Este estudo utilizou três simulações do RegCM4 forçado por três diferentes modelos globais (GFDL, HadGEM2 e MPI) do CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) para avaliar o clima presente (1981-2005) e o cenário futuro RCP8.5 (2006-2096) sobre regiões de topografia complexa dos Andes. A avaliação do desempenho do modelo na cordilheira dos Andes (CA) foi feita através de comparações com dados de estações meteorológicas e dados interpolados (CRU - Climate Research Unit, CHIRPS - Climate Hazard Group InfraRed Precipitation e CPC-Climate Prediction Center) em quatro sub-regiões representativas, obtidas por análise de cluster. No clima presente, as três simulações do RegCM4 superestimam a precipitação em regiões situadas em alturas entre 3000 e 4200 m. Em geral, nas montanhas dos Andes, as amplitudes dos ciclos anuais de precipitação são maiores no RegCM4 do que nas observações. Indica que o RegCM4 simula grande disponibilidade de vapor de água na atmosfera, resultando em maiores taxas de precipitação, principalmente quando ocorre o período úmido (Decembro, Janeiro e Fevereiro). Em termos de circulação, no clima presente os ventos em 850 hPa, através do Jato de Baixos Níveis (JBN), indicam forte convergência de massa sobre os Andes favorecendo movimentos ascendentes intensos que estaria contribuindo o aumento de precipitação nos modelos e um deslocamento para oeste da AB comparado com a reanálise (ERA-Interim). Estes fatores contribuem para explicar a superestimativa de chuva na região nas simulações. As simulações representam a variabilidade interanual de temperatura e precipitação, mas em geral, nota-se uma intensificação desse sinal em comparação com as observações. As projeções climáticas futuras em função da latitude foram analisadas em um período de 30 anos (2030-2060) e mostram predominância de tendência de aquecimento em todas as latitudes e de redução da chuva no futuro, exceto na simulação do RegCM4 forçado pelo MPI. Para a temperatura do ar, as funções densidade de probabilidade de (PDF) mostram um deslocamento para a direita no clima futuro (20302060), com consequente aumento de eventos extremos o que pode afetar o ciclo hidrológico na CA. / This study used three simulations of RegCM4 forced by three different global models (GFDL, HadGEM2 and MPI) of CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) to evaluate the present climate (1981-2005) and future scenario RCP8.5 (2006-2096) over regions of complex topography like the Andes. The evaluation of the performance of the model in over Andes (CA) was made through comparisons with data from meteorological stations and interpolated data (CHIRPS) in four sub-regions, obtained by cluster analysis. In the present climate, the three RegCM4 simulations overestimate the precipitation in regions located at heights between 3000 and 4200 m. In general, in the Andes mountains, the amplitudes of annual precipitation cycles are higher in RegCM4 than in observations. It indicates that RegCM4 simulates high availability of water vapor in the atmosphere, resulting in higher precipitation rates, especially when the wet period occurs (December, January and February). In terms of circulation, in the present climate the 850 hPa winds through the Low Level Jet (JBN) indicate a strong mass convergence on the Andes favoring intense upward movements that would be contributing to the increase of precipitation in the models and a displacement towards the west compared to the reanalysis (ERA-Interim). These factors contribute to explain the overestimation of rainfall in the region in the simulations. The simulations represent the interannual variability of temperature and precipitation, but in general, an intensification of this signal is observed in comparison with the observations. Future latitudinal projections were analyzed over a 30-year period (2030-2060) and show a predominance of warming trend at all latitudes and rainfall reduction in the future, except for the simulation of RegCM4 forced by MPI. For air temperature, the probability density functions of (PDF) show a shift to the right in the future climate (2030-2060), with consequent increase of extreme events which can affect the hydrological cycle in the CA.