertura regular de todo o globo terrestre. Esta tese tem como objetivo fundamental analisar métodos de estimativa das componentes do BRS utilizando-se apenas de informação de satélite, usando ou desenvolvendo parametrizações que, na medida do possível, evitem modelos complexos e preencham lacunas espaciais e temporais de informação sobre o sistema Terraatmosfera. Para a parametrização de cada uma das componentes do BRS foram utilizados dados gerados pelos satélites NOAA-16 e GOES-8. Para estimar a radiação solar à superfície foi utilizado o modelo GL1.2, que utiliza informações do canal VIS do GOES-8 e roda operacionalmente no CPTEC-INPE. O erro médio diário em escala mensal é +10 Wm-2 (com oscilação anual de ±10 Wm-2) e desvio padrão de 25 Wm-2. Esta é a ordem do erro no saldo de radiação de onda curta. Entretanto, o GL1.2 superestima a radiação em regiões que apresentam carga considerável de aerossol proveniente de queimadas. A componente de radiação de onda longa ascendente (OLA) foi estimada a partir de informações de temperatura e de emissividade da superfície; a primeira foi estimada utilizando algoritmos split-window, e a segunda a partir do índice de vegetação por diferenças normalizadas (NDVI Normalized Diference Vegetation Index). As principais fontes de erro na estimativa da OLA são devidas à incerteza na estimativa da temperatura da superfície e à contaminação por nuvens. O erro durante o período diurno é geralmente menor que 20 Wm-2, e menor que 10 Wm-2 para o período noturno. Para estimativa da radiação de onda longa descendente (OLD) foi desenvolvida uma parametrização que depende da temperatura média na baixa troposfera e da água precipitável, ambas obtidas por satélite. O espectro da OLD para as regiões entre o intervalo de 4 e 7,5 mm (R1) e 13 a 50 mm (R3) se ajustam ao de um corpo negro, cuja temperatura corresponde à temperatura média das camadas responsáveis por pelo menos 90% da OLD. A região da janela atmosférica a OLD depende da quantidade de água precipitável. As nuvens podem introduzir uma diferença com condições de céu claro até 100 Wm-2 na região da janela atmosférica; esta diferença será maior a medida que a base da nuvem se encontra mais próxima da superfície. Os erros de estimativa desta componente é da mesma ordem de precisão dos pirgeômetros, ou seja, ±10%. As componentes OLA e OLD podem ser da mesma ordem de grandeza ou até mesmo maiores do que a radiação solar; todavia, o saldo de radiação de onda longa é de ordem inferior. Em conseqüência, o BRS apresenta uma relação aproximadamente linear com a radiação solar incidente. Embora o saldo de radiação de onda longa seja de segunda ordem com relação ao de onda curta, ele tem influência nos coeficientes da relação linear durante o período diurno e é essencial durante o período noturno. Portanto, as estimativas acuradas da OLA e OLD continuam sendo importantes. ABSTRACT: The budget between incoming radiation surface and outgoing is called Budget Radiation Surface (BRS). Conventional methods of measure of this budget are prompt and therefore representative of small areas, while that the meteorological satellites allow to all have a regular covering of the globe. This thesis has as objective basic to analyze methods of estimate of the components of the BRS being used itself only of satellite information, using or developing parameterization that, in the measure of the possible one, prevent complex models and fill space and secular gaps of information on the system Land-atmosphere. For the parameterization of each one of the components of the BRS they had been used given generated for satellites NOAA-16 and GOES-8. For estimate the solar radiation to the surface model GL1.2 was used, that o uses information of the canal of the GOES-8 and operationally in the CPTEC-INPE. The daily average error in monthly scale is +10 Wm-2 (with annual oscillation of ±10 Wm-2) and deviation standard 25 Wm-2. This is the order of the error in the balance of radiation of shortwave. However, the GL1.2 overestimates the radiation in regions that present considerable aerosol load proceeding from forest fires. The component of radiation of ascending longwave (OLA) was esteem from information of temperature and emissividade of the surface; the first one was using algorithms split-window, e second from the Normalized Differences Vegetation Index (NDVI). The main sources of error in the estimate of the OLA must to the uncertainty in the estimate of the temperature of the surface and to the contamination for clouds. The error during the daylight is generally less that 20 Wm-2, and less 10 Wm-2 for the nocturnal period. For estimate of the radiation of descending longwave (OLD) a parameterization was developed that depends on the average temperature in low the troposphere and on the precipitável water, both by satellite. The specter of the OLD for the regions between the 4 and 7,5 mm (R1) and 13 the 50 mm (R3) if adjusts to the one of a black body, whose temperature corresponds to the average temperature of the responsible layers for at least 90% of the OLD. The region of atmospheric window the OLD depends on the amount of precipitável water. The clouds can clearly introduce a difference with sky conditions up to 100 Wm-2 in the region of atmospheric window; this difference will be bigger the measure that the base of the cloud if finds next to the surface. The errors of estimate of this component are of the same order of precision of the pyrgeometer, or either ±10%. Components OLA and OLD can be of the same even though bigger order of magnitude or of the one than the solar radiation; however, the balance of radiation of long wave is of inferior order. In consequence, the BRS approximately presents a linear relation with the incident solar radiation. Although the balance of radiation of long wave is of second order with relation to the one of short wave, it has influence in the coefficients of the linear relation during the daylight and is essential during the nocturnal period. Therefore, the accuracy estimates of OLA and OLD continue being important.
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Atividade de ondas sinópticas relacionada a episódios de chuvas intensas na região sul do Brasil
Teixeira, M. S.
O objetivo deste estudo foi obter um conhecimento melhor das condições sinópticas que antecederam os eventos de chuvas intensas na Região Sul do Brasil. Dados diários de precipitação de 401 estações pluviométricas, reanálises do NCEP-NCAR e imagens de satélite no canal infravermelho para o período de 1991 a 2001 foram utilizadas para este estudo. Quando a isoieta de 50 mm em 24 horas apresenta uma área mínima de 10.000 km2 o caso foi considerado como evento de chuva intensa. Para os 170 eventos de chuva intensa, um diagrama de freqüência em termos da área compreendida pela isoieta de 100 mm em 24 horas, foi construído. Os 10% de casos mais intensos deste diagrama (17 casos) foram considerados como eventos extremos. Os casos extremos mostraram uma ligeira preferência pelo outono. Os compostos dos campos sinópticos das variáveis de altura geopotencial em 500 hPa, pressão ao nível do mar (PNMM), vento meridional e convergência do fluxo de umidade em 850 hPa, e vento zonal em 250 hPa foram preparados por estação do ano, para até cinco dias antes do evento. Para quantificar a intensidade do evento, um parâmetro Quantidade de Chuva Intensa (QCI), definido como o produto da área compreendida pela isoieta de 50 mm e a chuva média dentro desta área foi criado. As variáveis meteorológicas acima mencionadas, nos pontos de grade do domínio de 10°S a 60°S e 140°W a 20°W foram correlacionadas com o QCI, para até cinco dias antes do evento. Os importantes indicadores dos eventos de chuva intensa foram (1) aproximação do cavado do Pacífico Sudeste ao continente desde cinco dias antes do evento, (2) fortes ventos meridionais em 850 hPa (até 18 m/s) na região do Paraguai, nordeste da Argentina e sul do Brasil, (3) ventos zonais fortes em 250 hPa na latitude de 35°S, (4) convergência superior a 1,2 x 10~7 s"1 sobre a Região Sul, e (5) formação de um centro de baixa pressão no norte da Argentina, a oeste da região de chuva intensa. A influência dos ventos meridionais de norte, na véspera do evento, foi muito significativa vista pelo coeficiente de correlação de 0,6. O cavado em 500 hPa correlaciona bem com o QCI tendo valores de 0,5 sobre o Pacífico até o oeste da Argentina nos 4 dias que precedem a chuva intensa. A PNMM correlaciona bem com o QCI apenas na véspera do evento. Os estudos de casos extremos mostraram que uma crista no campo de temperatura potencial equivalente em 850 hPa, sobre o nordeste da Argentina, e advecção quente de até 1,5 x 10~4 K/s, sobre a Região Sul do Brasil, acompanham as chuvas intensas extremas. ABSTRACT: The objective of the study was to know the synoptic conditions preceding the heavy rainfall events in the South Region of Brazil. Daily rainfall data from 401 raingauge stations, the reanalysis gridded data of NCEP-NCAR and the satellite infrared imagery for the period 1991 to 2001 were used in this study. A rainfall event was identified as heavy when a 50 mm in 24 hours isohyet covered at least 10,000 km2. For the 170 events identified, a frequency diagram in terms of the área covered by the 100 mm isohyet was constructed. The 10% of the most intense cases were designated as extreme rainfall cases. The composite synoptic fields of the 500 hPa geopotential height, mean sea levei pressure (SLP), meridional wind and moisture flux convergence at 850 hPa, and zonal wind at 250 hPa were obtained season by season for the 170 cases of heavy rainfall and for the 17 extreme rainfall events, for up to 5 days preceding the events. A parameter Heavy Rainfall Quantity (HRQ) of the events was quantified by using the product of the área covered by the 50 mm isohyet and the spatial mean rainfall within the isohyet. The meteorological variables mentioned above at the grid points in the domain of 140°W-20°W and 10°S-60°S were correlated with HRQ to obtain the influence of each of the variable on the rainfall, for five days preceding the event. The most important indicators of heavy rainfall were (1) an approaching trough at the 500 hPa from the South Pacific on to the continent in the 5 days preceding the event at a speed of 20° longitude in 4 days, (2) strong meridional winds (up to 18 m/s) in the region of Paraguay, northeastern Argentina and southern Brazil, in the 3 to 4 days before the event, (3) strong zonal winds (40 m/s) at 250 hPa around 35°S southeast of southern Brazil, (4) moisture flux convergence of more than 1.2 X 10~7 s"1 over southern Brazil, and (5) the formation or intensification of a surface low in northern Argentina, west of the region of heavy rainfall. Detailed analyses of two cases of extreme events also pointed to a meridionally oriented ridge of maximum equivalent potential temperature over northeastern Argentina and a strong warm advection over southern Brazil were associated with heavy rainfall. |
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Mecanismo de formação e manutenção da circulação de walker
Veiga, J. A. P.
Os mecanismos din^amicos associados a iniciac~ao e a manutenc~ao da Circulac~ao de Walker (CW) s~ao avaliados em func~ao dos estudos do balanco de calor, do balanco de umidade e da energetica da CW para o perodo compreendido entre 1979 e 1999. As analises mostram que o incio da CW e dirigido pelo uxo de calor sensvel associado as anomalias de Temperatura da Superfcie do Mar (TSM) e o saudo de aquecimento diabatico nas regi~oes de movimentos ascendentes atua para manter a CW. Em adic~ao, o balanco termodin^amico nos ramos descendentes mostra que o resfriamento radiativo, dado principalmente pela perda de radiac~ao terrestre, e balanceado pelo aquecimento adiabatico durante o processo de subsid^encia do ar. Os ramos ascendentes da CW s~ao abastecidos de umidade pelo escoamento zonal e s~ao caracterizados por regi~oes com saudo de converg^encia de umidade e taxa de precipitac~ao excedendo a taxa de evaporac~ao (sumidouro de umidade). Os ramos descendentes, por outro lado, comportam-se como regi~oes de fonte de umidade atmosferica onde a taxa de evaporac~ao e o principal mantenedor das chuvas nestas areas. Observa-se que o transporte de umidade realizado pelos disturbios estacionarios, apesar de n~ao ser t~ao eciente quanto o escoamento medio, atua para enfraquecer o gradiente de umidade entre os ramos ascendentes e subsidentes da CW. O ciclo de energia da CW mostrou que existe a gerac~ao de energia potencial disponvel para o disturbio (AE), devido ao aquecimento latente na alta e media troposfera e ao aquecimento sensvel na baixa troposfera, onde esta gerac~ao de energia e convertida em energia cinetica do disturbio (KE), pelo termo de convers~ao baroclnica (CE), que por sua vez alimenta o estado basico. A convers~ao de energia potencial disponvel em energia cinetica mostrou-se mais eciente durante os anos de El Ni~no do que em anos normais e de La Ni~na. A manutenc~ao de KE e realizada principalmente pela componente zonal, a qual e responsavel por aproximadamente 77% de KE total. Os valores maximos de KE ocorrem durante os meses de DJF, enquanto que na estac~ao do inverno ocorrem os mnimos valores de KE. Essas utuac~oes no campo de KE parecem associadas as variac~oes no campo de KZ e vice-versa. ABSTRACT: The dynamical mechanisms associated with initiation and maintenance of the Walker Circulation (WC) are evaluated in terms of its heat balance, moisture balance, and the energetics for period between 1979 to 1999. The analises have shown that the WC is triggered by the sensible heat ux related to Sea Surface Temperature (SST) anomalies and the net of diabatic heating on regions characterized by upward motions drives the WC. In adition, the thermodynamic balance on regions with downward motions shows that radiation cooling, given mainly by infrared radiation, is balanced by adiabatic heating during subsidence processes. Upward branches of the WC are provided with moisture by the zonal ow and are characterized by regions with net of moisture convergence and precipitation rate exceding the rate of evaporation (moisture sink). Downward branches of the WC, on the other hand, are regarded as atmospheric moisture source since the evaporation is the main driver of rainfall in such areas. It is observed that the moisture transporte due to stationary eddies acts to make zonal moisture gradient more weak. The energy cycle of the WC showed that there is generation of eddy available potential energy by latent heat release with maximum in the middle and upper troposphere and sensible heating in the lower troposphere. This energy is converted into eddy kinetic energy (KE) by the baroclinic term (CE) which transfers energy to the basic ow. The conversion of available potential energy into kinetic energy is most ecient during El Ni~no years than climatology and La Ni~na events. Another interesting feature is that KE of zonal motion acts to maintain total kinetic energy in about 77%. Maximum values of KE ocurr during DJF months, whereas minimum values are commonly observed during winter seasons. Such uctuations in the elds of KE seems to be related with variations in KZ elds and vice-versa.
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2005
Climatologia e comportamento dos sistemas frontais sobre a América do Sul
Andrade, K. M.
Neste estudo foi feita uma climatologia do período de 1980-2002 dos sistemas frontais que afetam o Brasil, em várias áreas, e foram destacados os padrões atmosféricos em relação ao deslocamento das frentes pelo Brasil e sul da América do Sul. Foi observada uma diminuição de sistemas frontais em direção a latitudes mais baixas e menor freqüência no verão. No inverno mais frentes frias conseguem avançar pelo interior do Brasil. Na área considerada ao sul de 35ºS não há uma variabilidade sazonal significativa. Quanto ao comportamento, foram observados alguns padrões e características das variáveis atmosféricas relevantes ao deslocamento dos sistemas. Em superfície foi notado que a intensidade e o posicionamento dos sistemas de alta e baixa pressão são características importantes no deslocamento dos sistemas, no inverno e verão. A alta pressão mais intensa sobre o Pacífico e menos intensa sobre o Atlântico favoreceu o avanço das frentes. Pressões ligeiramente mais altas sobre o centro-sul do Brasil acompanhada de forte subsidência impediram o avanço dos sistemas frontais. A intensidade do escoamento de norte em baixos níveis sobre o continente e oceano, quando a frente se encontra na região mais ao sul analisada (sul da América do Sul), é também relacionada com o seu deslocamento. Em altos níveis, intensas anomalias zonais positivas de geopotencial sobre o Sul do Brasil e sobre o Pacífico, mais afastada da costa oeste da América do Sul, favoreceram o deslocamento das frentes para o oceano. A posição do jato em altos níveis, também favoreceu o deslocamento das frentes sobre o continente. No verão, a Alta da Bolívia mais afastada para oeste ou o Cavado do Nordeste para leste favoreceu o avanço das frentes frias para latitudes mais baixas. Dois estudos de casos extremos, no verão e inverno, destacaram a evolução dos sistemas frontais com relação às configurações atmosféricas, algumas delas encontradas nos compostos. ABSTRACT: A climatology from 1980 to 2002 of frontal systems that reach Brazil and the main atmospheric patterns related to their displacement over the continent are analysed in this study. A reduction of frontal systems was observed in low latitudes and in summer. During the winter, more cold fronts can reach interior areas of Brazil. There is not a significant seasonal variability south of 35ºS. Atmospheric characteristics relevant to the displacement of the systems were identified. It was noticed that the intensity and position of low and high pressure systems are important features associated with the displacement of the frontal systems. The intensity of low level flow over the continent and ocean, when the front is located in the southernmost analysed region (south of South America), is also related to its displacement to the ocean or over the continent. High pressure over southeast Pacific and less intense over the Atlantic Ocean, were favorable to the displacement of systems to lower latitudes over Brazil. Higher pressure and subsidence over central-south Brazil inhibited the movement of the fronts over the continent. At high levels, intense positive zonal geopotential anomalies over southern Brazil and over southeast Pacific, far from the west South America coast, were favorable to the frontal displacement to the ocean. The high level jetstream positioned at lower latitudes was also favorable to the frontal movement over the continent. In the summer, the displacement of Bolivia High westward or the Northeast trough eastward, were also favorable to this movement. Two case studies, one in the winter and another in the summer enhanced the displacement of the frontal systems with respect to the atmospheric conditions, some of them discussed in the composite analysis.
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Caracterização da estação chuvosa nas regiões sul e sudeste do Brasil associado com a circulação atmosférica
Barbieri, P. R. B.
Neste trabalho foi estudados o início e fim da estação chuvosa através de climatologia pêntadal para as Regiões Sul e Sudeste do Brasil, visando um melhor conhecimento do comportamento do clima e sua variabilidade. Para este estudo foram usados dados diários de precipitação referentes à estações meteorológicas da Agência Nacional de Energia Elétrica e do Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo, bem como de ROL provenientes do reanálise do National Center for Environmental Predictions/National Center for Atmospheric Research, para o período de 1981 a 1996. Depois de identificado o início e fim da estação chuvosa foi feita uma associação deste período com a circulação atmosférica dominante em baixos, médios e altos níveis (925, 500 e 300 hPa). Os resultados deste estudo sugerem que a estação chuvosa na Região Sudeste do Brasil, obtida através dos dados de precipitação, tem início no período de 18-22 de outubro (pêntada 59) e término entre 27-31 de março (pêntada 18). Através dos dados de ROL observou-se que a estação chuvosa tem início no período de 28 de setembro a 2 de outubro (pêntada 55) e seu termino entre de 1-5 de maio (pêntada 25). Para o período chuvoso foram plotados campos de isoietas, os quais mostram um deslocamento meridional da chuva entre os períodos chuvoso e seco. Na Região Sul do Brasil, foi observado que a mesma não apresenta uma estação chuvosa bem definida, devido a uma uniforme distribuição da precipitação durante todo o ano. No começo da estação chuvosa na Região Sudeste os ventos de leste proveniente da alta subtropical do Atlântico Sul que antes atingiam a região enfraquecem, devido ao deslocamento da alta subtropical do Atlântico Sul, assim, a região é atingida por ventos de nordeste e noroeste durante toda estação chuvosa. ABSTRACT: The beginning and the end of rainy season in the South and Southeast Regions of Brazil were investigated. Pentadal climatology analysis of precipitation and outgoing longwave radiation (OLR) data were performed. Precipitation data from Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) and Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo (SIGRH), and OLR data of National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis, (1981-1996) were used. After rainy season have been identified, the low-level, high-level atmospheric circulation (925, 500 e 300 hPa) was analyzed. The results suggest that the rainy season in the Southeast Region of Brazil begins October 18-22 (pentad 59) and ends at March 27-31 (pentad 18), (using precipitation data) and begins at September 28-October 2 (pentad 55) and ends at May 1-5 (pentad 25), (using OLR data). Isohyet fields showed a meridional displacement of the rainfall between rainy and dry seasons. In the South Region of Brazil, a rainy season was not identified because the rainfall in that region is well distributted during the entire year. In beginning of the rainy season in the Southeast Region the east winds become weaker due the equatorward displacement of the Subtropical High of Atlantic Ocean. Thus, the northeast and northwest winds begin to affect this region during the entire the rainy season.
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O jato em baixos níveis na América do Sul: avaliação do desempenho do modelo Eta/CPTEC durante o SALLJEX
Carneiro, G. M.
Um dos sistemas meteorológicos que adquiriu maior importância nos últimos tempos na América do Sul é, sem duvida, o Jato de Baixos Níveis (JBN), devido a sua influência na variabilidade da temperatura, umidade e precipitação na região central do continente. Por esse motivo a comunidade cientifica se dedicou a realização de campanhas intensivas de medição, como por exemplo, o South American Low Level Jet Experiment (SALLJEX), com a intenção de mitigar, pelo menos parcialmente, a grande falta de informação na região de atuação do JBN. Este estudo tem como principal objetivo realizar uma avaliação da capacidade do modelo regional Eta/CPTEC em prever e simular os eventos de JBN. A metodologia utilizada consistiu na comparação das saídas do modelo Eta/CPTEC da versão operacional (40 km) e da versão experimental (20 km) com os dados de radiossondagem realizados nas estações de Santa Cruz, Resistencia e Santiago, coletados durante o SALLJEX. O estudo se concentrou no período 1 a 10 de fevereiro de 2003, o qual esteve marcado fundamentalmente, pela atuação da baixa termoorográfica à leste dos Andes, que permitiu a aceleração geostrófica dos ventos de norte na região subtropical. Alguns experimentos numéricos também foram realizados com o objetivo de analisar o possível impacto de determinados fatores numéricos, como a resolução horizontal, o tamanho do domínio de integração e as condições de contorno, nos resultados. Ambas as versões do modelo conseguiram prever com uma boa acurácia as características fundamentais dos JBN, ainda que o modelo Eta de 20 km não tenha fornecido um ganho significativo nas previsões quando comparados com o modelo Eta 40 km. O modelo também conseguiu reproduzir satisfatoriamente as condições meteorológicas nos casos de JBN inativos, embora para a estação de Santiago o modelo apresente uma superestimativa da velocidade do vento meridional. Em geral, não foram detectadas grande diferenças no desempenho do modelo para os distintos prazos de previsão, evidenciando um maior êxito nas previsões superiores a 36 horas de antecedência, embora, haja uma subestimativa na condição inicial obtida através das análises do NCEP. Sendo assim, ressalta-se que o modelo possui a física adequada para reproduzir as características dos JBN quando a situação de escala regional é suficientemente capturada nas condições iniciais. A análise espacial mostrou novamente um bom desempenho do modelo, visto que o erro médio e o desvio padrão não eram significativos na região de atuação do JBN. As diferentes simulações realizadas com ambas as versões do modelo Eta/CPTEC mostraram, em geral, que o ganho com a utilização de condições de contorno analisadas (análises do NCEP) foi pouco significativo, porque o fator determinante da qualidade da integração de curto prazo são as condições iniciais comum entre as rodadas. Através do estudo dos campos médios de temperatura, umidade específica e transporte de vapor durante o período analisado, utilizando as simulações realizadas com um prazo de 36 horas, pôde se comprovar que a atuação do JBN exerce uma forte influência sobre a variabilidade da precipitação na região subtropical da América do Sul, à leste dos Andes, incluindo a Região Sul do Brasil, Bolívia, Paraguai, Uruguai e norte da Argentina. ABSTRACT: One of the meteorological systems that acquired great importance in South America during the last years is, undoubtedly, the Low Level Jet (LLJ), mostly due to its probable influence on the temperature, humidity and precipitation variability on the central region of the continent. The major attention that the scientific community gave to this system motivated the organization of intensive measure campaigns, as the experiment SALLJEX, tending to reduce at least partially, the lack of information in the LLJ region. The main objective of this study is to perform an evaluation of the ability of the Eta/CPTEC regional model to forecast and simulate some events of LLJ. To this purpose comparisons between model outputs (an operational version (40km) and a experimental one (20 km)) and radiosonde data collected at Santa Cruz, Resistencia and Santiago stations, during the SALLJEX were done. The work was concentrated in the period from February, 1st to February, 10th, 2003, which was characterize, for the presence of the thermal-orographic low to the east of Andes that allowed a geotrophic acceleration of northerly winds on the subtropical region. Some experiments has been performed in order to analyze the possible impact of some numeric factors into results, such as the horizontal resolution, the size of the integration domain and the boundary conditions. Both model versions succeeded in accurately forecasting/simulating the main features of the LLJ. The Eta 20 km version did not show a significant forecast improvement when compared to the Eta 40 km. Eta Model was also successful in reproducing the meteorological conditions in the cases of inactive LLJ, although it showed a slight tendency to overestimate the southern wind at Santiago station. In general model performance was relatively independent of the forecast lead times, even showing e slight improvement when the forecast lead-time was greater than 36 hours. This fact is possibly influenced by the systematic underestimation of the NCEP analysis, used as initial condition. Results make evident that the Eta model has an adequate physical package in order to reproduce the main features of the LLJ, if the regional scale meteorological situation is corrected captured by the initial conditions. The horizontal variability of the LLJ was also well captured by the model since mean and standard errors were no significant in the region affected by the LLJ. Both 40km and 20 km Eta/CPTEC model simulations showed that the use of analyzed boundary conditions (NCEP) did not cause a significant impact. Studying the mean fields of temperature, specific humidity and humidity transport during the analyzed period, it is possible to conclude that LLJ has a strong influence on the precipitation variability in the subtropical South America, to the east of the Andes, including the Southern Brazil, Bolivia, Paraguay, Uruguay and north of Argentina.
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Modelagem do impacto de modificações da cobertura vegetal amazônica no clima regional
Correia, F. W. S.
