Neste estudo foram analisadas possíveis tendências de aumento da precipitação em nove estações pluviométricas na sub-bacia 87, incluindo Porto Alegre, no Estado do Rio Grande do Sul, para 50 anos de dados. Eventos extremos são responsáveis por muitos problemas, principalmente em áreas urbanas, e a frequência e a magnitude destes eventos podem aumentar com as alterações climáticas. No intuito de avaliar o impacto de alterações climáticas, em Porto Alegre, utilizou-se o modelo Long Ashton Research Station - Weather Generator (LARS-WG). O LARS-WG é um gerador estocástico capaz de simular cenários climáticos em escala local. Para cada série histórica das estações analisadas, na sub-bacia 87, foi aplicado o teste estatístico de Mann Kendall para identificar possíveis tendências nos dados anuais e trimestrais. Na estação de Porto Alegre também foi realizada pesquisa para identificar o aumento na frequência de ocorrência de alturas de precipitação em diferentes faixas e análise de tendência noshttp://www.bibliotecadigital.ufrgs.br/da.php?nrb=001053508&loc=2017&l=5219eb420c00bf62 dados sub-diários. A geração de séries sintéticas de precipitação para diferentes cenários teve como base os dados pluviométricos da série de Porto Alegre, que consistiu na utilização do período de 1974 a 2014 na geração da linha de base para calibração do LARS-WG. Após a geração de séries sintéticas de precipitação para um clima atual, foi selecionado o máximo diário anual e este foi desagregado em dados subdiários. Na sequência avaliou-se o impacto das alterações em três cenários do IPCC, A1B, A2 e B1. Em cada um dos arquivos de precipitação diária, geradas por projeção no LARS-WG, foi realizada a desagregação em precipitações sub-diárias Os resultados da aplicação do teste de Mann Kendall indicam tendência no aumento do total anual e no número de dias chuvosos (NDC). O trimestre que mais contribuiu para este aumento corresponde à primavera. Entretanto nas estações de Porto Alegre e Sapucaia do Sul, na região metropolitana de Porto Alegre, São Lourenço no Litoral Sul e Renânia e Serra do Pinto numa região de relevo acidentado próximo ao Litoral Norte também se identificou tendência de aumento no verão e no outono. Em Porto Alegre não foi verificada tendência na precipitação diária máxima anual, permitindo a utilização do LARS-WG que assume que as séries de dados diários observados são estacionárias e gera séries sintéticas com características estatísticas semelhantes à série de dados observados. Uma análise comparativa dos resultados entre as IDFs projetadas com o LARS-WG e a IDF definida por Weschenfelder et al. (2015) indica aumento das precipitações intensas. No primeiro período de projeção no cenário A1B, os desvios ficaram na faixa de 8 a 16% para quatro dos modelos, no cenário A2 os desvios ficaram na faixa de 9 a 19% e no cenário B1 de 7 a 19% em cinco modelos. Para o segundo período de projeção apresentou uma grande variabilidade com desvios entre -3 e 40%. O caminho para reduzir as incertezas é o monitoramento continuado das variáveis meteorológicas, pois a modelagem do clima só pode ser aprimorada com a incorporação de dados reais aos modelos. / This study analyzes possible trends of precipitation increase in nine rainfall stations in subbasin 87, including Porto Alegre, in the State of Rio Grande do Sul, for 50 years of data. Extreme events are responsible for many problems, especially in urban areas, and the frequency and magnitude of these events may increase with climate change. In order to evaluate the impact of climate change in Porto Alegre, the Long Ashton Research Station - Weather Generator (LARS-WG) model was used. The LARS-WG is a stochastic generator capable of simulating local scale climate scenarios. The Mann Kendall's statistical test was applied for each historical series of the analyzed stations in sub-basin 87 in order to identify possible trends in annual and trimestral data. At the Porto Alegre station, research was also conducted to identify the increase in the frequency of occurrence of precipitation heights in different bands and trend analysis in the sub-diary data. The generation of synthetic precipitation series for different scenarios was based on the pluviometric data of the Porto Alegre series, which consisted of the use of the period from 1974 to 2014 in the generation of the baseline for LARS-WG calibration After the generation of synthetic series of precipitation for a current climate, the maximum annual daily was selected and this was disaggregated in sub-diary data. The impact of the changes was then evaluated in three scenarios of the IPCC, A1B, A2 and B1. In each of the daily precipitation files generated by LARS-WG projection, disaggregation in sub-daily precipitation was conducted. The results of the Mann Kendall test indicate a trend in the annual total increase and in the number of rainy days (NDC). The trimester that contributed most to this increase is spring. However, in the Porto Alegre and Sapucaia do Sul stations, in the metropolitan area of Porto Alegre, São Lourenço in the South Coast and Renânia and Serra do Pinto, in an area of rugged relief near the North Coast, there was also a tendency to increase in summer and fall. In Porto Alegre, no trend was observed in the annual maximum daily precipitation, allowing the use of LARSWG, which assumes that the observed daily data series are stationary and generates synthetic series with similar statistical characteristics to the data series observed. A comparative analysis of the results between the IDFs projected with the LARS-WG and the IDF defined by Weschenfelder et al. (2015) indicates an increase in intense precipitation.

