Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8331_Nadir Salvador_Tese.pdf: 9053302 bytes, checksum: a8a120cce9b1570f92280eeba0827246 (MD5) Previous issue date: 2014-09-26 / O principal objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar a evolução diária da Camada Limite Atmosférica (CLA) na Região da Grande Vitória (RGV), Estado do Espírito Santo, Brasil e na Região de Dunkerque (RD), Departamento Nord Pas-de-Calais, França, avaliando a acurácia de parametrizações usadas no modelo meteorológico Weather Research and Forecasting (WRF) em detectar a formação e atributos da Camada Limite Interna (CLI) que é formada pelas brisas marítimas. A RGV tem relevo complexo, em uma região costeira de topografia acidentada e uma cadeia de montanhas paralela à costa. A RD tem relevo simples, em uma região costeira com pequenas ondulações que não chegam a ultrapassar 150 metros, ao longo do domínio de estudos. Para avaliar os resultados dos prognósticos feitos pelo modelo, foram utilizados os resultados de duas campanhas: uma realizada na cidade de Dunkerque, no norte da França, em Julho de 2009, utilizando um sistema light detection and ranging (LIDAR), um sonic detection and ranging (SODAR) e dados de uma estação meteorológica de superfície (EMS); outra realizada na cidade de Vitória Espírito Santo, no mês de julho de 2012, também usando um LIDAR, um SODAR e dados de uma EMS. Foram realizadas simulações usando três esquemas de parametrizações para a CLA, dois de fechamento não local, Yonsei University (YSU) e Asymmetric Convective Model 2 (ACM2) e um de fechamento local, Mellor Yamada Janjic (MYJ) e dois esquemas de camada superficial do solo (CLS), Rapid Update Cycle (RUC) e Noah. Tanto para a RGV quanto para a RD, foram feitas simulações com as seis possíveis combinações das três parametrizações de CLA e as duas de CLS, para os períodos em que foram feitas as campanhas, usando quatro domínios aninhados, sendo os três maiores quadrados com dimensões laterais de 1863 km, 891 km e 297 km, grades de 27 km, 9 km e 3 km, respectivamente, e o domínio de estudo, com dimensões de 81 km na direção Norte-Sul e 63 km na Leste-Oeste, grade de 1 km, com 55 níveis verticais, até um máximo de, aproximadamente, 13.400 m, mais concentrados próximos ao solo. Os resultados deste trabalho mostraram que: a) dependendo da configuração adotada, o esforço computacional pode aumentar demasiadamente, sem que ocorra um grande aumento na acurácia dos resultados; b) para a RD, a simulação usando o conjunto de parametrizações MYJ para a CLA com a parametrização Noah produziu a melhor estimativa captando os fenômenos da CLI. As simulações usando as parametrizações ACM2 e YSU inferiram a entrada da brisa com atraso de até três horas; c) para a RGV, a simulação que usou as parametrizações YSU para a CLA em conjunto com a parametrização Noah para CLS foi a que conseguiu fazer melhores inferências sobre a CLI. Esses resultados sugerem a necessidade de avaliações prévias do esforço computacional necessário para determinadas configurações, e sobre a acurácia de conjuntos de parametrizações específicos para cada região pesquisada. As diferenças estão associadas com a capacidade das diferentes parametrizações em captar as informações superficiais provenientes das informações globais, essenciais para determinar a intensidade de mistura turbulenta vertical e temperatura superficial do solo, sugerindo que uma melhor representação do uso de solo é fundamental para melhorar as estimativas sobre a CLI e demais parâmetros usados por modelos de dispersão de poluentes atmosféricos.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2014-12-11T19:29:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese. Nadir Salvador.texto completo.pdf: 9055699 bytes, checksum: f8b01cd30306d2152bf6dfae956b31c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2014-12-12T18:40:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese. Nadir Salvador.texto completo.pdf: 9055699 bytes, checksum: f8b01cd30306d2152bf6dfae956b31c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-12T18:40:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese. Nadir Salvador.texto completo.pdf: 9055699 bytes, checksum: f8b01cd30306d2152bf6dfae956b31c6 (MD5) Previous issue date: 2014 / O principal objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar a evolução diária da Camada Limite Atmosférica (CLA) na Região da Grande Vitória (RGV), Estado do Espírito Santo, Brasil e na Região de Dunkerque (RD), Departamento Nord Pas-de-Calais, França, avaliando a acurácia de parametrizações usadas no modelo meteorológico Weather Research and Forecasting (WRF) em detectar a formação e atributos da Camada Limite Interna (CLI) que é formada pelas brisas marítimas. A RGV tem relevo complexo, em uma região costeira de topografia acidentada e uma cadeia de montanhas paralela à costa. A RD tem relevo simples, em uma região costeira com pequenas ondulações que não chegam a ultrapassar 150 metros, ao longo do domínio de estudos. Para avaliar os resultados dos prognósticos feitos pelo modelo, foram utilizados os resultados de duas campanhas: uma realizada na cidade de Dunkerque, no norte da França, em Julho de 2009, utilizando um sistema light detection and ranging (LIDAR), um sonic detection and ranging (SODAR) e dados de uma estação meteorológica de superfície (EMS); outra realizada na cidade de Vitória – Espírito Santo, no mês de julho de 2012, também usando um LIDAR, um SODAR e dados de uma EMS. Foram realizadas simulações usando três esquemas de parametrizações para a CLA, dois de fechamento não local, Yonsei University (YSU) e Asymmetric Convective Model 2 (ACM2) e um de fechamento local, Mellor Yamada Janjic (MYJ) e dois esquemas de camada superficial do solo (CLS), Rapid Update Cycle (RUC) e Noah. Tanto para a RGV quanto para a RD, foram feitas simulações com as seis possíveis combinações das três parametrizações de CLA e as duas de CLS, para os períodos em que foram feitas as campanhas, usando quatro domínios aninhados, sendo os três maiores quadrados com dimensões laterais de 1863 km, 891 km e 297 km, grades de 27 km, 9 km e 3 km, respectivamente, e o domínio de estudo, com dimensões de 81 km na direção Norte-Sul e 63 km na Leste-Oeste, grade de 1 km, com 55 níveis verticais, até um máximo de, aproximadamente, 13.400 m, mais concentrados próximos ao solo. Os resultados deste trabalho mostraram que: a) dependendo da configuração adotada, o esforço computacional pode aumentar