A atividade agrícola é muito importante para a economia do Rio Grande do Sul, cuja região alvo deste estudo é sua porção noroeste, representada por seis municípios: São Luiz Gonzaga, Santa Rosa, Cruz Alta, Iraí, Passo Fundo e Marcelino Ramos. Esta região é foco nacional de produção de soja, dependendo fortemente das condições atmosféricas, tanto em escala sinótica quanto climática. Os períodos secos, conhecidos como veranicos, durante a fase de desenvolvimento até a colheita, que acorrem entre outubro e março, acarretam vários prejuízos à região. O objetivo do trabalho é estimar a climatologia de ocorrência de veranicos no NW do RS, no primeiro e quarto trimestres do ano, entre 1978 e 2005 e associá-los a padrões atmosféricos característicos. Verificou-se que o maior número de veranicos ocorre no primeiro trimestre em relação ao quarto, resultado que apresenta correlação direta com o volume médio climatológico de precipitação para esses 2 trimestres. Março e dezembro apresentam mais eventos secos do que os outros meses, o que parece ser resposta direta de menor volume de chuva. Por outro lado, numa análise espacial, Santa Rosa e São Luiz Gonzaga apresentam os maiores números de veranicos, mesmo com médias anuais climatológicas de precipitação superior aos demais municípios. Durante os períodos secos (úmidos) verificou-se o padrão dipolo com base na ROL. Nesses períodos, no sul do Brasil foram observados baixos (altos) valores de ROL, em relação à média climatológica. Sobre o norte e nordeste do Brasil há a inversão das anomalias de ROL, configurando o dipolo. Anomalias de convergência (divergência) em altos níveis são observadas sobre boa parte do sul do Brasil e oceano Atlântico adjacente, durante períodos secos (úmidos), fornecendo desta forma, maior divergência em baixos níveis. A circulação do ar em períodos úmidos (secos) evidencia a intensificação (enfraquecimento) do JBN em direção ao sul do Brasil, contribuindo para o incremento (decréscimo) de chuvas na região. Anomalias negativas e positivas de TSM sobre o Pacífico Equatorial parecem influir em todos os meses selecionados a variabilidade de precipitação no sul e a variabilidade da TSM do Atlântico Subtropical, adjacente à Região Sul do País, não influencia diretamente a variabilidade de chuvas sobre o RS. Assim, conclui-se que períodos de veranicos ou úmidos são descritos por padrões climáticos definidos. / Agriculture plays an extremely important role in the economy of Rio Grande do Sul state. The target region of the present work in its northwest portion is represented by six cities: São Luiz Gonzaga, Santa Rosa, Cruz Alta, Iraí, Passo Fundo e Marcelino Ramos. It constitute a national focus of soya production and thus depend heavily on atmospheric conditions not only in the synoptic scale but also in climatic. In dry spells periods (known as veranicos in portuguese), during growing to harvest and, comprehending the months from October to March, the frequent lack of rain brings great economic losses to the region. The aim of this work is to estimate the climatology of dry spells occurrence in the northwest portion of Rio Grande do Sul in the first and fourth quarters of the year, between 1978 and 2005. Related to extreme climatic periods and the greater occurrence of dry spells, we depicted atmospheric and oceanic patterns. In conclusion, it is stated that the number of dry spells that occur in the first quarter of the year is greater than that which take place in the fourth quarter what is directly related to the monthly precipitation climatology. Santa Rosa is the municipality which presents the greater number of dry spells, even with higher monthly climatologic average than the other locations. March and December present more events than the other months, what in this case is related to the low amount of precipitation. During dry and wet periods, there is the evidence of a dipole standard based on ROL data. During dry (wet) periods in the southern part of Brazil it is observed low (high) values of ROL, in relation to climatology. Over the northern region of Brazil, during the same periods, it is observed inverted ROL anomalies, figuring the dipole pattern. An anomalous convergence (divergence) region in high levels above part of the South Region and the adjacent South Atlantic is observed during dry (wet) periods. The circulation pattern in low atmospheric levels, during wet (dry) periods, shows the strengthening (weakening) of the meridional low levels jet, which contributes for the increase (decrease) of rain in the region. ENSO events are somehow connected to the occurrence of dry spells in the region of study. All the considered month during dry (wet) periods in climatic extremes are related to negative (positive) TSM anomalies in the Equatorial Pacific region, that is, to La Niña (El Niño) events. This strong relation between precipitation variability and surface temperature anomalies over South Atlantic is not so evident. In conclusion, the occurrence of dry spells periods is well related to extreme climatic conditions.

