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.

Este trabalho discute a composição de campos de precipitação a partir de duas fontes de dados: os pluviômetros e o radar meteorológico. Estudaram-se métodos baseados somente em dados de pluviômetros, somente em dados de radar, e técnicas que combinam as duas fontes de dados. O objeto de estudo é a bacia do rio Jacaré-Guaçu, que conta com 65 postos pluviométricos e um radar meteorológico, do IPMet-Bauru. Foi feita uma comparação direta entre os campos gerados pelas diversas técnicas, onde foi avaliado o comportamento do índice G (razão entre o registro pluviométrico e a média dos registros de radar dos 9 pixels que circundam o pluviômetro), a capacidade destas técnicas de fornecer a chuva pontual e a altura média diária e anual de chuva por área de integração. Os métodos compostos apresentaram valores pontuais de chuva muito elevados e foram introduzidos fatores limitantes para compensar estas super correções. Os resultados obtidos reproduziram qualitativamente os valores da literatura. Ao analisar a média das chuvas diárias para toda a bacia e para todo o período, utilizando como padrão de comparação o método do Inverso do Quadrado da Distância (IQD), constatou que o radar fornece valores 12% menores, e que os métodos mistos apresentam diferenças na faixa de -0,5 a +16%. Nesta forma de análise existe um ganho ao se utilizar as técnicas mistas, porém ao se trabalhar com valores diários, integrados em sub-bacias, as diferenças atingem valores de -45% até +70%. Estes campos de precipitação foram aplicados em um modelo hidrológico distribuído, de embasamento físico, com 19 parâmetros calibráveis. Trabalhou-se com 10 postos fluviométricos e com 6 anos de dados. A calibração foi feita com dois anos e o restante deles foi usado para validação. Para garantir a comparação entre os resultados usou-se rigorosamente a mesma metodologia de calibração, com apoio de algoritmo genético. Foram utilizadas três funções objetivo: uma para verificação dos picos, outra para recessão e a última para avaliar a diferença de volume. Verificou-se que os melhores resultados foram obtidos para os métodos IQD, Brandes com o maior limitador, Radar e Costa. Nestes métodos, o processo de calibração consegue compensar as diferenças dos campos de precipitação. As diferenças observadas nos campos de precipitação foram reproduzidas nos hidrogramas. Os hidrogramas resultantes da aplicação dos dados de radar não reproduziram bem a recessão e os hidrogramas resultantes dos campos gerados apenas por pluviômetros apresentam picos elevados. As técnicas mistas ora atenuam os picos ora intensificam-nos. Sugere-se mais pesquisa para o desenvolvimento de métodos mistos que explorem as vantagens dos dois equipamentos de medida de chuva / This work discusses the composition of precipitation fields using two data sources: rain gauges and weather radar. Methods based solely on rain gauges, on weather radar, and techniques that combine these two measurement instruments were studied. The study object is the Jacaré-Guaçu river basin, with 65 rain gauges and a meteorological radar (IPMet-Bauru). A direct comparison of these fields generated by diverse techniques was made to study the following subjects: G index (reason between the rain gauge register and the average of the 9 pixels radar registers that surround the rain gauge), the capacity of these techniques to supply the point rain and the daily and annual mean rain height over an integration area. The combined methods provides very high point values, therefore some limitations were introduced to compensate these super corrections. The literature results were qualitatively reproduced in this study. The daily mean rain height comparative analyses for all the basin, and for all the period, evidenced that the radar supplies to values 12% minors, and that the composed methods present differences from -0,5 up to +16%; the comparison pattern was the Inverse of Square Distance method (ISD). The study of mean rain height calculated over a great period and to the entire river basin shows a profit when using the combined techniques; however, when daily values integrated in sub-basins are used, the differences reach values from -45% until +70%. These precipitation fields had been applied in a distributed hydrologic model, physically based, with 19 calibrated parameters. There were 10 