demasiadamente, sem que ocorra um grande aumento na acurácia dos resultados; b) para a RD, a simulação usando o conjunto de parametrizações MYJ para a CLA com a parametrização Noah produziu a melhor estimativa captando os fenômenos da CLI. As simulações usando as parametrizações ACM2 e YSU inferiram a entrada da brisa com atraso de até três horas; c) para a RGV, a simulação que usou as parametrizações YSU para a CLA em conjunto com a parametrização Noah para CLS foi a que conseguiu fazer melhores inferências sobre a CLI. Esses resultados sugerem a necessidade de avaliações prévias do esforço computacional necessário para determinadas configurações, e sobre a acurácia de conjuntos de parametrizações específicos para cada região pesquisada. As diferenças estão associadas com a capacidade das diferentes parametrizações em captar as informações superficiais provenientes das informações globais, essenciais para determinar a intensidade de mistura turbulenta vertical e temperatura superficial do solo, sugerindo que uma melhor representação do uso de solo é fundamental para melhorar as estimativas sobre a CLI e demais parâmetros usados por modelos de dispersão de poluentes atmosféricos. / L'objectif principal de ce travail était d'identifier et de caractériser l'évolution quotidienne de la couche limite atmosphérique (CLA) dans la région de Grande Vitória (RGV), état de Espírito Santo, au Brésil et dans la région de Dunkerque (RD), département du Nord Pas-de-Calais, France, en évaluant les paramétrages utilisés par le modèle météorologique Weather Research and Forecasting (WRF) pour détecter la formation et les attributs de la couche limite interne (CLI) qui est formé par les brises marines. La RGV a un relief complexe dans une région côtière de topographie accidentée et une chaîne de montagnes parallèle à la côte. La RD a un relief simple dans une région côtière avec de petites ondulations qui ne dépassent pas 150 mètres tout au long du domaine d'études. Pour évaluer les résultats des prédictions faites par le modèle, les résultats de deux campagnes ont été utilisés; l'une a eu lieu dans la ville de Dunkerque, au nord de la France, en Juillet 2009, en utilisant un système light detection and ranging (LIDAR), un sonic detection and ranging (SODAR) bien que les données d'une station météo de surface (EMS); l'autre a eu lieu à Vitória - Espírito Santo, en Juillet 2012, en utilisant également un LIDAR, un SODAR et des données d'une EMS. Des simulations ont été effectuées en utilisant trois schémas de paramétrages pour CLA, deux de fermeture non locale, Yonsei University (YSU) et Asymmetric Convective Model 2 (ACM2); bien qu'un schéma de fermeture locale, Mellor Yamada Janjic (MYJ) et deux schémas de couche superficielle du sol (CLS), Rapid Update Cycle (RUC) et Noah. Pour la RGV et pour RD, les simulations avec les six combinaisons possibles des trois paramétrages de CLA et les deux de la couche surface del sol ont été faites pour les périodes au cours desquelles les campagnes ont été effectuées à l'aide de quatre domaines imbriqués, avec les trois plus grands carrés de dimensions latérales de 1863 km, 891 km et 297 km, des grilles de 27 km, 9 km et 3 km, respectivement, et le domaine d'étude, avec des dimensions de 81 km dans le sens Nord-Sud et 63 km dans le sens Sud-Ouest, une grille de 1 km, avec 55 niveaux verticaux jusqu'à un maximum de 13.400 m, plus concentrés près du sol. Les résultats ont montré que: a) en fonction de la configuration adoptée, l'effort computationnel peut augmenter en excès, sans une forte augmentation de la précision des résultats; b) pour la RD, la simulation en utilisant l'ensemble des paramétrages MYJ pour CLA avec le paramétrage Noah a produit la meilleure estimation en detéctant les phénomènes de CLI. Les simulations à l'aide de paramétrages ACM2 et YSU ont inféré l'entrée dela brise en jusqu’à 3 heures de retard ; c) pour la RGV, la simulation qui a utilisé les paramétrages YSU pour CLA avec le paramétrage Noah pour CLS, a fait les meilleures inférences sur la CLI. Ces résultats suggèrent la nécessité de faire des évaluations préalables à propos de l'effort computationnel nécessaire pour certains paramètres et précision des ensembles de paramétrages spécifiques pour chaque région recherchée. Les différences sont associées à la capacité des différents paramétrages pour capturer des informations superficielles d'informations globales, essentielles pour déterminer l'intensité du mélange turbulence verticale et température superficiellle du sol, ce qui suggère qu'une meilleure représentation de l'usage du sol est cruciale pour améliorer les estimations CLI et d'autres paramètres nécessaires tels que l'entrée dans des modèles de dispersion de polluants atmosphériques. / The main objective of this work was to identify and characterize the daily evolution of the Atmospheric Boundary Layer in the Great Region of Vitória (RGV), state of Espírito Santo, Brazil, and the Region of Dunkerque (RD), department of Nord Pas-de-Calais, France, evaluating the accuracy of parameterizations used in Weather Research and Forecasting (WRF) model to detect the formation and attributes of Thermal Internal Boundary Layer (CLI) formed by sea breezes. The RGV has complex relief in a coastal region of rugged topography and a chain of mountains parallel to the coast. The RD has a simple relief in a coastal region with small peaks not higher than 150 meters, all along the domain of study. To evaluate the results of the predictions made by the model, the results of two campaigns were used: one held in Dunkerque-FR, in July 2009, using a light detection and ranging (LIDAR) system, sonic detection and ranging (SODAR) and a surface meteorological station (EMS) data; another one held in Vitória-BR, in July 2012, also using a LIDAR, SODAR and EMS data. The simulations were performed using three PBL parameterizations schemes, two nonlocal closure, Yonsei University (YSU) and Asymmetric Convective Model 2 (ACM2), and a local closure, Mellor Yamada Janjic (MYJ) and two land surface schemes (CLS), Rapid Update Cycle (RUC) and Noah. As per the RGV as for RD, simulations with the six possible combinations were made for the periods in which the campaigns were made, using four nested domains, with the three largest square with 1863 km, 891 km and 297 km of side dimensions, grids 27 km, 9 km and 3 km, respectively, and the study domain, with dimensions 81 km in North-South direction and 63 km in the East-West grid 1 