Este trabalho buscou avaliar o comportamento dos fluxos de CO2, simulados pelo modelo de superfície SiB2, a partir da adoção dos dados de reanálise CFSR-NCEP como condições de contorno atmosféricas. Para a validação dos resultados obtidos utilizou-se uma análise estatística, através de um coeficiente de ajuste, o qual foi embasado nos parâmetros simulados em comparação aos dados observados, sendo estes obtidos pela torre micrometeorológica sitiada na área de cultivo. O estudo foi aplicado ao sítio experimental de soja localizado em Cruz Alta (-28,6036; -53,6736) no Rio Grande do sul e o período adotado compreendeu os anos de 2008 e 2009. Inicialmente foi necessário realizar a calibração de alguns parâmetros presentes nas sub-rotinas (módulos) do modelo. Para tanto, foi adotada uma metodologia em que os parâmetros foram calibrados conforme os módulos sequenciais, respeitando a seguinte ordem: aerodinâmico, transferência radiativa, difusão hidráulica do solo e fotossíntese e condutância estomática. A calibração do módulo aerodinâmico foi aplicada aos parâmetros referentes à altura do dossel, fração de cobertura vegetal e distribuição do ângulo foliar. No módulo de transferência radiativa, foi calibrado o parâmetro de reflectância da folha viva no visível. A calibração dos parâmetros referentes ao módulo de difusão hidráulica do solo foi realizada na porosidade do solo, profundidade individual das camadas e expoente de umidade. No módulo de fotossíntese e condutância estomática os parâmetros testados foram índice de área foliar, condutância estomática mínima e temperatura crítica para a respiração foliar. A calibração destes parâmetros permitiu que se obtivesse uma substancial melhoria na simulação dos fluxos de CO2 pelo modelo, obtendo-se um ganho expressivo na qualidade da simulação. Esta etapa constitui fundamental importância, uma vez que permitiu que a adoção dos dados de reanálise fosse efetuada no modelo adequado à área de estudo. No que tange a etapa final desta pesquisa, destaca-se que os dados do CFSR foram utilizados como condição de contorno atmosférica. Estas condições são necessárias à inicialização do modelo e originalmente utilizam-se as variáveis meteorológicas obtidas a partir da estação do INMET. Foram adotadas as variáveis referentes à temperatura do ar, pressão atmosférica ao nível do mar, precipitação, radiação de onda curta incidente e velocidade do vento, utilizadas para descrever o estado físico da atmosfera nas novas simulações dos fluxos de CO2, as quais foram comparadas aos dados observados da torre. A partir dos resultados obtidos, presumiu-se que a utilização dos dados de reanálise CFSR-NCEP pode ser considerada aceitável na aplicação de estudos dos fluxos de CO2 a partir do modelo SiB2, ressaltando-se que a calibração do referido modelo à área de estudo é de grande importância para sua adequação e obtenção de resultados mais satisfatórios. / The present work aimed to evaluate the behavior of CO2 fluxes, run by the Simple Biosphere Model (SiB2), by adopting CFSR-NCEP data reanalyzed as an atmospheric boundary condition. A statistical analysis was used in order to validate the results obtained using a coefficient for the adjusted model based on the simulation parameters when compared to the data observed in field, which was obtained by the micrometeorological tower located on the cultivation areas. The study was applied in a soybean experimental site located in Cruz Alta (-28,6036; -53,6736), in the state of Rio Grande do Sul, Southern Brazil between 2008 and 2009. Some of the parameters presented in the subroutines of the model had to be adjusted first. For such, a methodology in which the parameters were calibrated in sequential modules was applied according to the following order: aerodynamics, radiative transfer, hydraulic diffusion of the soil and photosynthesis and stomatal conductance. In the aerodynamics module, the calibration was made using the parameters for the canopy height, vegetation coverage and leaf-angle distribution. For the radiative transfer, the calibration used the parameters for the live leaf transmittance visible reflectance. The calibration for the hydraulic diffusion of the soil was accomplished in the soil porosity, depth of individual layers and humidity exponent. For the photosynthesis and stomatal conductance, the parameters tested were the leaf area index, minimum stomatal conductance and leaf respiration critical temperature. It could thus be possible to obtain a considerable improvement for the simulation of the CO2 fluxes in this model for a high-quality simulation. That stage was significantly important since it enabled the reanalysis data to be set in the best model for the studied area. Regarding the final stage of this study, data from the CFSR were used as the atmospheric boundary condition instead of originally applied meteorological variables from the INMET station. Variables concerning air temperature, air pressure at sea level, precipitation, incident short-wave radiation and wind speed were used in order to describe the physical condition of the atmosphere in new simulations with CO2 fluxes, and then compared to the data observed in the micrometeorological tower. From the results, using the CFSR-NCEP reanalysis data can be considered acceptable for studies on CO2 fluxes from the SiB2 model. Yet, calibrating this model for the studied area is a key factor for its suitability and for obtaining adequate results.