Efetuou-se um estudo de modelagem numérica para avaliar as conseqüências climáticas decorrentes de modificações da cobertura vegetal da Amazônia Legal de acordo com três cenários de desflorestamento: (i) alterações atuais (PROVEG); (ii) previstas para o ano de 2033 (CEN2033) e (iii) desflorestamento total da Amazônia (DESFLOR). Utilizaram-se o Modelo de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA) do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) e o Modelo Regional ETA. Inicialmente, calibraram-se alguns parâmetros do esquema de superfície SSiB, os quais foram inseridos nos modelos atmosféricos. Obteve-se, também, uma nova condição de água no solo em escala global, a qual foi gerada a partir de um modelo simples de balanço de água. Na segunda etapa, fizeram-se simulações com o MCGA, para três anos, considerando três membros e ut ilizando os três cenários. Similarmente, fizeram-se simulações com o ETA, considerando tempo de integração de um ano e um membro em cada experimento. A calibração de parâmetros do SSiB resultou em melhores ajustes nos fluxos de calor latente e de calor sensível. O desempenho do modelo hidrológico foi avaliado comparando-se os resultados obtidos com a climatologia de água no solo utilizada nos modelos atmosféricos do CPTEC, resultando,de modo geral, uma boa correspondência entre a média anual do grau de saturação obtido com o modelo e a da climatologia, com as maiores diferenças ocorrendo sob condições úmidas. Resultados das simulações: (A) Com o ETA, os impactos mais significativos nos balanços de radiação e de energia, para todos os cenários, ocorreram no período seco da região, sendo a redução no comprimento das raízes após o desflorestamento a principal causa desse resultado, pois menos água no solo estava disponível para a evapotranspiração. O aumento da cobertura de nuvens conduziu a reduções da radiação solar incidente nos cenários CEN2033 e PROVEG, contribuindo para reduzir ainda mais o saldo de radiação à superfície. Em nenhum dos cenários observou-se o mecanismo de nuvens, em que o aumento da radiação solar refletida é balanceado pelo aumento na radiação solar incidente, causando redução na nebulosidade. Nos três cenários, grande parte da energia disponível foi direcionada para aquecer a atmosfera (calor sensível), mas com magnitude inferior à daquela observada em experimento de campo na Amazônia Legal. Praticamente em todos os cenários as mudanças na razão de Bowen tiveram a mesma magnitude, enquanto as mudanças no ciclo hidrológico dependeram especificamente de cada cenário. Nos três cenários, observou-se o mecanismo de retroalimentação negativo, com maior quantidade de umidade sendo transportada para a região desflorestada. O aumento da convergência de umidade foi maior que a redução na evapotranspiração nos cenários CEN2033 e PROVEG, conduzindo a um aumento na precipitação devido, em geral, a um aumento local na convergência de umidade. Situação diferente foi observada no cenário extremo DESFLOR, que resultou num aumento local na convergência de umidade, o qual não foi intenso o suficiente para gerar aumento na precipitação, fazendo com que a redução na reciclagem local de água fosse o efeito dominante nesse cenário. Portanto, até certo ponto, o desflorestamento parcial na Amazônia Legal pode até levar a um acréscimo na precipitação em escala local; contudo, se o processo de desflorestamento permanecer, essa condição não será sustentável, conduzindo a uma condição mais seca sobre a região e, conseqüentemente, a uma redução na precipitação. (B) Com o MCGA, as mudanças decorrentes dos três cenários afetam significativamente os balanços de radiação, de energia e de água, bem como a estrutura dinâmica da atmosfera e, conseqüentemente, a convergência de umidade e de massa em baixos níveis, principalmente na estação seca, pois o solo estava sob estresse hídrico. A redução do saldo de radiação, nos três cenário s, foi governada pelo aumento da perda de radiação de onda longa causado por mudanças significativas na temperatura da superfície. Nos cenários DESFLOR e CEN2033, o aumento na radiação solar incidente, devido à redução na nebulosidade, praticamente balanceou o aumento da radiação refletida mecanismo de nuvens. Observou-se, nos três cenários, um mecanismo de retroalimentação negativo, pois o aumento na convergência de umidade agiu no sentido de minimizar os efeitos da redução na evapotranspiração. No cenário PROVEG, a convergência de umidade e a evapotranspiração agiram em sentidos contrários, e o aumento da convergência de umidade sobrepujou a redução na evapotranspiração, conduzindo a um aumento na precipitação local. Os outros dois cenários levaram a redução na precipitação, decorrente da diminuição na reciclagem local de água. Por outro lado, também resultaram mudanças climáticas em escala global. Assim, com o cenário DESFLOR, as mudanças mais significativas ocorreram no Hemisfério Norte, com redução no movimento ascendente em torno de 10oN, e um enfraquecimento da circulação meridional em direção ao pólo até a latitude de 50oN. Finalmente, os resultados obtidos corroboram outros estudos que indicam que, se o desenvolvimento sustentável e as políticas de conservação não forem no sentido de deter o aumento da degradação ambiental na Amazônia, as mudanças nos usos da terra podem conduzir o sistema clima-bioma a um novo estado de equilíbrio mais seco, levando à savanização de algumas partes da Amazônia. ABSTRACT: A numerical modeling experiment was effected to evaluate the climatic consequences due to modifications of the vegetation cover of the Legal Amazon, according to three deforestation scenarios: (i) current alterations (PROVEG); (ii) prediction for the year 2033 (CEN2033) and (iii) complete removal of the Legal Amazon forest DESFLOR). The atmospheric general circulation model (AGCM), from the Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC/INPE), and the regional model ETA were used. Initially, some parameters of the surface scheme SSiB were calibrated and then inserted in the atmospheric models. Also, a new soil water condition in global scale, which was generated from a simple water balance model, was obtained. In the second part, simulations with the AGCM model were made, for three years, considering three members and using the three scenarios. Similarly, simulations with the model ETA were made, with a one year integration and one member in each experiment. The calibration of parameters of SSiB resulted in better adjustments in the fluxes of latent and sensible heats. The performance of the hydrological model was evaluated comparing its results with the climatology of soil water used in the models at CPTEC. In general, there was a good correspondence between the annual average degree of saturation computed with the models and the climatological one, with the greatest differences occurring under humid conditions. Results of the simulations: (A) With ETA, the most significant impacts in the energy and the radiation budgets occurred for the dry season, being the reduction of the length of the roots the main reason for these results, because less soil water was available for evapotranspiration. The increase of the cloud cover lead to reduction of the incident solar radiation in scenarios CEN2033 and PROVEG, thus contributing to reduce still more the surface net radiation. The cloud mechanism, in which the increase of the reflected solar radiation is balanced by the increase of the incident solar radiation, thus causing a reduction in cloudiness, was not observed with any of the the scenarios. In all scenarios, a great part of the available energy was directed to heat the atmosphere (sensible heat), with a magnitude smaller than the one observed in field experiments carried out in Legal Amazon. The Bowen ratio changes, for practically all scenarios, had the same magnitude, while the changes of the hydrological cycle depended specifically on the scenario. In all scenarios, a negative feedback mechanism was observed, with greater amounts of moisture being carried to the deforested region. The increase of the moisture convergence was greater than the reduction in the evapotranspiration in scenarios CEN2033 and PROVEG, leading to a local increase in the precipitation due, in general, to a local increase in the moisture convergence. A different situation was observed with the extreme scenario DESFLOR, resulting in a local increase of moisture convergence, which was not strong enough to cause an increase in precipitation, thus turning the reduction of the local recycling of water as the main effect in this scenario. Therefore, to a certain point, the partial deforestation of the Legal Amazon may lead to an increase in precipitation in local scale; however, if the deforestation process continues, this condition will not be sustainable, thus leading to a dryer condition over the region and, consequently, to a reduction of the precipitation. (B) With MCGA, the changes in the vegetal covering with the three scenarios affect significantly the energy, radiation and water budgets, as well as the dynamic structure of the atmosphere and, consequently, the moisture and mass convergence in the low levels, mainly during the dry season, when the soil was under hydric stress. With scenarios DESFLOR and CEN2033, the increase in the incident solar radiation, due to reduction in the cloudiness, practically balanced the increase of the reflected radiation (cloud feedback). For all scenarios, a negative feedback mechanism was observed, due to the increase in the moisture convergence which acted to minimize the effects of the reduc tion of the evapotranspiration. With PROVEG, the moisture convergence and the evapotranspiration acted in opposite directions, and the increase of the moisture convergence was greater than the reduction in the evapotranspiration, leading to an increase in the local precipitation. The other two scenarios caused a reduction of the precipitation, due to the reduction of the local water recycling. On the other hand, climatic changes in global scale also occurred. With DESFLOR, the most significant changes were found in the Northern Hemisphere, with a reduction in the ascending motion around 10oN, and a weakening of the meridional circulation towards the Pole up to the latitude of 50oN. Finally, the results obtained with both models corroborate others which indicate that, if the sustainable development and the conservation policies are not in the sense to halt the increase of the environmental degradation in the Amazon, then the land use changes can lead the bioma-climate system toward a new drier stable equilibrium state, thus causing the savannization of parts of the Amazon.
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Relação entre a variabilidade da precipitação e a produtividade agrícola de soja e milho nas regiões sul e sudeste do Brasil
Ferreira, D. B.
A variabilidade interanual da precipitação determina estações seca e chuvosa influenciando a agricultura em diferentes regiões do País. Atualmente, a principal fonte conhecida da variabilidade climática interanual é o fenômeno chamado El Niño - Oscilação Sul (ENOS), o qual provoca sensíveis anomalias na circulação atmosférica em escala global, sendo que as anomalias climáticas extremas estão relacionadas com as fases: quente (El Niño) e fria (La Niña) do ENOS. Este trabalho apresenta um estudo das relações entre clima e a produção agrícola nas Regiões Sul e Sudeste do Brasil, utilizando séries temporais no período de 1970 a 1998 de algumas variáveis climatológicas, tais como precipitação e Índice de Oscilação Sul (IOS) e tem como objetivo estudar o comportamento das culturas de soja e milho, além da influência da precipitação sobre elas. Foram calculadas correlações simples entre a precipitação e a produtividade agrícola, tendo sido verificado que a precipitação influenciou diretamente a produtividade das culturas estudadas, de acordo com a sazonalidade. Além disso, foram analisados os impactos causados pelo fenômeno ENOS sobre a precipitação e a produtividade das culturas, em que durante a fase fria obteve-se precipitação (SON e DJF) abaixo da média; contudo, não afetou a produtividade das culturas. Durante a fase quente a produtividade foi favorecida. Visando examinar a possibilidade de prever a produtividade da soja a partir dos dados de precipitação (JFM), foi utilizada uma técnica de previsão empírica através de equações de regressão linear simples, durante o período de 1944 a 1998, para o Estado do Rio Grande do Sul. Com isso, encontrou-se um período ideal de aproximadamente 23 anos de dados para originar equações preditoras, sendo que o uso de mais ou menos dados para gerar a previsão pode prejudicar o desenvolvimento do modelo. ABSTRACT: The interannual variability of the precipitation determines rainy and dry seasons and consequently influences the agricultural yield in different regions. The El Niño - Southern Oscillation (ENSO) phenomenon provokes strong anomalies in the global atmospheric circulation. Extreme climate anomalies are related with the warm phase (El Niño) and cold phase (La Niña) of ENSO. This work shows a study of the relationships between climate and crop yields in the South and Southeast Regions of Brazil. Data from 1970 - 1998 of some climatological variables, such as precipitation and Southern Oscillation Index (SOI) are used to study the influence of the precipitation on corn and soybean yields in these regions. Compututed correlation coefficients between the rainfall and corn and soybean yields showed that the precipitation influences seasonally crop yields. During the cold phase of ENSO the precipitation (SON and DJF) was lower than the mean value. However, this did not affect the crop yields. During the warm phase of ENSO there was an increase in the crop yields. The feasibility of predicting soybean yields in Rio Grande do Sul State from prior observations of precipitation was investigated. For the purpose, a linear regression technique was used for the period 1944 1998. The results showed that the ideal number of years of the data series needed to derive prediction equation is 23.
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Um estudo de modelagem sobre: a influência da interação oceano-atmosfera nas oscilações intrasazonais durante o El nino 1997-98
Gutierrez, E. M. A. R.
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Estudo das trocas horizontais e verticais de energia durante episódios de ZCAS: influência da resolução das análises e dos modelos e da parametrização de convecção
Mendonça, R. W. B.
As trocas horizontais e verticais de energia para um composto de sete episódios de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) foram estudadas a partir das análises do National Centers for Environmental Prediction (NCEP) com resoluções T062L28, T126L28 e T170L42, utilizando a teoria de decomposição em modos normais descrita em Kasahara e Puri (1981). O estudo foi dividido em duas partes: uma observacional, onde foi realizada uma análise energética do composto de ZCAS, considerando-se a partição vertical de energia entre os modos externos e internos, e as interferências entre os modos horizontais de oscilação Rossby, Kelvin, Misto Rossby-Gravidade, Gravidade Oeste e Leste; e uma parte de modelagem, em que se avaliou o desempenho do Modelo Global do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) em simular a energética modal para o composto de ZCAS, enfatizando-se a influência da resolução espacial do Modelo e de diferentes parametrizações de convecção profunda: Kuo, Relaxed Arakawa-Schubert (RAS) e Grell. Observou-se um máximo de porcentagem de energia total (em torno de 60%) para os modos internos 4 a 7, com alturas equivalentes entre 100 e 600 metros, especialmente sobre grande parte da América do Sul central e próximo ao equador, incluindo a região da ZCAS; e um máximo secundário para a categoria de modos externos (n=1 a 3), mais significativo em latitudes altas e diminuindo em direção ao equador. Para a partição horizontal de energia, as maiores contribuições foram obtidas para as auto-interações dos modos Rossby e Kelvin e interações (produto cruzado) entre os modos Rossby-Kelvin, em todas as categorias de modos verticais, sendo estas últimas responsáveis pelas interferências construtivas de energia na região da ZCAS. As interações de energia entre os modos verticais mostraram um aumento da porcentagem de energia dos Baixos Níveis para a Estratosfera, com máxima interferência positiva (negativa) de energia em Altos Níveis (Estratosfera), para os modos internos 4 a 7. Os resultados dos experimentos de modelagem mostraram que as previsões utilizando os esquemas de convecção profunda Kuo, RAS e Grell foram semelhantes entre si e apresentaram uma boa concordância em relação aos padrões obtidos na parte observacional. O emprego de diferentes esquemas de convecção profunda não apresentou impactos significativos na partição e interação de energia entre os modos verticais e horizontais. Um impacto maior foi obtido com o aumento da resolução vertical das Análises e do Modelo, de 28 para 42 níveis, em que um maior número de modos internos apresentam um papel relevante nas trocas horizontais e verticais de energia. ABSTRACT: The horizontal and vertical energy exchanges for a composite of seven South Atlantic Convergence Zone (SACZ) episodes were studied by expansion into three-dimensional normal mode functions (Kasahara and Puri, 1981) using the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) analyses with T062L28, T126L28 e T170L42 resolutions. In the first part of this study (observational part), energetics analyses for the SACZ composite were performed with an emphasis on the vertical energy partition between external and internal modes and on the energy interactions within and between various horizontal oscillation modes, such as Rossby, Kelvin, Mixed Rossby-Gravity and West and East Gravity modes. In the second part (modelling experiments), the performance of the CPTEC Global Model in simulating the modal energetics for the SACZ composite was evaluated, emphasizing the influence of the model resolution and the three different deep convection parameterizations: Kuo, Relaxed Arakawa-Schubert (RAS) and Grell. A maximum share of the total energy (about 60%) was found in the 4th to 7th internal modes with equivalent depths between 100 and 600 meters, especially over the great part of the central South America and near equator including the SACZ region. As the latitude increases, the energy is distributed towards the lower order modes (n = 1 to 3) with the external modes category becoming dominant at higher latitudes. For the horizontal energy partition, the most expressive contributions were obtained for the auto-interactions of the Rossby and Kelvin modes and for Rossby- Kelvin cross interactions in all vertical modes categories. The Rossby-Kelvin cross interactions were the main process for constructive energy interferences in the SACZ region. The vertical modes interactions indicated that the percentage of total energy increases from low levels to the stratosphere with maximum positive (negative) interferences in high levels (stratosphere), in the 4th to 7th internal modes. The results from the modelling experiments showed that the model predictions using the Kuo, RAS and Grell deep convection schemes were similar with each other, and had a good agreement with the patterns obtained in the observational part. The use of different deep convection schemes did not present significant impact in the partition and interaction of energy between vertical and horizontal modes. A greater impact was obtained increasing the vertical resolution of the analyses and the model from 28 to 42 levels. A greater number of internal modes shows a relevant role in the horizontal and vertical energy exchanges, in terms of representing the observed characteristics.
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Um modelo de estimativa dos ventos para os baixos níveis utilizando imagens dos canais visível em infravermelho próximo (3,9 um)
Negri, R. G.
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Estagnação de massa de ar quente e seco sobre a região central do Brasil
Padilha, C. K.
Nas Regiões Sudeste, sul da Região Centro-Oeste e norte da Região Sul do Brasil ocorre, nos meses de abril a setembro, Estagnações de Massas de Ar Quente e Seco (EMAQS), as quais são caracterizadas por anomalias positivas de temperatura do ar e negativas de precipitação, persistentes por vários dias. Esta situação causa um aumento na poluição do ar e no risco de incêndios sobre a região de atuação do evento. Estudos específicos sobre este tema são importantes, uma vez que pouca pesquisa tem sido produzida para entender as características e os mecanismos de manutenção desta situação. Durante a EMAQS, as frentes frias vindas da Argentina são impedidas de alcançar a Região Sudeste do Brasil, permanecendo sobre o sul da Região Sul do país. Um evento de EMAQS possui três fases distintas: fase de formação, quando a temperatura do ar aumenta, fase de manutenção, quando não ocorre mudança significativa da temperatura do ar e fase de dissipação, quando a temperatura do ar diminui, chegando a valores próprios para o mês, sobre a região. Nesta dissertação, os eventos de EMAQS foram estudados nos aspectos estatístico, sinótico e termodinâmico. Do ponto de vista estatístico, foram selecionados os 35 casos de EMAQS que ocorreram entre os anos de 1985 e 2003, correspondendo a uma média de 2 casos por ano, aproximadamente. Os casos perduraram entre 7 e 23 dias e a duração média foi de 11 dias. As EMAQS ocorreram com maior freqüência entre os meses de junho e setembro e os casos mais intensos, segundo o índice (I(EMAQS)) desenvolvido aqui, ocorreram nos meses de agosto e setembro. Verificou-se que a variabilidade anual de EMAQS não está relacionada às fases do El Niño Oscilação Sul (ENOS). No entanto, observou-se que 63% dos casos de EMAQS e 100% dos casos intensos ocorreram em períodos de bloqueio atmosférico sobre o Oceano Pacífico Sudeste, o que indicou uma relação entre estes dois eventos. O estudo do ponto de vista sinótico incluiu dois casos de EMAQS, o primeiro ocorrido entre os dias 01 e 15 de junho de 2002 e o segundo ocorrido entre os dias 07 e 29 de julho de 1987. Em ambos os casos, a Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS) avançou sobre o continente e o escoamento em baixos níveis da troposfera apresentou ventos fortes de norte, desde a região amazônica até o sul do país. Em níveis médios, foi evidenciada a relação entre o bloqueio atmosférico sobre o Oceano Pacífico Sudeste e a EMAQS. Em altos níveis, a configuração do escoamento do ar desfavoreceu o avanço das frentes frias para a Região Sudeste do Brasil, devido ao posicionamento da corrente de jato subtropical sobre a América do Sul (AS), que esteve com orientação noroeste-sudeste ou zonal, bem a sul da região central do Brasil. Por meio do cálculo da Equação da Energia Termodinâmica (EET), determinou-se a origem da variação de temperatura do ar em baixos níveis, para as três fases da EMAQS. Verificou-se que, no primeiro caso (01 a 15 de junho de 2002), tanto o Aquecimento Adiabático (AA) como a Advecção Horizontal de Temperatura do Ar (AHT) contribuíram para a formação, manutenção e dissipação da EMAQS. Porém, no segundo caso (07 a 29 de julho de 1987), quando a temperatura variou mais bruscamente, a AHT foi o termo mais importante para o desenvolvimento e dissipação da EMAQS. ABSTRACT: In the Southeast Region, southern parts of Central-West and northern parts of South Regions, Stagnations of Warm and Dry Air Masses (EMAQS) occur between April and September months. They are characterized by positive temperature anomalies and negative precipitation anomalies, persisting for several days. This situation causes an increase in air pollution and in the forest fire and bushfire risks. Specific studies about this topic are important, since few publications have been produced so far. During the EMAQS, the cold fronts, coming from Argentina, are prevented from reaching Southeast Region of Brazil, staying over the South Region of the country. An EMAQS event has three distinct stages: formation stage, when the air temperature increases; maintenance stage, when the temperature does not change significantly; and dissipation stage, when the temperature decreases to normal values of the month. Here, the statistical, synoptic and thermodynamic aspects of the events are studied. In the period between the years of 1985 and 2003, 35 EMAQS events are identified, which correspond to an average of approximately 2 cases per year. The duration of the EMAQS varies between 7 and 23 days and the mean duration is 11 days. The frequency of EMAQS is higher between June and September months and the most intense cases, according to I(EMAQS) index developed here, occur in August and September. The interannual variability of EMAQS is found to be unrelated to the El Niño - South Oscillation phase. On the other hand, 63% of all the EMAQS cases and 100% of the intense cases are associated with blocking periods over the Southeast Pacific Ocean. The synoptic study included two cases of EMAQS, the first occurring between 01 and 15 June 2002 and the second occurring between 07 and 29 July 1987. In both cases, the Subtropical South Atlantic High drifts westward to affect the continent and the lower tropospheric flow presents strong northerly winds, from the Amazon region to the South Region of Brazil. At midlevels, there is strong evidence for the relation between the atmospheric blocking episode in the Southeast Pacific Ocean and the EMAQS over central Brazil. At high levels, the NW-SE jet configuration over South America does not favor the advance of cold fronts to Southeast Region of Brazil. The terms in the Thermodynamic Energy Equation (EET), are computed for the three stages of EMAQS lifecycle to investigate the causes of the low-level air temperature changes. In the first case (01 to 15 June 2002), the Adiabatic Heating (AA) and the Horizontal Temperature Advection (AHT) contributed for the formation and dissipation of the EMAQS. However, in the second case (07 to 29 July 1987), where the temperature change are stronger, the AHT is found to be the most important term for the development and dissipation of the EMAQS.
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Cavados em médios níveis no hemisfério sul: climatologia, energética e ciclogênese em superfície
Piva, E. D.
Este estudo tem por objetivo identificar o comportamento dos cavados na média troposfera no HS e sua relação com a ciclogênese em superfície sobre a AS. Foi desenvolvido um método objetivo de identificação e rastreamento de cavados, o qual foi aplicado a 24 anos de dados de altura geopotencial em 500 hPa da reanálise do NCEP/NCAR. Foram encontrados, em média, 868 cavados por ano, com uma tendência temporal positiva, sendo que a estação de inverno (verão) apresentou maior (menor) número de cavados. Durante o verão, a atividade dos cavados foi mais concentrada em um cinturão de latitude entre 60ºS e 40ºS, enquanto no inverno se estendeu de 30ºS até o continente Antártico. A formação de cavados apresentou 3 máximos de ocorrência: i) na região do Estreito de Drake e Oceano Atlântico Sul, ii) no Oceano Índico em 50ºS, e iii) no Oceano Pacífico Sudoeste entre 150ºE e 150ºW. A dissipação de cavados mostrou-se menos concentrada do que a formação, apresentando também 3 máximos: i) a oeste dos Andes, ii) ao sul do continente africano, e iii) ao sul da Austrália. Os cavados apresentaram tempo de vida médio de 4,3 dias, sendo maior (menor) em latitudes subtropicais (altas). Os cavados tenderam a se formar em escoamento de sudoeste e a se dissipar em escoamento de noroeste, porém em ambientes de similar baroclinia. Para os invernos de 1999 a 2003, foram analisadas todas as situações em que um cavado em 500 hPa, passando sobre a América do Sul, desencadeou ciclogênese em superfície sobre o Uruguai ou áreas próximas. Do total de situações, criou-se o composto B (com 25 situações) e o C (com 13 situações). Os resultados mostraram que o cavado em médios níveis foi menos (mais) intenso no composto B do que no C antes da (durante a) ciclogênese em superfície; o mesmo ocorrendo para o nível de energia cinética. Das variáveis avaliadas na troposfera inferior, média e superior, o fluxo meridional de calor em baixos níveis foi a única que apresentou diferenças entre os dois compostos, sendo maior no composto C do que no B. A média no volume dos termos de conversão mostrou que a conversão baroclínica foi dominante nos dois compostos enquanto o termo de desenvolvimento corrente abaixo foi desfavorável para a formação do ciclone no composto C e relativamente importante para a fase inicial da ciclogênese no composto B. Dois casos de cavados que passaram sobre a América do Sul mas não desencadearam ciclogênese em superfície foram comparados a esses dois compostos. O caso 1 com características sinóticas do composto B e o caso 2 do composto C. No caso 1, a troposfera inferior, média e superior mostrou-se menos favorável a ciclogênese do que no composto B. O nível de energia cinética do caso 1 foi inferior ao observado no composto B, sendo que o termo associado ao desenvolvimento corrente abaixo, apesar de ser contrabalanceado pelo decaimento barotrópico, dominou o pequeno crescimento da energia. No caso 2, o gradiente horizontal de temperatura, taxa de crescimento de Eady e movimento vertical foram favoráveis a ciclogênese, enquanto o fluxo meridional de calor, a divergência e a advecção de vorticidade relativa foram menos favoráveis. O nível de energia cinética assim como todos os termos de conversão de energia foram maiores no caso 2 do que no composto C. O termo associado ao desenvolvimento corrente abaixo foi importante no início do período. A previsão para 5 dias do MCGA do CPTEC/COLA, para alguns casos de cavados que se desenvolveram em fevereiro de 2004, foi avaliada através do balanço de energia cinética. Os resultados mostraram que a conversão baroclínica e a convergência ageostrófica de energia foram maiores na previsão do que na reanálise. O resíduo foi elevado no início da previsão e diminuiu rapidamente nas primeiras 12 h. ABSTRACT: Southern Hemisphere and its relationship with the Southern America surface cyclogenesis. An objective method of trough identification and tracking was developed, which was applied for 24 years of NCEP/NCAR reanalysis 500 hPa geopotencial height data. We found, in mean, 868 troughs per year, with positive trend. The winter season (summer) presented greater (smaller) number. During the summer, the troughs were more active in 60ºS-40ºS band, while in the winter this band extended from 30ºS to Antarctic continent. The trough genesis presented 3 maxima of occurrence: i) over the region of the Drake Passage and South Atlantic Ocean, ii) over the Indian Ocean along 50ºS, and iii) over the Southwestern Pacific Ocean between 150ºE and 150ºW. The trough termination was more dispersed than the genesis, but presenting also 3 maxima: i) over the west of Andes, ii) to the south of the African continent, and iii) to the south of Australia. The troughs have presented the mean life of 4,3 days, increasing in the subtropical (high) latitudes. The genesis and termination of troughs occurred preferentially in southwestern and northwestern flow, respectively, however in environments of similar baroclinicity. For the 1999-2003 winters, all situations have been analyzed where one 500 hPa troughs, traveling over the South America, generated surface cyclogenesis over Uruguay or neighborhood. Two composites were created, named B composite (with 25 situations) and C composite (with 13 situations). The results showed that before (during) the surface cyclogenesis the midtropospheric troughs had less (more) intensity in the composite B than C; the same occurred for the kinetic energy. Of all variables evaluated in the low, middle and upper troposphere, southward heat flux in low levels only presented differences between the two composites, being more intense in composition C than B. The volume-averaged of the conversion terms showed that the baroclinic conversion was dominant in two composites while the term of downstream development was unfavorable for the cyclogenesis in composite C and relatively more important for the initial phase in the composite B cyclogenesis. Two trough cases that crossed the South America but did not generate surface cyclogenesis were compared with these two composites. The case 1 with synoptic characteristics of the composite B and case 2 with of the composite C. In case 1, the low, middle and upper troposphere conditions were less favorable for cyclogenesis than in the composite B. The kinetic energy in the case 1 was less than that observed in the composite B. The term associated with the downstream development, although was counterbalanced for the barotropic decay, justifying the small energy growth. In case 2, the horizontal temperature gradient, the Eady growth rate and the vertical motion were favorable to cyclogenesis, while the heat flux in low levels, and the divergence and the negative vorticity advection in upper levels were less favorable. The kinetic energy as well as all the terms of energy conversion were greater in case 2 than in the composite C. The term associated with the downstream development was important in the beginning of the period. The forecast for 5 days of the General Atmospheric Circulation Model of the CPTEC/COLA, for trough cases that developed on February 2004, was evaluated through the kinetic energy budget. The results showed that the baroclinic conversion and the convergence of ageostrophic energy flux were greater in the forecasting than in the NCEP/NCAR reanalysis. The residue was elevated in the beginning of the forecasting and rapidly reduced in first 12 h.