fluviometric stations and 6 years of data. The calibration was made with two years, and that remain data was used for validation. To guarantee the results comparison, the same calibration methodology was rigorously used, with support of genetic algorithm. Three objective functions were used: one for peaks verification, another for recession analyses and the last one for volume difference evaluation. The best results were achieved by the application of the precipitation fields gotten by ISD, Brandes with high limitation, Radar and Costa methods. For these methods, the calibration process compensated the differences on the precipitation fields. The differences observed in the precipitation fields had been reproduced in the hydrograms. The hydrograms of the radar data applications had not well reproduced the recession curve, and the hydrograms of the precipitation fields based only on rain gauges presented high peaks. Sometimes the composed techniques attenuate the peaks, however, sometimes they intensify them. More research is recommended to develop compoud methods that explore the advantages of the two equipments for rain measure

Orientador: Adilson Pinheiro. / Co-orientador: Luis Hamilton Pospissil Garbossa. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O Estado do Tocantins está localizado entre o domínio do Cerrado e da Floresta Amazônica, o que confere ao mesmo uma diversidade climática importante, especialmente no tocante a ocorrência de chuvas. O conhecimento das chuvas intensas permite o planejamento adequado diante da atuação da precipitação na erosão do solo, inundações em áreas rurais e urbanas, obras hidráulicas, dentre outros. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi o mapeamento das chuvas intensas no estado do Tocantins, estruturado em três capítulos com objetivos específicos: (1) com base em 10 estações pluviográficas, determinar constantes de desagregação de chuvas intensas para o Estado do Tocantins; (2) promover o mapeamento de chuvas intensas com durações de 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120, 180, 240, 360, 720 e 1440 minutos, associadas com as recorrências de 5, 10, 20, 30, 50, 100, 500 e 1000 anos; e (3) mapear a precipitação máxima provável (PMP) para as durações de 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120, 180, 240, 360, 720 e 1440 minutos. Para a modelagem da frequência das chuvas intensas de diferentes durações foi empregada a distribuição de probabilidades de Gumbel para 10 estações pluviográficas. Para o mapeamento das chuvas intensas foram aplicadas séries históricas de 95 postos pluviométricos pertencentes à rede hidrometeorológica da Agência Nacional de Água (ANA), disponibilizadas pelo site Hidroweb, localizados no Tocantins e proximidades, considerando o período de 1983 a 2013, aplicando a geoestatística e avaliando os modelos de semivariograma esférico, exponencial e gaussiano. Para o mapeamento da PMP foi adotado o interpolador inverso do quadrado da distância, tendo sido a sua qualidade avaliada pelo procedimento de validação cruzada, a partir do cálculo da tendência (bias) e do erro médio percentual absoluto (EMPA). Na desagregação das chuvas intensas para o Estado do Tocantins, foram obtidas as seguintes constantes: h10min/h30min = 0,46, h20min/h30min = 0,76, h30min/h1h = 0,68, h40min/h1h = 0,83, h50min/h1h = 0,92, h1h/h24h = 0,61, h2h/h24h = 0,72, h3h/h24h = 0,78, h4h/h24h = 0,82, h6h/h24h = 0,86, h12h/h24h = 0,93. Para o mapeamento das chuvas intensas, o modelo que apresentou o menor erro médio obtido por validação cruzada foi aplicado ao processo de mapeamento por krigagem ordinária, tendo sido observado bom desempenho do modelo esférico para precipitação máxima diária anual e do gaussiano para chuvas desagregadas e associadas a um tempo de retorno. As regiões do Bico do Papagaio (extremo norte), Ilha do Bananal (extremo sudoeste) e noroeste, sob ocorrência de clima Amazônico, respondem pelos valores críticos de chuvas intensas no Estado do Tocantins. Para a maior duração de PMP avaliada (24h), encontraram-se lâminas variando de 410,8 a 768,2 mm, enquanto que, para a menor duração avaliada (10’) as lâminas variaram de 62,5 a 104,6 mm, com padrão de distribuição espacial semelhante às chuvas intensas mapeadas. / The State of Tocantins is located between the area of the Cerrado and the Amazon rainforest, which gives the same an