Atualmente existe grande demanda na elaboração de mais estudos que venham aprimorar os conhecimentos relacionados a secas, visto que os prejuízos causados por este tipo de desastre natural podem alcançar cifras bilionárias, além de gerar um grande impacto social. Metodologias de monitoramento de secas geram informações estratégicas para o planejamento de medidas mitigadoras, redução dos impactos gerados e ajudam a aprimorar a forma como se gere os recursos hídricos. Algumas regiões no mundo são atingidas frequentemente por este tipo de desastre e mesmo assim não dispõe de um sistema de monitoramento completo para as secas a exemplo do continente sul-americano. Apresenta-se neste trabalho avaliação de metodologias para análise de alguns dos principais índices de seca citados na literatura científica. O objetivo é avaliar o desempenho destes visando encontrar relações que possam vir a aprimorar o entendimento sobre esse tipo de evento e para geração de mapas de seca para região citada. Foram utilizados neste estudo apenas produtos de sensoriamento remoto, de reanálises de precipitação e modelos de superfície, abrangendo diversas variáveis do ciclo hidrológico terrestre, tais como: Precipitação (TRMM e MSWEP); Umidade do solo gerada pelo GLDAS; Condições da vegetação (NDVI GMMIS e MOD13C2); Variação do armazenamento de água (TWS GRACE). Calculou-se o Índice de Precipitação Padronizado (SPI), Anomalia da Umidade do Solo (SMA), Índice de Vegetação Padronizado (SVI) e Anomalia do Armazenamento Terrestre de Água (ATWS). Os resultados mostraram que estes índices conseguiram identificar a maioria dos eventos de seca registrados e que apresentam uma forte relação entre si e que esta é governada por variações no déficit de precipitação representado na forma do SPI. Concluiu-se que no geral as secas evoluem primeiramente apresentando uma redução da precipitação e que após 1 ou 2 meses passa a atingir a umidade do solo e a vegetação e por fim atinge o armazenamento de água 2 ou 3 meses após o início da seca. A metodologia aplicada para geração dos mapas de seca se mostrou bastante eficiente para o monitoramento deste tipo de evento, de forma que foi possível representar a maioria dos principais eventos de seca que ocorreram na América do Sul nos últimos anos. / There is a need tor increase the scientific studies related to drought since this type of natural disaster causes billionaires damages, besides generating social impacts. Drought monitoring methodologies generate strategic information for the planning of mitigation measures, reduction of the impacts generated, and can be used to improve water resource management. Some regions in the world like South America are often hit by this type of disaster and yet do not has a complete monitoring system for droughts. This study presents a methodological proposal for the analysis of some of the main drought indexes cited in the scientific literature. The goal is to evaluate the performance of these indexes in order to find relationships between them that may have improve the understanding about this type o disaster and generate drought maps for the cited region. It was used only remote sensing products and products of precipitation reanalysis and land surface model, such as: Precipitation (TRMM and MSWEP); Soil moisture generated by GLDAS; Vegetation conditions index (NDVI GMMIS and MOD13C2); Variations of water storage (TWS GRACE). Standardized Precipitation Index (SPI), Soil Moisture Anomaly (SMA), Standardized Vegetation Index (SVI) and Terrestrial Water Storage Anomaly (ATWS) were calculated for this study. The results showed that theses indices were able to identify most of the droughts events recorded and there is a strong relationship between them. In general this relationship is ruled by variations in the precipitation deficit represented by the SPI. It was concluded that for the most regions in South America the droughts first evolve presenting a reduction of the precipitation and after 1 or 2 moths it is noticed a change in soil moisture and vegetation condition and in the end after 2 or 3 moths it is noticed a reduction in the water storage. The methodology used to generate the drought maps proved to be very efficient for the monitoring of this type of disaster that it was possible to represent most of the main drought events that occurred in South America in recent years.