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Análise e caracterização da camada limite convectiva em área de pastagem, durante o período de transição entre a estação seca e chuvosa na Amazônia (experimento RACCI-LBA/Rondônia)
Santos, L. A. R.
A Camada Limite Convectiva (CLC) em área de pastagem na Amazônia foi estudada através da observação da sua estrutura durante a transição do período seco para o chuvoso com dados do experimento RaCCI. Por meio de estudos de caso, é feita uma análise dos dias com e sem a presença de aerossóis e também, com e sem a presença de eventos de chuvas. Para estas análises são utilizados os dados de superfície e radissondagens feitas em Ouro Preto DOeste RO durante os meses de setembro (Fase I) e outubro (Fase II) de 2002. Os resultados demonstraram que a Fase I apresentou 45% menos precipitação, sendo assim ligeiramente mais quente e mais seca com as maiores amplitudes de temperatura do solo. A CLC na Fase I foi 370m mais alta, 0,4K mais quente e 10% mais seca do que a Fase II, caracterizando-se assim, mais turbulenta e conseqüentemente mais convectiva. A Fase II obteve menor taxa de decaimento às 20:00HL e 04:00HL. Através de uma comparação dos métodos de estimativa da altura da CLC, verifica-se que o Método do Número de Richardson e o Método dos Perfis apresentam coeficientes de correlação (r2) iguais à 0,85 e 0,97, para as Fases I e II, respectivamente, enquanto que o Método das Parcelas apresentou baixos valores de 0,31 e 0,14 para a Fase II, quando comparado com os outros dois métodos. Nos estudos de caso verifica-se que em dias com eventos de chuva, a CLC das 17:00 HL sofreu um forte resfriamento, além de um aumento de 2 g/kg de umidade específica dentro da camada, com uma significativa redução de sua altura, perdendo suas características típicas de CLC. A presença de aerossóis fez com que houvesse um resfriamento da camada nos níveis mais próximos à superfície e um aquecimento no nível de 700m. ABSTRACT: The Convective Boundary Layer (CBL) in Amazonia was studied by the observation of its structure during the transition from the dry to the wet period. Case studies were also analyzed for days with and without aerosols and, also, with and without rain events. The data-set used was meteorological surface data and radiosoundings at Ouro Preto DOeste RO during September (Phase I) and October (Phase II), 2002. The results showed that the Phase I presented 45% less precipitation, thus slightly drier and with the greater soil temperature variations. The CBL during Phase I was 370 m higher, 0,4 K warmer and 10% drier, consequently more convective and turbulent. Three different methods were compared to determinate the CBL height. The best correlations occurred between the Profile Method and the Richardson Method, with regression coefficients r2 equal 0.85 and 0.97 for Phases I and II, respectively, while the Parcel Method did not present good correlations when compared with the other methods. Days with rain events presented a great decrease of the CBL at 17:00 LT with an increase of humidity about 2g kg-1 in the layer, thus loosing its CBL characteristics. Days with high aerosols concentrations showed a CBL slightly cooler at surface and a warmer layer at the level of 700 m.
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Estudos da camada limite noturna na Amazônia
Santos, R. M. N.
Este trabalho tem por objetivo estudar a estrutura e dinâmica da Camada Limite Noturna na Amazônia, sobre áreas de floresta tropical e áreas desmatadas (pastagem), determinando suas características durante as épocas seca e chuvosa na região, e os principais mecanismos que controlam seu desenvolvimento. Para tanto, foram utilizados 2 conjuntos de dados para as estações seca e úmida coletados em 3 sítios experimentais (RM, Floresta e FNS) localizados no Estado de Rondônia. O estudo foi desenvolvido em duas partes: uma observacional, que descreve a estrutura e a evolução da CLN, observadas em Rondônia durante os dois períodos em que os dados foram coletados; e a outra de modelagem, na qual as características da CLN são simuladas por um modelo numérico, para tentar entender os processos e mecanismos que controlam seu desenvolvimento. As análises dos resultados apontaram que a estrutura da CLN foi melhor caracterizada durante a estação seca, quando os efeitos locais predominam e que durante a estação úmida torna-se mais difícil caracterizar e identificar padrões de comportamento na CLN, devido à interação que muitas vezes ocorre entre os fenômenos atmosféricos de escala local os de grande e meso-escala (cuja atuação é mais intensa na região, durante a época úmida). E que em geral a área de transição florestapastagem (RM) apresentou padrões de desenvolvimento similares aos da floresta até o horário de 06 hl e, durante os horários de transição (final da tarde e início da manhã entre 06 e 07 hl), esses padrões foram mais próximos daqueles encontrados na FNS. Também foi mostrado, a partir das análises da parte de modelagem, que de um modo geral, o modelo OSU-CAPS representou de forma razoável a estrutura e o desenvolvimento da CLN, sobre os três sítios utilizados para as simulações; entretanto, não conseguiu descrever muito bem o mecanismo de formação do jato (mecanismo de Blackadar). ABSTRACT: The goal of this work is studying the dynamics and structure of the Nocturnal Boundary Layer in Amazônia, over forest and deforested areas (pasture) and determining their characteristics during the dry and wet seasons on that region, as well as its mainly development controlling mechanisms. To this end, have been used 2 data sets for the dry and wet seasons collected on 3 field sites (RM, Forest and FNS) located in Rondônia State. This study was carried out in two parts: an observational one, which describes the structure and evolution of NBL as observed in Rondônia during the two data collection periods; and a modeling one, in which the NBL characteristics are simulated by a numerical model trying to understand the controlling mechanism and processes its development. The result analyses pointed out that the NBL structure was better described during dry season when local effect are predominant and that during the wet season it is more difficult identifying behavior patterns in the NBL due to interaction occurring between local-scale atmospheric phenomena and the meso and large-scale one (which acting is more strength during the wet period). Furthermore, in general the transition forest-pasture area (RM) presented development patterns similar to the forest ones till 06 lt and on the transition times (late at afternoon and early morning between 06 and 07 lt) these patterns were more similar to those found out on FNS. Has been also showed from modeling part analyses that the OSU-CAPS model represented NBL structure reasonable well, over the three simulation used sites, however it did not get to describe the jet origin mechanism (Blackadars mechanism).
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A influência do vórtice ciclônico de altos níveis (VCAN) sobre a precipitação do nordeste do Brasil (NEB) e as características associadas
Silva, L. A.
Os sistemas ciclônicos de altos níveis, Vórtice Ciclônico de Altos níveis e Cavados de Altos Níveis (VCAN/CAN) sobre o Nordeste do Brasil (NEB) e oceano adjacente exercem grande influência na precipitação de diferentes sub-regiões do NEB no período de verão austral. São analisadas as características e ocorrência dos VCAN/ CAN sobre e próximo ao NEB para 7 verões de 1994 2001. São estudadas as influências dos VCAN/CAN sobre três sub-regiões distintas e importantes do NEB (noroeste do NEB e interior do estado da Bahia e do semi-árido), focalizando o estudo em três áreas alvo dentro destas sub-regiões. Os VCAN/CAN apresentam alta variabilidade interanual na freqüência de ocorrência e intensidade. Estes sistemas têm intensidade média de -5x10-5s-1 e extensão horizontal de 2.000.000 km2 vistos através das cartas de vorticidade (ζ < -2,5x10-5s-1) em 200 hPa. As três sub-regiões consideradas são influenciadas pelos VCAN/CAN, apresentando redução de precipitação diária quando estão diretamente sobre a sub-região em questão, conforme o resultado de Kousky e Gan (1981), a subsidência no centro dos VCAN/CAN posicionada sobre regiões inibe a precipitação. Quando os VCAN/CAN estão distantes da sub-região entre 1000 km 2000 km, nos setores nordeste, leste e sudeste em relação à sub-região em questão, a freqüência de chuva forte aumenta substancialmente devido o efeito da banda de nebulosidade convectiva na borda, posicionar-se a oeste do sistema. Quando a distância é menor que 1000 km o efeito da banda convectiva é marginal e quando é maior que 2000 km o efeito dos VCAN/CAN também é reduzido. Os balanços de vorticidade nos três casos de VCAN revelam que o termo de divergência é dominante nos estágios de intensificação e dacaimento. Como esperado, o efeito β é significativo e a advecção de ζ mostra um papel importante nos lados leste e oeste dos vórtices. Os VCAN/CAN tem duração de aproximadamente 10 dias e se deslocam principalmente do Atlântico para noroeste. ABSTRACT: The Upper Tropospheric Cyclonic circulation Systems (UTCS) over the Northeast Brazil (NEB) and the adjoing ocean in the austral summer have a strong influence on the rainfall over different subregions of NEB. The occurrence and the characteristics of the UTCS over and near NEB in the 7 summers from 1994-2001 are examined. The influence of the UTCS over the three important and distinct subregions of NEB namely, the northwestern part of NEB, northern part of Bahia state and the semiarid interior of the Northest, are studied (by focusing the study on three target areas within the subregions). The interanual variability is quite high in the frequency and the intensity of the UTCS. The UTCS on the average, have an intensity of -5x10-5 s-1 and horizontal extent of 2.000.000 km2 as seen from the vorticity (ζ< -2.5x10-5 s-1) charts at 200 hPa. The three subregions considered are influenced by the UTCS with reduction of daily precipitation when the UTCS is directly over the subregion considered, confirming the result of Kousky and Gan (1981) that the subsidence in the center of UTCS over these regions inhibits precipitation. When the UTCS is far from the subregion in the northeastern, eastern and southeastern sectors in relation to the subregion within 1000 and 2000 km distance, the frequency of mode rate to intense rainfall increases substantially due to the effect of the convective cloud band near the border of the system in its western sector. When the distance is less than 1000 km the effect of the convective band is marginal and when the distance is greater than 2000 km the effect of the UTCS is reduced. The vorticity balance for three cases of UTCS revealed that divergence term is dominant, both in the formative stage and the dissipative stage. As is expected, for larger UTCS the effect of β is significant and the advection of ζ plays an important role on the western and eastern sides of the vortex. The life of UTCS has duration of about 10 days and they mostely move to northweast from the Atlantic.
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Validação dos fluxos de calor sobre o atlântico tropical: modelo acoplado oceano-atmosfera do CPTEC e observações
Siqueira, L. S. P.
Este trabalho tem por objetivo inferir a importância dos fluxos de calor, estimados por diversos métodos, na determinação dos campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) no Atlântico tropical utilizando um conjunto de simulações do modelo de circulação geral dos oceanos Modular Ocean Model version 3 (MOM3) e uma simulação do modelo acoplado oceano-atmosfera do CPTEC. Inicialmente são apresentados as motivações e objetivos para a realização deste trabalho assim como uma revisão bibliográfica sobre a variabilidade do oceano Atlântico Tropical e sua influência no clima da América do Sul. Como resultados são apresentadas análises comparativas entre as séries temporais das observações de radiação solar das bóias Pilot Research Moored Array in the Tropical Atlantic (PIRATA) e estimativas feitas a partir de imagens de satélite usando o modelo de transferência radiativa Global Radiation (GL 1.2) desenvolvido no CPTEC e do modelo baseado nos dados do International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) produzidas pela Universidade de Maryland no programa PATHFINDER, assim como os campos de reanálises do National Centers for Environmetal Prediction National Center for Atmospheric Research Reanalyses (NCEP-NCAR) e European Centre for Medium-Range Forecasts European Reanalyses 40 (ECMWF ERA40). Os modelos de transferência radiativa, baseados em imagens de satélite do ISCCP e o modelo GL 1.2 mostraram correlações mais altas com as séries temporais das bóias PIRATA em comparação com os campos de reanálises. Em seguida, é apresentado o estudo de simulações numéricas oceânicas e acoplada, utilizando campos forçantes dinâmicos e termodinâmicos observados para o modelo de circulação geral oceânica. Por fim é feita a comparação entre os campos de fluxo de calor à superfície e TSM obtidos de integrações do modelo oceânico MOM3 e da modelagem acoplada sobre o Atlântico tropical e os dados observados do National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA) Optimum Interpolation Sea Surface Temperature Analysis (OI SST) e fluxos de superfície do Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set (COADS). O fluxo total de calor apresentou uma significativa redução dos erros para a simulação utilizando os campos de radiação solar baseado em estimativas de satélites e/ou fluxos de calor parametrizados. O modelo acoplado oceano-atmosfera do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) apresentou erros menores na TSM e fluxo de calor em comparação com as simulações oceânicas forçadas apenas por campo de reanálises, exceto sobre a bacia central, onde a maior magnitude dos erros provavelmente está relacionada a defasagens na intensificação do vento e problemas relacionados ao transporte de calor na componente oceânica. Na conclusão é feita uma discussão sobre a análise comparativa e são apresentadas algumas sugestões de pesquisas futuras. ABSTRACT: The goal of this work is to infer the importance of surface heat fluxes, estimated by several methods, in the determination of the Sea Surface Temperature (SST) fields in the tropical Atlantic using a set of general circulation ocean model Modular Ocean Model 3 (MOM 3) simulations and a Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) coupled ocean-atmosphere model simulation. Initially the goals and motivations for the accomplishment of this work as well as a bibliographical revision about the variability of the Tropical Atlantic Ocean and its influence in the South American climate are presented. Comparative analyses between the observed solar short wave radiation time series of the Pilot Research Moored Array in the Tropical Atlantic (PIRATA) buoys and estimatives made from satellite images using the radiative transfer model Global Radiation version 1.2 (GL1.2) developed at the CPTEC and the model based on the International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) data produced by the University of Maryland under the PATHFINDER program, as well as the National Centers for Environmetal Prediction - National Center for Atmospheric Research Reanalyses (NCEP-NCAR) and European Centre for Medium-Range Forecasts European Reanalyses 40 (ECMWF ERA40) reanalyses fields are performed. The radiative transfer models based on ISCCP imagery and the GL1.2 have shown higher correlations with the PIRATA buoys time series when comparing with the reanalysis fields. An oceanic and coupled numerical simulations study, using observed dynamic and thermodynamic forcing fields for the general circulation ocean model are also presented. Finally it is made a comparison between the SST and surface heat flux fields obtained from the numerical simulations over the tropical Atlantic and the observed National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA) Optimum Interpolation Sea Surface Temperature Analysis (OI SST) data and Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set (COADS) surface fluxes. The net heat flux has shown a significant error reduction for the simulations using solar radiation fields based on satellite estimates and/or the heat flux parametrization. The CPTEC coupled oceanatmosphere model presented smaller error magnitude in SST and heat fluxes comparing to the oceanic simulation forced by reanalysis fields only, except over the central basin, where the higher magnitude is probably related to lags in wind intensification and heat transport deficiencies in the oceanic component. In the conclusion a discussion about the comparative analysis is made and some suggestions of future researches are presented.
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Aspectos sinóticos associados à ocorrência do jato em baixos níveis na América do Sul - reanálise NCEP/NCAR e simulação com o MCGA CPTEC/COLA
Souza, C. A.
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2006
Intrusão de vorticidade potencial na alta ionosfera sobre o Atlântico tropical sul e sua relação com a precipitação no NE do Brasil
Barbosa, T. F.
A região Nordeste do Brasil (NEB) apresenta uma grande variabilidade interanual da precipitação, explicada através de diversos fenômenos atmosféricos. Um sistema que pode ter relação com essa variabilidade é o evento de intrusão, caracterizado pela quebra da onda de Rossby que proporciona uma interação entre a região tropical e extratropical. Dessa forma, esse trabalho tem como objetivo verificar a relação entre a precipitação sobre o norte (NNE), leste (LNE) e sul (SNE) do NEB e os eventos de intrusões sobre o Atlântico Sul entre 1980-1998. O desvio normalizado da precipitação teve correlações significativas sobre o NNE (negativa) e SNE (positiva) com o evento de intrusão. Durante anos de El Niño ocorreram vários eventos de intrusão, enquanto que em anos de La Niña ocorreram poucos eventos. Analisando anos extremos, 1985 (ano chuvoso), 1983 e 1993 (anos secos), verificou-se que em anos secos ocorreram mais eventos de intrusão, sendo observado o fortalecimento do ciclone em altos níveis e consequentemente precipitação abaixo do normal sobre o NEB. Em anos chuvosos não houve ocorrência de evento de intrusão. Para analisar o efeito dos eventos de intrusão sobre a precipitação no NEB, foram escolhidos dois eventos de intrusões caracterizados pela vorticidade potencial isentrópica de 2x10-6 K m2 s-1 kg-1 que atinge a latitude de 10° S. O evento de intrusão altera o escoamento do vento, contribuindo para a formação de um cavado sobre o NEB. Esse cavado gera vorticidade ciclônica em altos níveis e conseqüentemente movimento subsidente. Por esse motivo o evento de intrusão afeta de forma negativa a precipitação sobre o NNE. ABSTRACT: The Northeast Brazil (NEB) presents a great interannual variability of precipitation that can probably be explained by some atmospherics phenomenon of large scale. A system that can have some relationship with this variability is the intrusion event, characterised by Rossby wave breaking that provokes a connection between the tropical and extratropical region. This work has the objective to verify a relation between the precipitation over the north (NNE), east (ENE) and south (SNE) of NEB and the intrusion events over the South Atlantic (SA). The normalised deviation of the precipitation has significant correlation over the NNE (negative) and SNE (positive) with the intrusions. During the El Niño years several intrusion events occurred, while La Niña years ocurred less events. Analysing extremes years, 1985 (rainy year), 1983 and 1993 (dry years), it was found that in drier years more intrusions events occur, and the strengthening of cyclone in high levels was observed and consequently less precipitation occurs over NEB. In rainy years there are no intrusions events. To analyse how the intrusion event affect the precipitation over the NEB, two events characterised by isentropic potential vorticity of 2x10-6 K m2 s-1 kg-1 in 10º S were chosen. The intrusion event change the wind flux, composing a trough over the NEB. This trough generates cyclonic vorticity at high levels. Regions with cyclonic vorticity bring convergence in high levels and consequently subsidence. For this motive the intrusion event affects the precipitation over the NEB in a negative form.
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Variabilidade do sistema de monção da América do Sul: relações com a oscilação decadal do pacífico
Garcia, S. R.
O principal objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade climática do Sistema de Monção da América do Sul (SMAS), assim como suas relações com as fases da Oscilação Decadal do Pacífico (ODP) e investigar as relações deste sistema com os demais sistemas de monção. A técnica de Funções Ortogonais Empíricas (FOE) foi aplicada no campo de anomalias do desvio da média anual do desvio da média zonal do potencial de velocidade (X') no nível de 200hPa do período de 1948-1999 para investigar as características de tal variabilidade. Foram utilizados dados médios mensais de temperatura da superfície do mar, temperatura do ar, pressão ao nível do mar, velocidade vertical em 500hPa, água precipitável e função de corrente em 200hPa. Com essas variáveis, foram feitas análises de compostos, em que os casos incluídos foram selecionados usando o valor limítrofe de mais ou menos 0,5 desvio padrão das componentes principais dos dois primeiros modos da análise de FOE de X' em 200hPa para a América do Sul. Através da análise de compostos foi possível inferir que o modo dominante dessa análise descreve a variabilidade multidecadal do SMAS associada a padrões característicos da ODP, e que o segundo modo ilustra a variabilidade interanual associada ao El Niño/Oscilação Sul. A análise de FOE de em 200hPa para a banda global mostra que o SMAS está relacionado com o sistema de monção do leste da Ásia na escala de tempo multidecadal e que o sistema de monção da América do Norte e o sistema de monção da Índia estão relacionados na escala de tempo interanual. ABSTRACT: The main objective of the present work was to analyze the South American Monsoon System (SAMS) variability, and its relation to the Pacific Decadal Oscillation (PDO) phases. The relations of SAMS with other monsoon systems were also investigated. In order to investigate this variability, monthly anomalies of the deviation from the annual mean of the zonal deviation field of the velocity potential (X') at 200hPa for the 1948-1999 period were subjected to the Empirical Orthogonal Function analysis. Additional monthly data of the sea surface temperature, surface air temperature, sea level pressure, vertical velocity at 500hPa, precipitable water and streamfunction at 200hPa were also used. Anomaly composites of these variables were obtained in near global areas using the cases selected for threshold of ±0.5 standard deviations of the principal components of the first two EOF modes of the analysis of X' at 200hPa in South America. The dominant mode of this analysis describes the PDO related multi-decadal variability of the SAMS, while the second mode illustrates the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) related interannual variability. The EOF analysis of at 200hPa in the global band shows that the SAMS and the East Asia monsoon system are related each other in the multi-decadal scale, and the North America monsoon and the Indian monsoon systems are related in the interannual scale.
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Emprego de redes neurais artificiais e regresso linear múltipla no refinamento das previsões de radiação solar do modelo ETA
Guarnieri, R. A.
A pesquisa abordada nesta dissertação teve como objetivo o desenvolvimento e avaliação de uma metodologia de previsão de irradiação solar incidente, voltada ao setor de geração e distribuição de energia, constituindo assim, uma pesquisa de meteorologia aplicada. O trabalho desenvolvido consiste no refinamento da previsão numérica de tempo produzida pelo modelo Eta/CPTEC, visando reduzir as incertezas associadas à previsão de radiação solar deste modelo. As variáveis de saída do modelo Eta, representando as condições atmosféricas previstas, foram empregadas como preditores em modelos de Redes Neurais Artificiais (RNAs) e Regressões Lineares Múltiplas (RLMs), ajustados para calcular a radiação solar incidente para duas localidades onde se situam estações do projeto SONDA: Florianópolis-SC (FLN) e São Martinho da Serra- RS (SMS). As medidas de radiação solar global realizadas nestes locais foram utilizadas na seleção de preditores, no treinamento de RNAs, no ajuste de RLMs e para avaliação das previsões. Foram utilizados dados de janeiro/2002 a outubro/2005 para FLN e de julho/2004 a outubro/2005 para SMS. Diversos conjuntos de preditores, constituídos com base em considerações físicas e estatísticas, foram testados no ajuste e simulação de modelos RNA e RLM. Parâmetros de avaliação de erros, determinados frente aos dados observacionais de cada estação de medida, foram calculados para cada previsão, a cada teste, permitindo a comparação de RNAs e RLMs entre si, e com a previsão de radiação solar diretamente determinada pelo modelo Eta. Visando maximizar o ganho de desempenho sobre o modelo Eta e minimizar o número de variáveis, encontrou-se um grupo de oito preditores, com o qual análises mais aprofundadas foram realizadas, incluindo avaliação de desempenho em cada estação do ano e avaliação de previsões com maiores antecedências. Para todos os conjuntos de preditores testados, erros de previsão muito semelhantes para RNAs e RLMs foram observados, indicando, portanto, não haver diferenças significativas de desempenho entre os dois métodos. Ambos os métodos, ao empregar o grupo de oito preditores, promoveram redução do viés e do RMSE em comparação com a previsão de radiação solar do modelo Eta. Confrontando previsões de irradiação solar integradas de 12:00UT a 18:00UT de cada dia, verificou-se que, enquanto o modelo Eta apresenta valores de viés superiores a 25%, os métodos RNA e RLM conduzem a valores de viés inferiores a 2%. Em termos de RMSE relativo, as previsões do modelo Eta produzem erros maiores que 40%, enquanto os métodos RNA e RLM apresentam erros entre 26 e 28%. A avaliação do Skill em termos do RMSE, aponta para ganhos superiores a 30% das novas previsões sobre as previsões do modelo Eta. Esta elevação de desempenho através do refinamento também é verificada nos coeficientes de correlação: de 0,72 (Eta) para 0,80 (RNA e RLM) em FLN, e de 0,78 (Eta) para 0,85 (RNA e RLM) em SMS. ABSTRACT: This study aims to develop and evaluate a methodology to increase the accuracy of solar radiation forecasts generated by meteorological mesoscale models. The work is therefore an application of meteorological concepts and tools to meet the needs of the electricity production and distribution sector. The process is based on refining the numerical weather predictions yielded by the Eta/CPTEC model. Eta model output data, representing the forecasted atmospheric conditions, were used as predictors by Artificial Neural Networks (ANNs) and Multiple Linear Regressions (MLRs). These refining models were adjusted for calculation of the incident solar radiation at two sites where ground data from the SONDA project were available: Florianópolis (FLN) and São Martinho da Serra (SMS). The measurements of global solar radiation acquired in FLN and SMS were used for predictors selection, for training/fitting of ANNs and MLRs and for forecasts evaluation. This study included data for FLN from January/2002 to October/2005, and for SMS from July/2004 to October/2005. Several sets of predictors were tested in the adjustment and simulation of ANN and MLR models. Error evaluation parameters were calculated for each forecast and test. These parameters allowed the comparison among solar radiation forecasts provided by ANNs, MLRs, and Eta model. In order to maximize the improvement over the Eta model forecasts, and to minimize the number of variables to be processed, a set of eight predictors were chosen. This predictors set was employed in the performance evaluation for each season and evaluation of forecasts generated with more time in advance. Forecast errors for ANNs and MLRs were very close, for all sets of tested predictors, indicating high similarities between the two methods. The ANN and MLR, using the selected set of eight predictors, provided solar radiation estimates with lower bias and RMSE than the ones provided by the unadjusted Eta model. While Eta model forecasts presented bias higher than 25%, ANNs and MLRs provided forecasts with bias lower than 2%, for the solar radiation integrals between 12:00UT and 18:00UT. Concerning to the RMSE, the Eta model forecasts presented errors higher than 40%, while the ANNs and MLRs led to errors between 26% and 28%. The skill, based on RMSE, indicates improvements higher than 30% in ANN and MLR forecasts over Eta model forecasts. This increase in performance is also demonstrated by the correlation coefficients rising: from 0.72 (Eta) to 0.80 (ANN and MLR) for FLN and from 0.78 (Eta) to 0.85 (ANN and MLR) for SMS..
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Sensibilidade do uso de "Pseudo-temps" na assimilação de dados do modelo de circulação geral atmosférica do CPTEC/COLA
Mattos, J. G. Z.
Utilizando o sistema de assimila¸cao de dados Physical-space Statistical Analysis System em conjunto com o Modelo de Circulação Geral da Atmosfera, aplica-se o uso das Pseudo-Temps na geração da condição inicial utilizada para integrar deste modelo. O uso das Pseudo-Temps busca uma melhor representação, por parte do modelo, dos fenomenos atmosféricos na América do Sul, região esta que apresenta relativa escassez de radiossondagens principalmente na Bolívia, Paraguai e Peru. Para a coleta das Pseudo-Temps, foram utilizadas as análises do European Centre for Medium range Weather Forecast e do National Centers for Environmental Predicton. Os resultados obtidos nos experimentos realizados com as Pseudo-Temps foram comparados com as previsões sem a inclusão de Pseudo-Temps, com as reanálises produzidas com os dados obtidos do South America Low Level Jet Experiment e com dados de estações em superfície sobre a América do Sul. Além disto realizaram-se dois estudos sinóticos apresentando as principais diferenças ocasionadas com a inclusão dos dados extras. Os resultados obtidos com estas análises mostraram que a utilização das Pseudo-Temps proporcionou um impacto positivo nas previsoes do MCGA. Verificou-se que as principais melhorias se deram abaixo de 30oS e o prazo útil das previsões apresentou um aumento significativo. ABSTRACT: Using the data assimilation system Physical-space Statistical Analysis System with the Atmospheric Global Circulation Model Pseudo-Temps are used to generate initial conditions to integrate this model. The use of Pseudo-Temps aims to improve the model representation of the atmospheric conditions over South America. In this region there is a lack of radiossondes observations mainly in Bolivia, Paraguay and Peru. The Pseudo-Temps were extracted from the European Centre for Medium range Weather Forecast and from the National Centers for Environmental Predicton analyses. The obtained results were compared with forecasts without Pseudo-Temps, with the reanalysis produced with the South America Low Level Jet Experiment data, and with observed data from South America. Moreover, two synoptic case studies were done presenting the main differences due to the inclusion of the extra data. The results show that there is a positive impact in the model forecasts due to the use Pseudo-Temps. It was also verified that the main improvements occured below 30oS and the forecast range presented a significant increase.
