Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-17T14:30:53Z No. of bitstreams: 1 EDICARLOS PEREIRS DE SOUSA - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 7117312 bytes, checksum: 96b3ee401a9f1387b098676da0e967eb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T14:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EDICARLOS PEREIRS DE SOUSA - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 7117312 bytes, checksum: 96b3ee401a9f1387b098676da0e967eb (MD5) Previous issue date: 2016-05-31 / Capes / O estado de Minas Gerais, localizado na região Sudeste do Brasil, possui um território planáltico, com áreas mais elevadas situadas na porção sul. O clima é predominantemente tropical e tropical de altitude, com temperaturas oscilando, normalmente, entre 17 e 20°C. Tais características o tornam, muitas vezes, susceptível a fortes chuvas, provocando transtornos diversos à população. Desse modo, buscou-se analisar a variabilidade da chuva mineira através de técnicas que fossem capazes de definir padrões espaciais e temporais de eventos secos e chuvosos, assim como modulá-los nas escalas tempo-frequência. Para isso, calculou-se o Índice de Precipitação Normalizada (IPN) mensal e trimestral no período 1977-2012. A fim de encontrar padrões espaço-temporais e regiões homogêneas (RH) do IPN mensal e trimestral, utilizaram-se as técnicas da Análise em Componentes Principais (ACP) e Agrupamentos (AA). A técnica da Transformada de Ondeletas (TO) foi aplicada para algumas localidades das diferentes RH em diversas escalas. A TO possibilitou encontrar oscilações importantes no sinal da precipitação, mostrando as componentes dominantes da variabilidade da chuva na área pesquisada. Nos espectros de fase e global de energia da TO, para a chuva mensal, predominou o ciclo anual em todas as localidades. Além da escala anual, observaram-se interações com escalas inferiores a doze meses, possivelmente decorrentes da sazonalidade da precipitação. A TO da precipitação e da Radiação de Onda Longa (ROL) diárias evidenciou frequências maiores que as da chuva mensal. A análise dos espectros de fase e de energia global, nas regiões centro-sul e oeste, apresentou maior energia no início das séries da precipitação e de ROL. Contribuições mais elevadas ocorreram nas escalas sinóticas e intrassazonais, principalmente nas localidades de Viçosa, Bom Despacho, Ituiutaba e Lavras. Esses padrões temporais estão associados com a Oscilação de Madden-Julian (OMJ), intensificando a atuação de sistemas moduladores do clima de Minas Gerais. Oscilações em escalas menores que dez dias foram detectadas nos anos de 2011 e 2012 e podem estar associadas aos sistemas de curto prazo que contribuíram para a chuva mineira. No caso de 2011, os eventos de chuva observados em meados de janeiro foram modulados pelos episódios da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e reforçados pela atuação da OMJ. / The state of Minas Gerais, located in southeastern Brazil, has a plateaux area, with higher areas in the southern part. The climate is predominantly tropical and tropical altitude, with temperatures ranging normally between 17 and 20°C. These characteristics make it often susceptible to heavy rains, causing many disorders the population. Thus, it sought to analyze the variability of the rain of Minas Gerais through techniques that were able to define spatial and temporal patterns of dry and wet events, and modulate them in the time-frequency ranges. For this, we calculated the Standardized Precipitation Index (SPI) monthly and quarterly in the period 1977-2012. In order to find spatiotemporal patterns and homogeneous regions (HR) of the monthly and quarterly SPI, we used the techniques of Principal Components Analysis (PCA) and Cluster Analysis (CA). The technique of Wavelets Transform (WT) has been applied to some locations of the different HR at various scales. The WT possible find important variations in rainfall signal, showing the dominant components of rainfall variability in the studied area. In phase spectra and global energy of WT, for the monthly rainfall, dominated the annual cycle in all locations. In addition to the annual scale, there were interactions with scales less than twelve months, possibly due to the seasonality of precipitation. The WT of precipitation and Outgoing Longwave Radiation (OLR) daily reported higher frequencies than the monthly rainfall. Analysis of phase spectra and global power, in south-central and western regions, showed higher energy at the beginning of the series of precipitation and OLR. Higher contributions occurred in the synoptic and intraseasonal scales, especially in the localities of Viçosa, Bom Despacho, Ituiutaba and Lavras. These temporal patterns are associated with the Madden-Julian Oscillation (MJO), intensifying the activity of modulators systems climate of Minas Gerais. Oscillations at smaller scales than ten days were detected in 2011 and 2012 and may be associated with short-term systems that contributed to the Minas Gerais rainfall. In the case of 2011 rain events observed in mid-January they were modulated by episodes of South Atlantic Convergence Zone (SACZ) and reinforced by the performance of MJO.

Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-03-23T20:53:27Z No. of bitstreams: 1 LianaMPC_DISSERT.pdf: 2474434 bytes, checksum: f2bb5ffb379f9469038f03a2e7fdd955 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-04-13T14:58:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LianaMPC_DISSERT.pdf: 2474434 bytes, checksum: f2bb5ffb379f9469038f03a2e7fdd955 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-04-13T14:58:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LianaMPC_DISSERT.pdf: 2474434 bytes, checksum: f2bb5ffb379f9469038f03a2e7fdd955 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-13T14:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LianaMPC_DISSERT.pdf: 2474434 bytes, checksum: f2bb5ffb379f9469038f03a2e7fdd955 (MD5) Previous issue date: 2016-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In semiarid regions, as the Caatinga, the rains distribution can determine the food availability and the intensity of hydric stress. This, with frequency, affects breeding aspects of birds, as time, length and reproduction intensity. In this study we have tested the hypothesis: (1) The breeding of the sampled species is restricted to the rainy season characteristic of the region; (2) Intra-annual variations in the rains’ volume and frequency are correlated with the quantity of individuals and species reproducing; (3) the species of the community reproducing in a way temporally jointly, independent of the feeding guilds. The study was accomplished in Caatinga’s region, with assessments every 14 days of brood patch occurrence. Three reproductive cycles was studied between september-2012 and october-2015. It was utilized the Cross-Correlation Function – CCF to verify the relation existing between the rains and the breeding birds. Altogether, 46 species (377 records) were observed with patches. The reproduction occurred in a seasonal way between february and july, with 94% of the records of patches restricted to the period. The intensity and duration of the breeding (total of individuals and species) was significantly correlated with the rains, when considered the time lag of 14 days. The length (140, 168, and 154 days) and time (march/02 to july/20, February/01 to july/19, February/12 to july/18) of breeding differed between three reproductive cycles. The analysis by feeding guild (insectivore-restrictive, insectivore-frugivorous, insectivore-granivorous and omnivorous) resulted in a similar pattern to general, mainly when it’s considered the correlation and time lag with the rains. Our study indicates that the breeding birds in the Caatinga’s area studied it was not just, generally, related to rainy seasons, as it was break out via answer of short deadline to the rainfall intensity. Including having it period, length and intensity regulated by this climatic factor or by other factors correlated to rains (g.e. food availability) / Em regiões semiáridas, como a Caatinga, a distribuição das chuvas pode determinar a disponibilidade do alimento e a intensidade do estresse hídrico. Isso, com frequência, afeta aspectos reprodutivos das aves, tais como época, comprimento e intensidade da reprodução. Neste estudo, testamos as hipóteses: (1) A reprodução das espécies amostradas é restrita ao período chuvoso característico da região; (2) variações intra-anuais no volume e na frequência das chuvas estão correlacionadas com a quantidade de indivíduos e espécies se reproduzindo; (3) as espécies da comunidade se reproduzem de forma temporalmente conjunta, independentemente da guilda alimentar. O estudo foi realizado em uma região de Caatinga, com avaliações a cada 14 dias de ocorrência de placa de incubação. Três ciclos reprodutivos foram estudados entre set-2012 e out-2015. Foi utilizada a Função de Correlação Cruzada (Cross-correlation Function – CCF) para verificar a existência de relação entre as chuvas e a reprodução das aves. Ao todo, 46 espécies (377 registros) foram observadas com placas. A reprodução ocorreu de forma sazonal entre fevereiro e julho, com 94% dos registros de placas restritos ao período. A intensidade e a duração da reprodução (total de indivíduos e de espécies) foram significativamente correlacionadas com as chuvas, quando considerado o time lag de 14 dias. O comprimento (140, 168 e 154 dias) e a época (02/mar a 20/jul, 01/fev a 19/jul, 13/fev a 18/jul) da reprodução diferiram entre os três ciclos reprodutivos. As análises por guilda alimentar (insetívoro-restritivo, insetívoro-frugívoro, insetívoro-granívoros e onívoros) resultaram em padrão semelhante ao geral, principalmente quando considerada a correlação e time lag com as chuvas. Nosso estudo indica que a reprodução das aves na área de Caatinga estudada não só esteve, de modo geral, relacionada às épocas chuvosas, como foi deflagrada via resposta de curto prazo à intensidade da precipitação. Inclusive, tendo seus períodos, comprimentos e intensidades regulados por este fator climático ou por outros fatores correlacionados às chuvas (e.g. disponibilidade de alimento) / 2017-03-23

A poluição de origem difusa das águas pluviais é um entre os vários impactos causados pela urbanização. No Brasil ainda não é dada a devida importância para esta forma de poluição, que pode e deveria ser combatida em conjunto com os impactos causados pelo aumento das vazões geradas pela urbanização. As bacias de detenção são usadas para controlar as vazões de pico, mas também podem ser usadas para o controle da qualidade da água através da sedimentação natural dos poluentes. Neste trabalho é desenvolvido um modelo de pré-dimensionamento de bacias de detenção para o controle da poluição difusa no Município de Porto Alegre, baseado em uma metodologia de maximização de captura de volume e em uma metodologia de cálculo da eficiência da remoção de poluentes. No desenvolvimento do modelo foram utilizadas séries históricas de precipitações ocorridas em Porto Alegre. Para aplicação do modelo são necessários dados físicos de fácil obtenção, relativos à bacia de contribuição ao reservatório de detenção, tais como coeficiente de escoamento, taxa de impermeabilização do solo ou densidade habitacional. Os resultados das simulações mostraram que o volume de detenção necessário para o controle da poluição difusa é de 157 m3/ha para um coeficiente de escoamento de 0,6, típico de áreas urbanas, variando de 36 a 225 m3/ha para coeficientes de escoamento de 0,1 e 1,0, respectivamente. O modelo proposto foi comparado com modelos aplicados em locais nos Estados Unidos com características de precipitação semelhantes, resultando em volumes de detenção compatíveis, demonstrando que, pelo menos para Porto Alegre, o critério de semelhança de precipitação implica em volumes muito semelhantes. A incorporação do modelo de pré-dimensionamento para controle da poluição difusa ao modelo atual de dimensionamento para controle de cheias do Município de Porto Alegre pode ser feita através da soma dos volumes calculados por cada um dos modelos, porém isto implica em um aumento médio de 55 % no volume total de detenção. Analisando-se bacias de detenção existentes no Município, projetadas para o controle de cheias, a incorporação de controle da poluição difusa das águas pluviais implicaria em um aumento mínimo de 50 % no volume das mesmas e, em alguns casos, de mais de 100 %.