important climatic diversity, especially with regard to rainfall. Knowledge of heavy rainfall allows proper planning considering the action of rainfall on soil erosion, floods in rural and urban areas, waterworks, among others. In this context, the objective of this study was the heavy rainfall mapping in the State of Tocantins, divided into three chapters with specific objectives: (1) based on 10 pluviograph stations, to determine disaggregation constants of heavy rainfall for the State of Tocantins; (2) promote heavy rainfall mapping at durations of 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120, 180, 240, 360, 720 to 1440 minutes associated with recurrences of 5, 10, 20, 30, 50, 100, 500 and 1000 years; and (3) to map the probable maximum precipitation for the state of Tocantins based on Hershfield methodology for durations of 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120, 180, 240, 360, 720 and 1440 minutes. For modeling the frequency of intense rainfalls of different durations, was used the Gumbel distribution of probabilities for 10 pluviograph stations. For the mapping of heavy rainfall were applied historical series of 95 rain gauge stations belonging to the hydrometeorological network of the National Water Agency (NWA), provided by Hidroweb site, located on the Tocantins and nearby, considering the period 1983-2013, applying geostatistics and evaluating models of semivariogram spherical, exponential and gaussian. For the PMP mapping, was adopted the inverse-square-distance interpolator (ISD), being their quality assessed by cross-validation procedure from the calculation of the trend (bias) and the mean absolute percentage error. In the heavy rainfall disaggregation for the State of Tocantins, the constants were obtained: h10min/h30min = 0.46, h20min/h30min = 0.76, h30min/h1h = 0.68, h40min/h1h = 0.83, h50min/h1h = 0.92, h1h/h24h = 0.61, h2h/h24h = 0.72, h3h/h24h = 0.78, h4h/h24h = 0.82, h6h/h24h = 0.86, h12h/h24h = 0.93. For the heavy rainfall mapping, the model had the lowest average error obtained by cross-validation was applied to mapping by ordinary kriging process, having been observed good performance of the spherical model for maximum annual daily rainfall and gaussian to disaggregate and associated rains a return time. The regions of the Bico do Papagaio (north end), Bananal Island (extreme southwest) and northwest, under occurrence of Amazonian climate account for the critical values of heavy rainfall in the State of Tocantins. For longer duration evaluated PMP (24h), met blades ranging from 410.8 - 768.2 mm, while for the lowest measured duration (10') slides ranged from 62.5 - 104.6 mm with spatial distribution pattern similar to heavy rains mapped.

Minerais sulfetados expostos às condições atmosféricas podem ocasionar impactos. O rejeito da atividade mineradora, metais reduzidos, em contato com o oxigênio e água, resulta na liberação de prótons, íons sulfato e metais no meio aquoso, processo acelerado por bactérias. Ao meio formado dá-se o nome de Drenagem Ácida de Minas (DAM). A biorremediação vem sendo investigada para o tratamento deste efluente. Bactérias redutoras de sulfato possibilitam simultaneamente elevação de pH, remoção de sulfato e consequentemente de metais por precipitação na forma de sulfetos metálicos. Publicações anteriores revelam bons resultados, entretanto poucas investigaram simultaneamente a geração de alcalinidade, redução de sulfato, oxidação de etanol e remoção de metais em condições que gradativamente se aproximam das condições reais da DAM. Este projeto investigou o processo de precipitação dos metais ferro, zinco e cobre por sulfeto gerado a partir de um reator biológico em batelada para redução de sulfato de drenagem ácida de minas tendo como doador de elétrons o etanol. O trabalho foi dividido em duas etapas sendo que a primeira possuía variação do pH e a segunda na concentração de metais. Foi observado que independente do pH inicial, ocorreu geração de alcalinidade, sendo o pH final observado em todos os ciclos entre 6 e 7. O abaixamento do pH inicial esteve relacionado diretamente às melhores taxas de remoção de sulfato, sendo as remoções alcançadas de 39, 44 e 52%, para o pH inicial de 6, 5 e 4, respectivamente. A remoção de sulfato também melhorou conforme se aumentou a concentração de metais. Enquanto havia apenas ferro a remoção de sulfato foi de 