Este trabalho buscou avaliar o comportamento dos fluxos de CO2, simulados pelo modelo de superfície SiB2, a partir da adoção dos dados de reanálise CFSR-NCEP como condições de contorno atmosféricas. Para a validação dos resultados obtidos utilizou-se uma análise estatística, através de um coeficiente de ajuste, o qual foi embasado nos parâmetros simulados em comparação aos dados observados, sendo estes obtidos pela torre micrometeorológica sitiada na área de cultivo. O estudo foi aplicado ao sítio experimental de soja localizado em Cruz Alta (-28,6036; -53,6736) no Rio Grande do sul e o período adotado compreendeu os anos de 2008 e 2009. Inicialmente foi necessário realizar a calibração de alguns parâmetros presentes nas sub-rotinas (módulos) do modelo. Para tanto, foi adotada uma metodologia em que os parâmetros foram calibrados conforme os módulos sequenciais, respeitando a seguinte ordem: aerodinâmico, transferência radiativa, difusão hidráulica do solo e fotossíntese e condutância estomática. A calibração do módulo aerodinâmico foi aplicada aos parâmetros referentes à altura do dossel, fração de cobertura vegetal e distribuição do ângulo foliar. No módulo de transferência radiativa, foi calibrado o parâmetro de reflectância da folha viva no visível. A calibração dos parâmetros referentes ao módulo de difusão hidráulica do solo foi realizada na porosidade do solo, profundidade individual das camadas e expoente de umidade. No módulo de fotossíntese e condutância estomática os parâmetros testados foram índice de área foliar, condutância estomática mínima e temperatura crítica para a respiração foliar. A calibração destes parâmetros permitiu que se obtivesse uma substancial melhoria na simulação dos fluxos de CO2 pelo modelo, obtendo-se um ganho expressivo na qualidade da simulação. Esta etapa constitui fundamental importância, uma vez que permitiu que a adoção dos dados de reanálise fosse efetuada no modelo adequado à área de estudo. No que tange a etapa final desta pesquisa, destaca-se que os dados do CFSR foram utilizados como condição de contorno atmosférica. Estas condições são necessárias à inicialização do modelo e originalmente utilizam-se as variáveis meteorológicas obtidas a partir da estação do INMET. Foram adotadas as variáveis referentes à temperatura do ar, pressão atmosférica ao nível do mar, precipitação, radiação de onda curta incidente e velocidade do vento, utilizadas para descrever o estado físico da atmosfera nas novas simulações dos fluxos de CO2, as quais foram comparadas aos dados observados da torre. A partir dos resultados obtidos, presumiu-se que a utilização dos dados de reanálise CFSR-NCEP pode ser considerada aceitável na aplicação de estudos dos fluxos de CO2 a partir do modelo SiB2, ressaltando-se que a calibração do referido modelo à área de estudo é de grande importância para sua adequação e obtenção de resultados mais satisfatórios. / The present work aimed to evaluate the behavior of CO2 fluxes, run by the Simple Biosphere Model (SiB2), by adopting CFSR-NCEP data reanalyzed as an atmospheric boundary condition. A statistical analysis was used in order to validate the results obtained using a coefficient for the adjusted model based on the simulation parameters when compared to the data observed in field, which was obtained by the micrometeorological tower located on the cultivation areas. The study was applied in a soybean experimental site located in Cruz Alta (-28,6036; -53,6736), in the state of Rio Grande do Sul, Southern Brazil between 2008 and 2009. Some of the parameters presented in the subroutines of the model had to be adjusted first. For such, a methodology in which the parameters were calibrated in sequential modules was applied according to the following order: aerodynamics, radiative transfer, hydraulic diffusion of the soil and photosynthesis and stomatal conductance. In the aerodynamics module, the calibration was made using the parameters for the canopy height, vegetation coverage and leaf-angle distribution. For the radiative transfer, the calibration used the parameters for the live leaf transmittance visible reflectance. The calibration for the hydraulic diffusion of the soil was accomplished in the soil porosity, depth of individual layers and humidity exponent. For the photosynthesis and stomatal conductance, the parameters tested were the leaf area index, minimum stomatal conductance and leaf respiration critical temperature. It could thus be possible to obtain a considerable improvement for the simulation of the CO2 fluxes in this model for a high-quality simulation. That stage was significantly important since it enabled the reanalysis data to be set in the best model for the studied area. Regarding the final stage of this study, data from the CFSR were used as the atmospheric boundary condition instead of originally applied meteorological variables from the INMET station. Variables concerning air temperature, air pressure at sea level, precipitation, incident short-wave radiation and wind speed were used in order to describe the physical condition of the atmosphere in new simulations with CO2 fluxes, and then compared to the data observed in the micrometeorological tower. From the results, using the CFSR-NCEP reanalysis data can be considered acceptable for studies on CO2 fluxes from the SiB2 model. Yet, calibrating this model for the studied area is a key factor for its suitability and for obtaining adequate results.