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Simulação numérica de evento extremo de chuvas: um estudo de caso sobre Angra dos Reis - RJ
Mendes, L. L.
A motivação para a realização deste estudo está na necessidade de um melhor entendimento dos processos causadores de chuvas intensas, no sentido de proporcionar uma previsão de melhor qualidade e minimizar os prejuízos causados à população. Assim, neste trabalho é realizado o estudo de um evento extremo de chuva sobre a cidade de Angra dos Reis-RJ, através de simulações de alta resolução com o modelo Eta, com o objetivo de identificar os principais mecanismos meteorológicos atuantes neste sistema. Este caso estava associado a um episódio de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) em grande escala e com a atuação de nuvens convectivas em mesoescala. As simulações foram comparadas com os dados de reanálise do National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Além disso, foram avaliadas as respostas do modelo produzidas a partir da realização de 8 experimentos, no intuito de encontrar as configurações mais realistas para este estudo de caso. Nas 8 simulações numéricas com o modelo Eta foram testadas diferentes resoluções horizontais, diferentes perfis de referência de umidade e as soluções hidrostática e não-hidrostática. Os experimentos com perfil úmido apresentaram melhores resultados em relação àqueles com perfil seco, para a descrição dos padrões de precipitação. O aumento da resolução permitiu que o modelo pudesse simular mais adequadamente a escala de convecção cumulus, proporcionando maior instabilidade convectiva e uma melhor localização das nuvens convectivas. Variáveis como pressão, temperatura, movimento vertical e umidade foram usadas na descrição temporal das simulações, apresentando maior amplitude quando do aumento da resolução horizontal e indicando resultados mais próximas aos dados de reanálise do NCEP. De acordo com as medidas estatísticas utilizadas para avaliar os experimentos numéricos, os experimentos na resolução de 3 km com perfil úmido apresentaram melhores resultados para as variáveis avaliadas. Os experimentos mostraram poucas diferenças entre a aproximação hidrostática e não-hidrostática, sugerindo assim uma preferência pela utilização do modo hidrostático devido a um ganho computacional significativo. ABSTRACT: The motivation for this study is to better understand the atmospheric processes that cause severe storms and to improve the quality of predictions, and eventually minimizing the damage to the population. This work studies an extreme rain event at Angra dos Reis-RJ, using high-resolution simulations with the Eta model to identify the main atmospheric mechanisms. This case was associated with a South Atlantic Convergence Zone at large scale and with action of convective clouds at mesoscale. The simulations were compared against NCEP reanalysis data. The results were assessed for different experiments to find the configuration with more realistic simulations. Eight numerical simulations with Eta model were carried out. Different horizontal resolutions were tested: 10 and 3 km. Drier and wetter convective humidity reference profiles were tested. The hydrostatic approximation was compared with non-hydrostatic simulations. The experiments with moister convective profiles performed better than the ones using drier profiles, according to the precipitation fields. The increase of resolution allowed the model to simulate the cumulus convection scale more properly and thus establishing more convective instability and better convective cloud positioning . Variables such as pressure, temperature, vertical motion and humidity were used in the temporal description of the simulations. Stronger vertical motion occurred when horizontal resolution was increased, indicating results more similar to the NCEP reanalysis data. In general, the 3-km-resolution experiments with moister profile showed better results. The experiments showed small differences between hydrostatic and non-hydrostatic simulations, which suggest the use of hydrostatic model since it demands less computation.
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Impacto dos eventos extremos de ENOS nas precipitações sazonais do nordeste brasileiro
Reis, T. G.
Analisa-se a influência dos eventos extremos do ENOS nas anomalias de precipitação na região Nordeste do Brasil e nas ATSM dos Oceanos Atlântico Tropical Norte e Sul. Compostos dos tercis de precipitação sazonal observados em 28 estações e de ATSM do ATLTN e ATLTS, durante os 5, 8 e 11 eventos mais fortes de EL Niño e La Niña entre 1949/50 e 2000, foram usados para caracterizar os impactos típicos do ENOS na região, usando tabelas de contingência 3x2. As probabilidades das precipitações e ATSM sazonais abaixo e acima das normais associadas aos eventos de El Niño e La Niña foram obtidas usando a distribuição hipergeométrica. Os eventos de ENOS tem um maior impacto no ATLTN, principalmente nas suas fases maduras (DJF), com defasagem de 3 meses. Simultaneamente, os El Niños associados à anomalias abaixo das normais tem maior impacto em MAM (estação chuvosa no Nordeste do NEB), enquanto as La Niñas associadas à precipitação acima das normais tem maior impacto em JJA (estação chuvosa no Leste do NEB) e em SON (pré-estação chuvosa no Sul da região). Para defasagem de 3 meses, as relações significativas são entre os El Niños e as La Niñas de DJF e as precipitações abaixo e acima das normais em MAM no Nordeste da região. O impacto dos eventos El Niños/La Niñas associado a precipitações abaixo/acima das normais é assimétrico em relação às regiões e estações do ano e afeta praticamente todo o NEB. A alta previsibilidade do ENOS e seu significativo impacto histórico nas precipitações do NEB provêm uma fonte significativa de previsibilidade, em termos probabilísticos, da variabilidade sazonal das suas anomalias em relação à climatologia. ABSTRACT: The ENSO extreme events influence on the rainfall anomalies in the Northeast region of Brazil and in the Tropical North and South Atlantic SST anomalies are analyzed. Composites of seasonal rainfall tercils, observed at 28 stations during the 5, 8 and 11 strongest events of El Niño and La Niña between 1949/50 and 2000, were used to characterize the typical ENOS impacts in the region, using 3x2 contingency tables. The probabilities of below and above-normal seasonal rainfall associated with El Niño e La Niña events were obtained using the hypergeometric distribution. ENSO events have greater impact on the North Atlantic, mainly in their mature phases (DJF), lagged 3 months. Simultaneously, El Niños associated with below normal rainfalls have greater impact in MAM (rainy season in the Northeast part of NEB), while La Niñas associated with above normal rainfall have grater impact in JJA (rainy season in the East part of NEB) and in SON (pre-rainy season in the South part of NEB). Lagged 3 months, the significant relationship are between El Niños/La Niñas in DJF and below/above normal rainfall in MAM in the Northeast part of region. El Niño/La Niña events impacts associated with below/above normal rainfall are asymmetric in relation to the regions and seasons of the year, and affect practically all NEB. The high ENSO predictability and its significant historical impact on the NEB seasonal rainfalls provide a significant source of predictability, in probabilistic terms, of their seasonal anomalies in relation to climatology.
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Padrões sinóticos de circulação atmosférica associados ao jato em baixos níveis a leste da Cordilheira ds Andes, na América do Sul
Santos, A. F.
Este estudo teve como objetivo identificar os padrões atmosféricos associados à formação, manutenção e dissipação do Jato em Baixos Níveis (JBN) da América do Sul(AS). Foram utilizadas as componentes zonal (u) e meridional (v) do vento, altura geopotencial(f), temperatura(T), umidade específica(q), entre outras variáveis meteorológicas, obtidas das reanálises do National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR), durante o período de 1979 a 2003. Dados do South America Low-Level Jet Experiment (SALLJEX) na estação de Mariscal Estigarríbia, no Paraguai (6 a 9 de julho de 2003) e na estação de Santa Cruz de la Sierra na Bolívia (19 a 24 de janeiro de 2003) também foram utilizados. Inicialmente, fez-se uma climatologia do JBN fazendo-se modificações no Critério 1 de Bonner (C1BM) e também utilizando-se o Critério 1 de Bonner Modificado (C1M). Nesta análise, foram observadas diferenças entre o verão e o inverno, de acordo com a latitude considerada (ao norte ou ao sul de 20 S), tanto na quantidade de casos de JBN como em sua intensidade. Foram identificados mais casos de JBN no inverno utilizando o C1M e mais casos de JBN durante o verão com o C1BM. Esta diferença está relacionada ao posicionamento da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS) e `a entrada de sistemas frontais no continente. Para verificar os padrões atmosféricos que pudessem estar associados ao JBN foi utilizada a técnica de Funções Ortogonais Empíricas (do inglês Empirical Ortoghonal Functions - EOF) para a análise do campo de anomalia da média diária de v em 850 hPa (v ). Foram calculados campos compostos de vento, vorticidade relativa (?) em 850 hPa, divergência em 300 hPa e f em 1000 hPa e 300 hPa obtidos das Componentes Principais (CP) de v além de campos de correlação entre a primeira CP de v e campos de Pressão ao Nível médio do Mar e anomalia da média diária de u (u) em 850 hPa e 300 hPa. Dentre os principais padrões atmosféricos obtidos, destaca-se que o primeiro modo das EOF está associado ao posicionamento de ventos máximos a leste dos Andes e a um padrão típico de passagem de um trem de ondas sobre a AS. Este trem de ondas propaga-se para leste, sofre efeitos orográficos e amplia-se meridionalmente após cruzar os Andes, favorecendo a ocorrência de ciclogênese à sotavento das montanhas. Nesse instante também foi observada a intensificação de um anticiclone transiente sobre o Oceano Atlântico Sul. Este padrão favorece o fortalecimento dos ventos no lado leste das montanhas. Em altos níveis notou-se a propagação do Jato em Altos Níveis (JAN) em direção `a AS um dia antes da ocorrência dos ventos máximos. O segundo modo das EOF também apresentou um padrão do tipo onda. Entretanto, o campo composto utilizando a segunda CP para o verão mostrou um padrão de propagação de frentes que permanecem semi-estacionárias sobre a Região Sudeste do Brasil, evidenciando episódios de ZCAS. A análise dos campos compostos de vento em 850 hPa, 700 hPa e 300 hPa, temperatura potencial equivalente (? ) em e 850 hPa e PNM, qV integrado verticalmente e divergência de qV para alguns casos ? selecionados de JBN localizados ao sul de 20 S (durante o inverno) e ao norte de 20 S (durante o verão) mostram que: 1) durante a ocorrência do JBN, a penetração da ASAS e da Alta Subtropical do Pacífico Sul sobre o continente colaborou para a intensificação dos ventos em baixos níveis; 2) a presença da Baixa do Noroeste Argentino (durante o inverno) e da Baixa do Chaco (durante o verão) contribuiu para o estabelecimento do JBN à leste destes sistemas; 3) durante a ocorrência do JBN em ambas as estações, verificou-se altos valores de ? em praticamente toda a e AS. Durante o verão, uma língua de ar quente e úmido sobre a Bolívia deslocou-se para sul associada a intenso movimento vertical na região. Este padrão ´e favorável ao desenvolvimento convectivo sobre o norte da Argentina e sul do Brasil; 4) pelo ajuste de massa na vertical, o posicionamento do JAN acoplado a um cavado em 300 hPa acelerou os ventos em baixos níveis, forçando o surgimento do JBN. O JAN se apresentou mais intenso e posicionado mais ao norte durante o inverno comparado ao JAN observado durante o verão. Por fim, foram realizados dois estudos de casos de JBN (um para o inverno - 6 a 9 de julho de 2003, outro para o verão - 19 a 24 de janeiro de 2003) com o objetivo de verificar os padrões atmosféricos de escala sinótica obtidos com as análises descritas anteriormente e verificar a distribuição espacial de precipitação durante estes dois eventos distintos. ABSTRACT: The objective of this studywas toidentify the atmospheric patterns circulationassociated with the South American Low-level Jet (LLJ). The zonal (u) and meridional (v) wind, geopotential height (f), temperature (T), specific humidity (q) and other variables from National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) from 1979 to 2003 were used. South America Low-Level Jet EXperiment data at Mariscal Estigarr´ibia, Paraguay (July 6-9 2003) And Santa Cruz dela Sierra, Bolívia(January9-242003)sitesalsobeenused.Atfirst, a climatology of the LLJ becoming modifications in Criterion 1 of Bonner (C1BM) and Modified Bonner Criterion 1 (MC1) was developed. It was seen that there are diferences between winter LLJ to the south of 20 S and summer LLJ to the north o of 20 S. This diferences are in the variability of the number of the LLJ cases and its intensity in both seasons. It was verify more LLJ cases in the winter using MC1 and more LLJ cases in the summer using BC1. This characteristics are related mainly with the high cold fronts frequency and the role of the South Atlantic Subtropical High (SASH). To determine the atmospheric patterns that they could be associates to the JBN it was used the Empirical Orthogonal Functions (EOF) technique in the v daily mean anomaly (v ). Accordly with this result, it was computed composite fields of wind, vorticity, divergence and f anomalies using Principal Components (PC) of v , as well as correlation fields between v CP and Sea Level Pressure (SLP) and between u daily mean anomaly (u) was used. The most important atmospheric patterns gotten by this analysis are: the first EOF mode is associated with the mean position of the wind maxima ateast side of the Andesanda typical wave pattern that propagates southeastward. This pattern crosses the Andes, shows orographic efects, increases meridionaly and contributes to the cyclogenesis at lee side of the Andes. In this moment, a transient anticyclone intensifies over the South Atlantic Ocean. In upper levels, a jet stream propagates to SA one day before the LLJ formation. The position of the jet streak over the SA was an important factor to the establishment of the wind maxima in 850 hPa. The second EOF mode indicates also a wave pattern. However, the summer composite field, using the second PC, shows an existence of the cold front propagating northeastward. This system becomes semi-stationary over Southern Brazil, remembering a SACZ episode. The wind, equivalent potential temperature (? ), moisture flux and SLP composite fields for some LLJ cases located to the south of 20 S (during winter) and to the north of 20 S (during summer) shows that: 1) on the day of the occurrence of the LLJ, it was seen the entrance of the SASH and the Pacific Subtropical High over the SA that contributed to the low-level winds intensification; 2) the Northwestern Argentinian Low (in the winter) and the Chaco Low (in the summer) contributed to the establishment of the LLJ east of this systems; 3) during the LLJ occurrence at both seasons, it was verified greater ? values in all SA. In the summer, a warm tongue over the Bolívia goes e southward associated with a strong vertical motion in the region. This pattern is favorable to the convective development over northern Argentina and southern Brazil; 4) by the vertical mass adjustment, the jet stream coupled to the trough accelerated the winds in low-levels and developing the LLJ. The jet stream were more intense and more to north in the winter than in the summer. Finally, two LLJ case studies (in the winter - July 6-9 2003 and in the summer - January 19-24 2003) to verify the synoptic scale atmospheric patterns obtained with the described characteristics before and to analyze the precipitation distribution during this events was done.
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Precipitação do norte do nordeste brasileiro e padrões de temperatura da superfície do mar e pressão ao nível do mar: relações com as fases do El Niño/Oscilação Sul e da Oscilação Decadal do Pacífico
Silva, L. F.
Este trabalho teve por objetivo aprimorar o entendimento da relação entre modos de variabilidade dos Oceanos tropicais Pacífico e Atlântico com as precipitações do Norte do Nordeste Brasileiro (NNEB). Para tanto, inicialmente foram apresentados alguns conceitos básicos sobre os modos de variabilidade: El Niño/Oscilação Sul (ENOS), Oscilação Decadal do Pacífico (ODP) e variabilidade de temperatura da superfície do mar (TSM) do Atlântico tropical (AT). Foram utilizados dados mensais de TSM, pressão ao nível do mar (PNM), e de precipitação em Fortaleza (representativa do NNEB). O período base para a análise foi de 1910 a 2000, época em que as fases da ODP estiveram bem definidas. A técnica de quantis foi usada para classificar os anos em chuvosos, secos e normais, e os anos de El Niño, La Niña e neutros foram identificados pelo índice Niño-3 de anomalias de TSM (ATSM). Por meio de análise de compostos os padrões anômalos de TSM e PNM, associados a extremos climáticos no NNEB foram identificados. Com a realização deste trabalho foi possível identificar padrões distintos de ATSM nas duas fases da ODP. Notou-se que esta interfere não somente no desenvolvimento dos episódios extremos do ENOS, mas também na sua intensidade. Em alguns casos pode-se notar que ENOS e a variabilidade de TSM do AT agiram no mesmo sentido, acentuando as anomalias de precipitação no NNEB, enquanto que em outros eles agiram em sentidos opostos atenuando ou até invertendo o sinal das anomalias de precipitação na região em questão. Assim, pode se concluir que para um bom monitoramento climático do NNEB é preciso levar em consideração a variabilidade dos Oceanos Pacífico equatorial leste e AT. ABSTRACT: The main objective of this stud y was to improve the understanding of the relationship between variability modes in the tropical Pacific and Atlantic Oceans and the precipitation over Northern Northeast Brazil (NNEB). Initially, the basic concepts on the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) modes and on the sea surface temperature (SST) variability in the tropical Atlantic (TA) were presented. Monthly data of SST, sea level pressure (SLP) and precipitation in Fortaleza (representative of the NNEB) were used. The base period of analysis was from 1910 to 2000, a period when both phases of the PDO were well-defined. While, the quantiles technique was used to classify wet, dry and normal years, El Niño, La Niña and neutral years were identified using the Niño-3 index for the SST anomalies (SSTA). Using composites, the anomaly patterns of the SST and SLP related to climate extremes in the NNEB were identified. In this work, distinct SSTA patterns were identified for the two phases of the PDO. It was no ted that the PDO influences not only the development of the ENSO extremes but also their intensities. For some cases, the ENSO and the SST variability in the TA act in the same direction, in such a way that the precipitation anomalies in the NNEB are reinforced. For other cases, they act in opposite directions, in such a way that the precipitation signs in the NNEB are weakened even reversed. Hence, for an efficient climate monitoring of the NNEB, the SST variability in the eastern equatorial Pacific and in the TA should be taken into account.
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Impactos climáticos regionais da mudança de vegetação no semi-árido do nordeste brasileiro
Souza, S. S.
No presente estudo avaliou-se os impactos climáticos regionais devido a mudanças de vegetação, através de simulações numéricas de longo prazo com o modelo regional Eta/SSiB do CPTEC/INPE, no qual se incluíram modificações para operar em modo climático. O trabalho foi realizado em duas Etapas. Na Etapa I, avaliou-se a mudança climática da região semi-árida do Nordeste do Brasil (NEB) devido a modificações no bioma natural de caatinga para possíveis biomas tropicais. Na simulação controle preservou-se a caatinga do NEB. No experimento de conversão em floresta, a caatinga do NEB foi substituída para floresta tropical; no de savanização, para savana; no de semidesertificação, para arbusto latifoliado com solo exposto; no de desertificação, para solo nu. Cada experimento consistiu de 5 integrações de 2 anos. Em média anual, média em área, a conversão em floresta e a savanização levaram ao aumento da precipitação e da evapotranspiração e à redução da convergência de umidade; a semidesertificação e a desertificação, à redução da precipitação, da evapotranspiração e da convergência de umidade. Na conversão em floresta, o aquecimento diabático aumentou e o adiabático diminuiu. A redução do aquecimento adiabático foi decorrente de anomalias de ascendência acima de 850 mb. Abaixo deste nível, ocorre divergência atmosférica e divergência de umidade; acima, convergência. Na savanização, na semidesertificação e na desertificação, o aquecimento diabático diminuiu e o adiabático aumentou. A redução do aquecimento diabático foi devido a anomalias de subsidência em baixos níveis. Nos níveis abaixo de 700 mb ocorreu divergência atmosférica e de umidade; acima, convergência. A redução da convergência de umidade provém da divergência de umidade nos níveis abaixo de 700 mb. Em todos os cenários, a redução da convergência de umidade foi devido à divergência atmosférica em baixos níveis. Os impactos sobre o clima tendem a se posicionar nas vizinhanças do NEB. Na Etapa II, investigou-se o impacto no clima sazonal quando inserido uma representação mais realista e atualizada da vegetação sobre a região da Amazônia Legal (AMZ) e do NEB. No controle, utilizou-se o mapa de vegetação originalmente usado no CPTEC (controle); na simulação, o mapa de vegetação elaborado pelo Projeto Proveg do CPTEC/INPE (PROVEG). Cada experimento consistiu de 5 integrações de 8 meses. Verificaram-se impactos significativos nos climas sazonais das estações de verão (DJF) e outono (MAM) austrais, representativos do trimestre mais chuvoso da AMZ e do semi-árido do NEB, respectivamente. Anomalias de precipitação foram encontradas nas vizinhanças das regiões modificadas. Na região desflorestada observou-se, em ambas estações, anomalias negativas de precipitação ao longo da região costeira e anomalias positivas em direção ao continente, seguindo a região desflorestada. No NEB, verificaram-se anomalias positivas de precipitação sobre as regiões em que a vegetação de caatinga foi substituída por cultivos agrícolas, principalmente durante o trimestre MAM. Adicionalmente, foram detectadas anomalias negativas sobre as regiões litorânea e semi-árida do NEB. As mudanças no padrão do clima sazonal foram decorrentes de efeitos locais sobre as regiões com vegetação modificada. Portanto, a utilização do modelo Eta/SSiB permitiu a identificação de padrões de anomalias próximos das áreas degradadas e de circulações de mesoescalas, as quais só são observadas a partir de simulações com modelo de alta resolução. ABSTRACT: In the present study the regional climatic impacts due to the vegetation changes were evaluated, through long term numerical simulations with the regional Eta/SSiB model of the CPTEC/INPE, in which modifications were included to operate in climatic mode. The work was accomplished in two phases. In Phase I, it was evaluated the climatic change of the Northeast Brazil (NEB) semi-arid region due to modifications in natural vegetation (xeromorphic vegetation known as caatinga) for possible tropical biomes. In the control simulation caatinga of the NEB was preserved. In the afforestation run, the NEB caatinga was replaced by tropical forest; in the savanization run, by savannah; in the semidesertification run, by semi-desert; in the desertification run, by desert. Each experiment consisted of 5 integrations of 2 years. On annual average, the afforestation and the savanization average in area lead to the precipitation and evapotranspiration increase and moisture convergence reductions; the semidesertification and desertification lead to precipitation, evapotranspiration and moisture convergence reductions. In the afforestation, the diabatic heating increased and the adiabatic one diminished. The adiabatic heating reduction was due to anomalous upward motion at 850 mb. Below this level, atmospheric and moisture divergences occurred and above it convergence. In the savanization, semidesertification and desertification, the diabatic heating diminished and the adiabatic one increased. The reduction in the diabatic heating was due to the anomalous downward motion in the lower levels. Below 700 mb, atmospheric and moisture divergence occurred; above 700 mb, convergence. The reduction in the moisture convergence was due to the moisture divergence in the levels below of 700 mb. In all scenes, the reduction in the moisture convergence was due to the atmospheric divergence at the lower levels. The climate impacts are noted in the NEB neighborhoods. Phase II investigated the impact in the seasonal climate when a more realistic and updated representation of the Amazon (AMZ) and NEB vegetation was inserted. In the control run, the map of vegetation originally used in the CPTEC (control) was utilized; in the simulation run, the map of vegetation elaborated by the Proveg Project of the CPTEC/INPE (PROVEG). Each experiment consisted of 5 integrations of 8-months. Significant impacts were verified during summer (DJF) and autumn (MAM) seasons, representative of the rainiest trimester of the AMZ and the NEB semi-arid, respectively. Precipitation anomalies are found in the neighborhoods of the modified regions. In the deforested region, in both seasons, negative anomalies of precipitation was noted along the coastal region and the positive anomalies in direction to the continent, following the deforested region. In the NEB, positive precipitation anomalies were verified in the regions where the caatinga vegetation type was substituted by extensive cultivated areas, mainly during MAM. Additionally, had been detected negative anomalies on the coastal regions and NEB semi-arid. The changes in the seasonal climate pattern resulted from local effects on the regions with modified vegetation. Therefore, the utilization of the model Eta/SSiB allowed to identify anomaly patterns near to the degraded areas and mesoescales circulations, which are only observed from simulations with high resolution model.
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2007
Simulação da variabilidade do clima presente sobre a América do Sul utilizando um modelo climático regional
Alves, L. M.
O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a destreza do modelo regional, HadRM3P do Hadley Centre, em simular a variabilidade sazonal dos principais padrões climatológicos sobre a região da América do Sul e oceanos adjacentes, através de simulações numéricas de longo prazo (1961-1990). Foram utilizados dados médios sazonais climatológicos simulados e observados de precipitação, temperatura do ar, pressão ao nível do mar e vento nos níveis de 850 e 200hPa. Foram feita análises da sensibilidade do clima simulado as condições de fronteira e a diferentes condições de Temperatura da Superfície do Mar (TSM), em que os casos selecionados são considerados extremos e contrastante, 1983 (El Nino-Oscilação Sul) e 1985 (Lã Nina), como também da habilidade do modelo na simulação da variabilidade sazonal e interanual através da análise subjetiva dos campos médios sazonais e da aplicação de escores para uma verificação quantitativa. Através destas análises foi possível concluir que o modelo simula razoavelmente bem não somente o padrão espacial e temporal da precipitação e temperatura, mas também as principais características da circulação atmosférica, revelando inclusive um ganho de detalhes da informação. Contudo, regionalmente, há erros sistemáticos que podem estar relacionados a física interna do modelo (esquema de convecção, de superfície e topografia) e/ou das condições de fronteira herdadas do modelo global. ABSTRACT: The purpose of this work was to evaluate the accuracy of The Hadley Centre Regional Climate Model (HadRM3P) in describing the seasonal variability of the main climatological features over South America and adjacent (surrounding) oceans by using long-term simulations (30 years, 1961-1990). The analysis was performed using seasonal averages from observed and simulated precipitation, temperature, sea level pressure and wind (850 and 200 hPa). The impact of lateral boundary conditions and two different sea surface temperature (SST) conditions (1983 El Niño and 1985 La Niña) on the simulated climate and on the accuracy in simulating both interannual and seasonal variability was studied subjectively and objectively (skill scores). Precipitation and temperature patterns in space and time as well as the main general circulation features, including details captured by the model at finer scales than those resolved by global model were simulated by the model. However, regionally, there are still systematic errors which might be related to the physics of the model (convective schemes, topography and land surface processes) and the lateral boundary conditions inherited from the global model.
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Frentes e frontogênese no verão: aspectos geométricos, dinâmicos e impactos sobre as chuvas nos subtrópicos da América do Sul
Arraut, J. M.