O clima, fruto da sinergia Sol/Terra, é o principal influenciador na qualidade de vida dos organismos. Os primeiros efeitos, negativos, para o ser humano, que surgem dos processos de adaptação ao meio e de alteração do mesmo, normalmente, são as doenças. Quando relacionadas às dinâmicas climáticas, essas patologias, muitas vezes, atingem o aparelho respiratório. Um bom local para perceber essas relações é a cidade, pois aí os processos são mais intensos. Palmas, capital do Tocantins, é o aglomerado urbano com problemas ambientais mais vultuosos no Estado. Esta dissertação busca entender como se dá a relação entre clima, queimadas e doenças respiratórias e suas repercussões nos habitantes de Palmas – TO. Os anos utilizados para análise foram 2002, 2004 e 2006, a escolha se deu a partir da classificação pelos padrões seco, habitual e chuvoso. Três recortes temporais foram escolhidos para representar períodos diferentes em cada ano. Os resultados estão apresentados em gráficos de análise rítmica e em quadros. Como subsidio à análise, foi realizada uma entrevista com uma especialista em doenças do sistema respiratório e foi feita uma busca, em arquivo, de reportagens jornalísticas que tratam do tema deste trabalho em igual período. O ano de 2002 teve maior número de internações por doenças respiratórias e 2006 registrou menos casos desta natureza. Chamou atenção a fato de 2006 ser um ano em que a urbanização atingiu maiores níveis em Palmas, em detrimento aos outros dois anos estudados. Em relação às queimadas, pelo menos, a nível de internação, não se observou nenhuma correlação direta com doenças respiratórias. Porém em 2002, ano com mais casos de internação, os focos de queimadas também foram em maior quantidade que 2006. As análises mostram que há doenças respiratórias ao longo de todo ano, porém estas doenças são distintas em cada período, seco ou chuvoso. Fato que sugere a necessidade de maior aprofundamento nas pesquisas que tratam dessa temática, sobretudo, que se busque individualizar os tipos de doenças em cada período. / The climate, the result of the Sun / Earth synergy, is the main influencer in the quality of life of organisms. The first negative effects for humans that arise from the processes of adaptation to and modification of the environment are usually diseases. When related to climatic dynamics, these pathologies often reach the respiratory system. A good place to perceive these relationships is the city, because there the processes are more intense. Palmas, capital of Tocantins, is the urban agglomerate with the most significant environmental problems in the State. This dissertation tries to understand how the relationship between climate, burnings and respiratory diseases and its repercussions in the inhabitants of Palmas - TO. The years used for analysis were 2002, 2004 and 2006, the choice was based on classification by dry, usual and rainy patterns. Three temporal cut-outs have been chosen to represent different periods in each year. The results are presented in graphs of rhythmic analysis and in tables. As an aid to the analysis, an interview was conducted with a specialist in diseases of the respiratory system and a search was made, on file, of journalistic reports that deal with the theme of this work in the same period. The year 2002 had more hospitalizations due to respiratory diseases and 2006 registered fewer cases of this nature. It was noted that 2006 is a year in which urbanization reached higher levels in Palmas, in detriment to the other two years studied. In relation to burnings, at least at the hospitalization level, no direct correlation with respiratory diseases was observed. However in 2002, a year with more cases of hospitalization, the outbreaks of burnings were also higher than in 2006. The analyzes show that there are respiratory diseases throughout the year, but these diseases are distinct in each period, dry or rainy. This fact suggests that there is a need for further research in this area, especially in order to identify the types of diseases in each period.

O Parque Nacional Cavernas do Peruaçu constitui-se numa Unidade de Conservação localizada ao norte de Minas Gerais, abrangendo parte dos municípios de Januária, Itacarambi e São João das Missões, totalizando uma área de 56.000 ha. Atravessado pelo curso médio do rio Peruaçu, esta Unidade de Conservação é considerada uma das regiões cársticas mais importantes do Estado de Minas Gerais por agregar um enorme valor científico para a arqueologia e paleontologia, contendo inúmeros sítios arqueológicos e espeleológicos, com representações rupestres e material fóssil, contribuindo assim, para as principais áreas de pesquisa científica realizadas na área. Além da notória importância arqueológica e paleontológica, o Parque Nacional Cavernas do Peruaçu é, também, uma área que reserva com bastante riqueza elementos naturais físicos e bióticos que, associados às características atuais dos padrões de uso e ocupação do solo, configuram-se como unidades de paisagem segundo a perspectiva geossistêmica emoldurada por BERTRAND (1971) para a escala de análise local. Com base na identificação e delimitação dessas unidades de paisagem, a proposta deste trabalho foi registrar os dados de temperatura e umidade relativa do ar em cada uma destas unidades de modo a permitir a montagem de um banco de dados relacional onde fosse possível associar a variação climática destes atributos à variação fisionômica de cada um dos ambientes abordados. Considerando a variação da temperatura e umidade relativa do ar em relação ás unidades de paisagem, foi possível delimitar as unidades climáticas locais do Parque Nacional Cavernas do Peruaçu, apontando os valores limites entre cada uma delas. / Peruaçu\'s Caves National Park constitutes in a Unit of Preservation located in the north of Minas Gerais, embracing part of Januária\'s Municipal districts, Itacarambi and São João das Missões, totalizing an area of 56.000 ha. Crossed by the average course of the Peruaçu river, this Unit of Preservation is considered one of the most important karstic regions of the Minas Gerais\'s State for aggregating an enormous scientific value for the archaeology and paleontology, contend countless archaeological ranches and speleological, with rupestrial and material representations fossil, contributing this way, for the main areas of scientific research accomplished in the area. Besides the notorious archaeological and paleontological importance, Peruaçu\'s Caves National Park is, as well, an area that reserve with a lot of physical natural and biotic elements wealth that, associates to the current characteristics of the use and occupation standards of the soil, they configure as units of landscape according to the perspective geosystemic framed by BERTRAND (1971) for the scale of local analysis. With base in the identification and delimitation of these units of landscape, the proposal of this work was to register the temperature data and relative humidity of the air in each one of these units to allow the montage of a database relation where was possible to associate the climatic variation of these attributes to the variation physiognomic of each one of the boarded environments. Considering the variation of the temperature and relative humidity of the air in ace units landscape relation, it was possible to define the local climatic units of the Peruaçu\'s Caves National Park, pointing the limits values between each one of them.