Este trabalho buscou avaliar o comportamento dos fluxos de CO2, simulados pelo modelo de superfície SiB2, a partir da adoção dos dados de reanálise CFSR-NCEP como condições de contorno atmosféricas. Para a validação dos resultados obtidos utilizou-se uma análise estatística, através de um coeficiente de ajuste, o qual foi embasado nos parâmetros simulados em comparação aos dados observados, sendo estes obtidos pela torre micrometeorológica sitiada na área de cultivo. O estudo foi aplicado ao sítio experimental de soja localizado em Cruz Alta (-28,6036; -53,6736) no Rio Grande do sul e o período adotado compreendeu os anos de 2008 e 2009. Inicialmente foi necessário realizar a calibração de alguns parâmetros presentes nas sub-rotinas (módulos) do modelo. Para tanto, foi adotada uma metodologia em que os parâmetros foram calibrados conforme os módulos sequenciais, respeitando a seguinte ordem: aerodinâmico, transferência radiativa, difusão hidráulica do solo e fotossíntese e condutância estomática. A calibração do módulo aerodinâmico foi aplicada aos parâmetros referentes à altura do dossel, fração de cobertura vegetal e distribuição do ângulo foliar. No módulo de transferência radiativa, foi calibrado o parâmetro de reflectância da folha viva no visível. A calibração dos parâmetros referentes ao módulo de difusão hidráulica do solo foi realizada na porosidade do solo, profundidade individual das camadas e expoente de umidade. No módulo de fotossíntese e condutância estomática os parâmetros testados foram índice de área foliar, condutância estomática mínima e temperatura crítica para a respiração foliar. A calibração destes parâmetros permitiu que se obtivesse uma substancial melhoria na simulação dos fluxos de CO2 pelo modelo, obtendo-se um ganho expressivo na qualidade da simulação. Esta etapa constitui fundamental importância, uma vez que permitiu que a adoção dos dados de reanálise fosse efetuada no modelo adequado à área de estudo. No que tange a etapa final desta pesquisa, destaca-se que os dados do CFSR foram utilizados como condição de contorno atmosférica. Estas condições são necessárias à inicialização do modelo e originalmente utilizam-se as variáveis meteorológicas obtidas a partir da estação do INMET. Foram adotadas as variáveis referentes à temperatura do ar, pressão atmosférica ao nível do mar, precipitação, radiação de onda curta incidente e velocidade do vento, utilizadas para descrever o estado físico da atmosfera nas novas simulações dos fluxos de CO2, as quais foram comparadas aos dados observados da torre. A partir dos resultados obtidos, presumiu-se que a utilização dos dados de reanálise CFSR-NCEP pode ser considerada aceitável na aplicação de estudos dos fluxos de CO2 a partir do modelo SiB2, ressaltando-se que a calibração do referido modelo à área de estudo é de grande importância para sua adequação e obtenção de resultados mais satisfatórios. / The present work aimed to evaluate the behavior of CO2 fluxes, run by the Simple Biosphere Model (SiB2), by adopting CFSR-NCEP data reanalyzed as an atmospheric boundary condition. A statistical analysis was used in order to validate the results obtained using a coefficient for the adjusted model based on the simulation parameters when compared to the data observed in field, which was obtained by the micrometeorological tower located on the cultivation areas. The study was applied in a soybean experimental site located in Cruz Alta (-28,6036; -53,6736), in the state of Rio Grande do Sul, Southern Brazil between 2008 and 2009. Some of the parameters presented in the subroutines of the model had to be adjusted first. For such, a methodology in which the parameters were calibrated in sequential modules was applied according to the following order: aerodynamics, radiative transfer, hydraulic diffusion of the soil and photosynthesis and stomatal conductance. In the aerodynamics module, the calibration was made using the parameters for the canopy height, vegetation coverage and leaf-angle distribution. For the radiative transfer, the calibration used the parameters for the live leaf transmittance visible reflectance. The calibration for the hydraulic diffusion of the soil was accomplished in the soil porosity, depth of individual layers and humidity exponent. For the photosynthesis and stomatal conductance, the parameters tested were the leaf area index, minimum stomatal conductance and leaf respiration critical temperature. It could thus be possible to obtain a considerable improvement for the simulation of the CO2 fluxes in this model for a high-quality simulation. That stage was significantly important since it enabled the reanalysis data to be set in the best model for the studied area. Regarding the final stage of this study, data from the CFSR were used as the atmospheric boundary condition instead of originally applied meteorological variables from the INMET station. Variables concerning air temperature, air pressure at sea level, precipitation, incident short-wave radiation and wind speed were used in order to describe the physical condition of the atmosphere in new simulations with CO2 fluxes, and then compared to the data observed in the micrometeorological tower. From the results, using the CFSR-NCEP reanalysis data can be considered acceptable for studies on CO2 fluxes from the SiB2 model. Yet, calibrating this model for the studied area is a key factor for its suitability and for obtaining adequate results.