Este trabalho apresenta três estudos relacionados às características e causas das chuvas nos subtrópicos da América do Sul (AS) e do padrão continental de transporte de umidade no verão. O primeiro estudo tem um ponto de vista climatológico. Revela que, pela extensão da costa norte da AS até a região norte do Brasil, ingressa umidade vinda principalmente do Atlântico tropical norte. Por outro lado, a maior parte da umidade que deixa aquela região oceanica dirige-se ao interior da AS, entrando por esta faixa da costa. Nos subtrópicos e extra-trópicos, a distribuição espacial do desvio padrao diário climatológico da componente meridional do transporte de umidade é notoriamente semelhante à do próprio módulo desta componente; ela é também semelhante ao padrão climatológico de chuvas, indicando que tanto o transporte de umidade quanto as chuvas recebem importante contribuição de distúrbios transientes. O segundo estudo traz novidades sobre a maneira como a Baixa do Noroeste da Argentina (BNOA) interage com cavados transientes ao sul. A associação entre estes elementos define uma estrutura geométrica que se forma no campo de pressão. Neste estudo mostra-se como esta estrutura influencia os campos de ventos e de transporte de umidade. Um dos elementos importantes desta estrutura é uma sela que ocorre obrigatoriamente entre a BNOA e o cavado transiente. Esta sela é um local preferencial de convergência e deformação dos ventos, advecções quente e fria, frontogenese em temperatura potencial equivalente e chuvas. O restante da estrutura pode ser bem resumida pela geometria e localização geográfica das separatrizes desta sela. Ambas se estendem desde os trópicos até as latitudes médias, intersectando-se na sela que é situada nos subtrópicos. A direção e o sentido das órbitas que compoem estas separatrizes indicam a direção e o sentido do escoamento do vento que, portanto se aproxima desde os trópicos e das latitudes médias até a vizinhança da sela. Duas das órbitas que localmente compoem estas separatrizes indentificam-se longe da sela em uma auto-ligação que contém a BNOA no seu interior. Isto permite a formação de um prolongamento do cavado transiente envolvendo a auto-ligação, batizado aqui de Língua de Baixa Pressao a Leste dos Andes (LBPLA). A LBPLA força geostroficamente a formação de um corredor de umidade desde a Amazonia até as latitudes médias, permitindo que o vapor de água que passou pela floresta alimente o distúrbio transiente. Ilustra-se também como, na ausencia da auto-ligação, a geometria do campo de ventos determina que o distúrbio transiente seja alimentado por umidade vinda diretamente do Atlantico Sul. Propõe-se que esta última configuração geométrica seja típica do inverno. Encontra-se que a estrutura geométrica brevemente descrita acima é muito frequente no verão mas nem sempre dá orígem àa frontogenese ou chuvas. Identificam-se eventos organizados de frontogenese e chuva fortemente influenciados por esta estrutura, com duração de alguns dias. Sua ocorrencia está associada à incursão de distúrbios transientes vindos do Pacífico. Estes eventos são classificados em duas categorias, que podem ser distinguidas pelo deslocamento da frontogenese: para nordeste (eventos NE) e para o leste (eventos LE). Ambas são estudadas através de compostos e tem sua estrutura resumida em modelos conceituais. As diferenças estruturais entre as duas categorias são causadas por comportamentos distintos dos distúrbios transientes nos altos níveis. O último estudo é uma avaliação estatística da associação entre a sela da LBPLA e a frontogenese nos subtrópicos da América do Sul. Mostra-se que a presença desta sela favorece a frontogenese e quanto mais alta a frontogenese, maior a presença estatística da sela, tendendo a 100% para frontogenese muito elevada. Mostra-se também uma associação estatística entre a ocorrencia da sela sobre o centro-norte da Argentina e chuva ligeiramente a nordeste. A chuva é máxima um dia após a ocorrencia da sela. Associação análoga é encontrada entre frontogenese intensa e chuva nas mesmas regioes. ABSTRACT: Three different aspects related to summer precipitation over subtropical South America (SA) and the continental pattern of humidity transport in that season are studied. Firstly, a climatological point of view is adopted and it is shown that most of the humidity that enters SA through its northern coast, up to Par´a, comes from the tropical Northern Atlantic. It is also shown that most of the humidity that leaves that part of the ocean heads towards inland SA, crossing over this coast. In the subtropics and extra-tropics, the spatial distributions of the climatological daily standard deviation of the meridional humidity transport and of its magnitude are notoriously similar to each other, as well as to that of the climatological rains. This points towards an important contribution from transient disturbances to the rain and humidity transport patterns. In the following part of the work, some new aspects pertaining the interaction between the North Western Argentinean Low (NAL) and transient troughs south of it are brought to light. The combination of these two elements brings about the formation of a geometrical structure in the pressure field. The influence of this structure over the wind field is documented and explained. One of the important elements of this structure is the saddle that necessarily occurs between the NAL and the transient trough. This saddle is a preferred spot for convergence and deformation of the wind field, both warm and cold advections, frontogenesis in equivalent potential temperature and rain. In addition to this saddle, the shape and geographical location of its separatrices reveal the essential aspects of the referred structure. Both extend from the tropics to the midlatitudes, intersecting themselves on the saddle point, which is located in the subtropics. The flow over the orbits that make up these separatrices reflects the flow of the wind, which therefore aproaches the saddle both from the tropics and from the midlatitudes. Two of the orbits which locally make up the separatrices merge away from the saddle forming a self connection of the saddle which contains the NAL in its interior. This allows for the formation of an extension of the transient trough, which wraps over the self connection, and is here called the Low Pressure Tongue East of the Andes (LPTEA). The LPTEA geostrophically forces the development of a moisture corridor all the way from Amazonia to the midlatitudes, allowing the water vapour which has flowed over the forest to fuel the transient disturbance. It is ilustrated how, in the absence of a saddle self connection, the geometry of the wind field causes the transient disturbance to be fuelled by humidity coming directly from the South Atlantic. This is probably the typical winter situation. It is found that the geometrical structure described above is very common during summer, but does not always lead to frontogenesis and rain formation. Organized events, lasting a few days, in which frontogenesis and rain formation are strongly influenced by this structure are identified. Their occurence is associated with the incursion of transient disturbances coming from the Pacific. These events are separated in two categories, which can be distinguished by the displacement of the frontogenesis: towards the northeast (NE events) and towards the east (LE events). Both are studied through composits and have their basic structure described in conceptual models. The structural differences between the two categories are caused by the behaviour of the transient disturbance in the high levels. In the last part of the work, the link between the Low Pressure Tongue and its saddle and frontogenesis over the subtropics of SA is statistically evaluated. It is shown that the saddle favours frontogenesis. Furthermore, the presence of the saddle becomes more statistically likely the higher the frontogenesis, approaching 100% for very high values. A statistical link is also shown to exist between the occurrence of the saddle over northern central Argentina and rain slightly to the northeast. The rain attains maximum intensity one day after the detection of the saddle. A similar link is found between intense frontogenesis and rain over the same regions.
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Interação das perturbações convectivas iniciadas na costa norte do Brasil com os distúrbios ondulatórios de leste
Barbosa, R. L.
Investigaram-se os aspectos climatológicos das perturbações convectivas (PC) iniciadas na Costa Norte do Brasil (CNB) e sua relação com os Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOL). Utilizou-se dados de fração de nuvens convectivas do ISCCP, de 1984 a 1998, com resoluções horizontal de 2,5o e temporal de 3 h, e um procedimento objetivo de tracking para obter as seqüências de PC. Utilizou-se a componente meridional do vento v em 700 hPa em Belém de 1984 a 1989. As flutuações interdiurnas foram estudadas por meio da Transformada de Ondeleta (TO) e de Diagramas de Hovmöller. As relações entre a propagação de PC e ação de DOL foram investigadas somente para o trimestre de MAM (Março-Abril-Maio). As seqüências de PC foram divididas nos tipos pontuais (duração menor que 3 h) e não-pontuais (duração maior que 3 h). As seqüências pontuais apresentam tamanhos pequenos e a sua ocorrência mostrou menor variação sazonal do que as PC não-pontuais. As seqüências não-pontuais foram classificadas em função de seu deslocamento em: curtas (confinadas na CNB) e longas. As seqüências de PC não-pontuais apresentaram direção de propagação preferencial para oeste e com ocorrência maior (menor) no trimestre MAM (SON) (Setembro-Outubro-Novembro). As seqüências não-pontuais longas possuem tamanho e duração maiores. Mostrou-se que em MAM há ocorrência de DOL em 2 a 3 períodos. Os resultados mostram que os DOL não são os únicos mecanismos para a propagação de PC continente adentro em MAM. Em torno de 60% dos casos de PC que se propagaram acima de 450 km, houve a ação de DOL associada a flutuações de 3-9 dias na fase de iniciação da PC na CNB. Esse percentual também é válido para PC pontuais, o que sugere a existência de um processo de seleção quando ocorre a ação de flutuações interdiurnas. Assim, propõe-se o seguinte modelo conceitual: dada uma PC no CNB, iniciada por fatores locais (aquecimento e brisa marítima), se a convecção é intensificada por alguma forçante de grande escala (por exemplo, DOL), então a PC ganha grande extensão horizontal e se propaga continente adentro. ABSTRACT: The climatological features of the convective perturbations (CP) initiated in the northern coast of Brazil (NCB) and the relation between CP and easterly waves (EW) were studied. ISCCP convective cloud fraction data from 1984 to 1998 and with horizontal (temporal) resolution of 2.5° (3 h) were used, and an objective tracking procedure was developed to obtain the CP sequences. The meridional wind v at 700 hPa for Belém from 1984 to 1989 was used. The interdiurnal variability were studied by using the wavelet transform and Hovmöller diagrams. The relation between CP inland propagation and EW activity was investigated only for MAM (March, April and May). The CP sequences were classified in single (SI) and multi-image (MI) sequences. SI sequences take place in a single satellite image (i.e., its lifetime is less than 3 h). The SI sequences had smaller size and their occurrence showed smaller seasonal variation than MI sequences. In general, MI sequences showed westward propagation and greater (smaller) occurrence in MAM (SON, September, October and November). The longer MI sequences had greater size and duration. It was shown that, on average, there was EW activity in 2 to 3 periods in MAM. In about 60% of CP sequences whose propagation is greater than 450 km, there was 3-9 day EW activity during the initiation of the sequences. This result is also valid to sequences that showed negligible propagation. We proposed the following conceptual model: for a given CP in NCB, initiated by local forcings (diurnal heating and breeze), if convection is enhanced by large scale synotic systems (e.g., EW), then the CP increases in size and propagates inland.
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Inclusão da perturbação de momentum no esquema de parametrização de cumulus kain-fritsch e impactos sobre um caso de chuva convectiva
Carvalho, P. R. B.
O presente trabalho visa inserir o transporte vertical de momentum por meio do fluxo de massa no esquema da parametrização convectiva de Kain-Fritsch (KF). O fluxo de momentum foi inserido no esquema KF de forma análoga ao fluxo de calor existente no esquema. Foram realizados experimentos nos dois domínios com a corrente ascendente da nuvem (FM1) e experimento incluindo as correntes ascendentes e descendentes da nuvem (FM2). Neste trabalho foram utilizados dois domínios. O domínio 1, 2000 x 2000 km, foi centrado em 24,5 oS e 51,0 oW, com resolução de 15 km na horizontal e 38 níveis, Eta15L38. O domínio 2, 200 x 200 km, dentro do domínio 1 e centrado em Foz do Iguaçu (25,6 oS/54,6 oW), com resolução de 5 km na horizontal e 60 níveis, Eta05L60. A seleção de caso teve como premissa a presença de atividade convectiva dentro do domínio 1. O experimento de controle, sem transporte de momentum (NoFM), e os experimentos FM1 e FM2 foram realizados para 48 h de simulação. Os ajustes do novo esquema foram apresentados para uma coluna de nuvem. O novo esquema acelera, em geral, os ventos em altitude e próximo à superfície e reduz a intensidade dos ventos máximos. Os efeitos dos experimentos FM1 e FM2 puderam ser identificados nas regiões de atividades convectivas geradas na simulação, as quais tiveram como fonte o aumento da convergência de umidade em 850 hPa e divergência de massa em 300 hPa, associado à intensificação da vorticidade ciclônica em 850 hPa e surgimento de vorticidade anticiclônica em 300 hPa. Os valores dos índices de instabilidades termodinâmicos e dinâmicos calculados após 24 h de simulação, em geral, foram avalizados pelas observações da radiossondagem de Foz do Iguaçu, os quais mostraram uma melhora com as modificações no esquema de KF. ABSTRACT: The objective of this work is to insert the vertical transport of momentum through the mass flux in the Kain-Fritsch convective parameterization scheme. The momentum fluxes were inserted in the KF scheme in a similar way to the existing heat fluxes. Experiments were accomplished in the two domains, one experiment with cloud updraft (FM1) and one experiment including the cloud updraft and downdraft (FM2). In this work two domains were used. The domain 1, 2000 x 2000 km, was centered at 24.5 oS and 51.0 oW, with 15 km horizontal resolution and 38 levels, Eta15L38. The domain 2, 200 x 200 km was positioned inside of the domain 1 and centered at Foz do Iguaçu (25.6 oS / 54.6 oW), with 5 km horizontal resolution and 60 levels, Eta05L60. A case study was carried out for a cold front case. The control experiment, without momentum (NoFM) transport, and the experiments FM1 and FM2 were accomplished for 48 h of simulation. The adjustments of the new scheme were presented for a cloud column. The new scheme accelerates, in general, the winds in altitude and near to the surface and it reduces the intensity of the maximum winds. The effects of the experiments FM1 and FM2 could be identified in the areas of convective activities generated in the simulations, which increased of the humidity convergence in 850 hPa and mass divergence in 300 hPa. These conditions were associated with the intensification of the cyclonic vorticity in 850 hPa and production of anticiclonic vorticity in 300 hPa. The values of the thermodynamic and dynamic instabilities indexes calculated after 24 h of simulations, in general, they were endorsed by the observations of the Foz do Iguaçu sounding, which showed an improvement with the modifications in the KF scheme.
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Avaliação dos dados produzidos pela rede de radares meteorológicos de banda "S" localizados no centro sul do Brasil
Costa, I. C.
Os dados de radares meteorológicos localizados na porção central, sudeste e sul do Brasil vêm sendo usados de forma sistemática pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE) e Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA), após a implantação do Convênio de Cooperação Técnico - Cientifico assinado por essas instituições em 2004. Antes desse convênio os dados eram aplicados na área de proteção ao vôo, e eram aproveitados somente para o uso temporário. Após a implantação os produtos obtidos a partir da varredura volumétrica de cada radar são enviados a centro regionais pertencentes ao DECEA e a um centro nacional pertencente ao CPTEC/INPE. Atualmente três dos seis radares pertencentes ao DECEA já possuem um sistema de transmissão de dados via internet, o que permite que os seus dados brutos sejam enviados diretamente para o CPTEC/INPE. Porém, o uso em outras aplicações como estimativa de chuva e assimilação de dados em modelos de previsão de tempo e previsão imediata, exige que se tenha boa qualidade nos dados para que os resultados obtidos por essas aplicações tenham as menores incertezas possíveis. Desta forma, o objetivo dessa pesquisa foi avaliar a qualidade dos dados obtidos pelos radares do DECEA a partir da comparação com dados obtidos pelo radar a bordo da missão TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission). Os resultados mostraram que para a maioria dos radares estudados o GR (Ground Radar) tende a superestimar os valores de refletividade quando comparado com os dados obtidos pelo PR (Precipitation Radar). Para um caso particular, verificou-se que a diferença foi superior a 6 dBZ, valor considerado muito acima de 2 dBZ definido como limite aceitável. Foi possível concluir também que as principais diferenças observadas entre o PR e o GR são devido ao tempo na obtenção dos dados e que quanto mais próximo estiver o sistema precipitante do radar, melhor será a correlação e menor será a dispersão entre os dados por não haver grandes distorções na altura do sistema precipitante observado pelo GR. ABSTRACT: Data from the weather radars located in central, southeastern and southern Brazil has been used by the CPTEC and DECEA since the agreement between both institutions was signed in 2004. Before this date the radar data was used by flight protection purposes only, and was not stored. Nowadays, the radar products derived from the scanning strategy of all radars are recorded and then sent to the CPTEC and DECEA. The quality of the data was not evaluated yet, and for applications like nowcasting, data assimilation and rainfall estimation it is necessary to guarantee that the data are good enough to be used. Therefore, the main goal of this assignment was to evaluate the quality of the data produced by the radar network using the information acquired by the TRMM-PR (Tropical Rainfall Measurement Mission Precipitation Radar) as reference. The results showed that in most cases (excepting Gama) the ground radars tend to overestimate reflectivity values when compared with PR. It was also showed that São Roque requires attention due to its large offset and noises present in its products. The differences found in the remaining radars were related to the time difference between the data acquisition of the two types of sensors (ground and orbital radars).
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Conseqüências das mudanças climáticas globais nos biomas da América do Sul: um modelo de vegetação potencial incluindo ciclo de carbono
Lapola, D. M.
Desenvolve-se o CPTEC-PVM2, modelo de vegetação potencial (MVPot) que inclui um sub-modelo de ciclo de carbono ao CPTEC-PVM. A partir de climatologias mensais de temperatura, precipitação, e concentração atmosférica de CO2, este sub-modelo de ciclo de carbono calcula a produtividade primária líquida (NPP) e respiração heterotrófica dos ecossistemas, assim como os estoques de carbono no solo, tendo bom desempenho em relação a dados observados e modelados. Sendo assim, através de três variáveis calculadas (média anual de NPP, um índice de sazonalidade da NPP e a temperatura do mês mais frio), o CPTEC-PVM2 fornece o bioma em equilíbrio com determinado clima. O CPTEC-PVM2 tem um desempenho classificado como regular, o que é comparável ao de outros MVPot que modelam o ciclo de carbono. Como aplicação imediata do modelo, analisa-se os efeitos de mudanças climáticas futuras na distribuição dos biomas forçando-se o CPTEC-PVM2 com climatologias oriundas de 14 MCGAO do IPCC-AR4, sob dois cenários de emissões antropogênicas, SRES-A2 e SRES-B1. Na América do Sul os maiores impactos seriam observados na Amazônia e no Nordeste Brasileiro. Ainda há incertezas quanto a uma savanização do sudeste da Amazônia e semi-desertificação ou savanização do Nordeste Brasileiro. A provável savanização do sudeste da Amazônia dependeria principalmente de um aumento da sazonalidade, enquanto no Nordeste Brasileiro as incertezas dependem do sinal das anomalias de precipitação na região. De qualquer modo, a inserção de mecanismos de interação CO2 vegetação (ciclo de carbono) resulta em prognósticos diferentes, menos catastróficos, e provavelmente mais realistas do que o apontado por estudos com a versão original do CPTEC-PVM. ABSTRACT: The CPTEC-PVM2 has been developed, a potential vegetation model (PVM) which adds a carbon cycle sub-model to CPTEC-PVM. From monthly climatologies of temperature, precipitation and CO2 atmospheric concentration this sub-model calculates net primary productivity (NPP) and heterotrophic respiration of ecosystems, as well as soil carbon storage, with a good agreement when compared to observational and modeled data. Therefore, from three calculated variables (mean annual NPP, a seasonality index of NPP and the coldest month temperature), CPTEC-PVM2 assigns a biome in equilibrium with a given climate. CPTEC-PVM2 shows a skill classified as regular which is comparable to other PVM that simulate the carbon cycle. As an immediate application of the model, the effects of future climatic changes on biomes distribution are analyzed by forcing CPTEC-PVM2 with climatologies originated from 14 IPCC-AR4s AOGCM, under two anthropogenic emissions scenarios, SRES-A2 and SRES-B1. In South America larger impacts would concentrate in Amazonia and Northeast Brazil. Still there are uncertainties regarding a savannization of Southeast Amazonia and a semi-desertification or savannization of Northeast Brazil. The possible savannization of Southeast Amazonia, would rely mainly on an increase of seasonality, while in Northeast Brazil the uncertainties depend upon the signal of precipitation anomalies in the region. However, the insertion of CO2 vegetation interaction mechanisms (carbon cycle) results in prognostics different, less catastrophic, and probably more realistic than those pointed by studies with the original version of CPTEC-PVM.
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Testes de sensibilidade e avaliação das previsões de vento do modelo ETA para região nordeste
Lyra, A. A.
A camada limite superficial é a parte da camada limite planetária mais influenciada pelas características da superfície da Terra. A previsão de vento nesta camada é útil em várias atividades humanas, no setor energético, no planejamento das operações de transporte aéreo, no lazer e etc. O objetivo principal desse estudo foi realizar testes de sensibilidade e avaliar as previsões da intensidade do vento próximo a superfície do Modelo Eta para a região Nordeste. Foram realizados experimentos numéricos com resoluções horizontais de 5 e 10 km, resoluções verticais com 38 e 50 níveis, mudanças na relação dos comprimentos de rugosidade de calor e momentum, nas funções de estabilidade de Paulson do esquema de parametrização da camada limite superficial. Também foram realizados testes de sensibilidade com a estimativa da altura da camada limite atmosférica e com a substituição da cobertura de solo. Os resultados foram comparados com observações em cinco sítios observacionais localizados em Macau, Canto do Amaro e Minhoto no Rio Grande do Norte, Pacatuba em Sergipe e Alcântara no Maranhão. Os testes com 5 km de resolução horizontal obtiveram um maior desempenho que a versão de 10 km. Os testes com o parâmetro de Zilitinkevich mostraram que o aumento desse parâmetro trouxe melhorias na representação da temperatura de superfície na cidade de Macau no horário de maior aquecimento. O parâmetro que controla a altura da camada limite atmosférica apresentou impacto diferente sobre o oceano e continente. O experimento com mudança na cobertura do solo apresentou diferenças pouco significativas, provavelmente devido a pequena área de cobertura de solo alterada. Em geral, os resultados do vento à 10 e 50 m de altura modelado pelo Eta mostraram alguma sensibilidade aos parâmetros testados, embora pequena. ABSTRACT: The main objective of this work is to carry out sensitivity tests and evaluate the Eta Model near-surface wind forecasts. Eta model forecasts were compared against observational sites located in Northeast of Brazil. The mean diurnal cycle, the root mean square errors, bias and correlation were calculated. The experiments compared the runs with 5 and 10 km of horizontal resolution, 38 e 50 levels of vertical resolution, change of momentum and heat relation roughness length and stability function of Paulson in the surface boundary layer parameterization. Sensitivity tests were also carry out for boundary layer height estimation and change land cover type. Model outputs were compared against five stations: Macau, Canto do Amaro and Minhoto located in Rio Grande do Norte, Pacatuba in Sergipe and Alcântara in Maranhão. Comparisons among the resolution runs showed the advantage of increasing the horizontal and vertical resolution to the quality of near-surface wind forecast. The simulations changing Zilitinkevich parameter indicated that increase of this parameter value resulted in improvement of the surface temperature in Macau area. The parameter which controls the boundary layer height showed opposite impacts between ocean and continent. In general, the Eta modeled 10 and 50-m winds showed some sensitivity to the tested parameters, although marginal.
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Caracterização da microfísica da precipitação na região da Amazônia utilizando dados de radar e disdrômetro
Martins, R. C. G.
A modulação diurna da convecção tem uma importante influência na forçante radiativa da cobertura de nuvens, sendo assim um fator de extrema relevância no balanço de radiação da Terra e na caracterização do ciclo diurno da precipitação descrita pelos modelos de circulação geral da atmosfera. A combinação entre diferentes medidas permite descrever o ciclo diurno da cobertura de nuvens, da precipitação e das variáveis microfísicas envolvidas. Este trabalho é composto de três estudos. Inicialmente, combinando dados de perfis de refletividade de radar e dados de distribuição de tamanho de gotas, observou-se que 87,22 % das distribuições de gotas apresentaram picos em 0,5 ou 1,0 ou 2,0 mm. Com isso torna-se viável a possibilidade de modelar o ciclo diurno precipitação e partir da distribuição de gotas associada. Dessa forma foi ajustada uma função gama separadamente para distribuições médias com pico em 0,5, 1,0 e 2,0 mm. Para essa análise utilizou-se dados de um Radar de Apontamento Vertical (RAV) e um disdrômetro do experimento WET-AMC de 1999. Em um segundo momento analisou-se a relação entre a derivada temporal da variação da altura do topo das nuvens (δH/δt) e a componente vertical da velocidade Doppler. O δH/δt foi calculado a partir da evolução de um limiar de 20 dBZ utilizando dados do RAV. A análise não mostrou uma relação linear entre a taxa de variação da altura do topo e as velocidades verticais no interior da nuvem. Todavia, essa análise ainda é preliminar, sendo necessários estudos mais detalhados para verificar a relação entre esses parâmetros. Em uma última análise verificou-se o potencial do δH/δt para uso em previsão imediata. Nessa análise o δH/δt foi calculado a partir de dados de um radar Doppler do experimento RACCI de 2002. O δh/δt, calculado para 20 dBz, mostrou que para classes com alto valor de δh/δt, acima de 15 m/s, é possível prever até 30 min um aumento da precipitação na superfície. Classes positivas, mas com valores mais baixos de δh/δt, em torno de 3 m/s, apresentam uma previsibilidade menor. Classes com δh/δt negativo mostram que a nuvem nos próximos 10 minutos tende a diminuir consideravelmente a precipitação na superfície. ABSTRACT: The diurnal modulation of the convection has an important role in the cloud radiative forcing. It is a factor of extreme relevance in the earth radiation budget and in the characterization of the diurnal cycle of precipitation simulated by the atmospheric general circulation models. The combination among different measurements allows a better description of the diurnal cycle of many variables such as cloud coverage, precipitation and cloud microphysics. This work is composed by three studies. Initially, it was combined reflective radar profiles and drops size distribution data. The results showed that 87.22 % of drops distributions had presented peaks in 0.5 or 1.0 or 2.0 mm, making possible to model the diurnal cycle of precipitation from the DSD. A Gamma Function was fitted for mean distributions whose peak was 0.5, 1.0 and 2.0 mm. This assignment used data from Microwave Vertical Profiler and one disdrometer used in the 1999 WET-AMC experiment. The second step consisted in analyzing the relationship between the variation of the heights of the cloud top (δH/δt) and the vertical component of the Doppler velocity. δH/δt was calculated from the evolution of a threshold of 20 dBZ using the microwave vertical profiler. The analysis did not show a linear relation between δH/δt and velocity in the interior of the cloud. This work is only a preliminary research, and it is necessary more studies to verify the relation between those parameters. In a last analysis the potential of the δH/δt for use in immediate forecast was verified. In this analysis the δH/δt was calculated from data from a Doppler radar used by the 2002 RACCI experiment. The δH/δt, calculated for 20 dBZ, showed that for classes with high value of the δH/δt (above of 15 m/s) it is possible to make prediction an increase of the precipitation in the surface up to 30 min in advance. Positive classes, but with lower values of the δH/δt, around 3 m/s, presented poor prediction. Classes with negative δH/δt show that the cloud tends to considerably diminish the precipitation in the surface in next the 10 minutes.
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Simulações de clima para o holoceno médio usando o MCGA do CPTEC, com ênfase sobre a América do Sul
Melo, M. L. D.