O objetivo deste trabalho é verificar a influência do microclima no condicionamento do ambiente de residências representativas da favela do Assentamento Futuro Melhor do Município de São Paulo. A investigação procura isolar e caracterizar os controles climáticos cuja variação espaço-temporal seja significativa a ponto de influenciar a ocorrência e distribuição de doenças respiratórias em população de baixa renda. O estudo foi desenvolvido com base no conceito de ritmo climático e na concepção bioclimática do ambiente construído, que foram aplicados empiricamente em trabalho de campo. Foram realizados monitoramento e avaliação do conforto térmico em ambiente interno de longa permanência de oito habitações com tecnologia e padrão construtivos diferentes, usando mini-regitradores digitais de temperatura e umidade relativa do ar com frequência de amostragem de 1 hora durante o verão de 2009 ao inverno de 2010. Procurou-se isolar a influência topoclimática (orientação e posição da vertente), instalando-os num mesmo quarteirão com declividades muito baixas. Foi classificada, hora a hora, a combinação de temperatura e umidade relativa do ar resultando no índice de sensação térmica humana segundo a proposta de Olgyay (1963). A comparação do ambiente interior das habitações com o exterior foi realizada a partir de dados obtidos junto às estações meteorológicas do INMET - Mirante de Santana (SP) e do IAG-USP, e das informações da circulação secundária sobre a área de estudo obtida das cartas sinóticas da Marinha do Brasil, e imagens do satélite GOES no canal infravermelho (CPTEC/INPE). Para associar o fator conforto térmico com sintomas respiratórios recorreu-se à aplicação de questionários, buscando investigar in loco se havia uma variação da prevalência de sintomas respiratórios em função de atributos das habitações. Foram realizadas entrevistas sistemáticas com cada um dos indivíduos moradores de 150 habitações tomadas como universo amostral. Os dados dos sintomas respiratórios foram associados e agrupados segundo os tipos construtivos de habitações, o perfil socioeconômico e demográfico, além de hábitos da família que interferem no conforto térmico e/ou na saúde respiratória. Essas associações buscaram um controle das variáveis que poderiam influir na incidência de sintomas e serviram para isolar exclusivamente a influência das variáveis construtivas da habitação. Por fim, buscou-se incorporar os dados climáticos registrados às informações qualitativas levantadas junto à população moradora. Os resultados apontam para a influência do padrão construtivo nos níveis de conforto térmico, consistindo em fatores diferenciadores dos atributos microclimáticos do ambiente interior. As habitações em fechamento de madeira e cobertura de telha ondulada de fibrocimento apresentaram um isolamento menor dentre às habitações pesquisadas, sendo que a habitação em alvenaria com laje ofereceu um maior isolamento e inércia térmica em relação ao ambiente externo. As habitações em alvenaria com telha de fibrocimento apresentaram diferenças nas condições de conforto térmico em função das pequenas melhorias construtivas empregadas em cada caso. Verificou-se que nas habitações da favela ocorrem extremos de temperaturas, e que nas habitações localizadas fora do ambiente de favela, tomadas como posto de controle o mesmo não ocorreu. Sobre os efeitos meteorológicos no condicionamento do ambiente das habitações estudadas, verificou-se que os maiores resfriamentos estão associados à MPA; os maiores aquecimentos sob a ação dos sistemas tropicais TC e MTA, e as FFs criam uma situação de homogeneização nas variações das temperaturas médias horárias ao longo do dia. A análise integrada da variação horária de temperatura e umidade relativa do ar permitiu verificar que existe um ritmo sazonal nas condições de conforto térmico humano. No tocante à sensação térmica, todas as habitações da favela mostraram-se, na maior parte do tempo, fora da faixa de conforto proposta por Olgyay (1963), variando entre situações de desconforto ao calor-úmido e ao frio-úmido. Verificou-se que as habitações da favela condicionam ambientes propícios à ocorrência de sensações opostas e extremas no mesmo dia, o que não ocorre nas habitações localizadas fora do ambiente de favela. Os resultados das entrevistas indicam que nas habitações mais precárias, em madeira e alvenaria sem reboco, há maior prevalência de sintomas respiratórios do que nas habitações mais estruturadas em alvenaria com reboco. Houve associação entre a frequência e distribuição dos sintomas respiratórios e as variáveis climáticas e o índice de conforto de forma diferenciada por tipo de padrão construtivo. Os resultados corroboram a hipótese de que as habitações precárias de favelas apresentam maior impacto negativo à saúde respiratória dos moradores. As habitações da favela do Assentamento Futuro Melhor produzem o oposto daquilo que se espera de qualquer abrigo humano, pois pioram a condição do ambiente e prejudicam a saúde de seus ocupantes. / This study aims at verifying the influence of microclime on the conditioning of representative home environments of the Assentamento Futuro Melhor (\"Housing for a Better Future\") favela in the city of Sao Paulo. It is an investigation to isolate and characterize climatic controls whose space-time variation can be of significance in springing up respiratory diseases and disseminating them over a low-income population. The study was developed upon the concept of climatic rhythm as well as the bioclimatic conception of the built-on environment, applied empirically in the field work. Monitoring and evaluation of thermic comfort were carried out for long-term indoor environments in eight domiciles, each with distinct technologies and building patterns, using digital mini recorders for temperature and relative air humidity with sampling frequency of 1 hour, during the Summer of 2009 through the Winter of 2010. An attempt was made to isolate the topoclimatic influence (hogback orientation and position) by installing them in the same block, one with very little slope. The combination of temperature and relative air humidity was evaluated on an hour-to-hour basis, resulting in the human thermic sensitivity index, according to the method proposed by Olgyay (1963). The comparison between the indoor and outdoor environments of the domiciles was performed from data gathered by the meteorological stations of INMET - Mirante de Santana (SP) and of IAG-USP, along with information on secondary circulation over the area of study gathered from synoptical charts of the Brazilian Navy, as well as imagery from the GOES satellite infrared channel (CPTEC/INPE). In associating the thermic comfort factor with respiratory symptoms, question forms were handed out in loco to investigate whether a variation in the prevalence of respiratory symptoms as a function of features pertaining to the domiciles existed. Each individual dwelling in the 150 domiciles within the sample group was systematically interviewed. Data for respiratory symptoms were