Previsões probabilísticas de precipitação foram obtidas a partir de um conjunto de simulações pelo modelo WRF e utilizadas como condição de contorno no modelo hidrológico TopModel para previsão hidrometeorológica na bacia do Rio Iguaçu, no estado do Paraná. Nas simulações de cheias, durante o período de elevação do volume de precipitação, o erro médio aritmético do conjunto de previsões foi menor que cada um dos membros utilizados nesse conjunto, indicando melhor destreza do conjunto médio em relação a qualquer previsão determinística. Na dissipação dos sistemas precipitantes, alguns membros obtiveram resultados melhores que o conjunto médio e, em geral, as previsões são confluentes. As melhores previsões de precipitação com o WRF foram obtidas com as combinações de microfísica Lin e convecção de Kain Fritsch, microfísica WSM 5 e convecção de Kain Fritsch e simulações defasadas em 6 horas. As simulações inicializadas em horários mais próximos da ocorrência do fenômeno não garantiram uma melhoria na distribuição de precipitação na bacia. A avaliação do sistema de previsão por conjuntos pelo índice de Brier (IB) e seus termos demonstrou níveis suficientes de confiabilidade e destreza para ser utilizada na maioria dos eventos de precipitação sobre a bacia do rio Iguaçu. Os valores do IB estiveram entre 0,15 e 0,3 com picos isolados. Os valores obtidos para o termo de incerteza estiveram entre 0,1 e 0,25 indicando bons resultados visto que o desejável é o mais próximo de zero. Nos eventos de chuva, o termo de confiabilidade apresentou valores próximos a 0,2 no período da manhã e valores entre 0,3 e 0,4 no período da tarde, com um acréscimo no final da integração. O índice de acerto foi de 60 % a 90 % durante o período de integração (48 horas) para o conjunto médio de previsões e entre 50 a 80% para a previsão determinística. Em todos os horários de simulação o erro de fase foi maior que o erro de amplitude, possivelmente devido aos atrasos da propagação dos sistemas precipitantes e aos efeitos de ajuste das condições físicas iniciais da atmosfera. Os erros de fase e amplitude foram menores na previsão probabilística em todo o período de integração. Assim como na previsão de precipitação, nas simulações de vazão o erro de fase foi maior que o erro de amplitude, indicando que o atraso nas previsões de variação da vazão ainda é o um desafio na previsão hidrometeorológica. Observou-se que o modelo hidrológico é bastante sensível a previsão de precipitação e, portanto, a melhoria das previsões de vazão é diretamente proporcional a diminuição dos erros nas previsões de precipitação. / Probabilistic forecast of precipitation from WRF model simulations was used as input in hydrological TopModel for streamlines forecast in Iguaçu Basin, Parana, southern Brazil. The arithmetic error of precipitation ensemble forecast was smaller than each individual member forecast error in the streamflow increase stage. It means the use of ensemble forecast was better than any deterministic forecast. But when the streamflow decreases, the results are confluent and some individual member forecast was better than ensemble. Simulations using Lin microphysical parameterization and Kain Fritsch, WSM 5 and Kain Fritsch and 6h lagged obtained the better results of precipitation over the basin. The use of runs with initial conditions near the precipitation time did not guarantee better results in the distribution of precipitation on the basin. The Brier Score (BS) of the ensemble system demonstrated that the system is very skillful with values between 0.15 and 0.3. Both uncertainty and reliability terms of BS, 0.1 0.25 and 0.2- 0.4, respectively, were encouraging for use hourly ensemble forecast of precipitation on the watershed. Ensemble forecast provide high values of hit scores (0.6 to 0.9) than deterministic forecast (0.5 to 0.8) at all period of integration. Due the delay in the forecasts of the precipitation systems, the phase error is predominant over amplitude during all time. Both errors were reduced using the ensemble forecasts. The phase errors in hydrological were greater than amplitude such as precipitation forecasts. Thus, for increase streamflow forecast it should reduced the errors in QPF forecasts.

Esta tese investiga se eventos anômalos de precipitação pluviométrica (PP) na Planície Costeira do Rio Grande do Sul (PCRGS) estão relacionados a modos de variabilidade climática e como essa relação pode afetar o ambiente costeiro. A PP e suas anomalias foram estatisticamente correlacionadas aos modos de variabilidade climática, o Modo Anular do Hemisfério Sul (SAM) e El Niño - Oscilação Sul (ENOS). O índice do ENOS utilizado foi o Multivariate ENSO Index (MEI) e do SAM foi o de Nan e Li (2003). Para o cálculo das anomalias de PP foram utilizados dados do satélite Tropical Rainfall Measurement Mission, entre 1998 e 2013. As correlações foram calculadas por meio de matrizes de classificação, e suas significâncias pelo teste-t de Student. A área de estudo foi dividida em costas sul (33°44’39” – 32°09’36”S), central (32°09’36” – 30°10’12”S) e norte (30°10’12” – 29°19’34”S) e para cada uma delas foi escolhido um geoindicador (sangradouros ou lagunas), examinados em imagens de satélite. Comparouse os geoindicadores em períodos de PP anomalamente positiva e negativa. Para destacar as variações nos geoindicadores foram utilizadas composições RGB 543 dos sensores Thematic Mapper (TM) e Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) do Landsat. Os resultados apontam para correlação negativa entre as anomalias de PP nas costas sul e central com o SAM e correlação positiva das anomalias de PP da costa sul com o MEI. A PP na costa norte não apresenta correlação com nenhum dos dois índices. Foram identificados 28 eventos anômalos de PP no período 1998-2013. Nas imagens de satélite todos geoindicadores apontaram para variações morfológicas e hídricas entre os períodos PP acima e abaixo da média, sendo a costa norte a que apresenta menor variação visível. A costa sul tem a menor média de PP e o maior número de eventos anômalos de PP, dos quais 67% eram de PP negativa. A maioria dos eventos são de PP negativa (78%) e podem estar relacionados simultaneamente ao SAM positivo e MEI negativo, ou somente ao MEI positivo. Todos eventos de PP positiva