Este trabalho tem o objetivo de analisar o clima do Holoceno Médio (HM) para a América do Sul (AS), a partir da sinergia entre a forçante dos parâmetros orbitais e concentração de CO2, utilizando o modelo de circulação geral atmosférica (MCGA) do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) com resolução T062 e 28 níveis na vertical (T062L28). Realizaram-se simulações climáticas a partir da modificação dos parâmetros orbitais e concentração de CO2, para valores típicos do HM, utilizando dois conjuntos de temperatura da superfície do mar (TSM) [climatológica do AMIP (HMS1) e gerada pela componente oceânica do MCG oceano-atmosfera acoplado do Institut Pierre Simon Laplace-IPSL (HMS2)]. Os resultados foram comparados com as simulações de outros modelos e indícios paleoclimáticos, para compreender como o MCGA do CPTEC responde às mudanças climáticas e avaliar as diferenças do clima da AS no presente e no HM. Os resultados sugerem clima mais úmido sobre o nordeste da AS, devido ao aumento do fluxo de umidade proveniente do oceano Atlântico trazido pela alta subtropical do Atlântico Sul, que no HM encontrava-se mais próxima do continente e ligeiramente mais intensa. Desintensificação dos ventos alísios no HM acarretou num deslocamento mais ao norte da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e reduziu o fluxo de umidade do Atlântico tropical para a região Amazônica, deixando-a mais seca no HM. Essa redução da precipitação tem um impacto significativo no transporte da umidade da bacia Amazônica à Bacia do Prata, e conseqüentemente sobre a formação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), levando a uma redução da precipitação na posição atual da ZCAS, e esta foi simulada ligeiramente mais fraca durante o HMS1 e sua existência não foi evidenciada no experimento com as TSM do IPSL (HMS2). Na temperatura, verificou-se sinal de resfriamento durante todo ano no HM, sobre a AS, exceto no oeste da região Amazônica, que sugere um sinal de ligeiro aquecimento. Verificou-se intensificação do fluxo de umidade em 850 hPa, sobre continente, durante o HM, conseqüência da intensificação e proximidade do continente da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS). Este padrão durante o verão no HM é similar ao observado no outono e inverno no clima presente. Também verificou-se a intensificação do escoamento a leste dos Andes ao sul de 20ºS, que sugere uma possível influência na intensidade da circulação do jato de baixos níveis nos regimes climáticos do centro oeste, sul e sudeste do Brasil. ABSTRACT: Climate variations and change are analyzed during the Mid-Holocene (MH) for South America (SA), using the atmospheric general circulation model (AGCM) from the Center for Weather Forecasts and Climate Studies (CPTEC) with a T062L28 resolution. Simulations were made by modifying the orbital parameters and CO2 concentration, using typical MH values used by other studies on MH simulations, and with sea surface temperature (SST) data from two different groups [AMIP climatologic (HMS1) and that generated by the ocean component of the coupled ocean-atmosphere from the Institute Pierre Simon Laplace-IPSL (HMS2)]. The results were compared with simulations made by previous MH climate simulations from the Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP) I and II and paleoclimate indicators, to understand how much the CPTEC AGCM is able to simulate changes in the SA climate during the MH. A wetter behavior was detected over Northeastern SA during almost all year long, excepting from autumn where a northward displacement of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) is verified, associated with a weakening of the northeast trade winds and the moisture flow from Tropical Atlantic into the Amazon region. The Amazon region was found drier except in autumn and spring in the MH. The reduction of the precipitation has an important impact in the moisture transport from the Amazon basin to Parana-Plata basin, and consequently over the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) formation, leading to a reduction of the precipitation in the SACZ current position. The SCAZ is slightly weaker during HMS1 and its existence was not detected in the experiment with IPSL TSM (HMS2). In the temperature, a signal of cooling during all over the year in the MH was verified, over SA, except in the west of the Amazon region that suggests evidences for a weak warming. Moisture flow intensification in the 850 hPa level was verified over the continent east of the Andes and South of 20 S during the MH, as consequence of the intensification and proximity of the South Atlantic Subtropical High (SASH) to the continent. These patterns, during summer in the MH, are similar to those observed in autumn and winter in the current climate. Weakening of the moisture flow from the tropical Atlantic north of 20ºS to the East of the Andes was also verified.
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Estudo do escoamento atmosférico no Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) através de medidas de torre anemométrica e em túnel de vento
Roballo, S. T.
Estudou-se o escoamento atmosférico no Centro de Lançamento de Alcântara(CLA), localizado junto a uma falésia de 50 m de altura, (i) analisando dados de vento coletados, nos períodos 1995 - 1999 (anos base) e 2004 - 2005 (para validação), em seis níveis de torre anemométrica (TA) de 70 m, situada 200 m a jusante da falésia, próximo à rampa de lançamento de foguetes e (ii) simulações em túnel de vento (TV), na escala geométrica 1:1000, com a realização de quatro séries de ensaios, incluindo configurações do piso, representando a falésia. As observações na TA, mostraram que a velocidade de atrito u* foi igual a 0,32 ± 0,13 m/s (período chuvoso) e 0,46 ± 0,11 m/s (seco); o comprimento de rugosidade z0 foi igual a 0,19 ± 0,32 (chuvoso) e 0,06 ± 0,05 m (seco), demonstrando a sazonalidade do perfil do vento. O expoente α da lei de potência para a velocidade variou de 0,19 a 0,27, ao longo dos meses do ano, com R2s entre 0,88 e 0,99, e a decrescendo com a altura zn. A validação de α com dados de vento de 2004 a 2005 mostrou, em mês chuvoso, velocidades locais estimadas maiores que as observadas, talvez devido a neutralidade atmosférica menos forte; entretanto, em mês seco, elas foram equivalentes, demonstrando condições neutras da atmosfera. Finalmente, a direção do vento predominante foi de Nordeste, seguida das de Norte e de Leste. Os ensaios no TV, com degraus de 90° e de 70°, correspondentes à falésia, ambos sem e com emulação de rugosidade adicional a jusante deles, mostraram: (i) a perfeita emulação do perfil de vento oceânico (α = 0,15) sobre a posição do degrau representativo da falésia, utilizando pista de tapete, a montante, para prover a rugosidade necessária; (ii) que o número de Reynolds máximo possível com comprimento característico igual à altura do degrau neste TV foi 6,52.104, enquanto no CLA foi da ordem de 3.107, razão pela qual é necessário um túnel mais potente para emular esta; (iii) que os α mais próximos dos observados foram obtidos com um degrau reto, sem nenhum revestimento especial no piso normal do túnel, exceto o tapete a montante do degrau; (iv) que a fixação de cubos a jusante do degrau resulta em rugosidades bem maiores que as observadas sobre a vegetação do CLA, possivelmente emulando situações urbanas ou industriais; (v) que características típicas do escoamento após o degrau, tais como o descolamento, a formação de bolha de circulação e nova aderência foram emuladas; (vi) que o uso de TVs mais potentes certamente permitirá a emulação da situação atmosférica do CLA. Finalmente, com a utilização de um TV mais potente, além da replicação dos ensaios deste trabalho, testes com ventos incidindo em ângulos não retos no degrau são recomendados. ABSTRACT: The atmospheric flow at the Alcantara Launching Center (CLA), which is localized near a 50 m cliff, was studied through (i) the analysis of wind data that were measured during the periods from 1995 to 1999 (base years) and from 2004 to 2005 (for validation), at six levels of a 70 m anemometric tower (TA), which is placed 200 m downwind of the cliff, near a rocket launching pad, and (ii) wind tunnel (TV) experiments, using a 1:1000 geometric scale and floor level configurations to represent the cliff and its downwind roughness. The data at the TA determined that the roughness velocity u* was equal to 0.32 ± 0.13 m/s (0.46 ± 0.11 m/s) during the rainy (dry) period, while the roughness length z0 equalled 0.19 ± 0.32 m (0.06 ± 0.05 m) for the rainy (dry) period, thus showing the seasonality of the wind profiles. The exponent α of the velocity power law varied along the yearly months from 0.19 to 0.27, with R2s between 0.88 and 0.99; α decreased with the altitude zn. For a rainy month, the validation of α with 2004 2005 wind data showed estimated velocities greater than the ones observed at the TA, which was possibly due a weaker atmospheric neutrality; however, for a dry month, these velocities were equivalent, thus implying a neutral atmosphere. Finally, the predominant wind direction was from the Northeast, followed by the ones from the North and the East. The TV experiments, with 90° and 70° steps representing the cliff, both with and without additional downwind roughness, did show: (i) a perfect emulation of the ocean wind profile (α = 0.15) above the position of the step representing the cliff, through the use of a upwind carpeted fetch to provide the necessary roughness; (ii) that the highest Reynolds number possible, based on the height of the cliff, was 6.52 x 104 inside this TV, while it reached 3 x107 at the CLA thus, a more powerfull tunnel is needed to emulate this last situation; (iii) that the values of α nearest to the ones obtained at the CLA resulted from the 90° step experiment without any extra covering over the floor, except the upwind carpet; (iv) that the fixing of cubes downwind of the step resulted roughnesses much greater than the ones observed over the CLA vegetation, so possibly emulating urban or industrial situations; (v) that typical characteristics which occur downwind a step were emulated, such as the dettachment and the posterior reattachment of the flow, plus the formation of circulation bubbles; (vi) that the use of more powerfull TVs would certainly permit the emulation of the atmospheric behavior of the CLA. Finally, with the use of a more powerfull TV, besides the replication of the experiments of the present work, experiments with wind incidences on the step with angles other than 90° should be recommended.
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Padrões de circulação anômala associados a episódios úmidos e secos no sul do Brasil
Severo, D. L.
As características da circulação atmosférica associada a eventos secos e úmidos persistentes no Sul do Brasil para todas as estações do ano foram estudadas para o período de 1979 a 2002 utilizando-se dados pentadais de precipitação. Os resultados obtidos mostram que a variabilidade da precipitação apresenta predomínio de oscilações com período entre 2 e 6 pêntadas. Observou-se também sobreposição e, possivelmente, interação, entre oscilações de várias escalas, especialmente durante os eventos El-Niño de 1983, 1992 e 1998. A precipitação também parece ser influenciada por mecanismos de variabilidade de grande escala, principalmente a Oscilação Antártica (OAA) e a Oscilação de Madden-Julian (OMJ). Também foram obtidas coerências significativas entre a precipitação e a Oscilação do Atlântico Norte (NAO) e o padrão Pacífico-América do Norte (PNA). Durante eventos secos, as anomalias do vetor fluxo horizontal de umidade apresentaram uma orientação de sudeste para o continente com forte divergência sobre o continente e, nos eventos úmidos, um fluxo de noroeste com intensa convergência sobre a região Sul do Brasil. Também para os casos secos, as anomalias da componente meridional do vento em 300hPa apresentaram um padrão de onda emanando das proximidades da Austrália, propagando-se zonalmente até a América do Sul e curvando-se para nordeste após cruzar a cordilheira dos Andes. Nos eventos úmidos este padrão de onda se mostrou mais robusto, exibindo uma configuração típica de número de onda zonal 4. Na escala intrasazonal, a maior variabilidade foi observada na banda de 2 a 6 pêntadas, aparentemente mostrando maior dependência da precipitação aos distúrbios baroclínicos. Na banda de 6 a 14 pêntadas, notou-se um padrão de onda emanando das adjacências da Austrália com características do padrão do Pacífico-América do Sul (PSA), sugerindo uma relação com oscilações de escala global e interação com a atmosfera tropical. Na análise da trajetória das ondas de Rossby foram observados sinais claros de guias de onda na região das correntes de jato durante o inverno. Ondas de número 3 e 4 emanam das proximidades da Austrália ou da Zona de Convergência do Pacífico Sul (ZCPS) e se propagam até a AS com uma rota semelhante a um dos modos do PSA. Simulações numéricas conseguiram reproduziram alguns destes padrões observados. Com fontes de calor isoladas, a resposta do modelo foi consistente com a configuração das anomalias de circulação observadas, com exceção do inverno cujas respostas foram semelhantes para os casos secos e úmidos. Considerando-se as diversas fontes anômalas na resposta, conseguiu-se reproduzir as principais características dos padrões de propagação das ondas observadas, inclusive para os casos de inverno. Com exceção dos casos secos de primavera e inverno, as demais simulações apresentaram forçantes na região da ZCPS sugerindo a conexão entre o Pacífico e a AS durante o desenvolvimento dos eventos de precipitação anômala no Sul do Brasil. ABSTRACT: The characteristics of the atmospheric circulation associated with persistent wet and dry events in Southern Brazil during all seasons were studied from 1979 to 2002, using precipitation pentad data. The result shows that the dominant oscillations of rainfall variability have periods between 2 and 6 pentads. Superposition of different periods was also identified, particularly during the 1983, 1992 and 1998 El Niño episodes. Rainfall was also influenced by large scale variability patterns such as those associated with the Antarctic Oscillation (AOO) and the Madden-Julian Oscillation (MJO). Significant coherence between precipitation and the North Atlantic Oscillation (NAO) and the Pacific-North American pattern (PNA) was also observed. During dry events, the vertically integrated horizontal water vapor flux anomalies showed a southeasterly flux associated with strong divergence over the continent while an anomalous northwesterly flux with intense convergence were observed during wet events. The 300 hPa meridional wind component anomalies for the dry events showed a wavelike pattern emanating of the Australian neighborhood propagating zonally towards South America and turning to the northeast after crossing of Andes Cordillera. During wet events, this pattern was more robust exhibiting a typical wave number 4 pattern. In the intraseasonal band, the maximum variability in the 2-6 pentad band indicated greater dependence on baroclinic waves. For the 06-14 pentad band, a wavelike pattern emanating from Australia adjacencies indicated a PSA like pattern and seems to be more related to the global scale oscillations and apparently interacts with greater intensity with the tropical atmosphere. In the Rossby wave trajectory analysis a clear waveguide signal in the neighborhoods of the jet streams during winter was observed. Wave number 3 and 4 emanate from the neighborhood of Australia or the South Pacific Convergence Zone (SPCZ) and propagate to the South American as a PSA pattern. Numerical simulations with a simple atmospheric model were able to reproduce some observed patterns. With isolated anomalous heat sources, the stationary response of the model was consistent with the observed circulation patterns, except during the winter cases. Composites of the stationary response reproduce the main characteristics of the patterns of the observed wave propagation patterns, including the winter period. With exception of the dry cases during spring and winter, all composites indicate the role of heat forcing in the SPCZ region, suggesting the connection between this region of the Pacific and South America during the development of the anomalous precipitation events.
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Simulação do clima do último máximo glacial: um experimento com um modelo estatístico - dinâmico
Shimizu, M. H.
Um modelo estatístico - dinâmico média zonal de equações primitivas foi utilizado para avaliar a capacidade do modelo em simular o clima médio zonal do Último Máximo Glacial (UMG), estudar a importância relativa das forçantes climáticas no clima do UMG e diagnosticar a circulação monçonica no UMG. A simulação do UMG resultou em um resfriamento médio global anual menor do que o encontrado por modelos mais complexos, enquanto que a redução da precipitação e evaporação foram consistentes com resultados de estudos anteriores. Foi observado um fortalecimento dos ventos de oeste e de leste e da célula de Hadley, como resultado do aumento do gradiente meridional de temperatura em 500 hPa. Os resultados da simulação indicaram enfraquecimento da atividade monçonica durante o verão boreal, em concordância com trabalhos anteriores. As forçantes climáticas mais significativas estiveram relacionadas a mudanças nas lâminas de gelo e na TSM, contrariando trabalhos anteriores que indicaram a redução de CO2 como principal causa para as mudanças climáticas do UMG. A variação dos parâmetros orbitais não contribuíram significativamente para o clima do UMG. Nos trópicos, a principal foçante foi a variação da TSM, enquanto que nos extratrópicos as laminas de gelo tiveram a contribuição mais significativa. O modelo reproduziu coerentemente o clima e a circulação monçônica do UMG com relação a resultados de modelos mais complexos. ABSTRACT: A statistical - dynamical zonally averaged model of primitive equations was used to evaluate the capacity of the model in simulating the zonally averaged climate of the Last Glacial Maximum (LGM), studying the relative importance of the climate forcing in the LGM climate and to diagnosis the monsoon circulation in the LGM. The simulation of the LGM resulted in a global annual averaged cooling minor of that found for more complex models, whereas the reduction of the precipitation and evaporation had been consistent with results of previous studies. The enhancement of the westerlies and easterlies and of the Hadley cell was observed, as resulted of the increase of the meridional gradient of temperature in 500 hPa. The results of the simulation had indicated weakness of the monsoon activity during the boreal summer, in agreement with previous works. The more significant climate forcing had been related to changes in the ice sheets and SST, having opposed previous works that had indicated the CO2 reduction as main cause for the climatic changes of the LGM. The variation of the orbital parameters had not contributed significantly for the climate of the LGM. In the tropics, the main forcing was the variation of the TSM, whereas in the extratropics the ice sheets had the contribution most significant. The model coherently reproduced the climate and the monsoon circulation of the LGM with regard to results of more complex models.
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Características de precipitação sobre a América do Sul provenientes de diferentes fontes de dados com ênfase no Brasil
Vasques, A. C.
Neste trabalho foram investigadas as potencialidades e limitações de diferentes fontes de precipitação sobre a América do Sul, com ênfase no Brasil. Foram analisadas as semelhanças e diferenças regionais entre os valores de precipitação obtidos das estações da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), e as séries pluviométricas obtidas da reanálise do NCEP/ NCAR (National Centers for Environmental Prediction/ National Center for Atmospheric Research), do GPCP (Global Precipitation Climatology Project), e do TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission). Para os dados da ANEEL, GPCP e reanálise do NCEP/NCAR foram consideradas séries pluviométricas mensais para o período de 1979-2000, enquanto que para os dados provenientes do TRMM foi considerado o período de 1998-2005. A análise levou em conta as precipitações médias anuais e sazonais, os desvios-padrões e as correlações entre as séries pluviométricas de valores medidos (estações da ANEEL) e as séries pluviométricas obtidas das outras fontes nas diferentes regiões do país. Além disso, a representação do ciclo anual e semi-anual da precipitação obtida destas fontes de dados foi investigada através do uso da análise harmônica. As diferenças nas anomalias de precipitação durante os anos de ocorrência de El Niño e La Niña em JFMA de 1998 e 1999 também foram consideradas. Os principais resultados obtidos mostram que a ANEEL apresenta uma densa rede de estações com valores de precipitação mensal confiáveis nas regiões nordeste, sudeste e sul do Brasil. Entretanto, esta rede de estações é deficitária nas regiões norte e centro-oeste do Brasil, além de algumas estações apresentarem falhas ou descontinuidades nos valores de precipitação mensal. Os dados da reanálise do NCEP/NCAR foram os que apresentaram maiores diferenças regionais nos valores de precipitação em comparação com as outras fontes de dados. Em grande parte da região norte do Brasil os valores de precipitação obtidos da reanálise foram superestimados. As séries pluviométricas do GPCP mostraram conformidade com as séries obtidas a partir das estações da ANEEL. Semelhanças também foram observadas entre os dados do TRMM e os da ANEEL na última fase do El Niño e La Niña em 1998 e 1999. As principais características observadas nesses anos foram reproduzidas em todas as fontes de dados utilizadas, com algumas diferenças regionais entre elas, principalmente na região norte. ABSTRACT: In this work the potentialities and limitations from different precipitation sources over South America, with emphasis on Brazil were investigated. The regional similarities and differences were analyzed between the precipitation values obtained from ANEEL (National Electrical Energy Agency), and the rain gauge series obtained from the reanalysis of NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/ National Center for Atmospheric Research), GPCP (Global Precipitation Climatology Project) and TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission). For the ANEEL data, GPCP and reanalysis of NCEP/NCAR was considered monthly rain gauge series from the period of 1979-2000, while for the data coming from TRMM was considered the period of 1998-2005. The analysis considers the annual and seasonal averages and the standard deviations of the data measured (ANEEL stations) and the rain gauge series obtained from the other sources from the different country regions. Moreover, the annual and semi-annual representations of the precipitation cycle from these sources were investigated using harmonic analysis. The differences in the precipitation anomalies during JFMA of 1998 and 1999, years of El Niño and La Niña, using the different data sources were also analyzed. The main results show that there are a large number of meteorological stations from ANEEL with reliable values of monthly precipitation over Brazils northeast, south and southeast. However, this agencys data are sparse mainly over north and center-west of Brazil, there are missing also monthly precipitation values and there are a lack of continuity in some stations. The data reanalysis from NCEP/NCAR was the one that represented the biggest regional differences in the precipitation values in comparison with the other data sources. In the great part of the Brazils north region the precipitation values obtained from the reanalysis were overestimated. The rain gauges series from GPCP shows conformity with the series obtained from ANEEL stations. Similarities were also observed between TRMM and ANEEL data in El Niños and La Niñas last phase in 1998 and 1999. The main characteristics observed in these years were reproduced in all the data sources used, with some regional differences between them, mainly in the north region.
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2008
Precipitação no Centro de Lançamento de Alcântara: aspectos observacionais e de modelagem
Barros, S. S.
O Centro de Lançamento de Alcântara (CLA; 2° 22S, 44º 23W) tem papel importante para as atividades aeroespaciais no Brasil, sendo assim de interesse estudar os sistemas precipitantes atuantes sobre a região. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar estatisticamente a precipitação no CLA usando dados horários coletados de set/1993 a mar/2007, caracterizar os sistemas e fatores associados aos eventos de precipitação no CLA, e avaliar o desempenho do modelo regional MM5 em simular os eventos de precipitação de 2005 e 2006. Por meio da caracterização estatística, confirmou-se que a estação chuvosa (seca) esteve bem definida durante os meses de março e abril (setembro a novembro), quando a precipitação apresentou seus maiores (menores) índices pluviométricos. Principalmente na estação chuvosa, grande parte dos eventos de chuva apresenta pouco total acumulado, curta duração e pequena intensidade. Utilizando dados de Reanálise, radiação de onda longa emergente e temperatura de brilho no canal infravermelho, também se definiram critérios para identificar os sistemas meteorológicos de grande, meso e de escala local associados aos eventos de precipitação no CLA em 2005 e 2006. Os resultados apontaram que 40% dos eventos de precipitação esteve associada a fatores de grande escala, destacando-se a Zona de Convergência Intertropical. Verificou-se que 60% (40%) dos eventos de precipitação ocorridos no CLA se deve a processos estratiformes (convectivos). Em simulações com o modelo MM5 para 2005 e 2006, os resultados mostraram que o modelo superestima o total de precipitação mensal e o número de eventos durante todo o ano. ABSTRACT: The Alcântara Rocket Launching Center (CLA; 2° 22S, 44º 23W) plays an important role in aerospace research activities in Brazil, and so it is of interest to study the precipitation systems over the CLA region. This work aims at statistically characterizing the precipitation in the CLA by using hourly precipitation data collected from September 1993 to March 2007; characterizing the systems and patterns associated to rainfall events in the CLA; and evaluating the regional model MM5 skill in simulating the rainfall events in 2005 and 2006. The statistical characterization ratified that the rainy (dry) season was well defined during March and April (September to November), when the total monthly precipitation was maximum (minimum). Mainly in the rainy season, the majority of rain events showed small amount of total rainfall, short duration and light intensity. By using NCEP reanalysis data, and outgoing longwave radiation and brightness temperature data, the criteria to identify large, meso, and local scale systems associated with precipitation over CLA in 2005 and 2006 were defined. The results showed that 40% of the precipitation events were associated with large scale systems, mainly the Intertropical Convergence Zone. About 60% (40%) of the precipitation events over CLA are due to stratiform (convective) processes. In simulations using the MM5 regional model for 2005 and 2006, the results showed that the model overestimated the monthly precipitation amount and number of events all year round.
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Sistema de previsão imediata da precipitação: o Hydrotrack
Calheiros, A. J. P.
A previsão imediata da precipitação é essencial para diversas atividades socioeconômicas, entre elas destacamos a aviação e a defesa civil. Modelos de previsão imediata, que se baseiam no acompanhamento dos Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) são fundamentais em um sistema de apoio a tomada de decisões em situações meteorológicas extremas, principalmente quando descrevem e extrapolam no espaço e no tempo as estruturas precipitantes. Este trabalho tem o objetivo de desenvolver um método de previsão imediata da precipitação com base na utilização conjunta do algoritmo ForTraCC (Forecasting and Tracking of the evolution of the Cloud Clusters), de previsão da propagação de SCM em curto prazo, e do modelo Hydro-Estimator, de estimativa de precipitação utilizando dados de satélites geoestacionários. Uma contribuição específica desse estudo correspondeu aos testes de sensibilidade do modelo Hydro-Estimator e na melhoria da previsão da propagação da precipitação. A técnica ForTraCC/Hydro-Estimador, que passa a ser chamada HydroTrack utiliza como dados básicos as imagens do satélite GOES, no canal 4, a cada meia hora. Para o desenvolvimento deste trabalho foi necessário realizar uma análise estatística da evolução das estruturas de precipitação dos SCM, para ajustar o modelo aos campos de precipitação. Com relação à propagação dos sistemas precipitantes, foram analisadas diversas técnicas para prever a propagação das estruturas de precipitação baseado em correlações cruzadas, auto-correção, conservação do movimento, campos de vento de modelos de mesoescala e campos termodinâmicos. O HydroTrack apresentou bom desempenho nas previsões da área e da taxa de precipitação estimada em todos os métodos analisados. Com relação ao deslocamento dos sistemas precipitantes o método do deslocamento do centro de massa apresentou melhores resultados para sistemas pequenos, enquanto a máxima correlação cruzada representou melhor os sistemas maiores. ABSTRACT: The knowledge of convective system evolution is of fundamental importance for understanding weather and climate, particularly in the tropics, and it is essential to improve forecasting of these systems to reduce vulnerability to extreme weather damage. The identification of predictor parameters of the evolution of convective system, based on its previous evolution, could give valuable contribution to nowcasting schemes. The objective of this work was to develop a nowcasting method based on the ForTraCC, forecasting and tracking of cloud cluster and the Hydro-Estimator, a methodology for precipitation estimate from satellite images. Furthermore, with the results from the tracking of the precipitation structures were possible to study: storm propagation and its relationship with the mean wind field, thermodynamics parameters and the parameterization of convective system displacements. The basic data for this analysis was the GOES image each thirty minutes and weather data analysis from Eta. To conduct the development of this nowcasting model was necessary to know the statistical behavior of the precipitation structures during the lifecycle. We intend to develop the nowcasting precipitation model based in the precipitation field extrapolation in time and space using the Hydro-estimator and the ForTraCC techniques. This study was also useful to understand the movement of the rainfall cells. Nowcasting techniques, which are not as computationally intensive, have a very important role to play in the time frame between 0 to 6 hours, where numerical model does not have good skill. The HydroTrack presented a good performance related to system area and rain rate prediction for all methods. With regards to system displacement prediction the conservative method offered a good skill to small systems, whereas for larger systems was better foreseen to maximum cross correlation.
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Avaliação da metodologia de previsão de nevoeiro e visibilidade horizontal no modelo ETA
França, V. D. J.