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-08-08T19:09:40Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ RICARDO FERREIRA LOPES – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2016.pdf: 1642791 bytes, checksum: b97ad8aa861572c2f7c9073f1a750cff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-08T19:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ RICARDO FERREIRA LOPES – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2016.pdf: 1642791 bytes, checksum: b97ad8aa861572c2f7c9073f1a750cff (MD5) Previous issue date: 2016-12-02 / A produtividade de diversas culturas agrícolas é intensamente dependente da oferta pluviométrica, bem como de sua frequência e intensidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento espaço-temporal da precipitação e da produtividade do milho na região semiárida brasileira (SAB). Para isso foram utilizadas as técnicas da Análise dos Componentes Principais (ACP), Análise de Agrupamento (AA) e o teste de Mann-Kendall para identificar tendências das variáveis para o período de 1990 a 2014. Os resultados mostraram que não há uma uniformidade na distribuição espaço-temporal da precipitação, haja vista que diversos fatores, sejam eles a atuação de sistemas atmosféricos ou posição geográfica influenciam nos totais pluviométricos da região. Na maior parte do território do SAB a produtividade do milho é inferior a 1000 kg/ha. A AA possibilitou dividir a região do SAB em 4 grupos. Os grupos 1 e 4 apresentaram uma pequena tendência negativa na precipitação, mas com valores positivos na tendência de produtividade do milho. Já os grupos 2 e 3 apresentaram tendências positivas tanto na precipitação como na produtividade do milho. A produtividade média do milho nas últimas décadas tem sido variada e está intimamente relacionado com a variabilidade climática. O efeito das chuvas sobre a produtividade do milho foi estatisticamente positivo, ou seja, na maior parte da região SAB, a eficiência da produção do grão é dependente das precipitações pluviométricas locais. / The productivity of various agricultural crops is strongly dependent on the rainfall supply, as well as on its frequency and intensity. The objective of this work was to evaluate the spatio-temporal behavior of corn rain and yield in the Brazilian semi-arid region (BSA). The Principal Component Analysis (PCA), Grouping Analysis (AA) and Mann-Kendall tests were used to identify trends of the variables for the period from 1990 to 2014. The results showed that there is no uniformity in the distribution of precipitation, given that several factors, whether the performance of atmospheric systems or geographic position influence the region's total rainfall. In most of the BSA territory maize productivity is less than 1000 kg / ha. AA allowed the BSA region to be divided into 4 groups. Groups 1 and 4 presented a small negative trend in precipitation, but with positive values in maize productivity trend. Groups 2 and 3 presented positive trends in both rain and corn yield. The average maize yield in the last decades has been varied and is closely related to climatic variability. The effect of rainfall on maize productivity was statistically positive, that is, in most of the BSA region, grain yield efficiency is dependent on local rain.

Cyclones distribution and intensities impact directly on human activities, mainly due to their associated intense precipitation and winds. The main aim of this thesis is to understand changes in the cyclones originated in the South Atlantic focusing on their genesis and intensifying mechanisms. Cyclones are identified and tracked based on the relative vorticity field at 850 hPa computed from the winds. The characteristics of the cyclones are obtained by diagnostic variables sampled within a radial distance from each cyclone center and to produce a spatial distribution of the cyclone properties at the time of genesis. Also, cyclone centered composites are used to analyze the cyclone structure and the evolution of cyclones during their genesis. The climatology of cyclones was done using NCEP-CFSR and shows four main cyclogenesis regions in the South Atlantic Ocean: on the Southern Brazilian coast (SE-BR, 30°S), over the continent near the La Plata river discharge region (LA PLATA, 35°S), on the southeastern coast of Argentina (ARG, 40°S-55°S) and on the Southeastern Atlantic (SE-SAO, centered at 55°S and 10°W). To access changes in cyclone development, we used the CMIP5 HadGEM2-ES historical experiment (1980-2005) and RCP8.5 future projection (2074-2099). The HadGEM2-ES can represent the main South Atlantic characteristics of cyclones according to NCEP-CFSR climatology. However, there is an underestimation in cyclone frequency in the equatorward side of the storm track, particularly