km, with 55 vertical levels up to approximately 13,400 m, more concentrated near the ground. The results of this study showed that: a) depending on the configuration adopted, the computational effort may increase too, though without a large increase in the accuracy of the results; b) for the RD, the simulation using the MYJ and Noah parameterizations produced the best estimation for CLI. Simulations using the ACM2 and YSU parameterizations, inferred the sea breeze entry with a maximum delay of three hours; c) for the RGV, the simulation that used the YSU and Noah parameterization made the best inferences about the CLI. The results show that it is necessary to evaluate in advance the computational effort required for certain settings and the accuracy of specific sets of parameterizations for each region. The differences are associated with the ability of different parameterizations capturing surface data from global, essential information for determining the intensity of vertical turbulent mixing and surface soil temperature, suggesting that a better representation of land use is crucial to improve estimations of the CLI and other parameters as input in models of dispersion of air pollutants.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-02-24T21:09:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese_Ayres.pdf: 15719153 bytes, checksum: 53b0372c0a809dfc80c8f40fdd30735d (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-09T16:00:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese_Ayres.pdf: 15719153 bytes, checksum: 53b0372c0a809dfc80c8f40fdd30735d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-09T16:00:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese_Ayres.pdf: 15719153 bytes, checksum: 53b0372c0a809dfc80c8f40fdd30735d (MD5) Previous issue date: 2015 / CAPES / O objetivo principal deste trabalho foi o estudo do transporte atmosférico de PM10 e SO2 em regiões costeiras urbanas usando modelos WRF/CMAQ. Duas regiões foram contempladas neste estudo. Uma é a Região da Grande Vitória (RGV), no estado do Espírito Santo, Brasil; a outra é a Região da Grande Dunkerque (RGD), no Departamento Nord Pas-de-Calais, França. A RGV é cercada por uma cadeia de montanhas paralela à costa, resultando num topografia complexa e acidentada. Já a RGD possui uma topografia muito mais suave. As entradas de dados para os modelos WRF/CMAQ englobaram o inventário de emissões de poluentes atmosféricos do IEMA-ES para a RGV, e o inventário de emissões no nível do solo de Nord Pas-de-Calais denominado ―Cadastre_totaux_3km_A2008 _M2010_V2_SNAPN2‖ para a RGD. Ambos os inventários apresentaram restrições, todavia. O inventário da RGV apresentou valores de ressuspensão em vias de tráfego elevados, em comparação com diversos estudos, e teve esses dados modificados. Os dados no nível do solo e a grande área de das células da grade (9 km2) do inventário da RGD não permitiram resultados satisfatórios de modelagem. A validação dos modelos foi realizada por comparação com resultados obtidos em duas campanhas experimentais: uma na cidade de Dunkerque, no norte da França, em setembro de 2009; a outra na cidade de Vitória, no sudeste do Brasil, em julho de 2012. Esses dados foram obtidos pelo uso de sistemas de Light Detection and Ranging (LIDAR) e Sonic Detection and Ranging (SODAR), bem como de Estações Meteorológicas de Superfície (EMS) e de monitoramento atmosférico. Os resultados deste trabalho mostraram que: a) existe uma necessidade de melhorias contínuas nos inventários regionais de emissões, adaptando-os para condições locais específicas e focando na obtenção de parâmetros necessários para modelagem fotoquímica; b) os valores de módulo e direção das velocidades obtidas na modelagem meteorológica influenciam fortemente os resultados da modelagem de concentração de poluentes; c) a qualidade do ar tanto na RGV quanto na RGD merece atenção, sobretudo no que diz respeito às concentrações de MP10. De acordo com os dados das estações de monitoramento, a situação parece mais crítica na RGD; d) a modelagem da RGV apresentou resultados mais satisfatórios do que a da RGD, de acordo com os resultados das validações; e) a entrada da brisa do mar provocou alterações significativas na concentração dos poluentes, o que pôde ser observado na análise da dinâmica da dispersão de MP10 e SO2. Esse fenômeno foi mais marcante na RGV, onde a entrada da brisa marítima provocou um movimento oscilatório na pluma de poluição, levando-a para os bairros mais densamente povoados do conglomerado urbano. Na RGD, a entrada da brisa não foi cotidiana e, no dia em que ela aconteceu, houve uma alteração de quase 180º na direção do movimento da pluma de poluição. Além do aumento da turbulência vertical, o qual já foi estudado por diversos autores, este estudo focou também na influência brisa do mar na dinâmica da pluma de dispersão de poluentes atmosféricos em regiões costeiras. / This work's main objective is to study atmospheric transportation of MP10 and SO2 in urban coastal areas using WRF/CMAQ modeling. Two main areas were chosen for this purpose. One is Great Vitória Area (GVA), in Espírito Santo State, Brasil; the other is Great Dunkerque Area (GDA), in Nord Pas-de-Calais, France. GVA is surrounded by a mountain range parallel to the coast, which makes its topography complex and rugged. On the other hand, GDA's topography is much smoother. Modeling inputs encompassed IEMA-ES' inventory of atmospheric pollutants emissions for GVA, and Nord Pas-de-Calais' inventory of ground level emissions named " Cadastre_totaux_3km_A2008 _M2010_V2_SNAPN2" for GDA. Both inventories showed restrictions, however. GVA's showed high traffic lanes resuspension in comparison with several studies, so those data were altered. Ground level data and large grid area (9 km2) of GDA inventory didn't allow for satisfying modeling results. Modeled results were validated by comparing them with two experimental campaigns: one performed in the city of Dunkerque, North of France, on September 2009; the other in Vitória, Southeast of Brazil, on July 2012. Experimental data were obtained through the use of Light Detection and Ranging (LIDAR), Sonic Detection and Ranging (SODAR), Surface Meteorological Stations (SMS) and atmospheric monitoring stations. Results of this work showed that: a) there is a need for continuous improvement on regional inventories of emissions, adapting them to specific local characteristics and focusing on obtaining parameters required