O presente trabalho visa testar duas diferentes estimativas de visibilidade horizontal e avaliar as previsões de ocorrências de nevoeiro e visibilidade horizontal que podem ser fornecidas pelo modelo Regional Eta. Foram escolhidos casos-testes para essa avaliação de acordo com as estações do ano em que ocorrem nevoeiros. Os experimentos foram integrados sobre os aeroportos Afonso Pena em Curitiba, PR, Guarulhos, SP e Salgado Filho em Porto Alegre, RS. Estas localidades foram selecionadas devido ao grande número de ocorrências de nevoeiro, que são provedoras de dados observados e serem importantes para a aviação. Cada experimento numérico foi integrado para um período de 48 h sob o domínio de 200 x 200 km com resolução de 4 km na horizontal e 60 camadas na vertical centrado nas coordenadas geográficas de cada aeroporto. Todos os experimentos numéricos utilizaram como condições iniciais e de contorno lateral as análises do National Centers for Environmental Prediction (Centro Nacional de Previsão do Tempo para o Meio Ambiente NCEP) e as previsões do modelo operacional Eta de 40 km do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). A metodologia de estimativa de visibilidade horizontal de Gultepe foi implementada nesse modelo Eta de 4 km para os experimentos avaliados. O experimento numérico de controle utilizou uma configuração padrão do modelo, nos demais experimentos foi modificado o algoritmo de condensação e testada a mudança na condição inicial da umidade do solo. Com os dados dos experimentos numéricos também foi realizada uma avaliação da previsão do índice de detecção de nevoeiro o Fog Stability Index (Índice de Estabilidade para Nevoeiro), o FSI. Os resultados sugerem que o conteúdo de água líquida produzido pelo modelo Eta é superestimado. Nas análises pontuais à medida que os valores do o conteúdo de água líquida aproximaram-se do observado, a metodologia de estimativa de visibilidade horizontal de Gultepe consegue melhor representar a visibilidade horizontal do que a metodologia de estimativa de visibilidade horizontal de Kunkel, atualmente, implementada no modelo Eta 40 km. Os resultados sugerem também que o modelo Eta de 4 km pode ser usado como ferramenta útil na previsão de ocorrências de nevoeiro e visibilidade horizontal e do FSI sob aspecto regional quando comparados qualitativamente com o produto de detecção de nevoeiro e stratus por imagens do GOES-12. ABSTRACT: This study aims at assessing the forecasts of fog and visibility provided by the Eta model, with the objective of assisting the weather forecaster with this type of prediction. Four numerical experiments were performed. Testing cases were chosen for this evaluation according to the seasons whem fog occurs. The experiments were integrated on three domains including three airports, Afonso Pena, in Curitiba, PR, in Guarulhos, SP and Salgado Filho, in Porto Alegre, RS. These locations were selected because of the large number of occurrences of fog, the availability of observed data and the importance for aviation.in general Each numerical experiment was integrated for a period of 48 h under the domain of 200 x 200 km with resolution of 4 km in the horizontal and 60 vertical layers. All numerical experiments used as initial conditions the analysis of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) and forecasts of the Eta regional model operational at 40 km of the Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) of the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). The methodology of estimating horizontal visibility of Gultepe was implemented in the Eta model in the experiments. The control numerical experiment used the standard configuration of the model and in the other experiments the algorithm of condensation was modified and a change in the initial condition of soil moisture was tested. With the data of numerical experiments it was also performed an assessment of the Fog Stability Index, FSI. In hoc analyses as the results suggest that the content of liquid water produced by the Eta model is overestimated. The methodology for estimating horizontal visibility of Gultepe represents better the horizontal visibility than methodology of Kunkel, currently implemented in the Eta model of the 40 km. The results also suggest that the Eta model in the resolution of 4 km can be used as a useful tool in predicting the occurrence of fog and horizontal visibility, based on the FSI compared qualitatively with the product for the detection of fog and stratus from the GOES-12 images.
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Variabilidade interanual e decenal do ciclo anual da temperatura da superfície do mar no Pacífico tropical
Gerólamo, R. O. P.
Este trabalho teve por objetivo analisar a variabilidade do ciclo anual da temperatura da superfície do mar (TSM) no Pacífico Tropical usando dados mensais do período de 1854 a 2006. As relações da variação do ciclo anual com fenômenos de mais baixa freqüência como o El Niño/Oscilação Sul (ENOS) e a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP) foram também analisadas. Séries de TSM médias em duas faixas de latitudes (equador-20ºN e equador- 20ºS) foram obtidas e filtradas na escala do ciclo anual (0,7 a 1,2 anos) usando a ondaleta de Morlet. O ciclo anual de TSM mostra variabilidade interanual e interdecenal. Durante a fase positiva da ODP, o ciclo anual de TSM no hemisfério norte (HN) se intensifica no Pacífico oeste e leste, enquanto no hemisfério sul (HS) este se intensifica no Pacífico oeste e torna-se apenas ligeiramente mais intenso no Pacífico leste. Na fase negativa da ODP, o ciclo anual de TSM se enfraquece no Pacífico oeste e se intensifica no Pacífico leste em ambos os hemisférios. Para os eventos de El Niño (La Niña), houve uma intensificação (enfraquecimento) do ciclo anual de TSM no Pacífico oeste e um enfraquecimento (intensificação) no Pacífico leste. Para os eventos de El Niño na fase positiva da ODP, o ciclo anual de TSM se intensifica no Pacífico oeste em ambos os hemisférios, e no Pacífico leste o ciclo anual de TSM torna-se apenas ligeiramente mais fraco no HN, enquanto no HS não se altera. Para os eventos de El Niño na fase negativa da ODP, o ciclo anual torna-se apenas ligeiramente mais intenso no Pacífico oeste e se enfraquece no Pacífico leste em ambos os hemisférios. Para os eventos de La Niña durante ambas as fases da ODP, ocorre um enfraquecimento do ciclo anual de TSM no Pacífico oeste e uma intensificação do Pacífico leste em ambos os hemisférios. Portanto o ciclo anual de TSM apresenta variações que dependem do ENOS e da ODP. ABSTRACT: This work aimed to analyze the variability of the annual cycle of the sea surface temperature (SST) in the Tropical Pacific using monthly data from the 1854- 2006 period. The relationships of the annual cycle variations with lower frequency phenomena, such as the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) were also analyzed. Series of SST average in two latitudinal bands (equator-20ºN and equator-20ºS) were obtained and filtered in the annual cycle scale (0.7 to 1.2 years) using the Morlet wavelet. The SST annual cycle shows interannual and interdecadal variability. During the positive PDO phase, the SST annual cycle in the northern hemisphere (NH) intensifies in the western and eastern Pacific, while in the southern hemisphere (SH) it intensifies in the western Pacific and becomes only slightly more intense in the eastern Pacific. In the negative PDO phase, the SST annual cycle weakens in the western Pacific and intensifies in the eastern Pacific, in both hemispheres. For the El Niño (La Niña) events, the SST annual cycle shows intensification (weakening) in the western Pacific and weakening (intensification) in the eastern Pacific. For El Niño events in the positive PDO phase, the SST annual cycle intensifies in the western Pacific in both hemispheres, and becomes only slightly weaker in the NH eastern Pacific while it does not change in the SH eastern Pacific. For El Niño events in the negative PDO phase, the SST annual cycle becomes only slightly more intense in the western Pacific and weakens in the eastern Pacific in both hemispheres. For La Niña events in both PDO phases, the SST annual cycle weakens in the western Pacific and intensifies in the eastern Pacific in both hemispheres. Therefore the SST annual cycle presents variations that depend on the ENSO and the PDO.
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Análise dos impactos dos jatos de baixos níveis sobre a Bacia do Prata
Nascimento, M. G.
Dentre todas as variáveis meteorológicas, a precipitação recebe grande destaque devido sua influência nas mais variadas áreas da atividade humana. Sendo assim, é de fundamental importância para o desenvolvimento de diversas áreas de pesquisa ter-se o conhecimento espacial e temporal desta variável. Portanto, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento da precipitação, acumulados e ciclo diurno, sobre a região da Bacia do Prata, durante a atuação de dois tipos de Jatos de Baixos Níveis (CJE e NCJE), previamente classificados por Nicolini et al (2004). Para isso foram utilizadas estimativas de precipitação obtidas através de dados de satélite, a partir do algoritmo 3B42. Assim analisou-se as taxas de precipitação de diversas formas, como por exemplo ciclo sazonal e sobre influência de sistemas frontais e sistemas convectivos, durante a atuação dos dois tipos de jato. Dentre muitas verificações observadas ao longo da pesquisa é válido destacar uma característica interessante, na qual foram observadas maiores taxas acumuladas de precipitação relacionadas com o jato do tipo CJE durante atuação de SF, enquanto que para o jato do tipo NCJE maiores taxas acumuladas de precipitação foram observadas durante atuação de SC. As áreas que apresentaram as maiores taxas de precipitação, relacionadas com a posição de saída dos dois tipos de jato, mostraram-se de acordo com a prévia classificação proposta por Nicolini et al (2004). Sabendo que os JBN são eficientes no transporte de umidade entre trópicos e extratrópicos, também analisou-se a direta influência destes jatos sobre o aporte de umidade para a área de estudo e sua direta relação com o comportamento da precipitação sobre a região da Bacia do Prata. Com isso pôde-se então mostrar que a atuação dos jatos do tipo CJE e NCJE é de fundamental importância no transporte de umidade para a área de estudo, mostrando a direta relação entre a convergência de umidade e o comportamento da precipitação sobre a área de interesse desta pesquisa. ABSTRACT: Precipitation is certainly the most important meteorological variable not only due to its importance for the humanity, but also due to its crucial role in the hydrological cycle. Research and studies focusing on the spatial and temporal variability of precipitation is fundamental for many areas. This assignment aims to analyze the rainfall behavior, over the La Plata Basin, during the occurrence of two different types of Low Level Jets: Chaco and Non Chaco Jets. Rainfall estimations retrieved by the algorithm 3B42 were used to the diurnal cycle of precipitation under the influence of the jets and both convective and frontal systems. It was observed that the highest rain rates for the Chaco Jets occurred when the Low Level Jets interacted with Front Systems, whilst the highest rain rates for the Non Chaco Jets occurred when the Low Level Jets interacted with Convective Systems. This assignment has also analyzed the impacts of the Low Level Jets on the transport of moisture from the tropics towards the extra tropical region and its influence in the precipitation over the study area. It was concluded that the Chaco and Non Chaco Jets present a crucial role in the rainfall regime in the La Plata Basin once there is a direct relationship between moisture convergence and the rainfall behavior.
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Conseqüências climáticas da substituição gradual da floresta tropical amazônica por pastagem degradada ou por plantação de soja: um estudo de modelagem
Oliveira, G. S.
Muitos estudos de modelagem com Modelos de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA) têm considerado a sensibilidade do sistema climático para uma completa conversão da floresta tropical Amazônica por pastagem degradada. O presente estudo avalia as conseqüências climáticas ocasionadas pela substituição gradual da floresta tropical Amazônica por pastagem degradada ou por plantação de soja. Utilizou-se como ferramenta básica de trabalho o MCGA CPTEC-INPE e o CPTEC-INPE Potential Vegetation Model (PVM). O estudo está dividido em duas partes: (i) as simulações numéricas foram realizadas mantendo-se os biomas fixos durante a integração do modelo; (ii) os biomas puderam interagir com o clima livremente, portanto eles podem mudar durante a integração do modelo de acordo com as condições climáticas. Na parte I, utilizou-se o MCGA CPTEC-INPE para avaliar os efeitos do desflorestamento da Amazônia no clima regional e global, e foram utilizados dois métodos para determinar as mudanças de uso da terra: 1) projeções futuras de desflorestamento com substituição da floresta por pastagem degradada ou por plantação de soja a partir de cenários futuros business-as-usual de desflorestamento; e 2) projeções de uso da terra a partir de cenários aleatórios de desflorestamento e substituição por pastagem. Os resultados mostram que mudanças na cobertura vegetal na Amazônia modificam os balanços de radiação, de energia, e de água, e a estrutura dinâmica da atmosfera, e conseqüentemente a convergência de umidade e de massa em baixos níveis da atmosfera, principalmente na estação seca. Os principais impactos no clima da Amazônia, em virtude do desflorestamento, ocorrem no leste e na região central da Amazônia, e são mais evidentes quando a área total desflorestada é maior do que 40%. Os resultados para o leste da Amazônia, onde são esperadas grandes mudanças dos usos da terra neste século, mostram aumento da temperatura do ar próximo à superfície, e diminuição da evapotranspiração e da precipitação, o que ocorre principalmente durante a estação seca. A relação entre a precipitação e a área desflorestada mostra um alto decréscimo da precipitação para o aumento do desflorestamento para ambos os tipos de conversão de usos da terra para todos os cenários. O principal mecanismo para as mudanças na precipitação simulada no leste da Amazônia está ligado à redução da evapotranspiração associada com o decréscimo do índice de área foliar, da profundidade das raízes, e redução da rugosidade da superfície, o que, por outro lado, leva à diminuição do fluxo de calor latente à superfície através do decréscimo do coeficiente de arrasto. A mudança da precipitação média para toda a bacia Amazônica seguiu a mesma tendência: redução de cerca de 16% da precipitação na estação seca, para o caso de substituição de toda a floresta por pastagem, e de 24% para o caso de substituição por plantação de soja. O desflorestamento da Amazônia provoca modificações na circulações de Walker (principalmente) e Hadley. Um padrão que é similar às condições de El Niño surge no leste do Pacífico Equatorial Leste com anomalias de oeste do vento, anomalias positivas de precipitação e aumento do movimento vertical. Os resultados numéricos indicam que o desflorestamento da Amazônia pode afetar o clima em latitudes médias e altas, principalmente quando a área desflorestada é maior do que 50%. Na parte II, o CPTEC-PVM foi acoplado assincronamente ao CPTEC MCGA. Foram encontrados dois estados de equilíbrio biosfera-atmosfera para a América do Sul, como em Oyama e Nobre (2003): 1) correspondente aos biomas potenciais atuais; 2) um novo estado de equilíbrio onde parte do leste da floresta tropical Amazônica é substituída por savana tropical, e semi-deserto e deserto surge no Nordeste do Brasil. Neste estudo encontrou-se que a taxa de 50% de área total desflorestada na Amazônia é o limiar para a transição dos biomas potenciais atuais para um novo estado de equilíbrio vegetação-clima na Amazônia. ABSTRACT: Many Atmospheric Global Circulation Models (AGCM) modeling studies have considered the sensitivity of the climate system to a complete conversion of Amazonian tropical forests to degraded pasture land. This study evaluates the climatic consequences caused by gradual change of Amazonian tropical forests into degraded pasture or soybean cropland. To that end, we used the CPTEC-INPE AGCM and the CPTECINPE Potential Vegetation Model (PVM). The study is divided in two parts: (i) the numerical simulations kept the biomes unchanged throughout the integration and did not interact with climate; (ii) the biomes were allowed to interact with climate freely, therefore they can change during the integration. In part I, we employed the CPTECINPE AGCM to assess the effects of Amazonian deforestation on the regional and global climate, using two ways to assign land cover: 1) land cover projections of deforestation and replacement by degraded pasture or soybean cropland from a business-as-usual scenario of future deforestation; and 2) land cover projections from random scenarios of deforestation and replacement by degraded pasture. The results show that changes in vegetation cover in Amazonia modified the calculated fields of radiation, energy, water balance, and the dynamical structure of the atmosphere, and consequently the moisture and mass convergence in low levels of the atmosphere, mainly in dry season. The main impacts on Amazonia climate, because of deforestation, occur over eastern and central Amazonia, and are more evident when total deforested area is larger than 40%. The results for eastern Amazonia, where changes in land cover are expected to be larger during this century, show increase in near-surface air temperature, and decrease in evapotranspiration and precipitation, which occurs mainly during the dry season. The relationship between precipitation and deforestation shows higher rate of decrease of rainfall for increasing deforestation for both classes of land use conversions and all scenarios. The underlying mechanism for the simulated changes in precipitation over eastern of Amazonia are linked to the reduction of evapotranspiration associated with a decrease in leaf area index, a decrease in root depth, and reduction of roughness, which, in turn, decreases the surface latent heat fluxes through the decrease in drag coefficient. When we analyzed the average change in precipitation for the entire Amazonia basin we find the same tendency: reduction in precipitation in the dry season of about 16% for the case of replacing the entire forest by pasture, and 24% for replacing by soybean cropland. The Amazonian deforestation produces modifications in both Walker (mainly) and Hadley circulations. A pattern that is similar to El Niño conditions arise over the Eastern Equatorial Pacific with westerly wind anomalies, positive precipitation anomalies and enhanced vertical motion. The numerical results indicate that deforestation of Amazonia may affect the climate at mid and high latitudes, mainly when the deforested area in Amazonia is larger than 50%. In part II, the CPTEC-PVM was asynchronously coupled to the CPTEC AGCM. We found two biosphere-atmosphere equilibrium states for South America as in Oyama and Nobre (2003): 1) present-day potential biomes; 2) a new vegetation-climate equilibrium where the eastern part of the Amazonia tropical forest are replaced by tropical savannas, and semi-desert and desert areas appear in Northeast of Brazil. In this study we found that 50% of total deforested area in Amazonia is the threshold for transition from presentday potential biomes to a new vegetation-climate equilibrium state in Amazonia.
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Influência do Pacífico e Atlântico na Variabilidade Interanual da Precipitação sobre a Améica do Sul
Oliveira, C. P.
O objetivo principal deste trabalho foi investigar a importância relativa dos setores tropicais e subtropical sul do Atlântico e dos setores equatorial leste e subtropical sul do Pacífico na variabilidade interanual da precipitação considerando as fases da Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). Foram utilizados dados mensais de precipitação e Temperatura da Superfície do Mar (TSM). Os índices de TSM foram obtidos para os setores oceânicos selecionados (Pacífico equatorial leste - PEL, Pacífico subtropical sul - PSS, Atlântico tropical norte - ATN, Atlântico tropical sul - ATS e Atlântico subtropical sul - ASS). A Transformada de Ondaleta foi à técnica usada para identificar as escalas dominantes dos índices de TSM durante o período 1948-2002, bem como para filtrar os dados na escala interanual. As análises são baseadas nos mapas de correlação, que foram obtidos dos cálculos de correlações simultâneas e defasados, totais e parciais. As análises mostraram que os dois setores do Pacífico têm uma relação inversa com a precipitação. Para os setores do Atlântico, o ATN quase não tem influência na precipitação, enquanto o ATS e o ASS afetaram consideravelmente a precipitação em áreas distintas da América do Sul. As análises mostraram também diferenças entre as duas fases da ODP nas relações dos índices de TSM e a precipitação sobre a América do Sul. ABSTRACT: The main objective of the present work was to investigate the relative importance of the tropical and southern subtropical sectors of the Atlantic and the eastern equatorial and southern subtropical sectors of the Pacific in the interannual precipitation variability taking into account the Pacific decadal oscillation (PDO) phases. Monthly precipitation and sea surface temperature (SST) data were used. The SST indices were obtained for selected oceanic sectors (eastern equatorial Pacific - EEP, southeastern subtropical Pacific - SSP, tropical North Atlantic -TNA, tropical South Atlantic -TSA and subtropical south Atlantic - SSA). The wavelet transform technique was used to identify the dominant scales of the SST indices during the 1948-2002 period, as well as to filter the data for the interannual scale. Analyses are based on correlation maps, which were obtained from simultaneous and lagged and total and partial correlation calculations. The analyses showed that the two Pacific sectors have inversed relationships with the precipitation. For the Atlantic sectors, the TNA almost does not have influence on the precipitation, while the TSA and SSA affect considerably the precipitation of distinct areas of South America. The analyses showed also differences between the two phases of the PDO in the relations of the SST indices and the precipitation over South America.
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Estudo observacional e de modelagem hidrológica de uma micro-bacia em floresta não perturbada na amazônia central
Pineda, L. A. C.
O objetivo deste trabalho foi melhorar o entendimento das complexas interações entre os processos de superfície e atmosféricos, numa micro-bacia em área de floresta não perturbada na Amazônia central, visando a melhoria das representações destes processos e do cálculo da evapotranspiração em modelos de interação superfície vegetada-atmosfera. A área de estudo localiza-se, na Reserva Biológica do Rio Cuieiras, 60 km a noroeste de Manaus, na micro-bacia do Igarapé Asu. Contou-se com três seções de medição de descarga, formando um sistema de bacias aninhadas, de primeira, segunda e terceira ordem (Asu1, Asu2 e Asu3, respectivamente). Inicialmente foi feita uma análise observacional das componentes do ciclo hidrológico monitoradas: precipitação, interceptação, evapotranspiração, umidade do solo, lençol freático e descarga. A segunda etapa do trabalho com a modelagem hidrológica, através da implementação de dois modelos. O primeiro foi o modelo hidrológico físico-distribuído DHSVM (Distributed Hydrology Soil Vegetation Model). Este modelo fornece uma representação dinâmica da distribuição espacial da evapotranspiração, umidade do solo, profundidade do lençol freático e geração de escoamento na escala espacial do MDT (Modelo Digital de Terreno). O MDT foi obtido dos dados de topografia do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). Os mapas de solo e vegetação foram obtidos através do descritor de terreno HAND (Height Above the Nearest Drainage). O modelo foi calibrado e validado para simular a umidade do solo, a profundidade do lençol freático e a descarga na micro-bacia Asu2. Os parâmetros obtidos desta calibração foram usados para aplicar o DHSVM nas micro-bacias Asu1 e Asu3. O outro modelo implementado foi o PDM (Probabilistic-distributed Model), amplamente usado na modelagem hidrológica de macro-escala, para testar sua aplicabilidade em bacias de micro-escala na Amazônia. Finalmente, a partir dos resultados da modelagem realizou-se uma análise de escala exploratória e preliminar. A análise observacional mostrou como a variação temporal da precipitação influenciou consideravelmente na interceptação, umidade do solo na camada 0 - 1,0 m e na profundidade do lençol freático nas áreas de platô. Porém não foram detectadas variações na evapotranspiração, nem observadas flutuações na umidade do solo nas camadas mais profundas, nem na profundidade do lençol freático nas áreas de baixio, ecótono e vertente. Tampouco foram observadas variações no escoamento base, mostrando que as vazões de estiagem são regularizadas, característica típica de sistemas com aqüíferos de grande volume (subsolo poroso com grandes profundidades), como é o caso na área de estudo. O DHSVM teve um bom desempenho, mostrando sua capacidade para ser usado em regiões diferentes daquelas para as quais foi desenvolvido e testado. O modelo simulou bem a umidade do solo e o lençol freático, no entanto o modelo teve dificuldades em representar as descargas mínimas nas estações secas, e as máximas nas estações úmidas. Também não conseguiu capturar a variabilidade temporal na interceptação como observada nas medições. A evapotranspiração simulada foi bastante similar à série de evapotranspiração de referência (medida e estimada). A representação funcional dos terrenos, com significado hidrológico, foi demonstrada na aplicação do descritor HAND na modelagem com o DHSVM. O modelo de macro-escala PDM conseguiu simular os processos hidrológicos na micro-escala. Em geral o PDM deu melhores resultados que o DHSVM, principalmente na simulação da descarga. A análise dos parâmetros do PDM mostrou que os efeitos de escala no comportamento hidrológico estão relacionados com as características topográficas. ABSTRACT: The aim of this work was to improve the understanding of the complex interactions among surface and atmospheric processes, at a hydrological micro-catchment in a central Amazonia non-disturbed forest area, seeking the improvement of the representations of these processes and the calculation of the evapotranspiration in models of the interaction of forested-surfaces with the atmosphere. The Igarapé Asu micro-catchment study area is located within the Rio Cuieiras Biological Reservation, 60 km northwest of Manaus. Three sections for discharge measurements were operational, forming a system of nested basins, of first, second and third order (Asu1, Asu2 and Asu3, respectively). Observational analyses were initially performed on the hydrological data: precipitation, interception, evapotranspiration, soil moisture, water table and discharge. Hydrological modeling was the second stage of the work, through the implementation of two models. The first was the physically based Distributed Hydrology Soil Vegetation Model (DHSVM). This model offers a dynamic representation of the spatial distribution of evapotranspiration, soil moisture, water table depth and runoff generation in the spatial scale of the Digital Elevation Model (DEM). The DEM was obtained from the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) data. The soil maps and vegetation were obtained through the Height Above the Nearest Drainage (HAND) terrain descriptor. The model was calibrated and validated to simulate soil moisture, water table depth and discharge in the Asu2 micro-catchment. The parameters obtained from this calibration were used to apply the DHSVM in the Asu1 and Asu3 micro-catchments. The Probabilistic-distributed Model (PDM), generally used in macro-scale hydrological modelling, was the other one implemented, to test its applicability for the simulation of Amazonian micro-catchments. Finally, starting from the results of the modelling, an exploratory and preliminary scale analysis was conducted. The observational analysis showed how the time variability of the precipitation influenced considerably in the interception, soil moisture in the layer 0 - 1,0 m and in the plateau water table depth. However, variations were neither detected in the evapotranspiration, nor fluctuations observed in the soil moisture in the deepest layers, or in the water table depth in the waterlogged, ecotone and slope areas. Also, variations were not observed in the base flows, showing that base flows are regularized, typical characteristic of systems with great volume aquifers (deep porous underground), as it is the case in the study area. The DHSVM showed a good performance, demonstrating its capacity to be used in areas different from those for which it was developed and tested (temperate zone). The model simulated well the soil moisture and the water table, however it had difficulties in representing the lowest discharges in the dry seasons, and the highest in the wet seasons. It also didn't capture well the temporary variability in the interception as observed in the measurements. The simulated evapotranspiration was quite similar to the series of reference evapotranspiration (measured and estimated). The functional terrain representation, with hydrologic meaning, was demonstrated in the successful application of the HAND descriptor in the DHSVM modeling. The macro-scale PDM model managed to simulate the hydrological processes in the micro-catchment scale. The PDM gave better results than the DHSVM, mainly in the simulation of discharge. The PDM parameters analysis showed that scale effects in the hydrological behavior are related with the topographical characteristics.
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Experimentos com o modelo regional eta em diferentes configurações durante o período salljex e mecanismos de mesoescala associados ao desenvolvimento de scm
Rozante, J. R.
Diversos mecanismos estão envolvidos no desenvolvimento de complexos convectivos de mesoescala (CCMs) no norte da Argentina, alguns bastante estudados (escala sinótica) e outros ainda a serem discutidos (escalas locais, tais como circulações vale-montanha). Uma das ferramentas que vem sendo amplamente utilizada para estudar os CCMs, principalmente em regiões com poucas observações, são os modelos de alta resolução. Neste trabalho foram realizados experimentos para testar a influência da aproximação hidrostática (hidrostático (H) vs não-hidrostático (NH)), do esquema de convecção (Betts-Miller-Janjic (BMJ) vs Kain-Fritsch (KF)) e da umidade do solo (climatológica (CM) vs estimada (EM)) no modelo regional Eta com resolução horizontal de 10 quilômetros e 38 níveis na vertical, durante o período SALLJEX. A configuração que melhor representou as condições atmosféricas na região preferencial para a formação dos CCMs (NH, KF e EM) foi utilizada para os estudos abordando as características atmosféricas e as influências locais na formação dos CCMs. Os resultados mostraram que o modelo Eta é capaz de simular os efeitos de escalas locais associados à formação de CCMs. O modelo simulou bem a ocorrência do jato em baixos níveis (JBN) e do jato em altos níveis (JAN) com a configuração de circulação secundária associada (termicamente direta), os quais foram responsáveis pelo desenvolvimento e posicionamento da convecção. A circulação local gerada a leste dos Andes devido ao gradiente de temperatura, e a oscilação inercial devido à força de Coriolis, a qual agiu no fortalecimento do JBN, contribuíram positivamente para o processo de formação da convecção associada aos CCMs. Os resultados de uma simulação e previsão, para um caso de CCM (usando análise e previsão de um MCGA,indicaram que o modelo é capaz de prever bem esse sistema, desde que as condições de contorno laterais sejam apropriadas. Os erros na previsão foram relacionados com os campos dinâmicos fornecidos pelo MCGA, principalmente na borda sul, na região do jato em altos níveis, e na borda norte, relacionados com o escoamento de norte em baixos níveis. ABSTRACT: The rainfall regime over southern Brazil, Uruguay and northern Argentina is strongly influenced by Mesoscale Convective Complexes (MCCs) that develop during night time associated with the Low Level Jet (LLJ) to the east of Andes. As they are mesoscale systems, their predictability depends on the model resolution and ability in representing the main features associated with their development. This study aimed to find the best configuration of the regional Eta model applied to the region of frequent MCS development to the east of Andes, and to analyze the atmospheric conditions associated with the development of these systems in a high resolution model results. Three experiments were performed, considering the South American Low Level Jet Experiment (SALLJEX) period, to test some features of the model: Hydrostatic (H) vs Nonhydrostatic (NH), convection scheme (Betts-Miller-Janjic (BMJ) vs Kain Fritsch) and soil moisture (Estimated (EM) vs Climatological (CM). The best configuration (NH,KF,EM) was applied to study the atmospheric circulation and local influences associated with the MCCs development. The position and intensity of convection associated with the MCCs were related to the regions of upper and low level jets and to the available atmospheric humidity. The model was able to simulate, 72 hours in advance, the precipitation and the associated mechanisms of MCCs occurrence. The diurnal cycle and local circulation were also well represented by the model with closer values to observations in KF than in BMJ. The mountain-vale circulation to the east of Andes due to the diferential heating and the inertial circulation due to the Coriolis force which strengthened the LLJ, contributed to the development of convection associated with the MCCs. Results of simulation and forecasting of a MCC case, (using analyses and forecasting from a GCM), indicated that the model is able to predict well this system if the lateral boundary conditions are appropriated. The errors in the forecasting were related to dynamic fields provided by the AGCM, mainly in the southern boundary conditions at the upper level jet region, and in the northern boundary conditions related to the low level northerlies that were introduced inside the domain.