in the LA PLATA region. The HadGEM2-ES RCP8.5 future projection shows a general decrease of approximately 10% of cyclogenesis in the South Atlantic domain, which is mainly related to the poleward shift of the storm track. However, LA PLATA region presents a slight increase in its cyclogenetic activity (6.1 and 3.6%), in the summer and winter, respectively). The increase in genesis at 30°S over the continent is associated with the strengthening of the upper-level jet and the increase of warm and moisture advections at the same location. The enhance in the moisture transport from the tropics is also related to the intensification of the cyclone in the domain, mainly northward of 35°S. Finally, a downscaling using WRF was performed in an attempt to improve the climate model resolution. However the downscaling produces less and weaker cyclones in the NCEP-CFSR and HadGEM2-ES runs. The only region that presented an improvement was LA PLATA, due to the better representation of local features related to orography and moisture processes. The downscaled HadGEM2-ES RCP8.5 also shows an increase in cyclogenesis in the LA PLATA region and other locations. The HadGEM2-ES RCP8.5 projection and its downscaling shows that the cyclogenesis in some locations of South America is increasing, mainly due to the increase in the low-level moisture content and the strengthening of the equatorward flank of the upper-level jet. The cyclones in this locations will be slightly intense (between 20°S and 30°S) and will affect a narrow area close to the South American coast. / A distribuição e intensidade dos ciclones afeta diretamente as atividades humanas devido a precipitação e fortes ventos associados a esses sistemas. O objetivo principal deste trabalho é entender as mudanças nos ciclones gerados no Atlântico Sul devido às mudanças climáticas, focando em seus mecanismos geradores e intensificadores. Os ciclones foram identificados e rastreados utilizando a vorticidade relativa em 850hPa, calculada a partir do campo de ventos horizontal. Também foram usadas composições centradas para a análise da estrutura e evolução dos ciclones durante seu desenvolvimento. A climatologia de ciclones feita com o NCEP-CFSR mostra quatro regiões ciclogenéticas principais no Oceano Atlântico Sul: na costa sul do Brasil (SE-BR, 30°S), sobre o continente próximo da desembocadura do Rio da Prata (LA PLATA, 35°S), na costa sudeste da Argentina (ARG, 40°S-55°S) e no Sudeste do Atlântico (SE-SAO, centrada em 55°S, 10°W). Para analisar as mudanças no desenvolvimento dos ciclones, nós utilizamos os experimentos histórico (1980-2005) e RCP8.5 (2074-2099) do HadGEM2-ES (CMIP5). O HadGEM2-ES é capaz de reapresentar as principais características dos ciclones do Atlântico Sul, quando comparado à climatologia. No entanto, existe uma subestimativa do número de ciclones no lado equatorial da região de máxima atividade ciclônica, principalmente na região LA PLATA. A projeção futura HadGEM2-ES no cenário RCP8.5 mostra uma redução de aproximadamente 10% na ciclogêneses no domínio do Atlântico Sul, principalmente associada ao deslocamento em direção ao polo da região de máxima atividade ciclônica. Porém, a região LA PLATA apresenta um pequeno aumento em sua atividade ciclogenética (6.1 e 3.6%), no verão e inverno, respectivamente). O aumento na ciclogênese em 30°S está associada ao fortalecimento do jato de altos níveis e ao aumento da advecção quente e de umidade nessa localidade. O aumento do transporte de umidade dos trópicos está associado também à intensificação dos ciclones observada na projeção futura, principalmente ao norte de 35°S. Por fim, uma regionalização com o modelo WRF foi usada para melhorar a resolução do modelo climático. Porém, as simulações regionais subestimaram os ciclones em número e intensidade. A única região que em as regionalizações apresentaram melhor desempenho foi a LA PLATA, devido a uma melhor representação de feições locais associadas a orografia e processos úmidos. A regionalização do cenário futuro RCP8.5 também apresentou aumento da ciclogênese do LA PLATA, mas para o inverno. Tanto a projeção RCP8.5 do HadGEM2-ES quanto sua regionalização mostram que a ciclogênese em algumas regiões da América do Sul está aumentando, principalmente devido ao aumento de umidade em baixos níveis da atmosfera e fortalecimento do lado ramo equatorial do jato de altos níveis. Os ciclones nessas localidades serão intensos (entre 20°S e 30°S) e tendem a afetar uma região mais próxima à costa.