foram concomitantes ao MEI positivo. As costas sul e central mostram uma redução na PP média. Essa tendência pode estar relacionada as mudanças climáticas globais, pela intensificação do SAM positivo e de eventos El Niño e La Niña. As variações observadas nos geoindicadores (sangradouros ou lagunas) indicam que a redução na PP média resulta em menor volume de sedimentos transportados do pós praia para a zona de arrebentação e face praial, alterando o balanço sedimentar. As areias secas dos campos de dunas transportadas pelo vento podem assorear lagos e lagunas da área de estudo, desequilibrando o ecossistema. / This thesis investigates whether anomalous events of precipitation (PP) in the Coastal Plain of Rio Grande do Sul (RGSCP) are related to climate variability modes and how this relationship can affect the coastal environment. The PP and its anomalies were statistically correlated to climate variability modes, the Southern Annular Mode (SAM) and El Niño-Southern Oscillation (ENSO). The used ENSO index was the Multivariate ENSO Index (MEI) and SAM is the one defined by Nan and Li (2003). For the calculation of the PP anomalies, we used data from the Tropical Rainfall Measurement Mission satellite, from 1998 to 2013. Correlations were calculated using classification matrices, and their significance by the the Student t-test. The study area was divided into south (33°44'39" – 32°09'36"S), central (32°09'36"– 30°10'12"S) and north (30°10'12"– 29°19'34"S) coasts and for each one it was chosen a geoindicador (washouts or lagoons), examined on satellite images. This investigation compared the geoindicators in positive and negative anomalous PP periods. To highlight variations in the geoindicators, it was used the RGB 543 composition of the Thematic Mapper (TM) and Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) Landsat sensors. The results point to a negative correlation of the PP anomalies in the southern and central coasts with the SAM and a positive correlation of PP anomalies in the south coast with the MEI. The north coast PP is not correlated with any of the two indexes. Twenty-eight anomalous PP events were found in the 1988–2013 period. In satellite images, all geoindicators pointed to morphological and hydrological variations between periods of PP above and below the mean, the northern coast has the least visible variations. The south coast has the lowest mean PP and the largest number of anomalous events, of which 67% were negative PP. The majority of events are negative PP (78%), they could be simultaneously connected to a positive SAM and a negative MEI, or only to a positive MEI. All positive PP events were concomitant to a positive MEI. The central and southern coasts show a decrease in the men PP. This trend may be related to global climate change, by the intensification of the positive SAM and of El Niño and La Niña events. The variations observed in geoindicators (washouts or lagoons) indicate that the reduction in the mean PP results in lower volume of sediments transported from the backshore to the surf zone and the shoreface, changing the sedimentary balance. The dry sands from the wind-transported dune fields could silt up lakes and lagoons of the study area, unbalancing the ecosystem.

O objetivo deste trabalho foi estudar o papel dos aerossóis em modificar o desenvolvimento das nuvens e da precipitação. Esta tem sido uma das mais intrigantes questões no estudo das mudanças climáticas. Medidas da concentração de núcleos de condensação de nuvens (CCN) e distribuições de gotículas de nuvem durante o Experimento de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia (LBA) revelaram características distintas entre condições atmosféricas limpas e poluídas. As medidas foram conduzidas no Sudoeste da Região Amazônica durante os meses de setembro e outubro de 2002, focando a transição do final da estação seca para o início da estação chuvosa. Durante a transição, a análise da concentração de CCN dentro da camada limite revelou um decréscimo geral, de valores acima de 1200 cm-3 para menos de 300 cm-3. A comparação entre áreas limpas e poluídas mostrou concentrações de CCN cerca de 5 vezes maiores em áreas poluídas. As diferenças não foram tão grandes nos níveis acima da camada limite. As medidas também mostraram um ciclo diurno acompanhando a atividade de queima de biomassa. Distribuições de tamanho de gotículas medidas em duas regiões com concentrações de aerossóis extremamente diferentes foram analisadas. Em condições poluídas pela queima de biomassa foi encontrada alta concentração de gotículas, com diâmetro médio e conteúdo de água de nuvem aumentando muito pouco com a altura, em comparação com regiões limpas. A função gama foi usada para ajustar as distribuições de gotículas e o parâmetro de forma da função foi usado como critério para definir adequadamente a melhor representação das distribuições de gotículas. De acordo com os valores encontrados, distribuições gama estreitas (parâmetro de forma em torno de 5) são mais bem indicadas para representar condições poluídas enquanto que aquelas mais largas se ajustam melhor em condições limpas (parâmetro de forma em torno de 2). Com base nesses resultados, experimentos numéricos foram conduzidos com o Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) para investigar os efeitos da concentração de CCN e do parâmetro de forma das distribuições de gotículas no desenvolvimento da precipitação em nuvens convectivas tropicais. Os resultados mostraram uma grande sensibilidade devido às mudanças nesses parâmetros. Altas concentrações de CCN e distribuições de gotículas estreitas (parâmetros de forma maiores), típicas de dias poluídos, produziram baixos valores médios para água líquida integrada na coluna e precipitação acumulada na superfície. Por outro lado, tendência oposta a este efeito foi encontrada em condições limpas (baixos valores para ambos, a concentração de CCN e o parâmetro de forma). O parâmetro de forma se mostrou ser mais importante que a concentração de CCN. Os efeitos da concentração de CCN e do parâmetro de forma também influenciaram a distribuição espacial dos campos de nuvem e precipitação. Embora o valor médio desses campos tenha diminuído em condições poluídas, o valor máximo aumentou. Como conseqüência da menor dispersão nas