associated and grouped in accordance with building type, social, economic and demographic profile as well as family habits that interfer in thermic comfort and/or respiratory health. Such associations looked to control variables that could sway the incidence of symptoms, and served to exclusively isolate the influence of the domiciles\' building variables. Finally, a correlation was sought between the recorded climatic data and the qualitative information queried from the dwelling population. Results show the influence of building schemes on the level of thermic comfort, consisting in differing factors for indoor microclimatic attributes. Homes with wood enclosure, roofed with undulated, cemented fiber tiles showed the lowest isolation among the researched homes, whereas homes with mortar walls and ceiling displayed greater isolation and thermic inertia to the outer environment. Mortar homes with cemented fiber tiling showed discrepancies in the levels of thermic comfort as the result of small building improvements applied in each case. Temperature extremes were attested over the domiciles in the favela, but in domiciles outside the favela - used as \"control posts\" - such extremes could not be verified. Regarding the meteorological effects on the environment conditioning of the researched domiciles, the greatest levels in cooling were verified to be linked to MPA; the greatest levels in heating, to the action of tropical systems TC and MTA; FFs caused homogeneity in the variation of hourly average temperatures in the course of a day. Integrated analysis of hourly temperature variation and relative air humidity allowed for the conclusion that there exists a seasonal rhythm in the condition of human thermic comfort. As for thermic sensitivity, all domiciles in the favela showed for the most part as being without the comfort zone proposed by Olgyay (1963), ranging from uncomfortable conditions to humid heat and to humid cold. It was verified that the domiciles in the favela configure environments capable of offering opposite, extreme sensations within the same day, which does not occur in domiciles outside the favela environment. Interview results point to the prevalence of respiratory symptoms in the more poorly built domiciles, with wood or bricks with no plasterwork, rather than in the plasteredbrick homes. A correlation was attested among frequency and distribution of respiratory symptoms, climatic variables, and the differentiated comfort index by building pattern. The results corroborate the hypothesis that poorly built homes in favelas more negatively affect the respiratory health of their dwellers. The homes in the Assentamento Futuro Melhor favela yield the opposite of what is expected of any human shelter: worsening of environment conditions and health deterioration for their occupants.

Unidades climáticas são determinadas áreas da superfície terrestre que apresentam características climáticas relativamente homogêneas ao longo do tempo e do espaço. Sua existência, a priori, depende da relação única entre a superfície terrestre e a dinâmica atmosférica, quando a primeira exerce controle sobre a segunda, influenciando tais características. Essas características climáticas, sob a forma da variação temporal da temperatura, umidade, chuvas, entre outros, são espacialmente melhor percebidas de acordo com a escala de trabalho da pesquisa adotada e podem realçar a existência de ambientes diferenciados (daqueles conhecidos em escalas mais generalistas) - os climas locais e os topoclimas, que são a base climatológica mais complexa dos planos de ordenação territorial. O município de Ilhabela reflete as transformações socioeconômicas e ambientais que vem ocorrendo na região do Litoral Norte do estado de São Paulo, essencialmente no período posterior a 1970, com a inauguração da Rodovia Rio-Santos (BR101/SP55), que pressupõem, por conta do aporte migratório, transformações nas paisagens locais e regionais. Entretanto, a Ilha de São Sebastião (a maior e sede do município) resguarda 75% de seu território sob a forma de unidade de conservação Parque Estadual de Ilhabela (PEIb). Desta forma, a essência do estudo aqui proposto é a identificação das unidades climáticas naturais da ilha, por meio da análise da variação de temperatura, umidade relativa e precipitações identificadas em diferentes localidades deste ambiente ilhéu e avaliar possíveis influências da urbanização sobre este processo. O método utilizado nesta pesquisa está assentado na instalação de equipamentos sensores da temperatura do ar, umidade relativa e da precipitação líquida como os termo-higrômetros (eletrônicos) e os pluviômetros (totalizadores e registradores, manuais e eletrônicos, respectivamente), dentro do período de um ano. A análise dos dados considerou aspectos geográficos e climatológicos de ordem local, assim como aqueles de ordem regional (meteorológicos sinóticos) resultando em informações quantitativas e qualitativas, que sob a luz da análise rítmica e da heurística possibilitaram sua análise crítica. Os resultados, quando observados individualmente, representam a situação geoclimática dos sítios de instalação da instrumentação meteorológica; por outro lado, a variabilidade espacial dos atributos em sua relação com os sistemas atmosféricos atuantes, considerados então como representativos dos meso e topoclimas, permite a identificação, individualização e definição de unidades climáticas da ilha no período da coleta de dados. Foram então definidos 12 ambientes topoclimaticamente diferenciados com a clara percepção de heterogeneidade entre si, organizados sob 5 mesoclimas conforme a insolação, os fluxos de ar predominantes, a orientação geral das vertentes e das bacias hidrográficas e a variação dos atributos do clima. O setor norte: quente e pouco chuvoso. A vertente leste: mais ensolarada e úmida. O sul sudoeste: barlavento dos sistemas frontais. O setor central: urbano é sujeito a atividade convectiva intensa. / Climate units are certain areas of the Earth\'s surface that have relatively homogeneous climatic characteristics over time and space. Its existence, in principle, depends on the unique relationship between the ground surface and the atmospheric dynamics, where the first exercises control over the second influencing such features. These climatic characteristics in the form of temporal variation of temperature, humidity, rainfall, among others, are spatially better perceived according to the adopted research work schedule and can highlight the existence of different environments (those known in more general scales) - local climates and topoclimas, which are the most complex climatological basis of territorial development plans. The municipality of Ilhabela reflects the socioeconomic and environmental changes that have occurred in the North Coast region of the state of São Paulo, mainly in the period to 1970, with the inauguration of the Rio-Santos highway (BR101 / SP55), which require, due to the migratory contribution, changes in local and regional landscapes. However, Sao Sebastiao