57% em média, com ferro e zinco de 61% e com ferro, zinco e cobre a remoção chegou a 82% em média. Em todas as condições a remoção de DQO foi alta, com no mínimo 91% de média e chegando a 100%. As remoções de metais chegaram a 92% em média para ferro, 99% para zinco e em 100% para cobre. O parâmetro cinético (k) variou de acordo com os distintos valores de remoção de sulfato. Na fase inicial onde houve adaptação do inóculo, o ajuste cinético de ordem 1 não representou bem o comportamento do reator refletindo uma instabilidade nessa fase da operação (0,14±0,15) h-1. A partir do decaimento do pH inicial, o ajuste cinético de ordem 1 representou bem o comportamento dos dados e o parâmetro k aumenta consideravelmente sendo que quando todos os metais já haviam sido adicionados foi obtido o maior valor (0,44±0,04) h-1. Quanto ao ferro, os parâmetros cinéticos obtidos indicaram que o valor do k foi menor quando a precipitação do ferro concorria com a presença de zinco e cobre. A avaliação do sulfato nesta configuração de reator biológico permitiu estabelecer condições favoráveis de operação e mostrou que sistemas sulfetogênicos respondem melhor em baixos pHs e na presença de alguns metais, conforme as condições da DAM sintética se aproxima das reais. Essa condição é essencial quando se objetiva a utilização de sistemas sulfetogênicos para biorremediação de drenagem ácida de minas. / Sulfide minerals exposed to atmospheric conditions may cause impacts. The tailings from mining activity, reduced metals in contact with oxygen and water result in the release of protons, sulfate ions and metals in aqueous environment, a process accelerated by microorganisms. The designation for this effluent is Acid Mine Drainage (AMD). Bioremediation has been investigated for the treatment of this effluent. Sulfate-reducing bacteria enable simultaneous pH elevation, sulfate removal and consequently metals removal by precipitation as metal sulfides. Previous published researches reveal satisfying results, although few have investigated simultaneously the generation of alkalinity, sulfate reduction, oxidation of ethanol and removal of metals in conditions that gradually approach the real conditions of DAM. This research investigated the process of precipitation of the metals iron, zinc and copper by sulfide generated from a biological batch reactor for sulfate reduction of acid mine drainage, having the ethanol as electron donor. The study was divided into two stages, the first of which had variation in pH and the second, in the concentration of metals. It was observed that regardless of the initial pH, alkalinity generation has occurred and the final pH observed in all cycles remained between 6 and 7. The decline of the initial pH was directly related to the best sulfate removal rates and the achieved removals 39, 44 and 52%, for the initial pH of 6, 5 and 4, respectively. The sulfate removal was also improved as increased the concentration of metals. While there was only iron, sulfate removal was 57% on average; with iron and zinc, it was 61%; and with iron, zinc and copper removal reached 82% on average. In all conditions the COD removal was high, with at least 91% average and reaching 100%. The removals of metals reached 92% on average for iron, 99% for zinc and 100% for copper. The kinetic parameter (k) varied according to different values ??of the sulfate removal. In the initial phase, in which there was adaption of the inoculum, it did not represent well the behavior of the reactor, reflecting instability in this phase of the operation (0.14 ± 0.15) h-1. As the initial pH decays, the kinetic adjustment of order 1 represents well the behavior of the data and the parameter k increases considerably; plus, when all the metals had been added, the highest value was obtained (0.44 ± 0.04) h-1. As for the iron, the kinetic parameters obtained indicated that the value of k was reduced when the precipitation of iron competed with the presence of zinc and copper. The evaluation of sulfate in this configuration of biological reactor allowed us to establish favorable conditions of operation and showed that sulfetogenic systems respond better at low pHs and in the presence of certain metals, as the conditions of the synthetic DMA approach the actual ones. This condition is essential when one aims to use sulfetogenic systems for bioremediation of acid mine drainage.