for photochemical modeling; b) the direction and magnitude of velocity vectors obtained from meteorological modeling have a high impact on pollutant concentrations modeling; c) air quality in both GVA and GDA deserve attention, especially regarding MP10 concentrations. Based on monitoring stations data, the situation seems more critical in GDA; d) modeling in GVA was better than in GDA according to validation results; e) sea breeze inflow caused significant alteration on pollutants concentration, which was observed analyzing MP10 and SO2 dispersion dynamics. This phenomenon was more distinctive in GVA, where the sea breeze caused an oscillatory motion on the pollution plume, moving it to the urban agglomeration most densely populated neighborhoods. In GDA, sea breeze inflow wasn`t a daily phenomenon, and on the day when it occurred there was a change of almost 180º in the pollution plume direction of movement. In addition to vertical turbulence increase, which has already been studied by many authors, this study also focus on influence of sea-breeze of plume dynamics effects on dispersing atmospheric pollutants in coastal areas.

O presente trabalho teve por objetivo caracterizar as circulações locais que se formam na região central do Chile (RCC). Uma análise sinótica para o ano 2004 mostrou que durante o verão a condição de tempo dominante foi de céus claros associados à presença do Anticiclone Subtropical do Pacífico Sul com o deslocamento de baixas pressões litoral que mudam o regime de ventos. Dados da Armada do Chile mostraram que, no litoral da Região de Valparaíso, a amplitude anual de temperatura é de aproximadamente de 8 ºC. Os extremos de temperatura ocorrem entre as 09 e 12 UTC para as mínimas e 18 e 21 UTC para as máximas. O vento apresenta um ciclo anual com domínio da componente oeste no verão e componente leste no inverno. Maiores intensidades estão associadas à passagem de sistemas frontais no inverno. A brisa marítima é melhor caracterizada nos valores médios horários do vento no período de verão, sendo observada a partir das 12 UTC, com ventos de maior intensidade entre 18 e 21 UTC. A brisa terrestre é observada a partir das 00 UTC com ventos de menor intensidade que na brisa marítima. Dados da CONAMA-RM mostraram um ciclo diurno de temperatura bem definido na Região Metropolitana de Santiago com as temperaturas mínimas ocorrendo entre 06 e 09 HL e valores máximos entre 14 e 16 HL. Ao agrupar as estações localizadas dentro e fora dos limites urbanos foi possível identificar o efeito da ilha de calor (IC). Para o período de verão a IC apresentou intensidades positivas e no inverno uma maior freqüência de valores negativos. A intensidade do vento sofre também os efeitos da cidade, observando-se uma redução desta nas estações que se localizam no centro da Grande Santiago. Valores mínimos de intensidade do vento por períodos prolongados levaram a um incremento nas concentrações de material particulado. A diminuição nas concentrações está associada à passagem de frentes e ao incremento na intensidade do vento. Os efeitos da cidade na atmosfera foram estudados com mais detalhamento mediante a utilização do BRAMS. A análise sinótica mostrou uma região de vento fraco e baixo gradiente barométrico na região de estudo para a maior parte do período. Foi possível identificar a brisa marítima com maior intensidade do vento entre 18 e 19 UTC. A brisa terrestre foi identificada na maior parte das noites, com intensidade de vento maior próximo das 04 UTC. As cidades localizadas na RCC apresentam a tendência de resfriar o ar próximo da superfície e modificam a intensidade do vento e os padrões de umidade relativa. Embora os efeitos das cidades tenham sido encontrados, os efeitos da topografia no escoamento são ainda mais importantes, gerando circulações sobre a região central do Chile que não são completamente modificadas pela presença das cidades. / The objective of this work was to characterize the local circulations that are generated in the Central Chile (CC) region. A synoptic analyze for 2004 show that clear sky weather conditions associated to the Subtropical Anticyclone of South Pacific (SASP) was dominant during the summer. Coastal lows moving from north to CC interacts with SASP changing the wind regime. Meteorological data from Armada do Chile showed that on the coast of Valparaíso, the annual temperature amplitude was approximately 8 ºC. Temperature extremes occur between 09 and 12 UTC for minimum and 18 and 21 UTC for maximum values. The wind showed an annual cycle, with dominant direction to west during summer, while in wintertime, wind dominant direction is to the east. Higher values of wind speed are associated with frontal passages during winter. The sea breeze was better seen in the wind mean hourly values between 12 UTC and 21 UTC with higher wind speeds at 18 UTC. Land breeze was observed around 00 UTC, with lower wind speeds than in the sea breeze case. Meteorological data form CONAMA-RM showed a well defined diurnal cycle of temperature in the Metropolitan Region of Santiago with minimum temperatures occurring between 06 and 09 LT and maximum values between 14 and 16 LT. The urban heat island effect was seen grouping urban and non urban meteorological stations. The urban heat island is, in general, positive during the summer but, during the winter, negative values of intensity are frequent. The wind speed also shows the urban effects, with a wind speed decrease in the meteorological station inside the city. Long periods of low wind speed are associated with an increase in the particulate matter concentrations. The decrease in these concentrations is associated with the passage of frontal systems, as well as wind speed increase. The city effects on the atmosphere were studied in more details through the use of BRAMS. The synoptic analysis showed a weak wind region and low pressure gradient in the study region for most part of the period. The sea breeze was identified with higher wind speeds between 18 and 19 UTC. The land breeze was identified in the most part of the nights, with higher wind speeds near 04 UTC. The cities situated in CC have a tendency to cool down the air near to the surface and modify the wind speed and relative humidity patterns. Although the effects of the cities have been found, the topography effects on the wind flow are even more important, generating circulations over Central Chile that are not completely modified by the presence of the cities.