nuvens em condições poluídas, mais radiação solar esteve disponível na superfície. Isto é oposto aos resultados dos modelos globais que mostram redução na radiação solar como conseqüência do segundo efeito indireto dos aerossóis. Da mesma forma, este estudo encontrou que as diferenças são reduzidas quando é incluído o efeito direto dos aerossóis em absorver ou refletir a radiação solar. Sobretudo, os resultados sugerem que um maior número de modelos com tratamento explícito dos processos microfísicos de nuvem são necessários. Esses modelos permitem comparações, podendo mostrar o melhor tratamento numérico a ser usado na representação dos efeitos dos aerossóis no processo de precipitação como um todo. Estes resultados são importantes porque melhoram a compreensão de como o clima será afetado como conseqüência das mudanças futuras. / The objective of this work was to study the role of aerosols in modifying clouds and precipitation. This is one of the most difficult aspects in the study of climate changes. Field measurements of cloud condensation nuclei (CCN) and cloud size distributions performed during the Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia (LBA) campaign revealed distinct characteristics between clean and polluted atmospheric conditions. Measurements were conducted over the southwestern Amazon region during September-October 2002 focusing the transition from dry to wet seasons. During this period, analysis of CCN concentrations in the boundary layer revealed a general decreasing trend from mean values higher than 1200 cm-3 to values lower than 300 cm-3. The comparison between clean and polluted areas showed CCN concentrations 5 times higher than in polluted areas. These differences were not so strong above the boundary layer. Measurements also showed a diurnal cycle following the biomass burning activity. Cloud droplet size distributions at two regions with extremely different aerosols loading were also analyzed. During biomass-burning conditions, at high concentrations of cloud droplets, the mean diameter and liquid water content increased very little with altitude when compared with unpolluted conditions. A gamma distribution was used to fit the measured droplet spectra and the shape parameter was used as a criterion to define the best choice of spectra representation. According to the found values, narrow gamma distributions optimally fit polluted conditions (shape parameter around 5), while broad distributions are best fits for unpolluted conditions (shape parameter around 2). Based on these results, numerical experiments were carried out using the Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) to investigate the effects of CCN concentrations and shape parameters of droplet spectra on the development of precipitation in tropical convective clouds. The results showed large sensitivity due to changes in these parameters. It was observed that high CCN concentrations and narrower cloud droplet distributions (high values for shape parameter), typical of the polluted days, produced low mean values of liquid water path and accumulated surface precipitation. On the other hand, an opposite trend to this effect was found under clean conditions (low CCN concentration and shape parameter values). Shape parameter showed to be much more important than CCN concentration. The effects of CCN concentration and shape parameter also influenced the spatial distribution of cloud and precipitation fields. Although mean values of these fields decreased under polluted conditions, maximum values were increased. Consequently, the less dispersion in clouds under polluted conditions, the more surface solar radiation was found. This is opposite to the results of global climate models, which predict reduction in solar radiation as a consequence of the second aerosol indirect effect. Also, it was found that the differences were reduced when the aerosols direct effect to absorb or reflect solar radiation is included. Moreover, the results suggest that additional models with explicit microphysics process treatment are necessary in order to allow further comparisons, which could show the best numerical treatment to be used in representing the aerosol effects on precipitation process. The importance of these results is to improve the understanding of future climate changes.

Diversas atividades ligados ao gerenciamento de recursos hídricos necessitam da previsão de acumulados diários de chuva extremos. Entretanto, grande parte dos modelos utilizados operacionalmente apresentam uma tendência a subestimar os extremos de precipitação mesmo com apenas 24 horas de antecedência. Existem diversas razões para esse tipo de erro de previsão tais como, limitações nas parametrizações de convecção para modelos com resolução de dezenas de quilômetros e a não inclusão do efeito de aerossóis como núcleos de condensação de gotas de nuvens nos modelos de grande escala. Dentro desse contexto, este trabalho tem como objetivo analisar situações de eventos extremos de precipitação na região de Belém, Pará, onde o regime de precipitação é modulado, principalmente, pela brisa marítima, linhas de instabilidade, distúrbios ondulatório de leste, zona de convergência intertropical, alta da Bolívia e Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCAN). A abordagem será de identificação de perfis verticais cinemáticos e termodinâmicos típicos de eventos extremos de precipitação diária em Belém, Pará. Para esse fim, escolheu-se fazer uma análise de dados de radiossondagem e precipitação utilizando as Funções Ortogonais Empíricas (EOF - Empirical Orthogonal Functions combinadas e verificar como o Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) simula características básicas de chuva acumulada diária. A variância explicada das EOF calculadas a partir do conjunto de variáveis acumulado diário de precipitação (acpcp), temperatura (t), razão de mistura de vapor d\'água (rv), vento zonal (u) e vento meridional (v) e acpcp, u e v apresentaram valores de variância explicada baixos em relação as EOF calculadas a partir de acpcp e u somente. A terceira EOF (e3) foi a que melhor identificou os extremos chuvosos em relação a primeira e segunda. Observou-se padrões sinóticos favoráveis a convecção para os dias relativos à acumulados de chuva acima da