A distribuição Gumbel é frequentemente utilizada na modelagem de eventos extremos. O estimador de verossimilhança é o estimador mais usado para obter as estimativas dos parâmetros do modelo Gumbel por apresentar boas propriedades assintóticas. Caso a série de dados possua tendência linear, os estimadores de máxima verossimilhança podem produzir estimativas viesadas para os parâmetros da distribuição Gumbel. Para contornar essa situação, o modelo Gumbel não estacionário pode ser utilizado. Esse modelo é, basicamente, o modelo Gumbel (estacionário) para dados sem tendência, com a inserção da tendência em seu parâmetro posição. Essa inserção é feita substituindo-se o parâmetro posição em dois termos, em que um é o coeficiente linear µ0 e o outro é a inclinação da reta µ1. Assim como no modelo Gumbel estacionário, os parâmetros do modelo Gumbel não estacionário com tendência linear no parâmetro posição podem ser estimados por meio dos estimadores de máxima verossimilhança. Dependendo do tamanho da amostra e do quão grande seja a tendência apresentada pelos dados, pode ser que o modelo Gumbel estacionário seja mais adequado do que o modelo Gumbel não estacionário com tendência linear no parâmetro posição, ou vice-versa. Nesse sentido, é importante saber qual modelo deve ser utilizado. O objetivo desse trabalho é avaliar a acurácia e a precisão dos estimadores de máxima verossimilhança dos parâmetros da distribuição Gumbel não estacionária com tendência linear no parâmetro posição. Foram simuladas 1000 amostras de dados em 240 cenários diferentes e foram calculados os erros quadráticos médios e os vieses médios relativos de cada cenário simulado. Pode-se observar que: se a inclinação da reta for maior que 0,1% do valor do parâmetro posição do modelo Gumbel, deve-se ajustar o modelo Gumbel não estacionário aos dados. Em amostras de tamanho igual ou maior do que 50, se houver suspeita de tendência linear no parâmetro posição, deve-se optar pelo ajuste de um modelo Gumbel não estacionário com tendência linear no parâmetro posição. / The Gumbel distribution is often used in the extreme events modelling. For this purpose it is necessary that its parameters are estimated. The estimator most used for this is the maximum likelihood estimator. The maximum likelihood estimators have good asymptotic properties. In case of linear trend in the data series, the maximum likelihood estimators may produce biased estimates for the parameters of the Gumbel distribution. To overcome this situation, Gumbel model with trend can be used. This model is, basically, the (stationary) Gumbel model to no trend data, with the insertion of the trend in its position parameter. As in the stationary Gumbel model, the parameters of the trend Gumbel model can be estimate by means maximum likelihood estimators. Depending on sample size and on how big is the trend presented by the data, the stationary Gumbel model can be more appropriate than the trend Gumbel model, or vice versa. In this respect, it is important to know how model must be used. The objective of this study is, therefore, to evaluate the accuracy and the precision of the maximum likelihood estimators of the Gumbel model with linear trend’s parameters. To do this, have been simulated 1,000 data samples on 240 different scenarios and have been calculated the mean squared errors and the relative mean biases of each simulated scenario. The results lead to the following conclusions: if the trend was bigger than 0.1% of the Gumbel model’s position parameter value, the trend Gumbel model must be fitted. In the case of the sample size be equal or bigger than 50 and there is suspect of trend, the trend Gumbel model must be fitted.