Island (the largest and county seat) protects 75% of its territory in the form of conservation unit - Ilhabela State Park (PEIb). Thus, the essence of the herein proposed study is to identify the natural climate units of the island, through the analysis of the variation of temperature, relative humidity and precipitation identified in different locations of the islet environment and to evaluate the possible influence of urbanization on this process. The method used in this research is seated in the installation of sensor equipment of the air temperature, relative humidity and liquid precipitation as the thermo-hygrometers (electronic) and rain gauges (totalizers and registers, manual and electronic, respectively) within the period of one year. Data analysis considered geographical and climatological aspects of local order, as well as those of regional order (synoptic weather) resulting in quantitative and qualitative information, which in the light of rhythmic analysis and heuristics enabled critical analysis. The results, when viewed individually, represent the geoclimática situation of installation sites of meteorological instrumentation; on the other hand, the spatial variability of the attributes in its relation to the active atmospheric systems, considered then as representative of meso and topoclimas allows the identification, individualization and definition of climate units of the island in the period of data collection. They were then set 12 topoclimaticamente different environments with a clear perception of heterogeneity among themselves, organized under 5 mesoclimas as heatstroke, prevailing air flows, the general orientation of the slopes and river basins and the change of climate attributes. The northern sector: hot and slightly rainy. The east side: more sunny and humid. The south southwest: windward of frontal system. The central sector: Urban is subject to intense convective activity.

Modificações nas posições médias dos centros de tempestades intensas assim como nos seus sentidos de propagação estão sendo sugeridas por diversos estudos sobre mudanças climáticas. Este fato pode ser determinante para a geração de ondas sobre os oceanos, e consequentemente para o conhecimento das climatologias de ondas. Na costa brasileira a falta de observações diretas em escala climática justifica o uso de técnicas de modelagem numérica para representação do fenômeno. Este trabalho apresenta resultados de simulações numéricas para caracterizar a climatologia das ondas de superfície e suas correspondentes perspectivas de mudanças para um futuro próximo sobre a região do Atlântico Sudoeste. Uma estratégia complexa de modelagem de ondas global, para assegurar a propagação de swell, e uma grade regional forçada por um ventos superficiais obtidos com um modelo de meso-escala atmosférico foi desenvolvida neste estudo. Os modelos utilizados foram o WAVEWATCH-III e o BRAMS. O período de 1982-1999 foi escolhido para representação do século XX com campos atmosféricos provenientes da REANÁLISE-I do NCEP, os quais são utilizados como controle do experimento. O período de 2030-2049 é investigado com base em dois cenários de projeções futuras CCSM3. Os valores médios de altura significativa para a porção Sudoeste do Atlântico Sul são superestimados no conjunto de simulação histórica do CCSM3; ao se considerar dois pontos de localização sobre a Bacia de Campos e Bacia de Santos, valores máximos do ciclo anual são encontrados durante os meses de outono enquanto que o conjunto referência apresenta valores máximos durante os meses de inverno. O estabelecimento de probabilidades de ocorrência de swell e wind sea revelam que o conjunto CCSM3 superestima a influência de swell gerados remotamente. Em termos das projeções climáticas para as bacias de Campos e Santos, pequenas diferenças nos valores médios de altura significativas aparecem de Maio a Dezembro, quando os resultados sugerem um leve aumento das alturas de ondas para as duas bacias quando comparadas com as respectivas médias do século XX. Por outro lado, a obtenção de séries de tendências durante os anos de 2030-2049 demonstram um padrão variável mas um fato comum aparece nos dois cenários de projeções climáticas: diminuição das alturas de ondas na área de oceano aberto e numa porção da região costeira próxima aos 20S, enquanto a porção sudoeste da região de estudo apresenta um pequeno aumento. Isto não é um desenvolvimento monotônico pois variabilidades interanuais de decadais estão evidentes para os dois cenários com diferentes amplitudes e fases entre elas. / Modifications in the mean position of the storm tracks as well as in the direction of propagation of severe storms have been suggested by many studies about climate change. This fact can be determined for the wind-wave generation over the oceans, and consequently for the wave climatology knowledge. In the coast of Brazil, the lack of long term direct observations of wave characteristics leads to the use of numerical modeling techniques to represent the phenomena. This study presents analysis of numerical simulations to characterize the climatology of surface gravity waves and the determined perspectives of changing in the near future for the Western South Atlantic region, with focus on its southern portion, off the southern Brazil coast. A complex strategy of global wave modeling to represent swell propagation associated with regional wave modeling forced by mesoscale winds is adopted; the models employed are WAVEWATCH-III and BRAMS. The period 1982-1999 is used to represent the 20th century with atmospheric fields from NCEP/Reanalysis-I, which results are used as reference. The period 2030-2049 is investigated based on two projected scenarios of the coupled climate model CCSM3. The average significant wave height for the Western South Atlantic is overestimated by the historical run of CCSM3; when considering two locations of interest, Campos and Santos Basins, the maximum values of the annual cycle are found during the autumn, while the reference field presents maximum values during the late winter. The evaluation of probabilities of occurrences of swell and wind sea revealed that CCSM3 overestimated the influence of remotely generated swell for the Western South Atlantic region. In terms of projected scenarios for Campos Basin and Santos Basin, some small differences in the average significant wave height appear from May to December, when the results suggest a small increase of wave height in both locations compared to the correspondent 20th century results. On the other hand, the obtained spatial distribution of trends during the period 2030-2049 shows a variable pattern, but a common feature appears in both projected scenarios of CCSM3: decrease of the wave heights in the open ocean area and part of the shelf around 20ºS, while the southwestern portion of the study region presents a small increase. This is not a monotonic behavior, because interannual and decadal variability are evident in both scenarios, with different amplitudes and phases between them.