Os efeitos causados pela presença de áreas urbanizadas da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), conhecidos por ilha de calor urbana, são estudados através da modelagem numérica e da análise de alguns dados observacionais, coletados no período de inverno de 1999 durante a 1ª Fase intensiva de medidas de campo do Projeto Temático FAPESP “Meteorologia e Poluição do Ar em São Paulo" e da rede automática da CETESB. Através da utilização de imagens do satélite LANDSAT-5, foi obtido um arquivo de ocupação do solo na RMSP numa resolução de aproximadamente 424 m. Foram definidos dois tipos de ocupação urbana que diferem principalmente na verticalização e espaçamento entre as construções. Simulações realizadas com uma parametrização adequada ao tratamento das propriedades da superfície em áreas urbanas, o modelo RAMS-TEB, mostraram que as fontes antropogênicas de calor de origem veicular são de grande importância no ciclo diurno de temperatura e umidade na RMSP. Uma comparação entre os dados simulados pelo modelo e dados observacionais de superfície apresentou coeficientes de correlações superiores a 0,9 para a temperatura e superiores a 0,8 para a umidade relativa. A interação entre a brisa marítima e a ilha de calor intensifica as zonas de convergência no centro da cidade, podendo ocasionar a re-circulação de poluentes nessa região. Simulações sobre o efeito da urbanização mostram que a ilha de calor urbana faz com que haja uma propagação mais rápida da frente de brisa até o centro da RMSP, que permanece estacionária por algum tempo nessa região. Os efeitos da topografia mostraram-se fundamentais na intensidade da brisa marítima e sua propagação sobre o continente. A presença de grandes corpos d’água, tais como a represa de Guarapiranga e Billings, contribui para a diminuição das amplitudes do ciclo diurno de temperatura na RMSP através das circulações do tipo brisa lacustre geradas pelos mesmos. O uso de um modelo de dispersão mostrou que, com a propagação da frente de brisa para o interior (na direção SE-NW), poluentes emitidos na RMSP são transportados para áreas remotas, diminuindo a concentração dos mesmos nas regiões emissoras. / The effects caused by urbanization in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), known as urban heat island, are studied through the use of numerical modeling and some observed data, collected in the 1999’s winter time during the first phase of intensive field measurements from the Thematic Project FAPESP “Meteorology and Air Pollution in São Paulo" and also from CETESB automatic network. A 424 m resolution land use file was created using LANDSAT-5 satellite pictures where two different kinds of urban regions were identified. The main differences between these regions are the vertical structure and spacing between buildings. Simulations performed with an appropriate parameterization for the treatment of surface properties in urban areas showed that anthropogenic sources due to traffic are of great importance to the temperature and humidity diurnal cycle in MASP. Comparisons between simulated and observed surface data had a correlation coefficient greater than 0.9 for temperature and greater than 0.8 for relative humidity. The interaction between the see breeze and the urban heat island intensify the convergence zones in the center of the city, eventually causing the re-circulation of pollutants in this region. Simulations of the urbanization effects showed that the urban heat island is responsible for a faster propagation of the sea breeze front up to the center of the MASP, remaining stationary in this region for some time. The topographic effects are fundamental in the intensity of the sea breeze and its inland propagation. The presence of large water bodies, as the Guarapiranga and Billings Dams, contribute to a decrease in the temperature diurnal cycle amplitudes because of the lake breeze circulations generated by them. The use of a simple dispersion model showed that with the propagation of the sea breeze front to the countryside (in the direction SE-NW), pollutants emitted in MASP are transported to remote areas, causing a decrease in the concentration of these pollutants in the source region.