Previsões hidrometeorológicas confiáveis são necessárias para amenizar desastres causados por eventos extremos. Dessa forma, o acoplamento de modelos atmosféricos e hidrológicos vêm se mostrando como uma ferramenta importante para previsão de eventos severos, proporcionando um sistema de alerta, minimizando os danos causados à população. O principal objetivo deste trabalho é propor, aplicar e avaliar um sistema acoplado do modelo atmosférico Eta ao modelo hidrológico DHSVM (Distributed Hydrology Soil Vegetation Model), aplicado a uma microbacia na região da Serra do Mar no Estado de São Paulo. Essa região, por apresentar acentuadas declividades do terreno e remanescentes de mata atlântica, requer estudos específicos, metodologias e modelos adequados às suas características. Por se tratar de um modelo hidrológico distribuído, o DHSVM necessita de uma grande quantidade de parâmetros físicos de solo e vegetação, que caracterizam em cada ponto de grade, a região de estudo. Os parâmetros encontrados para a bacia de estudo podem vir a contribuir para outros trabalhos de modelagem na região da Serra do Mar. A necessidade de dados de irradiância de onda longa para a simulação hidrológica, fez com que uma equação de estimativa da mesma fosse ajustada, podendo ser aplicada para todo o Estado de São Paulo. O principal desafio encontrado no acoplamento de modelos atmosféricos e hidrológicos é a grande diferença de escalas espacial e temporal. Este trabalho propõe uma técnica de desagregação (downscaling) para aumentar a resolução espacial dos campos de precipitação e temperatura fornecidos pelo modelo atmosférico de 10 km para 2 km. Os resultados apresentados mostraram que a qualidade das vazões simuladas dependem principalmente da qualidade do campo de precipitação de entrada ao modelo hidrológico, seja ele gerado pela interpolação de dados observados em estações de monitoramento ou gerado por modelos de previsão do tempo. A aplicação das técnicas de desagregação pouco afetaram os resultados das vazões simuladas.

A cada estação chuvosa notamos nitidamente o aumento de áreas alagadas nas grandes cidades. Cada vez mais a população ribeirinha tem enfrentado alagamentos maiores e mais violentos. Algumas técnicas utilizadas, hoje em dia, têm transferido o problema de montante a jusante, aumentando cada vez mais os picos dos hidrogramas de cheia. Novas técnicas têm surgido para o controle de vazão nas bacias urbanas. Algumas delas são chamadas técnicas compensatórias e visam diminuir a vazão na fonte. Outras mais elaboradas, conhecidas genericamente por reservatórios de cheias têm sido introduzidas em grandes centros urbanos no sentido de recriar as condições de pré-urbanização, retendo águas superficiais e retornando ao meio ambiente gradualmente e de forma controlada. Esta tese de mestrado visa o estudo e a viabilização de algumas técnicas compensatórias estruturais na cidade de São José dos Campos, São Paulo, mais especificamente na bacia do ribeirão dos Putins, que freqüentemente têm sofrido com as cheias urbanas devido ao crescimento acelerado de urbanização, aumentando as áreas impermeáveis da bacia.