média e menos favoráveis para os dias relativos à acumulados de chuva abaixo da média. Nos dias que apresentaram os maiores acumulados de chuva identificados por e3 verificou-se a presença da Alta da Bolívia e de um VCAN sobre o Oceano Atlântico influenciando a região de estudo. Observou-se um caso de uma linha de instabilidade que adentrou o continente associada a um jato de baixos níveis e outro caso de uma perturbação de latitudes médias, ambos os casos ocasionaram acumulados de chuva acima da média. O BRAMS apresentou máximos e mínimos de anomalias de acpcp coincidentes com os dados observados. Os dias relativos à acumulados de chuva acima da média apresentaram correntes ascendentes e descendentes mais intensas que os dias relativos à acumulados de chuva abaixo da média. Observou-se máximos de correntes ascendentes associados a formação de novas células convectivas. / Several activities related to water management need the forecasting of cumulative daily rainfall extreme. However, most of the models used operacionaly tend to underestimate the extreme rainfall even with 24 hours of advance. There are several reasons for this type of forecast error such as, limitations in convection parametrizations for models with resolution of tens of kilometers and not inclusion of the effect of aerosols as cloud condensation nuclei for cloud droplets in large-scale models. Withing this context, this study aims to analyze situations of extreme precipitation events in the region of Belém, Pará, where the rainfall regime is modulated mainly by sea breeze, squall lines, easterly wave disturbances, intertropical convergence zone, Bolivian high and cyclonic vortices of high levels (VCAN). The approach will be to identify kinematic and thermodynamics vertical profiles typical of extreme daily rainfall events in Belém, Pará. To this end, it was chosen to analyze sounding and rainfall data using the combined Empirical Orthogonal Functions (EOF) and verify how the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) simulates the basic features of daily accumulated rainfall. The explained variance of EOF calculated from the set of variables accumulated daily precipitation (acpcp), temperature (t), mixing ratio of water vapor (rv), zonal wind (u) e meridional wind (v) and acpcp, u and v showed low values of explained variance in relation to the EOF calculated from acpcp and u only. The third EOF (e3) was the best in the identification of extreme rainfall compared to first and second. Observed synoptic patterns are favorable to convection on days with accumulated rainfall above average and less favorable on days for accumulated rainfall below average. In the days that had the highest accumulated rainfall identified by e3, it was verified that the presence of the Bolivian high and a VCAN on the Atlantic Ocean influence the study region. A case of squall line that entered the continent associated with a low level jet and other case of disturbance of mid-latitudes, resulted in accumulated rainfall above average. The BRAMS presented maximum and minimum acpcp anomalies coincident with the observed data. The days on the accumulated rainfall above average showed more intense updrafts and downdrafts that the days on the accumulated rainfall below average. Observed maximum updrafts associated with the formation of new convective cells.

Submitted by Maria Beatriz Vieira (mbeatriz.vieira@gmail.com) on 2017-05-29T15:21:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_stefane_fonseca_freitas.pdf: 9974670 bytes, checksum: 3ea4d15c96cc9d436e5f1afce583167b (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-05-29T21:23:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_stefane_fonseca_freitas.pdf: 9974670 bytes, checksum: 3ea4d15c96cc9d436e5f1afce583167b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T21:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_stefane_fonseca_freitas.pdf: 9974670 bytes, checksum: 3ea4d15c96cc9d436e5f1afce583167b (MD5) Previous issue date: 2016-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / As Descargas Elétricas Atmosféricas (DEA) desde tempos remotos despertam o interesse da humanidade, devido tanto a seu aspecto visual quanto ao poder de destruição atrelado a este fenômeno. Este trabalho tem por finalidade caracterizar as distribuições espaço-temporais das DEA e da precipitação em superfície durante os meses quentes dos anos de 2008 a 2011, na região sudeste do Brasil. Para este período, foi verificada a ocorrência de sistema de monção na América do Sul, a partir da análise dos campos de anomalias dos ventos. Foram utilizados dados de DEA detectadas pela RINDAT e dados de precipitação em superfície provenientes de observações de estações automáticas do INMET. Os campos de ventos foram confeccionados com dados de reanálise do modelo NCEP-DOE. Foram elaborados campos de densidades de descargas, distribuídas em seis categorias de intensidade. Verificou-se que a maior ocorrência de DEA ocorreu sobre regiões metropolitanas, mas na maioria dos meses estudados, as regiões de maior ocorrência de DEA não coincidiram com as regiões onde foram observados os maiores acumulados mensais de chuva. O mês de janeiro de 2010 apresentou o maior número de descargas detectadas em todos os meses estudados. Para o período analisado, foram identificadas características típicas de monção na América do Sul, como o desenvolvimento da Alta da Bolívia, estabelecimento de um cavado no Nordeste Brasileiro e atuação dos jatos de altos níveis. Assim, foi presumível a influência de um regime de monção, com destaque para o período compreendido entre julho de 2009 a janeiro de 2010, onde as mudanças na direção de vento sazonal foram mais claras que os demais períodos. / The lightning since ancient times arouse the interest of humanity, due to both its visual aspect as the power of destruction linked to this phenomenon. The objective of this study is to characterize the spatial and temporal distributions of lightning and surface precipitation during the warm months of the years 2008-2011, in southeastern Brazil. For this period, the occurrence of monsoon system in South America was found from the analysis of the wind anomaly fields. It was used lightning data from RINDAT network and rainfall data from INMET automatic stations. The wind fields were made with data from reanalysis NCEP-DOE model. Lightning densities fields were developed and distributed in six classes of severity. It was found that the higher incidence of lightning occurred on metropolitan areas, but in most months studied, the regions with the highest occurrence of lightning did not coincide with the regions where the highest monthly accumulated rainfall were observed. The month of January 2010 had the highest number of detected lightning in all the months studied. For the analyzed period, typical features were identified monsoon in South America, such as the development of the Bolivian High, establishment of a trough in the Brazilian Northeast and performance of high levels jets. Thus, it was presumed the influence of a monsoon regime, especially the period from July 2009 to January 2010, where the seasonal changes in wind direction were lighter than other periods.