O presente trabalho teve por objetivo caracterizar as circulações locais que se formam na região central do Chile (RCC). Uma análise sinótica para o ano 2004 mostrou que durante o verão a condição de tempo dominante foi de céus claros associados à presença do Anticiclone Subtropical do Pacífico Sul com o deslocamento de baixas pressões litoral que mudam o regime de ventos. Dados da Armada do Chile mostraram que, no litoral da Região de Valparaíso, a amplitude anual de temperatura é de aproximadamente de 8 ºC. Os extremos de temperatura ocorrem entre as 09 e 12 UTC para as mínimas e 18 e 21 UTC para as máximas. O vento apresenta um ciclo anual com domínio da componente oeste no verão e componente leste no inverno. Maiores intensidades estão associadas à passagem de sistemas frontais no inverno. A brisa marítima é melhor caracterizada nos valores médios horários do vento no período de verão, sendo observada a partir das 12 UTC, com ventos de maior intensidade entre 18 e 21 UTC. A brisa terrestre é observada a partir das 00 UTC com ventos de menor intensidade que na brisa marítima. Dados da CONAMA-RM mostraram um ciclo diurno de temperatura bem definido na Região Metropolitana de Santiago com as temperaturas mínimas ocorrendo entre 06 e 09 HL e valores máximos entre 14 e 16 HL. Ao agrupar as estações localizadas dentro e fora dos limites urbanos foi possível identificar o efeito da ilha de calor (IC). Para o período de verão a IC apresentou intensidades positivas e no inverno uma maior freqüência de valores negativos. A intensidade do vento sofre também os efeitos da cidade, observando-se uma redução desta nas estações que se localizam no centro da Grande Santiago. Valores mínimos de intensidade do vento por períodos prolongados levaram a um incremento nas concentrações de material particulado. A diminuição nas concentrações está associada à passagem de frentes e ao incremento na intensidade do vento. Os efeitos da cidade na atmosfera foram estudados com mais detalhamento mediante a utilização do BRAMS. A análise sinótica mostrou uma região de vento fraco e baixo gradiente barométrico na região de estudo para a maior parte do período. Foi possível identificar a brisa marítima com maior intensidade do vento entre 18 e 19 UTC. A brisa terrestre foi identificada na maior parte das noites, com intensidade de vento maior próximo das 04 UTC. As cidades localizadas na RCC apresentam a tendência de resfriar o ar próximo da superfície e modificam a intensidade do vento e os padrões de umidade relativa. Embora os efeitos das cidades tenham sido encontrados, os efeitos da topografia no escoamento são ainda mais importantes, gerando circulações sobre a região central do Chile que não são completamente modificadas pela presença das cidades. / The objective of this work was to characterize the local circulations that are generated in the Central Chile (CC) region. A synoptic analyze for 2004 show that clear sky weather conditions associated to the Subtropical Anticyclone of South Pacific (SASP) was dominant during the summer. Coastal lows moving from north to CC interacts with SASP changing the wind regime. Meteorological data from Armada do Chile showed that on the coast of Valparaíso, the annual temperature amplitude was approximately 8 ºC. Temperature extremes occur between 09 and 12 UTC for minimum and 18 and 21 UTC for maximum values. The wind showed an annual cycle, with dominant direction to west during summer, while in wintertime, wind dominant direction is to the east. Higher values of wind speed are associated with frontal passages during winter. The sea breeze was better seen in the wind mean hourly values between 12 UTC and 21 UTC with higher wind speeds at 18 UTC. Land breeze was observed around 00 UTC, with lower wind speeds than in the sea breeze case. Meteorological data form CONAMA-RM showed a well defined diurnal cycle of temperature in the Metropolitan Region of Santiago with minimum temperatures occurring between 06 and 09 LT and maximum values between 14 and 16 LT. The urban heat island effect was seen grouping urban and non urban meteorological stations. The urban heat island is, in general, positive during the summer but, during the winter, negative values of intensity are frequent. The wind speed also shows the urban effects, with a wind speed decrease in the meteorological station inside the city. Long periods of low wind speed are associated with an increase in the particulate matter concentrations. The decrease in these concentrations is associated with the passage of frontal systems, as well as wind speed increase. The city effects on the atmosphere were studied in more details through the use of BRAMS. The synoptic analysis showed a weak wind region and low pressure gradient in the study region for most part of the period. The sea breeze was identified with higher wind speeds between 18 and 19 UTC. The land breeze was identified in the most part of the nights, with higher wind speeds near 04 UTC. The cities situated in CC have a tendency to cool down the air near to the surface and modify the wind speed and relative humidity patterns. Although the effects of the cities have been found, the topography effects on the wind flow are even more important, generating circulations over Central Chile that are not completely modified by the presence of the cities.

Os efeitos causados pela presença de áreas urbanizadas da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), conhecidos por ilha de calor urbana, são estudados através da modelagem numérica e da análise de alguns dados observacionais, coletados no período de inverno de 1999 durante a 1ª Fase intensiva de medidas de campo do Projeto Temático FAPESP “Meteorologia e Poluição do Ar em São Paulo” e da rede automática da CETESB. Através da utilização de imagens do satélite LANDSAT-5, foi obtido um arquivo de ocupação do solo na RMSP numa resolução de aproximadamente 424 m. Foram definidos dois tipos de ocupação urbana que diferem principalmente na verticalização e espaçamento entre as construções. Simulações realizadas com uma parametrização adequada ao tratamento das propriedades da superfície em áreas urbanas, o modelo RAMS-TEB, mostraram que as fontes antropogênicas de calor de origem veicular são de grande importância no ciclo diurno de temperatura e umidade na RMSP. Uma comparação entre os dados simulados pelo modelo e dados observacionais de superfície apresentou coeficientes de correlações superiores a 0,9 para a temperatura e superiores a 0,8 para a umidade relativa. A interação entre a brisa marítima e a ilha de calor intensifica as zonas de convergência no centro da cidade, podendo ocasionar a re-circulação de poluentes nessa região. Simulações sobre o efeito da urbanização mostram que a ilha de calor urbana faz com que haja uma propagação mais rápida da frente de brisa até o centro da RMSP, que permanece estacionária por algum tempo nessa região. Os efeitos da topografia mostraram-se fundamentais na intensidade da brisa marítima e sua propagação sobre o continente. A presença de grandes corpos d’água, tais como a represa de Guarapiranga e Billings, contribui para a diminuição das amplitudes do ciclo diurno de temperatura na RMSP através das circulações do tipo brisa lacustre geradas pelos mesmos. O uso de um modelo de dispersão mostrou que, com a propagação da frente de brisa para o interior (na direção SE-NW), poluentes emitidos na RMSP são transportados para áreas remotas, diminuindo a concentração dos mesmos nas regiões emissoras. / The effects caused by urbanization in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), known as urban heat island, are studied through the use of numerical modeling and some observed data, collected in the 1999’s winter time during the first phase of intensive field measurements from the Thematic Project FAPESP “Meteorology and Air Pollution in São Paulo” and also from CETESB automatic network. A 424 m resolution land use file was created using LANDSAT-5 satellite pictures where two different kinds of urban regions were identified. The main differences between these regions are the vertical structure and spacing between buildings. Simulations performed with an appropriate parameterization for the treatment of surface properties in urban areas showed that anthropogenic sources due to traffic are of great importance to the temperature and humidity diurnal cycle in MASP. Comparisons between simulated and observed surface data had a correlation coefficient greater than 0.9 for temperature and greater than 0.8 for relative humidity. The interaction between the see breeze and the urban heat island intensify the convergence zones in the center of the city, eventually causing the re-circulation of pollutants in this region. Simulations of the urbanization effects showed that the urban heat island is responsible for a faster propagation of the sea breeze front up to the center of the MASP, remaining stationary in this region for some time. The topographic effects are fundamental in the intensity of the sea breeze and its inland propagation. The presence of large water bodies, as the Guarapiranga and Billings Dams, contribute to a decrease in the temperature diurnal cycle amplitudes because of the lake breeze circulations generated by them. The use of a simple dispersion model showed that with the propagation of the sea breeze front to the countryside (in the direction SE-NW), pollutants emitted in MASP are transported to remote areas, causing a decrease in the concentration of these pollutants in the source region.