Much of the child welfare literature addresses risk factors, incidence, and consequences of abuse and neglect, and innovative programs, services, and interventions designed to serve at-risk and maltreated children, youth, and their families. Less attention has been given to how state and local governments oversee the public child welfare system and respond to federal mandates, especially in achieving positive outcomes for this vulnerable population. In 1997, the Congress enacted the Adoption and Safe Families Act (ASFA). This legislation mandates that all states meet certain performance and accountability standards regarding safety, permanency, and well-being of children served by their child welfare systems. These issues are important for the approximately 500,000 children in foster care at any point in time. There is also significant concern for the millions of children involved in the child welfare system through investigations, court proceedings, and both mandated and voluntary services. A significant effort resulting from ASFA is the Child and Family Services Reviews (CFSRs). The myriad requirements under ASFA and the CFSRs create a federal mandate for changes in the way state child welfare systems meet the needs of the children, youth, and families they serve and a process for improving federally defined outcomes. This study examined how states responded to federal requirements of the CFSRs. Specifically, it looked at how states proposed to address shortcomings identified in relation to two individual child and family well-being outcomes and two systemic factors where they had failed to meet conformance criteria in their CFSR. It is important to understand how the federal-state process transpired to ameliorate these conditions without additional federal funding to implement the CFSR requirements. Results of this study describe six states' strategies related to two well-being outcomes, specifically in the areas of education, physical health, and mental health, and two systemic factors, service array and agency responsiveness to the community, as identified in their Program Improvement Plans (PIPs). Four central themes emerge: complexity of the problems, knowledge base and data to guide improvements, resource availability, and collaboration among agencies. These themes help inform states on the potential benefits and challenges in responding to federal mandates. / Ph. D.

Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) são eventos meteorológicos de difícil previsão, que resultam em tempestades severas e desastres. O objetivo deste trabalho é indicar as características em grande escala do ambiente atmosférico favorável para a formação de CCM no Sul do Brasil, entre 1998 e 2007. Fez-se uso da base de dados de CCM de Durkee e Mote (2009), assim como das variáveis de Potencial de Energia Convectiva Disponível (CAPE), ponto de orvalho, temperatura, altura geopotencial, componentes de vento u e v e umidade relativa da reanálise do National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), coletadas entre 2,5 e 5,5 horas antes do desenvolvimento dos CCM. Com o método de Análise das Componentes Principais (ACP), geraram-se as composições do ambiente atmosférico médio favorável ao desenvolvimento dos CCM, para comparar o grupo dos que ocorreram no Sul do Brasil ao dos que atuaram em outras regiões da AS. Usando como dado de entrada as variáveis de altura geopotencial e temperatura (em 850 hPa), foram encontradas quatro componentes principais para cada um dos grupos de CCM. Com base nas componentes principais, nas variáveis atmosféricas e nas cartas sinóticas, foram reconstruídos os ambientes atmosféricos médios para identificar o comportamento das características atmosféricas prévias aos CCM para cada conjunto de eventos. Os resultados identificaram 303 CCM, 96 no Sul do Brasil, 168 em outras regiões da AS e 39 oceânicos. O ambiente atmosférico médio dos 168 CCM não apresentou características homogêneas, pois 75% das componentes