A precipitação atmosférica é considerada um importante processo de remoção de poluentes da atmosfera. A caracterização química desta matriz ambiental pode indicar a presença de espécies inorgânicas proveniente de fontes naturais e antrópicas de uma determinada região. O presente trabalho foi realizado em três locais da Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), no Sul do Brasil: Porto Alegre, Canoas e Sapucaia do Sul. Onde o crescimento das atividades urbano-industriais tem provocado um significativo aumento das emissões de poluentes para a atmosfera. A análise da caracterização química da precipitação úmida foi determinada por diferentes técnicas quantitativas: íons maiores por cromatografia iônica, elementos metálicos (Espectrometria de Emissão por Plasma - ICP/AES), razões isotópicas de Pb, Difratometria de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), com sistema EDS (Energy Dispersive Sistem). Além disso, foi realizado também um biomonitoramento com a espécie Lolium multiflorum Lam. Gramineae, somente para 2007, a fim de relacionar estes resultados com os dados dos parâmetros químicos da precipitação úmida da região estudada. Nesta parte do presente estudo foi selecionado um local controle, em Porto Alegre. Os resultados da integração dos dados do biomonitoramento com os dados de precipitação úmida mostraram que os íons Cl-, Na+, SO4 2-, NH4 + e Ca2+ apresentaram as maiores taxas de deposição, o que representou um elevado fator de enriquecimento para os íons Ca2+, K+ e SO4 2-. Os elementos metálicos Zn, Fe e Mn apresentam as maiores taxas de deposição na maioria dos meses estudados. Os parâmetros que avaliaram o biomonitoramento, atividade da enzima nitrato redutase, teor de enxofre e acúmulo de metais na área foliar da espécie Lolium multiflorum, mostraram-se mais significativos nas estações de amostragens Sapucaia e Canoas. A análise de cluster foi aplicada para integrar os resultados do biomonitoramento e da precipitação úmida, indicando a formação de dois agrupamentos distintos: Cluster 1 identificou os meses menos chuvosos e locais de exposição que não apresentaram valores elevados das variáveis analisadas, tanto no biomonitoramento como na precipitação úmida, incluindo a estação Porto Alegre/Controle. Entretanto, o cluster 2 caracterizou-se pela correlação entre os meses que mostraram as maiores taxas de pluviometria, o maior acúmulo de elementos metálicos e o mais elevado teor de enxofre na espécie de L. multiflorum, e as maiores taxas de deposição de elementos metálicos e íons maiores nas amostras de precipitação úmida da região estudada. A precipitação atmosférica de uma determinada região pode indicar alterações em bioindicadores acumulativos, principalmente para elementos metálicos, como a espécie L. multiflorum. Os resultados da composição química da precipitação úmida dos locais estudados, durante o período de 2005 a 2007, apresentaram como íons predominantes NH4 +, SO4 2- e Ca2+. O pH apresentou um valor médio de 5,97 +/- 0,5. Foram identificadas origens naturais e antrópicas na região estudada, através da aplicação de análises estatísticas multivariadas. Observam-se como fontes naturais aerossóis marinhos (Na+, Cl- e Mg2+) e partículas da crosta terrestre (Ca2+ e Mn). E a origem antrópica foi identificada pela presença de NO3 -, SO4 2-, NH4 +, Fe, Cu e Ni, e em menor proporção H+ e F- , proveniente de atividades industriais como refino de petróleo, siderurgia, fertilizantes, termoelétricas e também emissões veiculares. O predomínio da contribuição antrópica proveniente de emissões veiculares e de atividades siderúrgicas, presentes na região estudada, pode ser identificado pelas assinaturas isotópicas de 208Pb/207Pb e 206Pb/207Pb analisadas na precipitação úmida e material particulado suspenso da RMPA. Outra parte importante do presente trabalho foi à aplicação de modelos numéricos no estudo dos processos de remoção de SO4 2- que podem ocorrer dentro e abaixo da nuvem na região estudada. Foram aplicados dois modelos, o BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) para simular a estrutura vertical das nuvens e o modelo de remoção B. V. 2 (Below-Cloud Beheng, versão 2) para calcular as concentrações de SO2 e SO4 2- que podem ocorrer na remoção úmida dentro (rainout) e abaixo da nuvem (washout). As concentrações de SO4 2- medidas experimentalmente na precipitação úmida e a concentração de SO2 no ar foram utilizadas como dados na modelagem. Os resultados modelados para a remoção de SO4 2- demostraram uma boa concordância (r=0,73) com os valores observados experimentalmente na precipitação úmida dos locais estudados. E também foi observada uma predominância dos processos de remoção que ocorrem dentro da nuvem como sendo os