Eventos de brisa marítima (BM) são comuns na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). No verão, em particular, estão associados com tempestades, chuvas, rajadas de vento, granizo e descargas atmosféricas intensas na RMSP. Utilizou-se o método de OLIVEIRA e SILVA DIAS (1982) para identificar os eventos de BM. Todos os eventos de BM entre 2005 e 2008 foram analisados por meio de medições de superfície, altitude, radares meteorológicos, satélite e modelagem numérica da atmosfera. Em geral, a penetração da frente de BM na RMSP ocorre entre o meio e o fim da tarde com aumento da temperatura do ponto de orvalho. Ainda, o ambiente urbano mais aquecido tende a intensificar as tempestades que podem produzir enchentes, alagamentos, queda de árvores, entre outros impactos socioeconômicos muito significativos. A partição anual pluviométrica devido a BM foi estimado com o radar meteorológico de São Paulo. Os resultados indicam um núcleo de máxima precipitação acumulada com pico de 600 mm sobre a RMSP, muito maior que no entorno dessa. A modelagem com o ARPS permitiu simular condições médias espaciais em baixos, médios e altos níveis de diversas variáveis dos eventos analisados. As simulações de controle e específicas com ARPS sugerem um impacto significativo da cobertura do solo na distribuição espacial da precipitação. As análises foram complementadas com medições do radar meteorológico MXPOL e demonstram a importância desse tipo de sensoriamento remoto na detecção e previsão a curtíssimo prazo da penetração de BM, com alta resolução espaço-temporal. / Sea breeze events (SB) are common in Metropolitan area at São Paulo (MASP). Particularly, in the summer, SB triggers over MASP deep convection, heavy rainfall, wind gusts, hail and lightning. OLIVEIRA and SILVA DIAS (1982) method was used to identify the SB events. SB events between 2005 and 2008 were analysed by means of surface and upper air measurements, weather radar, satellite and numerical modelling. In general, the SB front penetrates in MASP between midafternoon and evening increasing dew point. Moreover, the warmer urban environment tends to intensify storms that produce flooding, falling trees, among other large socioeconomic impacts. The annual rainfall partition due to SB was estimated using the São Paulo weather radar. The results indicate a core of maximum rainfall accumulation of 600 mm over MASP, much larger than that in the vicinity. The modelling with ARPS allowed simulate conditions spatial average in low, medium and upper levels of several variables of the analysed events. Moreover, the ARPS system was used to simulate SB with control and specific runs. Results suggest significant impact of surface cover on rainfall distribution. MXPOL weather radar measurements of SB were important in detecting and nowcasting SB inflow at very high spatial and temporal resolution.

A Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) conta com mais de 20 milhões de habitantes em 7958 km², o que a caracteriza como uma megacidade. Este fato ocasiona o efeito de ilha de calor que pode resultar em interações complexas com circulações de mesoescala, tais como a brisa marítima, podendo influenciar nos padrões de circulação local e afetar diretamente o tempo e o clima da região. Dessa forma, através da modelagem numérica com o modelo de mesoescala WRF este trabalho se propôs a analisar e avaliar os possíveis efeitos da expansão da mancha urbana - passada e futura - na modificação destes padrões em duas estações do ano de 2007: inverno (18/08) e verão (07/03). Para isto introduziu-se diferentes manchas urbanas no modelo, supondo nenhuma urbanização, urbanização observada em 1952 e em 2007, bem como uma suposta urbanização prevista para o ano de 2030. O acoplamento de um modelo de dossel urbano junto ao WRF também foi avaliado, e os resultados mostraram que para o inverno a inclusão do mesmo se mostrou dispensável, enquanto para o verão as simulações em que o módulo esteve ativo se mostraram mais coerentes à realidade. Para as duas estações observou-se a influência da expansão da mancha urbana nos eventos de brisa marítima, sendo que quanto maior a área urbanizada maior o tempo de deslocamento da frente de brisa continente adentro, podendo a diferença chegar a 2 horas. Diferenças na temperatura também puderam ser vistas, principalmente à noite no período de inverno, de forma que algumas regiões chegaram a apresentar 6 °C a mais em 2007. Observou- se uma frente de umidade acompanhando a frente de brisa marítima e quanto maior a urbanização, menor a quantidade de umidade associada, chegando a uma redução de 22% durante o inverno e de 33% durante o verão. No inverno não foram observadas grandes diferenças na precipitação, enquanto que no verão foram encontradas diferenças significativas em praticamente todo o domínio de simulação, chegando a 50 mm em determinadas regiões (a mais ou a menos). Tais diferenças na precipitação não se mostraram lineares com a expansão da mancha urbana. Cortes verticais não evidenciaram circulações bem definidas associadas à ilha de calor, nem para o inverno nem para o verão, no entanto, claramente pôde-se observar a influência que a expansão urbana tem sobre os episódios de brisa marítima, em quaisquer das variáveis meteorológicas analisadas. / The Metropolitan Area of São Paulo (MASP) has over 20 million inhabitants over a 7958 km² area, which characterizes a megacity. This fact causes the heat island effect that can result in complex interactions with mesoscale circulations such as the sea breeze and can influence the local circulation and directly affect the weather and climate of the region. Therefore, through numerical modeling of the atmosphere using the WRF mesoscale model this work analyses and evaluates the possible effects of urban expansion - past and future on the modification of these patterns in two days representatives of the winter and summer (18/08 and 07/03, respectively). For that purpose we introduced different types of urban areas in the model, assuming no urbanization, using the urbanization observed in 1952 and 2007 as well as a hypothetical urbanization numerically predicted