Este trabalho elaborou séries temporais de eventos extremos de precipitação, de 1901 a 2000 para o Estado do Rio Grande do Sul (RS). Utilizou-se reanálises da Universidade de Delaware (EUA), registros históricos de jornais, registros oficiais, e dados de 17 estações meteorológicas do INMET no RS. Identificou-se anomalias climáticas (positivas e negativas) de precipitação ao longo do século XX em diferentes pontos do RS. Adotou-se como evento extremo anomalias superiores (inferiores) a 50 mm (-50 mm). As séries foram aplicadas a um zoneamento da precipitação do RS visando avaliar a variabilidade e a distribuição, assim como a influência do El Niño – Oscilação Sul (ENOS). O zoneamento escolhido foi: Campanha, Litoral e Planalto. Por fim, foi gerada uma classificação da variabilidade da precipitação durante eventos ENOS para o RS, no século XX, com base na classificação do ENOS na região do Niño 3.4. Identificou-se que as zonas Campanha e Planalto são mais suscetíveis à variabilidade do ENOS com média de 75 mm em eventos positivos e -67 mm em eventos negativos de precipitação, e o Litoral apresenta menor influência aparente, indicando uma subdivisão desta zona em dois setores devido ao seu contraste latitudinal. A maior anomalia mensal para os meses neutros foi de 428,90 mm (abril de 1959), 224,51 (abril de 1941) mm em anos de El Niño e 174,55 mm (janeiro de 1938) em La Niña. Por fim, observouse que o zoneamento não se mostrou adequado para esta análise, pois o Planalto, maior zona em área, apresenta uma amplitude de 1200 m na altimetria, e o Litoral apresenta um comportamento diferenciado devido ao contraste latitudinal e a escarpa do planalto no litoral norte. Identificou-se que os primeiros 50 anos do século XX apresentam equivalência entre a região do Niño 3.4 e o RS. A partir de 1950, os eventos no RS passaram a ter uma classe maior do que no Niño 3.4, ou seja, houve um aumento (diminuição) médio de 50 mm (-25 mm) nas anomalias positivas (negativas) de precipitação no RS. Assim, nos últimos 50 anos, um evento de uma determinada classe na região Niño 3.4 pode gerar anomalias de precipitação maiores no Rio Grande do Sul. / This work elaborated time series of precipitation extreme events (1901-2000) for the Rio Grande do Sul State (RS). Reanalysis from University of Delaware, newspapers historical records, official records and data from 17 INMET meteorological stations were used. Precipitation climatic anomalies (positive and negative) were identified at different points of RS during the 20th century. It was found that positive (negative) anomalies were above (below) of 50 mm (-50 mm). The time series were applied to a RS precipitation zoning to spatialize the variability and distribution, as well the influence of El Niño – South Oscillation (ENSO). The zoning was: Campanha, Litoral and Planalto. Afterwards, a classification of RS precipitation variability during ENSO events was generated based on Niño 3.4 region classification. It was identified that Campanha and Planalto zones are more susceptible to ENSO variability, pointing a mean of 75 (-67) mm in positive (negative) precipitation events, and the Litoral showed less apparent influence, indicating a subdivision of this zone into two sectors due it’s latitudinal contrast. The highest monthly anomaly in neutral months was 428,90 mm (April 1959), 224,51 mm (April 1941) in El Niño events and 174,55 mm (January 1938) in La Niña events. Finally, it was observed that the zoning was not adequate for this analysis, since the Planalto, largest zone, presents 1200 m of amplitude in altimetry and the Litoral presents differentiated behavior due the latitudinal contrast and the escarpment of the Plateau on the north coast. It was identified that the first 50 years of the 20th century presented equivalence between Niño 3.4 region and the RS classifications. After 1950, the events in RS started to show a higher class than in Niño 3.4. There was an average increase (decrease) of 50 mm (-25 mm) in positive (negative) precipitation anomalies in RS. Then, in the last 50 years, an event of a certain category may generate higher precipitation anomalies at the Rio Grande do Sul.