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-04-25T18:28:52Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4679144 bytes, checksum: 5935358573b35d5d654bd90b3f0a8a29 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T18:28:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4679144 bytes, checksum: 5935358573b35d5d654bd90b3f0a8a29 (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As mudanças no clima associadas à variabilidade da precipitação e às alterações no uso e cobertura do solo consistem em importantes condicionantes da disponibilidade dos recursos hídricos pelo mundo, em especial das tendências no regime de vazões das bacias hidrográficas. O Brasil possui várias bacias hidrográficas de relevante importância econômica e social, dentre as quais, destaca-se a bacia hidrográfica do rio Grande (BHRG), afluente da margem esquerda do rio Paraná. Esta bacia localiza-se entre os estados de Minas Gerais e São Paulo, uma região estratégica do país, em que as atividades socioeconomicas têm papel relevante sobre a economia brasileira. O objetivo geral do presente trabalho foi analisar e caracterizar os impactos da precipitação e alterações do uso e cobertura do solo sobre as tendências temporais das vazões médias e mínimas de 12 áreas de drenagem da BHRG. Utilizaram-se dados de precipitação e vazão na área da BHRG, disponibilizados pela ANA (Agência Nacional de Águas), correspondentes ao período entre 1940 a 2010. Os dados de uso do solo foram provenientes do Grupo de Pesquisa em Interação Atmosfera-Biosfera da UFV. Aplicaram-se, nas séries de dados hidrológicos de cada área de drenagem, os testes estatísticos de Mann-Kendall (identificação da tendência), Pettitt (identificação do ponto de mudança) e Spearman rho (identificação da força de correlação entre duas variáveis). Também foram isolados os efeitos da precipitação sobre a vazão, através de um modelo chuva-vazão, por intermédio da curva de regressão tipo LOESS (Suavização de Dispersão Localmente Ponderada) entre o Índice de Precipitação Antecedente (API) e a vazão. Os resultados indicaram que, na maior parte da BHRG, entre 1940 e 2010, as vazões médias e mínimas (Q 7 ) apresentaram tendência de crescimento e que o principal responsável para a tendência de aumento nas vazões é a variabilidade natural da precipitação. As alterações de uso do solo apresentaram menor influência sobre as vazões. / Climate change associated with precipitation variability and land use and land cover changes are important determinants of the water availability in the world, especially of the trends in river flow regime. Brazil has several hydrographic basins with economic and social importance, including the BHRG (Grande River Hydrographic Basin), a tributary of the left bank of the Paraná River. This basin is located between the states of Minas Gerais and São Paulo, a strategic region of the country, where socioeconomic activities have a significant role in the Brazilian economy. The general objective of this work was to analyze and characterize the impacts of precipitation and land use and land cover changes on the temporal trends of medium and minimum flows of 12 drainage areas in the Grande river hydrographic basin. Precipitation and flow data from the BHRG area were used, made available by the National Water Agency (ANA), corresponding to the period between 1940 and 2010. Soil use data come from the Research Group on Atmosphere-Biosphere Interaction from the UFV. The statistical tests of Mann-Kendall (trend identification), Pettitt (point of change identification) and Spearman rho (identification of the correlation force between two variables) were applied in the hydrological data series of each drainage area. The effects of precipitation on flow were also isolated through a rain-flow model, using the LOESS regression curve (Locally Weighted Dispersion Smoothing) between API (Antecedent Precipitation Index) and flow. The results indicated that, in most of the BHRG, between 1940 and 2010, the medium and minimum flows (Q 7 ) presented growth trend and that the main responsible for the increasing trend in the flows is the natural variability of precipitation. The land-use changes had lower influence on flow rates. / Não foi localizado o currículo lattes do autor.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2411_1.pdf: 5312881 bytes, checksum: c64ce8cf019e06d5c86303daf17de7b4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / O tratamento de lixiviado proveniente de aterros de resíduos sólidos urbanos, tornou-se um grande desafio para a comunidade científica uma vez que nem sempre um sistema de tratamento adotado para uma determinada região torna-se adequado para outra, em função da grande variabilidade da composição do lixiviado. Os sistemas de tratamento a serem adotados devem levar em consideração as particularidades da região a fim de tornar o sistema economicamente viável. De um modo geral, a concepção adotada como escopo desta pesquisa consistiu em um sistema de baixo custo, fácil implantação, simples operação e com boa remoção de poluentes. Durante as análises realizadas em escala piloto, adotou-se uma vazão em fluxo contínuo de 0,1 L/s , que equivale a cerca de 10% da vazão real do Aterro da Muribeca, onde as características físico-químicas deste lixiviado serviram de base para o dimensionamento da estação piloto. A estação piloto projetada é composta por três etapas: precipitação química, stripping da amônia e barreira reativa com carvão ativado. Os resultados deste estudo apresentaram um desempenho médio de remoção de DBO (>80%) e DQO (>85%) superior a eficiência de 60% de remoção exigida pela legislação estadual mineira para tratamento de lixiviado, tornando-se suficiente ao lançamento em rios classe 3. A concentração de amônia, para todos os ensaios realizados, encontrou-se acima do permitido pela legislação federal, em função do baixo tempo de detenção adotado para a etapa do stripping da amônia. Quanto à cor do lixiviado, de um modo geral, não conferiu mudança de coloração acentuada ao corpo receptor após seu lançamento, estando em concordância com a legislação federal. Estimando-se o custo final do tratamento em escala real, obteve-se um valor médio abaixo do praticado no Brasil