responsáveis por cerca de 70 a 90% da concentração de SO4 2- encontrada na água de chuva, sendo corroborados por dados encontrados na literatura. / The atmospheric precipitation is considered one of the most important scavenging processes of pollutants from the atmosphere. The chemical characterization of this environmental matrix may indicate the presence of inorganic species from natural and anthropogenic sources in a determined region. This study was conducted in three cities in the Metropolitan Area of Porto Alegre (MAPA), in southern Brazil: Porto Alegre, Canoas and Sapucaia do Sul. The growth of urban-industrial activities in this region has caused a significant increase in emissions of pollutants to the atmosphere. The analysis of the chemical characterization of wet precipitation was determined by different quantitative techniques: major ions by ion chromatography, metallic elements (by Inductively Coupled Plasma - ICP/AES), Pb stable isotope ratio, X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), with EDS (Energy Dispersive System). Moreover, a biomonitoring with Lolium multiflorum Lam Gramineae species has been realized for 2007 in order to relate these results to data from chemical parameters of wet precipitation in the region studied. For this part of the study a control site was selected in Porto Alegre. The results of the integration of data from biomonitoring with wet precipitation data showed that the ions Cl-, Na+, SO4 2-, NH4 + and Ca2+ had the highest rates of deposition, which represented a high enrichment factor for the ions Ca2+, K+ and SO4 2-. The metallic elements Zn, Fe and Mn have the highest rates of deposition in most of the months studied. The parameters evaluating the biomonitoring, activity of the enzyme nitrate reductase, sulfur and accumulation of metals in leaf samplers of L. multiflorum, were more significant in the sampling stations Sapucaia and Canoas. The cluster analysis was applied to integrate the results of biomonitoring and wet precipitation, indicating the formation of two distinct groups: Cluster 1 identified the less rainy months and sites of exposure that did not show high values of variables, both in biomonitoring and in wet precipitation, including the station Porto Alegre/Control. However, the cluster 2 was characterized by the correlation between the months that showed the highest rates of rainfall, the largest accumulation of metallic elements and high sulfur content in the species of L. multiflorum, and higher deposition rates of metallic elements and major ions in samples of wet precipitation in the region studied. It was shown that the atmospheric precipitation in a region may indicate changes in accumulative bioindicators, especially for metallic elements, such as species L. multiflorum. The results of the chemical composition of wet precipitation at the studied sites during the period 2005 to 2007 presented as predominant ions NH4 +, SO4 2- and Ca 2+. The pH presented an average of 5.97 ± 0.5. Natural and anthropogenic sources in the studied region were identified by the application of multivariate statistical analysis. As natural sources from marine aerosols observes Na+, Cl- and Mg2+ as well as Ca2+ and Mn for soil of origin respectively. The anthropogenic sources were identified by the presence of NO3 -,SO4 2-, NH4 +, Fe, Cu and Ni and to a lesser extent H+ and F-, from industrial activities as oil refinery, steel production, fertilizers, coal-fired power plants and vehicular emissions. The dominance of the anthropogenic emissions from vehicles and industrial activities, present in the studied region, can be identified by the isotopic signatures of 208Pb/207Pb and 206Pb/207Pb analyzed in wet precipitation and suspended particulate material of the MAPA. Another essential part of this work is characterized by the application of numerical models in the study the scavenging processes of SO4 2- that can occur in-cloud and below-cloud in the region studied. Two models were applied: The BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) to simulate cloud vertical structure and model B. V. 2 (Below-Cloud Beheng, version 2) to calculate the concentrations of SO2 and SO4 2- that occur in-cloud and below-cloud in the event of rainfall. The experimentally observed concentrations of SO4 2- in wet precipitation and concentration of SO2 in the air were used as modeling data. The modeled results for the removal of SO4 2- showed a good correlation (r = 0.73) with the experimentally observed values of wet precipitation in the studied sites. There was also a predominance of in-cloud scavenging processes responsible for about 70 to 90% of the concentration of sulfate in rainwater, corroborating data in the literature.