for the year of 2030. The coupling of an urban canopy model (UCM) along with WRF was also evaluated and the results showed that the inclusion of UCM proved to be unnecessary during wintertime. However, in the summer, the simulations where the module was activated were more consistent with reality. For the two seasons we observed the influence of urban expansion in the events of sea breeze, and the higher the urbanized area more increased was the travel time of the sea breeze front inland, being the time difference as high as 2 hours. Differences in temperature were also observed, especially at night in the winter, so that some regions were as high as 6 °C hotter in 2007. A moisture front accompanying the sea breeze front and the higher the urbanization the lower the amount of moisture associated, reaching a reduction of 22% during winter and 33% during the summer. During the winter no major differences were observed in precipitation, while in the summer significant differences were found almost over all simulation domain, reaching 50 mm in certain regions (positive or negative). Such differences in precipitation were not linear with the expansion of urban area. Vertical sections did not show well-defined circulations associated with urban heat island, neither for the winter nor for summer, however, we can clearly observe the influence that urban area extension has on episodes of sea breeze in any of the weather variables.

A Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) conta com mais de 20 milhões de habitantes em 7958 km², o que a caracteriza como uma megacidade. Este fato ocasiona o efeito de ilha de calor que pode resultar em interações complexas com circulações de mesoescala, tais como a brisa marítima, podendo influenciar nos padrões de circulação local e afetar diretamente o tempo e o clima da região. Dessa forma, através da modelagem numérica com o modelo de mesoescala WRF este trabalho se propôs a analisar e avaliar os possíveis efeitos da expansão da mancha urbana - passada e futura - na modificação destes padrões em duas estações do ano de 2007: inverno (18/08) e verão (07/03). Para isto introduziu-se diferentes manchas urbanas no modelo, supondo nenhuma urbanização, urbanização observada em 1952 e em 2007, bem como uma suposta urbanização prevista para o ano de 2030. O acoplamento de um modelo de dossel urbano junto ao WRF também foi avaliado, e os resultados mostraram que para o inverno a inclusão do mesmo se mostrou dispensável, enquanto para o verão as simulações em que o módulo esteve ativo se mostraram mais coerentes à realidade. Para as duas estações observou-se a influência da expansão da mancha urbana nos eventos de brisa marítima, sendo que quanto maior a área urbanizada maior o tempo de deslocamento da frente de brisa continente adentro, podendo a diferença chegar a 2 horas. Diferenças na temperatura também puderam ser vistas, principalmente à noite no período de inverno, de forma que algumas regiões chegaram a apresentar 6 °C a mais em 2007. Observou- se uma frente de umidade acompanhando a frente de brisa marítima e quanto maior a urbanização, menor a quantidade de umidade associada, chegando a uma redução de 22% durante o inverno e de 33% durante o verão. No inverno não foram observadas grandes diferenças na precipitação, enquanto que no verão foram encontradas diferenças significativas em praticamente todo o domínio de simulação, chegando a 50 mm em determinadas regiões (a mais ou a menos). Tais diferenças na precipitação não se mostraram lineares com a expansão da mancha urbana. Cortes verticais não evidenciaram circulações bem definidas associadas à ilha de calor, nem para o inverno nem para o verão, no entanto, claramente pôde-se observar a influência que a expansão urbana tem sobre os episódios de brisa marítima, em quaisquer das variáveis meteorológicas analisadas. / The Metropolitan Area of São Paulo (MASP) has over 20 million inhabitants over a 7958 km² area, which characterizes a megacity. This fact causes the heat island effect that can result in complex interactions with mesoscale circulations such as the sea breeze and can influence the local circulation and directly affect the weather and climate of the region. Therefore, through numerical modeling of the atmosphere using the WRF mesoscale model this work analyses and evaluates the possible effects of urban expansion - past and future on the modification of these patterns in two days representatives of the winter and summer (18/08 and 07/03, respectively). For that purpose we introduced different types of urban areas in the model, assuming no urbanization, using the urbanization observed in 1952 and 2007 as well as a hypothetical urbanization numerically predicted for the year of 2030. The coupling of an urban canopy model (UCM) along with WRF was also evaluated and the results showed that the inclusion of UCM proved to be unnecessary during wintertime. However, in the summer, the simulations where the module was activated were more consistent with reality. For the two seasons we observed the influence of urban expansion in the events of sea breeze, and the higher the urbanized area more increased was the travel time of the sea breeze front inland, being the time difference as high as 2 hours. Differences in temperature were also observed, especially at night in the winter, so that some regions were as high as 6 °C hotter in 2007. A moisture front accompanying the sea breeze front and the higher the urbanization the lower the amount of moisture associated, reaching a reduction of 22% during winter and 33% during the summer. During the winter no major differences were observed in precipitation, while in the summer significant differences were found almost over all simulation domain, reaching 50 mm in certain regions (positive or negative). Such differences in precipitation were not linear with the expansion of urban area. Vertical sections did not show well-defined circulations associated with urban heat island, neither for the winter nor for summer, however, we can clearly observe the influence that urban area extension has on episodes of sea breeze in any of the weather variables.