não possuíam jatos de baixos níveis (JBN) dentro dos critérios adotados, mas a presença de um escoamento meridional. Esse fluxo, ao encontrar com a região de divergência dos jatos de altos níveis (JAN), foi um dos fatores favoráveis para a convecção, já que seus valores de CAPE (≥ 450 J kg-1) eram menores que a média esperada para formação de tempestades e só uma das componentes teve frentes frias associadas. Por outro lado, o grupo dos 96 CCM que atuaram no Sul do Brasil mostrou-se cerca de 50.000 km² maior em extensão que os das outras regiões da AS e dos EUA e com duração de pelo menos 3 h a mais. Além disso, as características atmosféricas do grupo de CCM do Sul do Brasil mostraram padrões homogêneos, podendo indicar a formação de CCM nessa região quando: o campo de ventos médios em 850 e 200 hPa, se encontrarem em posição ortogonal, indicando acoplamento entre os jatos de baixos e altos níveis; os valores de CAPE forem ≥ 600 J kg-1 e o cisalhamento vertical estiver entre 7 e 12 m s-1; houver atuação das frentes frias no sul da AS; a umidade relativa disponível estiver concentrada próxima à região Sul do Brasil, com valores maiores que 80%; a altura geopotencial (850 hPa) apresentar um cavado na região gênese dos CCM e a temperatura (850 hPa) estiver mais elevada próxima e ao norte da região de formação. / Mesoscale Convective Complexes (MCCs) are meteorological events difficult to forecast, which result in severe storms and other natural hazards. This study’s objective is to indicate the large-scale atmospheric environment favorable to develop MCCs in Southern Brazil during the 1998–2007 period. The MCCs database used was from Durkee and Mote (2009) and the variables selected include CAPE (Convective Available Potential Energy), dewpoint temperature, temperature, geopotential height, and relative humidity from National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), collected from 2,5 to 5,5 hours before the MCCs’ development. Principal component analysis (PCA) method was used to construct the average atmospheric environments of MCCs group that occurred in Southern Brazil to compare with MCCs that occurred in other regions of South America. Temperature and geopotential height were the variables used for the PCA, resulting in four principal components to each MCCs group. Based on these principal components, meteorological variables and synoptic charts, average atmospheric environments were built to understand the atmospheric parameters that indicate the development of MCCs in each group. Results show 303 MMCs, 96 were located in Southern Brazil, 168 in South America and 39 in the South Atlantic Ocean. The average atmospheric environment from the group of 168 MCCs did not indicate homogeneous characteristics, as 75% of its principal components cannot be characterized as having a low-level jet (LLJ) in the wind field, instead only a meridional flux of humid and warm air at 850 hPa. This air coupled with the upperlevel jet (ULJ) was found to be responsible for convection developing MCCs, as CAPE (≥ 450 J kg-1) was below the average to produce storms and only one component was associated with a cold front. On the other hand, the MCCs’ group of Southern Brazil is on the order of 50.000 km² larger and 3 hours longer than MCCs from other regions of South America and from the United States. Furthermore, the atmospheric characteristics of the Southern Brazil MCCs’ group revealed homogenous patterns, which suggest that the development of MCCs in this region starts when: the mean wind field indicate a coupled LLJ (jet streak between 10 and 12 m s-1) and ULJ (jet streak ≥ 32 m s-1), CAPE value is ≥ 600 J kg-1 and the vertical wind shear is from 7 to 12 m s-1, cold fronts are active in Southern South America, the relative humidity is concentrated in Southern Brazil and above 80%, the geopotential height (850 hPa) indicate a trough in the genesis region of MCCs and the temperature (850 hPa) is higher near and northern the genesis region.

Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) são eventos meteorológicos de difícil previsão, que resultam em tempestades severas e desastres. O objetivo deste trabalho é indicar as características em grande escala do ambiente atmosférico favorável para a formação de CCM no Sul do Brasil, entre 1998 e 2007. Fez-se uso da base de dados de CCM de Durkee e Mote (2009), assim como das variáveis de Potencial de Energia Convectiva Disponível (CAPE), ponto de orvalho, temperatura, altura geopotencial, componentes de vento u e v e umidade relativa da reanálise do National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), coletadas entre 2,5 e 5,5 horas antes do desenvolvimento dos CCM. Com o método de Análise das Componentes Principais (ACP), geraram-se as composições do ambiente atmosférico médio favorável ao desenvolvimento dos CCM, para comparar o grupo dos que ocorreram no Sul do Brasil ao dos que atuaram em outras regiões da AS. Usando como dado de entrada as variáveis de altura geopotencial e temperatura (em 850 hPa), foram encontradas quatro componentes principais para cada um dos grupos de CCM. Com base nas componentes principais, nas variáveis atmosféricas e nas cartas sinóticas, foram reconstruídos os ambientes atmosféricos médios para identificar o comportamento das características atmosféricas prévias aos CCM para cada conjunto de eventos. Os resultados identificaram 303 CCM, 96 no Sul do Brasil, 168 em outras regiões da AS e 39 oceânicos. O ambiente atmosférico médio dos 168 CCM não apresentou características homogêneas, pois 75% das componentes não possuíam jatos de baixos níveis (JBN) dentro dos critérios adotados, mas a presença de um escoamento meridional. Esse fluxo, ao encontrar com a região de divergência dos jatos de altos níveis (JAN), foi um dos fatores favoráveis para a convecção, já que seus valores de CAPE (≥ 450 J kg-1) eram menores que a média esperada para formação de tempestades e só uma das componentes teve frentes frias associadas. Por outro lado, o grupo dos 96 CCM que atuaram no Sul do Brasil mostrou-se cerca de 50.000 km² maior em extensão que os das outras regiões da AS e dos EUA e com duração de pelo menos 3 h a mais. Além disso, as características atmosféricas do grupo de CCM do Sul do Brasil mostraram padrões homogêneos, podendo indicar a formação de CCM nessa região quando: o campo de ventos médios em 850 e 200 hPa, se encontrarem em posição ortogonal, indicando acoplamento entre os jatos de baixos e altos níveis; os valores de CAPE forem ≥ 600 J kg-1 e o cisalhamento vertical estiver entre 7 e 12 m s-1; houver atuação das frentes frias no sul da AS; a umidade relativa disponível estiver concentrada próxima à região Sul do Brasil, com valores maiores que 80%; a altura geopotencial (850 hPa) apresentar um cavado na região gênese dos CCM e a temperatura (850 hPa) estiver mais elevada próxima e ao norte da região de formação. / Mesoscale Convective Complexes (MCCs) are meteorological events difficult to forecast, which result in severe storms and other natural hazards. This study’s objective is to indicate the large-scale atmospheric environment favorable to develop MCCs in Southern Brazil during the 1998–2007 period. The MCCs database used was from Durkee and Mote (2009) and the variables selected include CAPE (Convective Available Potential Energy), dewpoint temperature, temperature, geopotential height, and relative humidity from National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), collected from 2,5 to 5,5 hours before the MCCs’ development. Principal component analysis (PCA) method was used to construct the average atmospheric environments of MCCs group that occurred in Southern Brazil to compare with MCCs that occurred in other regions of South America. Temperature and geopotential height were the variables used for the PCA, resulting in four principal components to each MCCs group. Based on these principal components, meteorological variables and synoptic charts, average atmospheric environments were built to understand the atmospheric parameters that indicate the development of MCCs in each group. Results show 303 MMCs, 96 were located in Southern Brazil, 168 in South America and 39 in the South Atlantic Ocean. The average atmospheric environment from the group of 168 MCCs did not indicate homogeneous characteristics, as 75% of its principal components cannot be characterized as having a low-level jet (LLJ) in the wind field, instead only a meridional flux of humid and warm air at 850 hPa. This air coupled with the upperlevel jet (ULJ) was found to be responsible for convection developing MCCs, as CAPE (≥ 450 J kg-1) was below the average to produce storms and only one component was associated with a cold front. On the other hand, the MCCs’ group of Southern Brazil is on the order of 50.000 km² larger and 3 hours longer than MCCs from other regions of South America and from the United States. Furthermore, the atmospheric characteristics of the Southern Brazil MCCs’ group revealed homogenous patterns, which suggest that the development of MCCs in this region starts when: the mean wind field indicate a coupled LLJ (jet streak between 10 and 12 m s-1) and ULJ (jet streak ≥ 32 m s-1), CAPE value is ≥ 600 J kg-1 and the vertical wind shear is from 7 to 12 m s-1, cold fronts are active in Southern South America, the relative humidity is concentrated in Southern Brazil and above 80%, the geopotential height (850 hPa) indicate a trough in the genesis region of MCCs and the temperature (850 hPa) is higher near and northern the genesis region.

Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) são eventos meteorológicos de difícil previsão, que resultam em tempestades severas e desastres. O objetivo deste trabalho é indicar as características em grande escala do ambiente atmosférico favorável para a formação de CCM no Sul do Brasil, entre 1998 e 2007. Fez-se uso da base de dados de CCM de Durkee e Mote (2009), assim como das variáveis de Potencial de Energia Convectiva Disponível (CAPE), ponto de orvalho, temperatura, altura geopotencial, componentes de vento u e v e umidade relativa da reanálise do National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), coletadas entre 2,5 e 5,5 horas antes do desenvolvimento dos CCM. Com o método de Análise das Componentes Principais (ACP), geraram-se as composições do ambiente atmosférico médio favorável ao desenvolvimento dos CCM, para comparar o grupo dos que ocorreram no Sul do Brasil ao dos que atuaram em outras regiões da AS. Usando como dado de entrada as variáveis de altura geopotencial e temperatura (em 850 hPa), foram encontradas quatro componentes principais para cada um dos grupos de CCM. Com base nas componentes principais, nas variáveis atmosféricas e nas cartas sinóticas, foram reconstruídos os ambientes atmosféricos médios para identificar o comportamento das características atmosféricas prévias aos CCM para cada conjunto de eventos. Os resultados identificaram 303 CCM, 96 no Sul do Brasil, 168 em outras regiões da AS e 39 oceânicos. O ambiente atmosférico médio dos 168 CCM não apresentou características homogêneas, pois 75% das componentes não possuíam jatos de baixos níveis (JBN) dentro dos critérios adotados, mas a presença de um escoamento meridional. Esse fluxo, ao encontrar com a região de divergência dos jatos de altos níveis (JAN), foi um dos fatores favoráveis para a convecção, já que seus valores de CAPE (≥ 450 J kg-1) eram menores que a média esperada para formação de tempestades e só uma das componentes teve frentes frias associadas. Por outro lado, o grupo dos 96 CCM que atuaram no Sul do Brasil mostrou-se cerca de 50.000 km² maior em extensão que os das outras regiões da AS e dos EUA e com duração de pelo menos 3 h a mais. Além disso, as características atmosféricas do grupo de CCM do Sul do Brasil mostraram padrões homogêneos, podendo indicar a formação de CCM nessa região quando: o campo de ventos médios em 850 e 200 hPa, se encontrarem em posição ortogonal, indicando acoplamento entre os jatos de baixos e altos níveis; os valores de CAPE forem ≥ 600 J kg-1 e o cisalhamento vertical estiver entre 7 e 12 m s-1; houver atuação das frentes frias no sul da AS; a umidade relativa disponível estiver concentrada próxima à região Sul do Brasil, com valores maiores que 80%; a altura geopotencial (850 hPa) apresentar um cavado na região gênese dos CCM e a temperatura (850 hPa) estiver mais elevada próxima e ao norte da região de formação. / Mesoscale Convective Complexes (MCCs) are meteorological events difficult to forecast, which result in severe storms and other natural hazards. This study’s objective is to indicate the large-scale atmospheric environment favorable to develop MCCs in Southern Brazil during the 1998–2007 period. The MCCs database used was from Durkee and Mote (2009) and the variables selected include CAPE (Convective Available Potential Energy), dewpoint temperature, temperature, geopotential height, and relative humidity from National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), collected from 2,5 to 5,5 hours before the MCCs’ development. Principal component analysis (PCA) method was used to construct the average atmospheric environments of MCCs group that occurred in Southern Brazil to compare with MCCs that occurred in other regions of South America. Temperature and geopotential height were the variables used for the PCA, resulting in four principal components to each MCCs group. Based on these principal components, meteorological variables and synoptic charts, average atmospheric environments were built to understand the atmospheric parameters that indicate the development of MCCs in each group. Results show 303 MMCs, 96 were located in Southern Brazil, 168 in South America and 39 in the South Atlantic Ocean. The average atmospheric environment from the group of 168 MCCs did not indicate homogeneous characteristics, as 75% of its principal components cannot be characterized as having a low-level jet (LLJ) in the wind field, instead only a meridional flux of humid and warm air at 850 hPa. This air coupled with the upperlevel jet (ULJ) was found to be responsible for convection developing MCCs, as CAPE (≥ 450 J kg-1) was below the average to produce storms and only one component was associated with a cold front. On the other hand, the MCCs’ group of Southern Brazil is on the order of 50.000 km² larger and 3 hours longer than MCCs from other regions of South America and from the United States. Furthermore, the atmospheric characteristics of the Southern Brazil MCCs’ group revealed homogenous patterns, which suggest that the development of MCCs in this region starts when: the mean wind field indicate a coupled LLJ (jet streak between 10 and 12 m s-1) and ULJ (jet streak ≥ 32 m s-1), CAPE value is ≥ 600 J kg-1 and the vertical wind shear is from 7 to 12 m s-1, cold fronts are active in Southern South America, the relative humidity is concentrated in Southern Brazil and above 80%, the geopotential height (850 hPa) indicate a trough in the genesis region of MCCs and the temperature (850 hPa) is higher near and northern the genesis region.