The physical mechanisms and predictability associated with extreme daily rainfall in South East South America (SESA) are investigated for the December-February season. Through a k-mean analysis, a robust set of daily circulation regimes is identified and then it is used to link the frequency of rainfall extreme events with large-scale potential predictors at subseasonal-to-seasonal scales. This basic set of daily circulation regimes is related to the continental and oceanic phases of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) and wave train patterns superimposed on the Southern Hemisphere Polar Jet. Some of these recurrent synoptic circulation types are conducive to extreme rainfall events in the region through synoptic control of different meso-scale physical features and, at the same time, are influenced by climate phenomena that could be used as sources of potential predictability. Extremely high rainfall (as measured by the 95th- and 99th-percentiles) is preferentially associated with two of these weather types, which are characterized by moisture advection intrusions from lower latitudes and the Pacific; another three weather types, characterized by above-normal moisture advection toward lower latitudes or the Andes, are preferentially associated with dry days (days with no rain). The analysis permits the identification of several subseasonal-to-seasonal scale potential predictors that modulate the occurrence of circulation regimes conducive to extreme rainfall events in SESA. It is conjectured that a cross-timescale interference between the different climate drivers improves the predictive skill of extreme precipitation in the region. The potential and real predictive skill of the frequency of extreme rainfall is then evaluated, finding evidence indicating that mechanisms of climate variability at one timescale contribute to the predictability at another scale, i.e., taking into account the interference of different potential sources of predictability at different timescales increases the predictive skill. This fact is in agreement with the Cross-timescale Interference Conjecture proposed in the first part of the thesis. At seasonal scale, a combination of those weather types tends to outperform all the other potential predictors explored, i.e., sea surface temperature patterns, phases of the Madden-Julian Oscillation, and combinations of both. Spatially averaged Kendall’s τ improvements of 43% for the potential predictability and 23% for realtime predictions are attained with respect to standard models considering sea-surface temperature fields alone. A new subseasonal-to-seasonal predictive methodology for extreme rainfall events is proposed, based on probability forecasts of seasonal sequences of these weather types. The cross-validated realtime skill of the new probabilistic approach, as measured by the Hit Score and the Heidke Skill Score, is on the order of twice that associated with climatological values. The approach is designed to offer useful subseasonal-to-seasonal climate information to decision-makers interested not only in how many extreme events will happen in the season, but also in how, when and where those events will probably occur. In order to gain further understanding about how the cross-timescale interference occurs, an externally-forced Lorenz model is used to explore the impact of different kind of forcings, at inter-annual and decadal scales, in the establishment of constructive interactions associated with the simulated “extreme events”. Using a wavelet analysis, it is shown that this simple model is capable of reproducing the same kind of cross-timescale structures observed in the wavelet power spectrum of the Niño3.4 index only when it is externally forced by both inter-annual and decadal signals: the annual cycle and a decadal forcing associated with the natural solar variability. The nature of this interaction is non-linear, and it impacts both mean and extreme values in the time series. No predictive power was found when using metrics like standard deviation and auto-correlation. Nonetheless, it was proposed that an early warning signal for occurrence of extreme rainfall in SESA may be possible via a continuous monitoring of relative phases between the cross-timescale leading components.

Weather and climate events are costly to society both financially and in terms of human health and well being. The costs associated with extreme climate events have motivated governments, NGOs, private investors, and insurance companies to use the data and tools at their disposal to estimate the past, present, and future hazards associated with a wide range of natural phenomena in an effort to develop mitigation and/or adaptation strategies. The nonstationary nature of climate risks requires the use of numerical climate models, often general circulation models (GCMs), to project future risk. The climate risk field, however, currently finds itself in a predicament because GCMs can be biased and do not provide a clear way to credibly estimate their uncertainty with respect to simulations of future surface climate conditions. In response to this predicament, I lay the groundwork for a set of GCM credibility assessments by identifying the large-scale drivers of surface climate events that evolve over a range of timescales ranging from daily to multi-decadal. I specifically focus on three types of climate events relevant to the water and energy sectors: 1) seasonal precipitation, which impacts drinking water supplies and agricultural productivity; 2) extreme precipitation and the costly associated riverine flooding; and 3) temperature, wind, and solar radiation fields that modulate both electricity demand and potential renewable electricity supply. In chapter I, I derive a set of atmospheric indices and investigate their efficacy to predict distributed seasonal precipitation throughout the conterminous United States. These indices can also be used to diagnose the impact of tropical sea surface temperature heating patterns on conterminous United States precipitation. This is particularly of interest in the aftermath of the unexpected precipitation patterns in the conterminous United States during the 2015-2016 El Niño event. I show that the set of atmospheric indices, which I derive from zonal winds over the conterminous United States and portions of the North Atlantic and Pacific oceans, can skillfully predict precipitation over most regions of the conterminous United States better than previously recognized mid-latitude atmospheric and tropical oceanic indices. This work contributes a set of intermediate atmospheric indices that can be used to assess the efficacy of forecasting and simulation climate models to capture