Cyclones distribution and intensities impact directly on human activities, mainly due to their associated intense precipitation and winds. The main aim of this thesis is to understand changes in the cyclones originated in the South Atlantic focusing on their genesis and intensifying mechanisms. Cyclones are identified and tracked based on the relative vorticity field at 850 hPa computed from the winds. The characteristics of the cyclones are obtained by diagnostic variables sampled within a radial distance from each cyclone center and to produce a spatial distribution of the cyclone properties at the time of genesis. Also, cyclone centered composites are used to analyze the cyclone structure and the evolution of cyclones during their genesis. The climatology of cyclones was done using NCEP-CFSR and shows four main cyclogenesis regions in the South Atlantic Ocean: on the Southern Brazilian coast (SE-BR, 30°S), over the continent near the La Plata river discharge region (LA PLATA, 35°S), on the southeastern coast of Argentina (ARG, 40°S-55°S) and on the Southeastern Atlantic (SE-SAO, centered at 55°S and 10°W). To access changes in cyclone development, we used the CMIP5 HadGEM2-ES historical experiment (1980-2005) and RCP8.5 future projection (2074-2099). The HadGEM2-ES can represent the main South Atlantic characteristics of cyclones according to NCEP-CFSR climatology. However, there is an underestimation in cyclone frequency in the equatorward side of the storm track, particularly in the LA PLATA region. The HadGEM2-ES RCP8.5 future projection shows a general decrease of approximately 10% of cyclogenesis in the South Atlantic domain, which is mainly related to the poleward shift of the storm track. However, LA PLATA region presents a slight increase in its cyclogenetic activity (6.1 and 3.6%), in the summer and winter, respectively). The increase in genesis at 30°S over the continent is associated with the strengthening of the upper-level jet and the increase of warm and moisture advections at the same location. The enhance in the moisture transport from the tropics is also related to the intensification of the cyclone in the domain, mainly northward of 35°S. Finally, a downscaling using WRF was performed in an attempt to improve the climate model resolution. However the downscaling produces less and weaker cyclones in the NCEP-CFSR and HadGEM2-ES runs. The only region that presented an improvement was LA PLATA, due to the better representation of local features related to orography and moisture processes. The downscaled HadGEM2-ES RCP8.5 also shows an increase in cyclogenesis in the LA PLATA region and other locations. The HadGEM2-ES RCP8.5 projection and its downscaling shows that the cyclogenesis in some locations of South America is increasing, mainly due to the increase in the low-level moisture content and the strengthening of the equatorward flank of the upper-level jet. The cyclones in this locations will be slightly intense (between 20°S and 30°S) and will affect a narrow area close to the South American coast. / A distribuição e intensidade dos ciclones afeta diretamente as atividades humanas devido a precipitação e fortes ventos associados a esses sistemas. O objetivo principal deste trabalho é entender as mudanças nos ciclones gerados no Atlântico Sul devido às mudanças climáticas, focando em seus mecanismos geradores e intensificadores. Os ciclones foram identificados e rastreados utilizando a vorticidade relativa em 850hPa, calculada a partir do campo de ventos horizontal. Também foram usadas composições centradas para a análise da estrutura e evolução dos ciclones durante seu desenvolvimento. A climatologia de ciclones feita com o NCEP-CFSR mostra quatro regiões ciclogenéticas principais no Oceano Atlântico Sul: na costa sul do Brasil (SE-BR, 30°S), sobre o continente próximo da desembocadura do Rio da Prata (LA PLATA, 35°S), na costa sudeste da Argentina (ARG, 40°S-55°S) e no Sudeste do Atlântico (SE-SAO, centrada em 55°S, 10°W). Para analisar as mudanças no desenvolvimento dos ciclones, nós utilizamos os experimentos histórico (1980-2005) e RCP8.5 (2074-2099) do HadGEM2-ES (CMIP5). O HadGEM2-ES é capaz de reapresentar as principais