The objective of this work is to analyze from the of Dynamics and thermodynamics viewpoint one of the various Cyclonic Vortex of Upper Air (CVUA) that were observed over the Northeast Brazil (NEB) and Amazonia during January, 2002. NCEP´s reanalyzes data (u and v wind components, geopotential height, specific humidity, omega motion and temperature) plus satellite data were used to infer some characteristic properties of the CVUA. All the fields refer to 00, 06, 12 and 18 UTC and cover the 12 standard isobaric levels (1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150 e 100hPa), together with their daily averages. Satellite imagery in the visible as well as infrared and water vapor channels were used to validate the results of the analyzes; in particular TRMM satellite that furnished the precipitation data along the edge of the CVUA. The analyses of the upper air streamlines fields show that the genesis of CVUA was due to the presence of an InterHemispheric Bifurcation over the western coast of Africa (AIB) and a pair of anticyclones, namely the Bolivian High (BH) and the Angolan High. During its life cycle, the studied CVUA show a quite remarkable behavior with a varying translation speed and its persistent zonal trajectory probably because the existing vortical systems in its neighborhood. The technique of using relatively unemployed variables such as the thermodynamic functions q dot , apparent heating and moisture sources ( q1 and q2) were very useful tools as well as the vertical sections of the secondary circulation that showed a clear link between upper and lower level systems, mainly regarding the convective activity in the peripheral of the CVUA. As part of the results, it is mentioned the potentiality of the used tools to infer the depth, width and intensity of this large scale vertical system, the processes of energy conversion implied in the secondary circulation and its associated precipitation pattern. / Este trabalho tem como objetivo analisar no ponto de vista dinâmico e termodinâmico, um dos vários Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCAN) que foram observados sobre o Nordeste Brasileiro do Brasil (NEB), durante o mês de janeiro, 2002. Dados de reanálises do NCEP (Componentes u e v do vento, Altura Geopotencial, Umidade Especifica, Omega (velocidade vertical) e Temperatura) mais dados de satélites usados para inferir algumas propriedades características do VCAN. Todos os campos foram obtidos nos horários de 00, 06, 12 e 18 UTC (Z) dividido em 12 níveis padrão isobárico da atmosfera (1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150 e 100hPa), juntamente com suas médias diárias. Imagens de Satélite no canal infravermelho e vapor d água foram usados para validar os resultados das análises; em particular o satélite TRMM que forneceu dados da precipitação estimada ao longo da borda do VCAN. As análises do campo das linhas de correntes de ar superior mostraram que a gênesis do VCAN ocorreu pelo fato da presença de uma Bifurcação Interhemisférica, escoamento sobre a costa oeste da África (BIAF), e a presença do par de anticiclones, conhecido como Alta da Bolívia (AB) e a Alta de Angola (AAN). Durante sua vida, o VCAN estudado mostrou uma variação na sua velocidade e trajetória zonal persistente, provavelmente, por causa dos sistemas vorticais presentes em sua vizinhança. A técnica de usar variáveis relativamente empregadas na termodinâmica, tais como a função q ponto, as fontes aparentes de calor e umidade (q1 e q2), foram ferramentas úteis, bem como as seções verticais e a circulação secundária que mostrou uma ligação entre os sistemas de altos e baixos níveis, principalmente a respeito das atividades convectivas na periferia do VCAN. Como conclusão, a trajetória do VCAN foi determinada pelo posicionamento de outros sistemas vorticais nas suas adjacências. As ferramentas dinâmicas e termodinâmicas determinaram à identificação, profundidade e largura do VCAN. Importante também foi a circulação secundária em conjunto com omega para determinação da conversão de energia cinética e potencial. E por fim, concluí-se que o VCAN foi do tipo raso, ou seja, sem muita precipitação significante na sua periferia.

The present work focused on the interdecadal variability of precipitation in the Western Brazilian Amazon in order to help improve this knowledge and, in addition, to analyze, study and evaluate the low-frequency variability of the hydrological cycle in this region. To this end, we used data collected from conventional rain gauge stations 5, available at the National Climatic Data Center (NCDC), reanalysis data of the following meteorological variables: long-wave radiation emerging (ROLE), temperature of the sea surface (SST) , vertical motion (Omega), zonal wind, as well as data series of the climate index of the Pacific Decadal Oscillation (ODP), and rainfall data of the project at the University of Delaware (UDEL), available at the Climate Diagnostic Center / National Oceanic and Atmospheric Administration (CDC / NOAA). Related to the local climate and the global level, particularly with the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal oscillation (ODP). It was noted that at the crucial stage of the ODP was a 8.1% increase in precipitation over the cold phase, mainly in the south-central axis of the western Amazon, while in the northwest basin of Rio Negro, it was noticed that at the hot rained 5.9% less when compared to the cold phase. Evidence indicates that since 1999, the ODP has entered into a new cold phase. Then, we analyzed the SST of the Pacific Ocean for the period 1999-2008 and observed the new configuration should last for 20 years, possibly causing significant changes in rainfall in this region. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / No presente trabalho dissertou-se sobre a variabilidade interdecadal da precipitação na Amazônia Ocidental Brasileira com o objetivo de contribuir para melhorar esse conhecimento e, em adição, analisar, estudar e avaliar a variabilidade de baixa freqüência no ciclo hidrológico dessa região. Para tal, foram utilizados dados observados de 5 estações pluviômetricas convencionais, disponíveis no site do National Climatic Data Center (NCDC), dados de reanálises das seguintes variáveis meteorológicas: radiação de ondas longas emergente (ROLE), temperatura da superfície do mar (TSM), movimento vertical (Omega), vento zonal, como também dados da série do índice climático da Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), e dados de precipitação do projeto da University of Delaware (UDEL), disponíveis no site do Climate Diagnostic Center/National Oceanic and Atmospheric Administration (CDC/NOAA). Relacionou-se o clima local com o global, em particular com o fenômeno El Nino-Oscilação Sul (ENOS) e a Oscilção Decadal do Pacifico (ODP). Notou-se que na fase quente da ODP houve um aumento de 8,1% na precipitação em relação a fase fria, principalmente no eixo centro-sudoeste da Amazônia ocidental, enquanto no noroeste, bacia do Rio Negro, percebeu-se que na fase quente choveu 5,9% a menos quando comparado a fase fria. Evidências, indicam que desde 1999, a ODP tenha entrado em uma nova fase fria. Então, analisou-se a TSM do Oceano Pacifico para o período 1999-2008 e observou-se a nova configuração que deve perdurar pelos próximos 20 anos, possivelmente provocando mudanças significativas no regime pluviométrico desta região.