O processo de clarificação do caldo de cana-de-açúcar tem sido alvo de vários trabalhos de pesquisa, no intuito de melhorar a qualidade do açúcar obtido, tanto do ponto de vista de novas tecnologias em equipamentos e processos, quanto a respeito do estudo das propriedades físico-químicas da sacarose durante sua decomposição na clarificação. Os POA (Processos Oxidativos Avançados) têm sido aplicados, em especial, ozonização do caldo, tal qual este projeto propõe estudar uma alternativa ao processo convencional de sulfitação do caldo para a obtenção do açúcar cristal branco, através da utilização do peróxido de hidrogênio como agente de redução de cor ICUMSA do caldo e o impacto na degradação da sacarose em compostos não-cristalizáveis, reduzindo o rendimento industrial. Não há relatos na literatura sobre condições ideais de uso do peróxido de hidrogênio, bem como quais alterações essa tecnologia pode ocasionar no caldo. Por isso, buscaram-se elucidar quais são as melhores condições de trabalho e quais fatores influenciam na sua ação, bem como quais são os seus efeitos sobre o caldo tratado. As melhores condições para o uso do peróxido de hidrogênio são: pH entre 3,0 e 7,0, temperatura entre 40 a 70ºC, peróxido de hidrogênio maior que 600 ppm e dextrana menor que 750 ppm. Pode-se verificar que a maturidade da cana-de-açúcar no corte pode influenciar na ação do peróxido de hidrogênio, uma vez que quanto maior o grau de maturação da cana-de-açúcar, maior quantidade de compostos fenólicos e maior a cor inicial do caldo. A cinética de degradação da cor ICUMSA não apresentou distribuição regular, oscilando em pequenos intervalos de tempo, devido provavelmente à pequena quantidade de peróxido de hidrogênio utilizada nos ensaios. Não houve diminuição visual da cor do caldo quando utilizado doses até 5.000 ppm de H2O2. Com relação à turbidez, não foi possível identificar a influência da peroxidação nos valores. Houve degradação de sacarose quando foi feito o tratamento combinando temperatura elevada (62ºC) com pH ácido (3,8). A rede neural artificial (RNA) mostrou um bom ajuste na maioria dos casos apresentados e indicou a variável temperatura como a que apresentou maior influência na diminuição da absorbância à 420 nm. A segunda variável com maior influência foi o Brix do caldo de cana-de-açúcar. A espectrometria de massa mostrou que a peroxidação, nas condições reacionais avaliadas, não foi capaz de reduzir significativamente a cor do caldo, sugerindo que haja uma promoção de sedimentação de algumas impurezas do caldo, o que faz com que haja uma diminuição visual da cor do mesmo, não ocorrendo aparentemente reação química no caldo, quando utilizamos doses de 50.000 ppm. Assim o peróxido de hidrogênio não funcionou como um agente clarificante, nas condições estudadas. / The process of sugarcane juice clarification has been the subject of several research papers in order to improve the quality of sugar obtained both from the point of view of new technologies in equipment and processes , as concerning the study of physico- chemical properties of sucrose during decomposition in clarification . The AOP \'s (Advanced Oxidation Process ) have been applied in particular ozonation of the juice as such this design proposed to study an alternative to conventional process sulphiting of the juice to obtain sugar white crystal through the use of hydrogen peroxide as reduction ICUMSA color of juice and the impact on the degradation of sucrose into non- crystallizable compounds by reducing industrial productivity agent. There are no reports in the literature on optimal conditions of use of hydrogen peroxide as well as the technology changes which may result in the juice. Therefore , we sought to elucidate what are the best working conditions and factors which influence in its action, and what are its effects on the treated juice. The best conditions for the use of hydrogen peroxide are: pH lower than 7.0 or higher than 3.0, temperature greater than 40 °C and below 70 °C, hydrogen peroxide greater than 600 ppm and lower than 750 ppm dextran. We observed that the maturity of the sugarcane cutting can influence the action of hydrogen peroxide, since the more mature sugarcane, a greater number of phenolic compounds are produced and the higher the initial color of the juice. The kinetics of ICUMSA color degradation showed no regular distribution, oscillating at short time intervals, probably due to the small amount of hydrogen peroxide used in the tests. There was no visual color decrease of the juice. Regarding turbidity, it was not possible to identify the influence of peroxidation values . There was sucrose degradation when the treatment was made by combining high temperature (62°C) at acid pH (3.8). The artificial neural network (ANN) showed a good fit in most cases presented and indicated the variable temperature with the highest influence on the absorbance decrease at 420 nm. The second variable with the greatest influence was the Brix of sugarcane juice. Mass spectrometry showed that peroxidation in the reaction conditions evaluated was not able to significantly reduce the sugarcane juice color, suggesting a promotion of sedimentation of some impurities in the juice, hindering a reduction of its visual color, and apparently, there was no chemical reaction in the juice, using rate of hydrogen peroxide of 50,000 ppm. Thus hydrogen peroxide did not work as a clarifying agent, in the studied conditions