características dos ciclones do Atlântico Sul, quando comparado à climatologia. No entanto, existe uma subestimativa do número de ciclones no lado equatorial da região de máxima atividade ciclônica, principalmente na região LA PLATA. A projeção futura HadGEM2-ES no cenário RCP8.5 mostra uma redução de aproximadamente 10% na ciclogêneses no domínio do Atlântico Sul, principalmente associada ao deslocamento em direção ao polo da região de máxima atividade ciclônica. Porém, a região LA PLATA apresenta um pequeno aumento em sua atividade ciclogenética (6.1 e 3.6%), no verão e inverno, respectivamente). O aumento na ciclogênese em 30°S está associada ao fortalecimento do jato de altos níveis e ao aumento da advecção quente e de umidade nessa localidade. O aumento do transporte de umidade dos trópicos está associado também à intensificação dos ciclones observada na projeção futura, principalmente ao norte de 35°S. Por fim, uma regionalização com o modelo WRF foi usada para melhorar a resolução do modelo climático. Porém, as simulações regionais subestimaram os ciclones em número e intensidade. A única região que em as regionalizações apresentaram melhor desempenho foi a LA PLATA, devido a uma melhor representação de feições locais associadas a orografia e processos úmidos. A regionalização do cenário futuro RCP8.5 também apresentou aumento da ciclogênese do LA PLATA, mas para o inverno. Tanto a projeção RCP8.5 do HadGEM2-ES quanto sua regionalização mostram que a ciclogênese em algumas regiões da América do Sul está aumentando, principalmente devido ao aumento de umidade em baixos níveis da atmosfera e fortalecimento do lado ramo equatorial do jato de altos níveis. Os ciclones nessas localidades serão intensos (entre 20°S e 30°S) e tendem a afetar uma região mais próxima à costa.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-08-27T15:03:16Z No. of bitstreams: 1 DANILO ERICKSEN COSTA CABRAL – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2018.pdf: 3103151 bytes, checksum: 21c39f5e775ca2cffae4904318258171 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:03:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANILO ERICKSEN COSTA CABRAL – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2018.pdf: 3103151 bytes, checksum: 21c39f5e775ca2cffae4904318258171 (MD5) Previous issue date: 2017-12-22 / Analisou-se neste estudo a tendência anual e a média global da Água Precipitável (AP) no período de 1986 a 2016. Foram utilizados dados extraídos das reanálises do ERAInterim/ European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). A partir destes dados avaliou-se a distribuição espacial da tendência de Água Precipitável. Para a análise da tendência climática aplicou-se testes estatísticos de Mann-Kendall e t de Student observandose o comportamento das séries globais. Para a variável AP, foi encontrado o valor médio de 24,4mm para todo o período, correspondendo a um volume estimado para toda a atmosfera. Os resultados apontam tendências significativas de 0,0246; 0,0121 e 0,0203 mm/ano para o HN; HS e todo o Globo, respectivamente. Foi observada uma tendência positiva para algumas áreas do globo bem como outras negativas, resultando em uma distribuição não homogênea, denotando-se uma provável tendência de aumento do vapor d’água no globo. / In this study was analyzed the annual trend and the global mean of Precipitation Water (WP) from 1986 to 2016. Data extracted from the ERA-Interim / European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis were used. From these data was evaluated the Precipitation Water tendency spatial distribution. For the analysis of the climatic trend, Mann-Kendall and t-Student statistical tests were applied, observing the behavior of the global series. For the WP variable was found the average value of 24.4 mm for the whole period, corresponding to estimated volume for the whole atmosphere. The results indicate significant trends of 0.0246, 0.0121 and 0.0203 mm /year for HN; HS and the whole Globe, respectively. A positive trend was observed for some areas of globe as well as negative values, resulting the not homogeneous distribution, denoting a probable tendency to increase water vapor in the globe.