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Previsão de duração de nevoeiro no aeroporto internacional de São Paulo utilizando análise de sobrevivência
Souza, M. P.
Nesse trabalho é desenvolvido um método de previsão de duração de nevoeiro para todos os meses do ano para o Aeroporto Internacional de São Paulo utilizando o método de Análise de Sobrevivência. Utilizaram-se séries temporais horárias de várias variáveis meteorológicas do Aeroporto Internacional de São Paulo, para o período de 1 de janeiro de 1988 até 31 de dezembro de 2005. As características climatológicas (1988-2003) típicas dos nevoeiros nessa região foram: 1) formam-se preferencialmente nos meses de maio a agosto e a maior quantidade de horas com nevoeiro ocorre em junho (551,3 h, que representa 20% do total de horas mensal); 2) formam-se preferencialmente entre as 20 HL e as 8 HL, verificando-se apenas quatro casos de nevoeiros que se formaram fora desse intervalo, sendo dois casos as 9 HL, um caso as 16 HL e um caso as 19 HL; 3) O pico de maior ocorrência de horas com nevoeiro ocorreu entre as 5 HL e 6 HL; 4) Há maior probabilidade de duração para os nevoeiros que começam mais cedo, que ocorrem nos meses de junho, julho, maio e agosto, que iniciam com direção do vento menor que 150 º e próxima de 90 º, que se iniciam com velocidade do vento menor que 8 nós e mediana de 5 nós, que apresentam pressão maior ou igual a 1018 hPa e mediana entre 1018 a 1025 hPa, Td menor que 16º C e mediana entre 130 C e 16 ºC e Tw maior ou igual a 17º e mediana entre 11 ºC e 17º C. O modelo que melhor se ajustou aos dados dos nevoeiros do Aeroporto Internacional de São Paulo, mediante Estatística de Teste (TRV) foi o Modelo de Weibull e os melhores preditores para a previsão da duração do nevoeiro foram as variáveis: mês de ocorrência do nevoeiro (V1), hora de início do nevoeiro (V2), direção do vento (V3), velocidade do vento (V4), visibilidade (V5), Td (V7) e Tw (V8). ABSTRACT: In this work is developed a method to forecast of duration of fog for every month of the year to the International Airport of São Paulo using Analysis Survival. It was used time series several hours of the period of January of 1988 up to 31 of December of 2005. The characteristics climatological (1988-2003) typical of fogs in this region had been: 1) preferential forms in the May months the August and largest amount of hours with for occurs in June (551,3 h, that represents 20% of the monthly total of hours); 2) preferential form between the 20 HL and the 8 HL, verifying themselves only four fog cases that if had outside formed of this inteval, being two cases the 9 HL, a case the 16 HL and a case the 19 HL; 3) The peak hour with higher occurrence of fog occurred between the 5 HL and 6 HL; 4) Ir has greater probability of duration for the fogs that more early start, that month occur in of June, July, May and August, that they initiate with direction of wind lesser that 150 º and next to 90º, that they initiate with speed of the lesser wind thar 8 KT and median od 5 KT, providing pressure greater than or equal to 1018 hPa median between 1018 and 1025 hPa, Td less than 16 º C and median between 13ºC and 16ºC and Tw greater or equal to 17º C and median between 11 ºC and 17ºC. The model that better if adjusted to the data of fogs of the International Airport of São Paulo, by means of Statistics of Test (TRV) was the Model of Weibull and the best predictors to forecast the duration of the fog were the variables: months of the occurrence of fog (V1), hours of the start of the fog (V2), wind direction (V3), wind speed (V4), visibility (V5), Td (V7 and Tw (V8).
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Um Estudo Observacional da Incursão de Sistemas Frontais no Nordeste Brasileiro e sua Influência na Atmosfera do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA)
Tavares, P. S.
Neste trabalho, realizou-se um estudo observacional do padrão sinótico configurado, sobre a América do Sul (AS) e os Oceanos Atlântico Sul (OAS) e Pacífico Sul (OPS), em eventos de SFs que atingiram o litoral do Nordeste Brasileiro (NEB), em latitudes ao norte 17°S, e provocaram intensa nebulosidade na região do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA). Selecionaram-se sete eventos para análise sinótica, os quais abrangeram todas as estações do ano. Estes foram analisados desde a sua incursão no sul do Brasil até sua máxima incursão no país, buscando identificar os possíveis mecanismos sinóticos que favoreceram os seus deslocamentos. Em seguida, investigouse a influência do SF, na atmosfera do CLA, através da análise dos parâmetros meteorológicos de superfície. Da análise sinótica, verificou-se a ocorrência de ciclogênese à superfície, geralmente ocorrida na costa leste do Rio Grande do Sul. Sobre os OPS e OAS, observaram-se valores de PNM na região da Alta Subtropical do Pacífico Sul (ASPS) mais intenso que na região da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS) e seus deslocamentos para leste. Na maioria dos eventos, a ASPS adentrou o sul da AS, próximo de 40°S, favorecendo anticiclogênese, geralmente sobre a parte norte/central da Argentina. O anticiclone formado sobre o continente se intensificou e continuou a deslocar para leste, favorecendo o avanço do SF. Em médios e altos níveis, ocorreu a amplificação do cavado frontal associado ao sistema em superfície, o qual se acentuou meridionalmente e se estendeu desde as latitudes médias (55°S) até os trópicos, propiciando em alguns eventos a formação de um vórtice ciclônico (subtropical). Em altos níveis, o Jato Subtropical (JS) apresentou-se fraco e constatou-se nos eventos de verão e primavera austral, a formação do Vórtice Ciclônico em Altos Níveis (VCAN), que atuam nas proximidades do NEB, apenas nos dias finais do evento. Com a formação destes VCANs, os SFs permaneceram semi-estacionários no NEB contribuindo para a formação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). Além de ter sido observado também, no dia da incursão destes eventos no sul do Brasil, fraca intensidade dos SFs os quais posteriormente se intensificaram nas proximidades dos estados de Minas Gerais/MG e Rio de Janeiro/RJ, pela interação com restos de outro SF presente sobre a região. Na atmosfera do CLA, notou-se que a pressão atmosférica e a umidade relativa caem, com a incursão do SF no NEB e depois aumentam, com deslocamento dele na região. A temperatura do ar apresenta um aumento com a chegada, depois decresce com a permanência e volta a aumentar após a passagem do SF. A velocidade do vento aumenta com a incursão, e depois diminui com o deslocamento do SF. Na maioria dos eventos ocorreram precipitações em Alcântara. ABSTRACT - In this work, an observational synoptic configuration pattern study was performed over the South America (SA) and in the South Atlantic (SAO) and South Pacific Oceans (SPO), in events of Frontal Systems (FSs) that reached the Brazilian northeast coast and created an intense cloudiness in the region of the Alcântara Launching Center (ALC). Seven cases were selected, during all seasons of the year. They were analyzed since its incursion on south of Brazil until its maximum incursion in the country seeking to identify the possible synoptic mechanisms that favored its motion. After that, the FS influence was investigated, in the ALC atmosphere, through the meteorological surface parameters analysis. It was noted an incidence of cyclogenesis in the surface, commonly noticed in the Rio Grande do Suls east coast. About the SAO and SPO, it was noticed values of sea level pressure (SLP) in the region South Pacific Subtropical High (SPSH) more intense than in the South Atlantic Subtropical High (SASH) and its movements to east. In most events, the SPSH enter the south of the SA, around 40°S, favouring anticyclogenesis, usually located in the north/central of Argentina. The anticyclone formed on the continent has expanded and continued the movement to east, contributing to the advancement of FS. In middle and high levels, happened the amplification of the frontal rough associated to surface systems, which it was intensified meridionaly and extended from middle latitudes (55°S) until the tropics, and some of them providing the formation of a cyclonic vortex (subtropical). In high levels, the Subtropical Jet (SJ) presented week and was noticed in events of summer and austral spring, the formation of Upper Troposphere Cyclonic Vortex (UTCV), that act close to Northeast Brazil (NEB), only in the later days of the event. With this VCANs formation, the SFs stayed stationary in the NEB contributing to the formation of South Atlantic Convergence Zone (SACZ). Besides it has been also observed in the day of this incursions of this events in the south of Brazil, weak intensity of SFs was lately intensified in the boundaries of the States Minas Gerais/MG and Rio de Janeiro/RJ, because of the interaction with lefts of another SF present in the region. In the CLA atmosphere, we can notice that the atmosphere pressure and relative humidity falls, with the incursion of the NEBs FS and after they raises, with its movement through the region. The air temperature presented a little increase from the NEBs incursion, decrease with permanence and increasing returns after FSs passage. The wind velocity increases lightly with the incursion, and then decreases with the FSs movement. In the most of events of precipitations happened in Alcântara.
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Análise e modelagem dos Distúrbios Ondulatórios de Leste que atuam na costa leste do Nordeste do Brasil
Torres, R. R.
Neste estudo foram analisados os Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOLs) que atingiram a costa leste do Nordeste do Brasil (NEB) no período de abril a julho de 2005 e 2006. Devido às chuvas nessa região nem sempre serem previstas adequadamente pelos modelos numéricos, foram realizados 40 experimentos com o modelo Eta, utilizando diferentes resoluções horizontais (10 e 40 km) e esquemas de parametrização convectiva (Betts-Miller-Janjic (BMJ) e Kain-Fritsch (KF)). O desempenho desses experimentos foi avaliado para os eventos ocorridos nos dias 15 de maio de 2005 e 20 de junho de 2006. A partir das análises do NCEP foram identificados, em 700 hPa, 26 eventos de DOLs na latitude de 5◦S. Os distúrbios apresentaram, em média, período de 5 dias, velocidade de 10 ms-1 e comprimento de onda de 4000 km. Analisando a circulação em 700 hPa, tanto os experimentos com resolução horizontal de 40 km, quanto aqueles com 10 km, simularam muito bem um cavado propagando-se para oeste com o tempo, desde aproximadamente 20◦W até o NEB, com previsibilidade de 5 dias. Avaliando o impacto de diferentes parametrizações convectivas no modelo, verificou-se que os resultados dos experimentos foram semelhantes, havendo um predomínio de regiões com sub-estimativa de precipitação. Os melhores desempenhos ocorreram para limiares de precipitação mais baixos, indicando que o modelo simulou razoavelmente bem as áreas onde ocorreu precipitação. Nenhum esquema convectivo foi melhor que o outro em todos os parâmetros analisados. Avaliando os índices categóricos Equitable Threat Score, VIÉS e Probabilidade de Detecção (POD), observou-se que as simulações com KF obtiveram resultados ligeiramente melhores, principalmente para KF10. No entanto, a Raiz do Erro Quadrático Médio (REQM) indicou que as simulações com BMJ apresentaram erros um pouco menores. Estes resultados demonstram a necessidade de se abranger essa análise para um número maior de casos, e de se estudar os esquemas de parametrização de cúmulus mais detalhadamente para que haja um aprimoramento das previsões de chuva no NEB, principalmente na costa leste. ABSTRACT This study analyzed the Easterly Waves Disturbances (EWDs) that reached the Eastern Coast of Northeast Brazil (NEB) during the period of April through July of 2005 and 2006. As rainfall in this region has not been forecasted properly from the numerical models, it was carried out 40 experiments with Eta model, using different horizontal resolutions (10 and 40 km) and convective parameterization schemes (Betts-Miller-Janjic (BMJ) and Kain-Fritsch (KF) schemes). The performances of these experiments were evaluated on 15 May 2005 and 20 June 2006. Using the NCEP analysis data in 700 hPa 26 EWDs were identified on the latitude of 5◦S. The disturbances showed period of 5 days, phase speed of 10 ms-1 and wavelength of about 4000 km. Analyzing 700 hPa wind fields, both experiments with horizontal resolution of 40 km and 10 km, represented well a trough propagating westward, from about 20◦W until NEB, with predictability of 5 days. Evaluating the model sensitivity to different convective parameterization, all the experiments were very similar and they underestimated the total precipitation in most of domain. Objective evaluation of precipitation forecasts showed higher scores at weaker thresholds, indicating that the model forecasted well rain areas. Neither convective scheme was better than the other in all the analyzed parameters. The Equitable Threat Score, Bias score and Probability of Detection showed that the Eta model forecasts had higher precipitation predictability with KF scheme, mainly for KF10. On the other hand, RMS index indicated that simulations using BMJ scheme showed smaller errors. These results suggest that is necessary to expand this analyze for a wide number of cases and a detailed study of cumulus parameterization should be taken improving rainfall forecast in NEB, mainly on the Eastern Coast.
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Variabilidade atmosférica associada a casos extremos de precipitação na Região Sudeste do Brasil
Vasconcellos, F. C.
Os impactos mais severos do clima na sociedade ocorrem devido à variabilidade climática e à ocorrência de eventos extremos. Desta forma, o estudo da influência da variabilidade em várias escalas espaciais e temporais relacionada a eventos intensos é importante para determinar, em detalhes, os aspectos envolvidos e assim poder analisar as suas representações em modelos numéricos de previsão. O objetivo geral deste trabalho é estudar a influência de diversas escalas na ocorrência de precipitação extrema em parte da Região Sudeste do Brasil. Foi realizado o estudo da climatologia e das características de grande escala para os anos muito chuvosos e muito secos na área de estudo. Foram analisadas também as características de grande escala em casos extremos diários embebidos em estações e meses muito chuvosos e, por fim, realizado dois estudos de casos com o modelo Eta para analisar a influência da mesoescala e a destreza do modelo nos eventos extremos. Analisando a climatologia da precipitação, os resultados indicaram que há uma diminuição da precipitação do verão para o inverno e que as estações estão apresentando-se cada vez mais extremas, ou seja, as primaveras e os verões cada vez mais chuvosos e os outonos e invernos cada vez mais secos. No verão (inverno), a ZCAS (um sistema frontal) atua como principal contribuinte para a precipitação. Os resultados sugerem a influência, na região de estudo, de uma gangorra de anomalia de geopotencial entre o pólo e as latitudes médias, semelhante à AAO, mudando de sinal entre anos muito secos e muito chuvosos; dominância de ondas 2, 3 e 4; de um trem de onda semelhante ao PSA; de uma configuração tipo OMJ durante o verão apontando para uma influência na ZCAS e na interação entre a convecção da Austrália e a convecção na região de estudo. Na variabilidade diária, observou-se a influência do padrão PSA e de indícios da OMJ na precipitação da região, havendo uma dominância do PSA no inverno e uma dominância da configuração tipo OMJ no verão. Nos casos extremos diários que ocorreram no inverno foi identificada a presença de uma onda 4 bem organizada, enquanto nos casos de verão um trem de ondas do Índico ao Pacífico foi mais evidente. Nos estudos de casos, o modelo Eta simulou relativamente bem as características da atmosfera na região, assim como um máximo de precipitação, embora ligeiramente deslocado. Características de meso-escala puderam ser analisadas nos resultados do modelo em alta resolução, tais como a ação da brisa marítima, a qual contribuiu para a intensa precipitação próximo à costa, aumentando a influência do sistema frontal atuante. Valores altos de índices de instabilidade também foram obtidos dos resultados do modelo, indicando uma boa performance do mesmo para alertas de intensa precipitação na região. ABSTRACT: The most severe climate impacts on the society occur due to climate variability and extreme precipitation events. Therefore, their study on various space and time scales are important to determine, in details, the related aspects and thus to provide information to analyze their representations in numerical forecast models. The goal of this work is to study various scales influence on extreme precipitation events over part of Southeast Region of Brazil, which comprises the Serra do Mar region. The precipitation climatology and large scale characteristics of the rainiest and driest years over this area were studied. The large scale characteristics of daily extreme events which occurred in the rainiest months and seasons were also studied. Two extreme precipitation events were simulated with Eta model to analyze the model performance and the mesoscale influence in such extreme events. Analysing the precipitation climatology, the results indicated a summer to winter precipitation reduction and that the extremes are becoming more frequent. The frequency of wet springs and summers have increased with time, and the frequency of dry autumns and winters, also increased with time during the analyzed period. In the summer, the SACZ configuration was identified as the major contributor to precipitation and, in the winter, frontal systems make this role. The results suggest the influence of a geopotential sea-saw between polar and middle latitudes, similar to the AAO, on the analyzed region, changing signs between dry and wet years; patterns of wavenumber four, three and two; PSA wavetrain pattern; features of MJO near equator and relations of convection over Australia and SPCZ with convection in the SACZ region. In the daily variability analysis, the influence of PSA and MJO configuration was also observed. In the extreme daily cases which occurred in the winter, a well organized wave four pattern was identified, while in the summer cases, a wavetrain from Indian Ocean to the Pacific was more evident. Atmospheric characteristics associated with two extreme precipitation cases over Serra do Mar were well simulated by the Regional Eta Model, as well as the intense observed precipitation, although with a slight displacement. Mesoscale features could be analyzed in the high resolution model outputs, such as the sea breeze, which contributed to the intense precipitation near the coast, enhancing the influence of the frontal systems. High values of instability indexes were also obtained from the model results.
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2009
Método objetivo de identificação dos vórtices ciclônicos de altos níveis na região tropical sul: validação e climatologia
Coutinho, M. D. L.
Um Método Objetivo (MO) foi desenvolvido para identificar Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) na região Tropical Sul, baseado na vorticidade relativa e no escoamento horizontal do vento ao redor do centro dos sistemas. Esses sistemas sinóticos apresentam um movimento irregular que tornam as previsões de tempo complexas. O estudo da variabilidade interanual e intrasazonal das principais características (número de ocorrência, período de vida, intensidade e região de formação) dos vórtices foi feito através de uma climatologia de 28 anos (1979-2006) com os resultados obtidos pelo MO. O deslocamento e os mecanismos de formação foram analisados para casos selecionados. Foram identificados 886 vórtices, em que 75,3% perduraram de 2 a 4 dias. O número de vórtices diminuiu à medida que o período de vida aumentou. No verão, foi encontrado o maior número de VCAN e no inverno o menor. Dos 14 períodos avaliados da climatologia com eventos de El Niño (9 períodos) e La Niña (5 períodos), foi verificado em 5 períodos com El Niño, maior número de vórtices moderados e em 3 períodos com La Niña, maior número de vórtices fracos. A região preferencial de ocorrência do VCAN é no norte do Oceano Atlântico Sul com 603 casos dos 886 contabilizados nos 28 anos, no entanto a área continental com maior formação desse sistema é no NEB com 141 casos. A instabilidade barotrópica foi verificada como mecanismo de formação nos dois vórtices selecionados. Foi verificado também que a componente zonal do vento mais intensa na região subtropical possibilitou a formação de um maior número de VCAN na região equatorial, com contribuição do aumento do número de vórtices intensos. Este aumento contribuiu na série climatológica do número total de vórtices para uma tendência crescente e significativa a partir de 2003. O deslocamento de um VCAN foi analisado usando a equação da vorticidade. Durante os dois primeiros dias do período de vida deste, houve maior contribuição do termo de divergência horizontal, no meio deste período, observou-se contribuição significativa do termo de advecção horizontal de vorticidade relativa, já o termo de advecção horizontal de vorticidade planetária apresentou contribuição ao longo do período./ An Objective Method (OM) to identify Upper-Tropospheric Cyclonic Vortex (UTCV) in South Tropical region was developed based on relative vorticity and on horizontal flow of the wind round the centre of the system. As this synoptic system shows an irregular movement the weather forecasts become complex. The interannual and intrasazonal variability study of the main characteristics (occurrence number, life period, intensity and region of formation) of the UTCV was made through climatology of 28 year (1979 2006) with the results obtained from OM. The displacement and formation mechanisms were analyzed from the selected cases. 886 vortices were identified, in which 75,3% of the cases had duration from 2 to 4 days. The number of vortices decreased when the life period increased. In summer, a greater number of UTCV and in the winter a reduced number of cases were found. Of the 14 analyzed climatology periods of El Niño (9 periods) and La Niña (5 periods) events, a greater number of moderate vortices was verified in 5 El Niño periods and greater number of weak vortices in 3 La Niña periods. The main region of UTCV occurrence was observed over the north region of the South Atlantic Ocean with 603 cases of the 886 founded in the 28 years. The continental area with higher number of case formations was Northeastern Brazil with 141 cases. The barotropic instability was verified as a formation mechanism in 2 selected vortices. A strong zonal wind over the subtropical region that contributed with a greater number of UTCV formations and with intense vortices over the Equatorial region was also verified. The increase of number intense vortex contributed to positive significant trend of total vortices number from 2003 year. The displacement a UTCV was also analyzed using the vorticity equation. During the period of life in the first 2 days the horizontal divergence term had the highest contribution. During the middle of this period, the horizontal advection term of relative vorticity had a significant contribution. The planetary horizontal advection term, presented a contribution during the period.
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Crescimento da camada limite convectiva: estudo analítico e numérico
Nunes, A. B.
Com o avanço computacional, a modelagem numérica da turbulência atmosférica tem sido de valiosa importância na análise da física da Camada Limite Planetária (CLP). Neste âmbito, destaca-se a Simulação de Grandes Vórtices (LES). O modelo LES, vastamente empregado em estudos micrometeorológicos, tem como objetivo a simulação direta dos grandes vórtices, fenômenos da escala resolvida, e parametrização dos pequenos vórtices, de escala de subgrade. Contudo, além do desenvolvimento de processamentos cada vez mais rápidos e robustos, a modelagem numérica depende, essencialmente, da elaboração de modelos analíticos. Por outro lado, a modelagem numérica auxilia na comprovação de modelos teóricos, principalmente quando consegue substituir dados observacionais difíceis de serem obtidos. Desta forma, o objetivo desta tese é a verificação de duas metodologias teóricas por meio do modelo LES. A primeira é baseada na escolha de grade a ser selecionada em uma simulação numérica. Aqui, o modelo LES comprova a coerência da teoria que sugere uma restrição física, a altura do topo da camada convectiva, para a determinação do espaçamento de grade. A escolha da resolução a ser empregada em um modelo numérico era, até então, subjetiva, pois baseava-se no número máximo de pontos que a estrutura computacional disponível conseguisse calcular em um tempo razoável. Tal escolha poderia gerar um gasto computacional excessivo ou perda de informação. A segunda teoria desenvolvida nesta tese é a modelagem analítica da fase de transição matutina, baseada na equação de espectro tridimensional do crescimento da convecção - questão ainda em aberto na literatura micrometeorológica e, portanto, principal contribuição deste trabalho. O pleno entendimento da CLP depende da análise das fases de transição. Aqui, discute-se a fase matutina, período do ciclo diurno menos estudado no meio científico. No desenvolvimento do modelo analítico apresentado neste trabalho emprega-se um conjunto de formulações (metodologias de conversão de espectro unidimensional em tridimensional, equações de espectro unidimensional, variâncias de velocidade, taxas de dissipação) que, ao serem inseridas na equação de espectro do crescimento, geram quatro modelos analíticos. A precisão destes modelos é comprovada por meio da comparação entre a energia cinética turbulenta (ECT) gerada analiticamente e a ECT gerada pelo modelo LES. Entretanto, para verificação da coerência dos resultados do modelo LES, previamente foi necessária a simulação numérica do ciclo diurno (camada convectiva, decaimento, camada neutra, crescimento e camada convectiva novamente), o que possibilitou uma proveitosa discussão dos diferentes regimes turbulentos da CLP. Portanto, conclui-se que os resultados alcançados nesta tese contribuem decisivamente na escolha da resolução de grade a ser adotada em simulações convectivas e, principalmente, na modelagem e discussão da camada limite matutina. ABSTRACT With the computational progress, numerical modeling has been very important in the physics of Planetary Boundary Layer (PBL) analysis. In this scope, it emphasizes the Large Eddy Simulation (LES). The LES model, broadly employed in meteorological studies, aims the direct simulation of large eddies, resolved scales phenomena, and parameterizes the small ones, subgrid scale phenomena. However, beyond the development of processing more and more quick and massive, the numerical modeling essentially depends on the working out of analytical modeling. On the other hand, numerical modeling contributes in the proof of theoretical models, mainly when it is able to substitute difficult to be obtained observed data. In this way, the objective of this work is the verifying of two theoretical methodologies through the employment of LES model. The first one is based on the grid resolution to be chosen in a numerical simulation. Here, LES model proofs the coherence of the theory that suggests a physical criterion, the convective layer top height, to determinate the grid spacing. The choice of the resolution to be employed in a numerical model was, so far, subjective, since it was based on the maximum number of points that the disposable computational structure was able to computing under a reasonable time. Such choice could generate an excessive computing spent or lost of information. The second theory developed in this thesis is the analytical modeling of morning transition phase, based on equation of convection growing three-dimension spectrum still open question in micrometeorological literature and, hence, the main contribution of this work. The full understanding of PBL depends on the transition phases analysis. Here, it is argued about morning phase, less studied period of diurnal cycle in the scientific knowledge. In the development of analytical model presented in this work is employed a set of formulations (conversion of one-dimension to three-dimension spectrum methodologies, one-dimension spectrum equations, velocity variances, dissipation rates) which, inserted in the growing spectrum equation, generates four analytical models. The accuracy of such models is proved through a comparison between the turbulent kinetic energy (TKE) generated analytically and the TKE generated by LES. Nevertheless, to verifying the LES results coherence, was previously made a numerical simulation of diurnal cycle (convective layer, decay, neutral layer, growth and convective layer again), what resulted in a useful discussion about different turbulent regimes in CLP. Therefore, it concludes that the results obtained in this thesis contribute well on the grid resolution choice to be adopted on convective simulations and, principally, in the modeling and discussion of morning boundary layer.
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