Este estudo avalia a Global Precipitation Index (GPI), Negri Adler Wetzel Technique (NAW) e duas versões adaptadas nas várias resoluções temporais e espaciais sobre áreas continental e oceânica. As escalas temporais variaram entre 3 h a mensal, enquanto que a espacial de 100 a 10000 Km2. No primeiro caso, foram utilizados imagens infravermelho do satélite meteorológico Geoestacionary Meteorological Satellite-4 (GMS-4) e dados Constant Altitude Plan Position Indicator (CAPPI) de dois radares a bordo de navios na área do experimento oceanográfico Tropical Ocean-Global Atmosphere Project - Coupled Ocean Atmosphere Response Experiment (TOGA COARE). No segundo caso, interior de São Paulo, utilizou-se imagens infravermelho do satélite Geoestacionary Operational Environmental Satellite 8 (GOES-8) dados CAPPI do radar meteorológico de Bauru. A obtenção das versões adaptadas das técnicas GPI e NAW, denominadas, respectivamente GPId e NAWd envolveram a modificação da temperatura limiar de chuva e não chuva e também as taxas ótimas de precipitação de cada técnica de acordo as diferentes resoluções espaciais e temporais. Além disso, definiram-se as técnicas padrões, GPIp e NAWp, que também envolveram a regionalização da temperatura limiar de chuva e não chuva e a substituição da taxa ótima de precipitação mensal para todas as outras resoluções temporais e todas as áreas estudadas. Posteriormente, foram calculadas a tendência, Root Mean Square Error (RMSE) médio e a correlação, para várias combinações temporais e espaciais, para três formas de amostragem espaciais diferentes: variação da área central da imagem; divisão da imagem em janelas de vários tamanhos sem sobreposição de linhas e colunas; e divisão da imagem em janelas de vários tamanhos mas com sobreposição de linhas e colunas. Para a maioria das combinações, as taxas ótimas encontradas apresentaram valores menores que os encontrados para a GPI e NAW. Os resultados obtidos indicaram que as taxas ótimas de precipitação sobre o oceano no TOGA COARE foram maiores do que sobre a área de abrangência do radar de Bauru. Além disso, as técnicas GPI e NAW superestimaram as taxas de precipitação em relação aos dados de radar, enquanto que as técnicas GPIp e NAWp superestimaram levemente as taxas de precipitação em relação aos dados de radar. Concluiu-se também que as técnicas GPId e NAWd; e GPIp e NAWp apresentaram menores valores de tendências e RMSE médios que os da GPI e NAW, para ambas as áreas de estudo, apesar das correlações serem constante para as técnicas GPI, GPId e GPIp e NAW, NAWd e NAWp. Este comportamento mostrou que a regionalização das técnicas GPI e NAW independe das correlações. As variáveis estatísticas mostraram que o desempenho das GPId e NAWd foi levemente superior aos das GPIp e NAWp, não compensando a utilização de taxas específicas para cada resolução. Assim, concluiu-se que com pequenas adaptações de temperatura limiar de chuva e não chuva e de taxa de precipitação pode-se estimar a precipitação com menores tendências e RMSE médios para resoluções temporais de 3 h a mensal e áreas de 100 a 10000 Km2, para as três formas de amostragem espacial analisadas.

A variação temporal natural das vazões dos rios pode ser causa de dificuldades para o abastecimento urbano de água, tornando-se ainda mais complexo no cenário de possíveis mudanças climáticas presente nos dias atuais. O presente trabalho objetivou detectar tendências em séries temporais de dados hidrológicos de precipitação na bacia hidrográfica do ribeirão Guaratinguetá, Município de Guaratinguetá - SP, visando estabelecer um comparativo entre os valores históricos observados e os projetados através do modelo Eta/CPTEC para cenários futuros até o ano de 2.099. Foram analisados dados de precipitação e temperatura de estações hidrometeorológicas na bacia hidrográfica do Ribeirão Guaratinguetá, e gerados dados de evaporação, com o método de Thornthwaite, e de vazão do rio, com o modelo SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure), e então submetidos ao teste estatístico não paramétrico de Mann-Kendall, visando a identificação de tendências. Ambas as séries históricas e projetadas apresentaram variação intra-anual dos volumes precipitados. Foi identificada tendência de aumento nos volumes de precipitação para a primavera. Em função desta elevação, foi possível notar um aumento das vazões simuladas para o futuro, no ribeirão Guaratinguetá, o que deve resultar em mudanças na operação do sistema de abastecimento de água. Por outro lado, a previsão de aumento dos volumes de vazão pode significar um benefício em relação ao déficit na demanda de água, ainda que seja necessária a realização de obras para adequação do sistema em função dos maiores volumes. Para uma maior exatidão nos valores simulados para a vazão do ribeirão Guaratinguetá, recomenda-se que o modelo SMAP seja calibrado e validado para vazões observadas, no momento não disponíveis para a área em questão.