This thesis explores key aspects for synthesizing data across spatiotemporal scales relevant for water resources management in an Eastern Africa context. Specifically, the potential of large scale global precipitation datasets (GPDs) in data limited regions to overcome spatial and temporal data gaps is considered. The thesis also explores the potential to utilize limited and non-continuous streamflow and stream water chemistry observations to increase hydrological process understanding. The information gained is then used to build a coherent hydro-climatic framework for streamflow modelling. In this thesis, Kilombero Valley Drainage Basin (KVDB) in Tanzania is used as an example of a data limited region targeted for rapid development, intensification and expansion of agriculture. As such, it is representative for many regions across the Eastern Africa. With regards to the data synthesis, two satellite products, three reanalysis products and three interpolated products were evaluated based on their spatial and temporal precipitation patterns. Streamflow data from KVDB and eight subcatchments were then assessed for quality with regards to missing data. Furthermore, recession analysis was used to estimate catchment-scale characteristic drainage timescale. Results from these streamflow analyses, in conjunction with a hydrological tracer-based analysis, were then used for improved understanding of streamflow generation in the region. Finally, a coherent modelling framework using the HBV rainfall-runoff model was implemented and evaluated based on daily streamflow simulation. Despite the challenges of data limited regions and the often large uncertainty in results, this thesis demonstrates that improved process understanding could be obtained from limited streamflow records and a focused hydrochemical sampling when experimental design natural variability were leveraged to gain a large  signal to noise ratio. Combining results across all investigations rendered information useful for the conceptualization and implementation of the hydro-climatic modelling framework relevant in Kilombero Valley. For example, when synthesized into a coherent framework the GPDs could be downscaled and used for daily streamflow simulations at the catchment scale with moderate success. This is promising when considering the need for estimating impacts of potential future land use and climate change as well as agricultural intensification. / Denna avhandling utforskar aspekter på att syntetisera data med olika rumslig och temporal upplösning, vilket är centralt för vattenförvaltning i östra Afrika. Särskilt fokus ligger på att undersöka möjligheten till att använda globala nederbördsdataset för att fylla rumsliga och temporala luckor där data saknas. Avhandlingen undersökeräven möjligheten till att använda flödesdata med icke-kompletta tidsserier samt kemidata från vattendrag för att utöka kunskap-en om hydrologiska processer. Informationen används för att bygga upp ett integrerande ram-verk för hydro-klimatologisk modellering som exempelvis kan användas för att utforska ef-fekten av ett utökat och intensifierat jordburk på vattenresurser. I denna avhandling användes Kilomberodalens avrinningsområde (Tanzania) som exempel på ett databegränsat område där det pågår en intensiv utökning av jordbruksverksamhet. Detta område kan ses som representa-tivt för ett stort antal områden inom östra Afrika.Datasyntesen innefattade två nederbördsprodukter baserade på satellitdata, tre baserade på återanalysprodukter samt två baserade på interpolering av observervationsdata från regnmä-tare. Dessa åtta produkter utvärderades baserat på deras nederbördsmönster i rum och tid. Ut-över detta utvärderades vattenföringsdata från Kilomberodalens avrinningsområde samt åtta delavrinningsområden utifrån mängden saknad data i respektive tidsserie. Vidare användes resultaten från hydrologisk recessionsanalysför att uppskatta den karaktäristiska avrinningsti-den för avrinningsområden. Resultaten från recessionsanalysensamthydrologiskt spårämnes-försök användessedan för att utöka kunskapen om avrinningsbildning och vattenföring i om-rådet samt som stöd i valet av hydrologiskt modelleringsverktyg. Avslutningsvis användes HBV-avrinningsmodellen för att simulera daglig vattenföring. Trots utmaningen i att arbeta iett databegränsat område och de osäkerheter i resultat som detta tenderar att leda till visar resultaten att det var möjligt att använda begränsad vattenfö-ringsdata och vattenkemidata för att utöka den hydrologiska processförståelsen av området. Detta möjliggjordes genom ett experimentellt upplägg som utnyttjade till ett stort signal-till-brusförhållande under rådande förhållanden av naturlig variabilitet. Kombinerade resultat från alla genomförda studier kunde utnyttjas vid konceptualiseringen och implementeringen av ramverket för hydroklimatologisk modellering av Kilomberodalens avrinningsområde. Till exempel kunde de globala nederbördsdataseten användas för lokal modellering av flödesdata med viss framgång efter syntes och implementering i det integrerande ramverket för hydro-klimatologisk modellering. Detta är lovande med tanke på behovet av att undersöka vilken påverkan möjliga framtida förändringar i markanvändning, klimat samt jordbruk har på den lokala och regionala miljön. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: Manuscript. Paper 4: Manuscript.</p>