signal that exists between tropical heating, mid-latitude circulation, and mid-latitude precipitation. In chapter II, I first show that the frequency of regional extreme precipitation events, which are predictive of riverine flooding, in the Ohio River Basin are poorly simulated by a GCM relative to historical precipitation observations. I then illustrate that the same GCM is much better able to simulate the statistical characteristics of a set of atmospheric field-derived indices that I show to be strongly related to the precipitation events of interest. Thus, I develop a statistical model that allows for the simulation of the precipitation events based on the GCM's atmospheric fields, which allows me to estimate future hazard based on credibly simulated GCM fields. Lastly, I validate the fully Bayesian statistical model against historical observations and use the statistical model to project the future frequency of the regional extreme precipitation events. I conclude that there is evidence of increasing regional riverine flood hazard in the Central US river basin out to the year 2100, but that there is high uncertainty regarding the magnitude of the trend. This work suggests that the identification of atmospheric circulation patterns that modulate the probability of extreme precipitation and riverine flood risk may improve flood hazard projections by allowing risk analysts to assess GCMs with respect to their ability to simulate relevant atmospheric patterns. In chapter III, I present the first comprehensive assessment of quasi-periodic decadal variations in wind and solar electricity potential and of covariability between heating and cooling electricity demand and potential wind and solar electricity production. I focus on six locations/regions in the conterminous United States that represent different climate zones and contain major load centers. The decadal variations are linked to quasi-oscillatory variations of the global climate system and lead to time-varying risks of meeting heating + cooling demand using wind/solar power. The quasi-cyclical patterns in renewable energy availability have significant ramifications for energy systems planning as we continue to increase our reliance on renewable, weather- and climate-dependent energy generation. This work suggests that certain modes of low frequency climate variability influence potential wind and solar energy supplies and are thus especially important for GCMs to credibly simulate. All of the investigations are designed to be broadly applicable throughout the mid-latitudes and are demonstrated with specific case studies in the conterminous United States. The dissertation sections represent three cases where statistical techniques can be used to understand surface climate and climate hazards. This understanding can ultimately help to mitigate and adapt to climate variabilities and secular changes, which impact society, by assisting in the development, improvement, and credibility assessment of GCMs capable of reliably projecting future climate hazards.

Orientador: João Afonso Zavattini / Banca: Sandra Elisa Contri / Banca: Juliana Ramalho Barros / Resumo: O presente estudo propõe-se a investigar a origem e a dinâmica das chuvas no município paulista de Corumbataí e em que medida as precipitações podem atra-palhar ou obstar as atividades turísticas de caráter rural ou ecológico desenvolvidas em áreas externas durante os fins de semana. A esse propósito, os dados climáticos diários concernentes a pluviosidade e temperatura foram obtidos de um posto mete-orológico em funcionamento no município desde o ano de 1981. Agregaram-se-lhes os dados de umidade relativa e pressão obtidos junto à estação meteorológica do Centro de Análise e Planejamento Ambiental - CEAPLA, que pertence à Universida-de Estadual Paulista de Rio Claro - UNESP. Após tratamento estatístico dos dados de pluviosidade, apontou-se um ano-padrão chuvoso para elaboração de um gráfico de análise rítmica visando ao entendimento da gênese pluvial. Cotejados os dados diários dispostos no gráfico com cartas sinóticas extraídas do sítio na internet do serviço meteorológico da Marinha do Brasil, os sistemas atmosféricos atuantes no ano-padrão escolhido foram interpretados. Demonstrou-se que a maior parte das precipitações havidas em Corumbataí tem como gênese a frente polar atlântica - eixo principal - e seus desdobramentos (repercussão e eixo reflexo). Trabalhou-se, igualmente, a série tridecenal de chuva e temperatura (1983-2012) em diagramas de atuação de massas de ar para detecção dos sistemas atmosféricos mais atuantes em trinta anos. Foram elaborados, ainda, gráficos e tabelas da atuação sazonal de tais sistemas e suas implicações na gênese pluvial do ano-padrão chuvoso. O ele-mento chuva, tomado como mais preponderante, não se mostrou impeditivo às prá-ticas externas de turismo e lazer em fins de semana / Résumé: Cette étude a pour but l'investigation sur l'origine et la dynamique des pluies sur la ville de Corumbataí, état de São Paulo, ainsi que sur les précipitations pouvant gêner les activités touristiques à caractère rural ou écologique aux week-ends dans les aires extérieures. A ce sujet, les données climatiques journalières concernant la pluviosité et la température ont été obtenues à partir d'un poste météorologique existant depuis 1981. On y a rajouté les données d'humidité relative et de pression atmosphérique, obtenues auprès de la station météorologique du Centre d'Analyse et Aménagement Environnemental - CEAPLA, qui appartient à l'Université de l'Etat de São Paulo - UNESP. Après le traitement statisticien des données de pluviosité, on a ciblé une année standard pluvieuse pour l'élaboration d'un graphique d'analyse rythmique sur la compréhension de la genèse pluviale. Les données journalières, disposées sur le graphique d'analyse rythmique, ont été rapprochées avec des cartes synoptiques extraites du site internet du service météorologique de la Marine Brésilienne et les systèmes atmosphériques actifs sur l'année standard choisie ont été interprétés. Il a été démontré que la plupart des précipitations survenues à Corumbataí ont pour genèse le front polaire atlantique - axe principal - et leurs dédoublements (la répercussion et l'axe reflet). On a travaillé également sur une période de trente ans de pluie et de température allant de 1983 à 2012 et sur des diagrammes d'action de masses d'air pour la détection des systèmes atmosphériques les plus actifs en trente ans. On a élaboré des graphiques et des tableaux sur l'action saisonnière de ces systèmes et de leurs implications à la genèse pluviale sur l'année standard ciblée. La pluie, considérée comme un élément primordial, ne s'est pas avérée être un obstacle... / Mestre