The eastern coast of the Northeast Brazil (NEB) is a region where transient weather systems interact with local systems, modulating their frequency and intensity. Understanding the mechanisms of such interactions may be instrumental in explaining the observed precipitation patterns in this region. The objective of this work is quite within this scope and takes a new approach, namely the study of time series using spectral decomposition. The wavelet transform was adopted for it has proven to be a very powerful tool in dealing with local data in many areas. It furnishes a hierarchical frame that allows the double location in time and frequency domains. The hourly averaged series of wind speed and direction, air temperature, humidity and precipitation were taken at an observing tower at the 12.40 high during the October, 2004 October 2005 period in the Santa Rita island (mangrove area) at 9° 42 18 S e 35° 48 32 W. Relevant characteristics of the seasonality, transport and intensity of the breeze systems were noted, showing a clear distinction among the rainy, dry and transitional periods. Mesoscale systems are more active during the dry period because they are quite dependent of the daily cycle of heating and cooling. Large scale transient systems are more prominent during the rainy season, being responsible for the highest observed precipitation rates. The local wind system of sea land breezes shows a predominant southeast (SE) direction, thus evidencing the sea breeze. It was also noted that the highest amplitudes and wind persistency from SE were reinforced by the SE Trade Winds, creating a constructive interference in the signal. The prevailing winds from northwest (NW) were only observed during the dawn, thus characterizing the land breeze branch of the local circulation. The sea/land breeze variability affected the precipitation regime, by forming a surface convergence zone (rising motions) in accord with the time of the precipitations. These also showed a conic multifractal pattern in the periodgram, typical of high space-time variability. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / A costa leste do NEB é palco da ação simultânea de fenômenos transientes que interagem com os sistemas locais, modificando sua freqüência e intensidade. O conhecimento destas interações pode revelar o padrão das precipitações junto à costa do NEB. O objetivo desta dissertação se encaixa neste contexto e aborda os dados sob uma perspectiva nova, que consiste no estudo das séries temporais através de decomposição espectral. Para este fim, adotou-se a Transformada em Ondeletas (TO), que nas ultimas décadas tem alcançado notável êxito em diversas áreas da ciência. Trata-se de uma ferramenta matemática poderosa na detecção das freqüências e intensidades das séries temporais. Esta técnica fornece uma moldura hierárquica que permite a dupla localização em tempo e freqüência. Os dados horários de velocidade e direção do vento, temperatura do ar, umidade e precipitação foram medidos numa torre ao nível de 12,40m acima do solo, durante o período (Outubro de 2004 Outubro de 2005) numa área de proteção ambiental da Ilha de Santa Rita, localizada no mangue natural a 9° 42 18 S e 35° 48 32 W. Foram patenteadas características relevantes de transporte, sazonalidade e intensidade dos sistemas de brisas. As características do sinal mostraram a distinção entre as quadras seca e chuvosa, bem como as respectivas transições. Os sistemas de mesoescala atuam com mais intensidade no período seco, pelo fato de se ajustar ao ciclo diário da forçante térmica (radiação solar). Para a quadra chuvosa, predominam os sistemas transientes de grande escala, que são os responsáveis pelos maiores índices pluviométricos. O regime de ventos locais, caracterizado pelos sistemas das brisas de terra e mar, assinala que a direção do vento predominante é de sudeste (SE), o que caracteriza a brisa marítima. Foi verificado que as maiores amplitudes e persistência dos ventos de SE foram incrementadas pelos ventos Alísios de SE, que sopraram o ano inteiro, criando uma interferência construtiva no sinal. Os ventos predominantes de noroeste (NW) só foram observados no período da madrugada, distintivos da brisa terrestre. A mudança das brisas terrestres/marítimas apresentou intervenção no sistema de precipitação, criando uma zona de convergência em superfície (movimentos ascendentes) corroborando com os horários em que ocorreram as precipitações. Estas exibiram uma configuração multifractal cônica no periodograma, típica da sua alta variabilidade espaço-temporal.

In order to analyze the South Atlantic Ocean influence over rainfall patterns in Brazil, in particular, the impacts on the state of Rio Grande do Sul, an oscillation index for the South Atlantic ocean, named IAS, was determined for the period from 1900 to 2008. For this purpose, precipitation rate (Pt), outgoing long wave radiation (OLR) and sea level pressure (SLP) data from the Reanalysis NCEP/NCAR were used. Furthermore, time series of UDEL precipitation and weather stations in Rio Grande do Sul, obtained from the 8th District of Meteorology (Porto Alegre), National Institute of Meteorology (INMET) and the State Foundation for Agricultural Research (FEPAGRO) were also used. A series of IAS was correlated with PDO, SOI, and MEI. The IAS correlation coefficients with PDO and MEI were high, showing that PDO and MEI explain 34% and 28% of the IAS variance, respectively. Rainfall observed in Rio Grande do Sul, and UDEL rainfall, were also correlated with Pt, OLR, SLP. For these variables, the correlation coefficients were more significant in Rio Grande do Sul, mainly for Pt with values around 0.6 for the period 1948-2008 and the cold PDO phase, showing greater degrees of association within this phase of the IAS. Furthermore, correlations were done with the index in 0-5 months advance with the variables Pt, OLR and SLP, the best results were found with up to five months in anticipation of Rio Grande do Sul, mainly. Although correlation does not imply a cause-effect relation ship, these results indicate that rainfall in some regions of Brazil was related to IAS, suggesting that this index is potential predictor of precipitation, considering each phase of the PDO, respectively. In particular, it is suggested that the IAS developed here, is used as a predictor of quality of the rainy season in Rio Grande do Sul, with five months in advance, at least. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Foi determinado um índice de oscilação do Atlântico Sul, denominado IAS, para o período de 1900 a 2008, com o objetivo de fazer uma analise da influência do Oceano Atlântico Sul no regime de precipitação do Brasil, em particular os impactos sobre o Estado do Rio Grande do Sul. Para esse fim, foram utilizados dados de Reanálises do NCEP/NCAR dos campos de taxa de precipitação (Pt), ROLE e PNM. Além desses dados, foram utilizadas séries temporais da precipitação da UDEL e das estações meteorológicas do Rio Grande do Sul, do 8º Distrito de Meteorologia (Porto Alegre), do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e da Fundação Estadual de Pesquisas Agropecuária (FEPAGRO). A série temporal do IAS foi correlacionada com as series da ODP, IOS e, IME, o IAS obtendo uma boa correlação com a ODP e IME, mostrando que a ODP e o IME explicam 34% e 28% da variância do IAS, respectivamente. também foi correlacionado com Pt, ROLE, PNM, precipitação observada no Rio Grande do Sul e, séries temporais da precipitação da UDEL. Para estas variáveis os coeficientes de correlação foram mais significativos no Rio Grande do Sul principalmente para Pt com valores em torno de 0.6 para o período de 1948-2008 e para a fase fria da ODP, mostrando maior grau de associação do IAS com esta fase. Além disso, foram feitas correlações com o índice adiantado de 0 a 5 meses com as variáveis Pt, ROLE e PNM, os melhores resultados foram encontrados com até 5 meses de antecipação no Rio Grande do Sul principalmente. Embora correlação não implique em causa-efeito, esses resultados indicaram que a precipitação em algumas regiões do Brasil esteve relacionada com IAS, sugerindo que esse índice seja previsor potencial da precipitação, considerando cada fase da ODP, respectivamente. Em particular, sugere-se que o IAS, aqui desenvolvido, seja utilizado como previsor da qualidade da estação chuvosa no Estado do Rio Grande do Sul, com 5 meses de antecedência, pelo menos.

A previsão e emissão de alertas antecipados constituem um dos principais elementos na prevenção dos impactos ocasionados por eventos de cheias. Uma das formas utilizadas para se obter uma ampliação do horizonte de previsão é através do uso da modelagem chuva-vazão associada à previsão de precipitação, tipicamente derivada de modelos meteorológicos. A precipitação, no entanto, é uma das variáveis que impõe maior dificuldade na previsão meteorológica, sendo considerada uma das principais fontes de incerteza nos resultados da previsão de cheias. A previsão por conjunto é uma técnica originalmente desenvolvida nas ciências atmosféricas e procura explorar as incertezas associadas às condições iniciais e/ou deficiências na estrutura dos modelos meteorológicos com intuito de melhorar sua previsibilidade. A partir de diferentes modelos meteorológicos ou de diferentes condições iniciais de um único modelo, são gerados um conjunto de previsões que representam possíveis trajetórias dos processos atmosféricos ao longo do horizonte de previsão. Pesquisas recentes, principalmente na Europa e Estados Unidos, têm mostrado resultados promissores do acoplamento de previsões meteorológicas por conjunto à modelos hidrológicos para realizar previsões de cheia. Essa pesquisa trata da avaliação do benefício da previsão de cheias por conjunto em curto prazo, em uma bacia de médio porte, utilizando dados e de ferramentas para previsão de vazões disponíveis em modo operacional no Brasil. Como estudo de caso foi utilizada a bacia do Rio Paraopeba (12.150km²), de clima tipicamente tropical, localizada na região sudeste do Brasil. A metodologia proposta para geração das previsões hidrológicas utilizou o modelo hidrológico MGB-IPH alimentado por um conjunto previsões de precipitação de diferentes modelos, com diferentes condições iniciais e parametrizações, dando origem a distintos cenários de previsão de vazões. Como parâmetro de referência na avaliação do desempenho das previsões por conjunto foi utilizada uma previsão hidrológica determinística única, baseada em uma previsão de precipitação obtida da combinação ótima de saídas de diversos modelos meteorológicos. As previsões foram realizadas retrospectivamente no período entre ago/2008 e mai/2011, sendo analisadas durante o período chuvoso dos anos hidrológicos (out-abr). Os resultados das previsões de cheia por conjunto foram avaliados através de uma representação determinística, considerando a média dos membros do conjunto, assim como através de uma representação probabilística, considerando todos os membros, através de medidas de desempenho específicas para esse fim. Na avaliação determinística, a média do conjunto hidrológico apresentou resultados similares aos obtido com a previsão determinística de referência, embora tenha apresentado benefício significativo em relação à maior parte dos membros do conjunto. A avaliação das previsões de cheia por conjunto, por sua vez, mostrou a existência de uma superestimativa e de um subespalhamento dos membros em relação às observações, sobretudo nos primeiros intervalos de tempo da previsão. Na comparação dos resultados das previsões de eventos do tipo dicótomos, que consideram a superação ou não de vazões limites de alerta, o 9º decil das previsões por conjunto mostrou superioridade em relação à previsão determinística de referência e mesmo a média do conjunto, sendo possível obter, na maior parte dos casos analisados, um aumento significativo na proporção de eventos corretamente previstos mantendo as taxas de alarmes falsos em níveis reduzidos. Esse benefício foi, de modo geral, maior para maiores antecedências e vazões limites, situações mais importantes num contexto de prevenção de cheias. Os resultados mostraram ainda que, em média, uma diminuição do número de membros do conjunto diminui seu desempenho nas previsões. / The forecasting and issuing of early warnings represent a key element to prevent the impacts of flood events. An alternative to extend forecasting horizon is the use of rainfall-runoff modeling coupled with precipitation forecasts derived from numerical weather prediction (NWP) models. However, NWP models have difficulty to accurately predict precipitation due to the extremely sensitivity of the initial conditions. Therefore, this variable represents one of the major sources of uncertainties in flood forecasting. A probabilistic or ensemble forecasting approach was originally developed in the atmospheric sciences and then applied to other research areas. This procedure explores the uncertainties related to initial conditions and deficiencies in the structure of NWP models intending to improve its predictability. Using different NWP models or different initial conditions of a single model, an ensemble forecast showing possible trajectories of atmospheric processes over the forecast horizon are produced. Recent studies developed in Europe and the United States have shown promising results in flood forecasting using hydrological models fed by NWP ensemble outputs. The present research assess the performance of short term ensemble flood forecasting in a medium size tropical basin, based on data and streamflow forecasting tools available in operational mode in Brazil. The Paraopeba River basin (12,150 km²), located in the upper portion of the São Francisco River basin, in Southeastern Brazil, was selected as a case study. The proposed methodology used the MGB-IPH hydrological coupled to an ensemble of precipitation forecasts generated by several models with different initial conditions and parameterizations. The results are several scenarios of streamflow forecasts. A single deterministic streamflow forecast, based on a quantitative precipitation forecast derived from the optimal combination of several outputs of NWP models, was used as a reference to assess the performance of the streamflow ensemble forecasts. The streamflow forecasts were performed between aug/2008 and may/2011 and were analyzed during the rainy seasons (austral summer). The results from the ensemble flood forecasting were assessed by deterministic and probabilistic performance measures, with the ensemble mean being used by the former, and specific assessment measure by the later. Based on the deterministic assessment, the ensemble mean showed similar results to those obtained by the deterministic reference forecast, although showing better performance over most of the ensemble members. Based on the probabilistic performance measures, however, results showed the existence of an ensemble overforecasting and underspread of the members in regard to observed values, especially during the first lead times. The results for predictions of dichotomous events, which mean exceeding or not flood warning thresholds, showed that the 9th decile of the ensemble over performed the deterministic forecast and even the ensemble mean. In most cases, it was observed an increase in the proportion of correctly forecasted events while keeping false alarm rates at low levels. This benefit was generally higher for higher flow thresholds and for longer lead times, which are the most important situations for flood mitigation. The results show, also, that, in average, a reduction in the number of ensemble members decreases the performance of ensemble flood forecasts.

No Litoral Norte do Rio Grande do Sul, ao norte do balneário Xangri-lá, a barreira holocênica encontra-se parcialmente coberta pela fase moderna e relativamente ativa de um campo de dunas transgressivo, enquanto que, ao sul deste balneário, o campo de dunas cobre completamente a barreira. Este trabalho contribuiu para o conhecimento acerca desse comportamento diferenciado de desenvolvimento da fase moderna do campo de dunas transgressivo sobre a barreira holocênica. Foram utilizadas séries temporais de vento (direção e velocidade) e precipitação de estações meteorológicas localizadas ao sul e ao norte de Xangri-lá, bem como foram realizadas medições simultâneas de vento, por meio de anemômetros portáteis, imediatamente ao norte e ao sul desse balneário. Potenciais de transporte de areia foram calculados para ambas as estações meteorológicas. Os registros históricos da estação de Tramandaí (mais ao sul) indicaram maiores velocidades de vento e menores de precipitação em relação à estação de Torres (mais ao norte). Devido a maior velocidade dos ventos em Tramandaí, o potencial de transporte de areia nessa localidade foi superior a Torres, indicando o favorecimento da migração das dunas em suas proximidades. O comportamento desigual de desenvolvimento da fase moderna do campo de dunas transgressivo pode então estar relacionado a maior velocidade e frequência dos ventos NNE, NE, ENE e E em Tramandaí (ou seja, ao sul de Xangri-lá), além da menor precipitação que também favorece um transporte de areia mais eficiente ao sul de Xangri-lá. / In the north coast of Rio Grande do Sul, to the north of Xangri-lá beach, the Holocene barrier is partially covered by the modern and relatively active phase of a transgressive dune field, while to the south of this balneario the dune field completely covers the barrier. This work contributed to the knowledge about this differentiated development behavior of the modern phase of the transgressive dune field on the holocene barrier. Time series of wind (direction and speed) and precipitation of meteorological stations located to the south and north of Xangri-lá were used, as well as simultaneous wind measurements using portable anemometers, immediately to the north and south of this balneario. Sand transport potentials were calculated for both meteorological stations. Historical records of the Tramandaí station (further south) indicated higher wind speeds and lower precipitation relative to the Torres station (further north). Due to the greater speed of the winds in Tramandaí, the potential of sand transport in this locality was higher than Torres, indicating the favor of the migration of the dunes in its proximities. The uneven developmental behavior of the modern phase of the transgressive dune field can then be related to the higher speed and frequency of the NNE, NE, ENE and E winds in Tramandaí (ie, south of Xangri-lá), as well as the lower precipitation also favors more efficient sand transportation south of Xangri-lá.