nÃo hà / O crescimento do uso e ocupaÃÃo dos solos em Ãreas urbanas e rurais exige conhecimento e tratamento estatÃstico de dados de intensidade, duraÃÃo e freqÃÃncia de chuvas intensas, importantes na previsÃo das vazÃes de pico utilizadas no dimensionamento de redes de drenagem. Os transtornos causados por alagamentos ou inundaÃÃes de Ãreas urbanas e rurais somente sÃo evitados com obras de drenagem bem dimensionadas, que resultam em custos de construÃÃo compatÃveis com os fatores de risco e adequada previsÃo da vazÃo de projeto. Estas vazÃes de projetos podem ser estimadas a partir da equaÃÃo IDF de chuva, que relaciona uma dada intensidade (I) de uma chuva intensa com a duraÃÃo (D) e a frequÃncia (F) ou tempo de retorno da mesma. Esta equaÃÃo à obtida para uma determinada localidade, geralmente por mÃtodo convencional, atravÃs de registros pluviogrÃficos de chuvas consideradas intensas para certas duraÃÃes e freqÃÃncias observadas. Entretanto, no Brasil nÃo existe registros pluviogrÃficos em quantidade suficiente, que abranja muitas Ãreas de importÃncia urbana, agrÃcola e industrial. No Estado do CearÃ, recentemente foram instalados 70 pluviÃgrafos digitais tipo bÃscula, monitorados pela FundaÃÃo Cearense de Meteorologia e Recursos HÃdricos (FUNCEME), porÃm com registros inferiores a quatro anos de observaÃÃo. Neste contexto, esta pesquisa objetivou desenvolver uma metodologia para obtenÃÃo da equaÃÃo IDF de chuvas intensas, em Ãreas desprovidas de pluviÃgrafos, utilizando dados obtidos de pluviÃmetros e tratados pelo mÃtodo das isozonas. Este trabalho foi desenvolvido em quatro etapas: (i) obtenÃÃo e anÃlise estatÃstica descritiva de sÃrie de precipitaÃÃes mÃximas anuais; (ii) obtenÃÃo do ajuste dos dados a uma funÃÃo distribuiÃÃo de probabilidade; (iii) geraÃÃo de intensidades de chuvas atravÃs do mÃtodo das isozonas; (iv) formulaÃÃo da equaÃÃo IDF de chuvas intensas. Esta metodologia foi aplicada aos municÃpios de Juazeiro do Norte, Barbalha e Crato, localizados na RegiÃo Metropolitana do Cariri cearense. Antes do desenvolvimento da metodologia foi feito a validaÃÃo do mÃtodo das isozonas em duas zonas climatologicamente distintas, comparando com intensidades obtidas de equaÃÃes IDF jà formuladas. A validaÃÃo mostrou, para os municÃpios de Fortaleza no Cearà e Miracema do Norte em Tocantins, que o mÃtodo das isozonas superestima as intensidades em aproximadamente 10%, podendo ser utilizado com certa seguranÃa. Ainda, a validaÃÃo do mÃtodo das isozonas foi verificada a partir de dados pluviogrÃficos da estaÃÃo climatolÃgica de Aiuaba â CE, localizada na isozona G. Os nÃmeros obtidos da estaÃÃo de Aiuaba mostram o bom desempenho da metodologia das isozonas, tendo importÃncia significativa para este trabalho, pois a Ãrea de estudo fica tambÃm na isozona G. AtravÃs da metodologia, para cada municÃpio estudado, o mÃtodo das isozonas transformou os dados bÃsicos de precipitaÃÃes diÃrias mÃximas anuais, obtidos dos registros pluviomÃtricos, em sÃries de intensidades mÃximas, duraÃÃes e tempos de retornos, que foram utilizados na formulaÃÃo das respectivas equaÃÃes IDF de chuvas intensas, para duraÃÃes de atà 240 min. As utilizaÃÃes destas equaÃÃes tornam a aplicaÃÃo do mÃtodo das isozonas mais prÃtica, eliminando a anÃlise de mapa e tabelas, reduzindo a possibilidade de erros de transcriÃÃo. / The increase in use of urban and rural land demands knowledge on statistically treated data on intensity, duration and frequency of heavy rainfall, allowing better forecasting of peak flow rates - used in the design of drainage networks. The damage caused by flooding of urban and rural areas are only avoided by well dimensioned drainage works, resulting in construction costs compatible with adequate treatment of the risk factors and with projected flow prediction. These projected flows can be obtained from the rainfall IDF equation, which links a given intensity (I) of heavy rain with its duration (D), and to its frequency (F) or with the time to pass until its return. This equation is obtained for a given location, usually by a conventional method, using rain gauge rainfall records considered intense for observed durations and frequencies. However, in Brazil there is insufficiency of rain gauge records, for many large and important urban, agricultural and industrial areas. Thus, 70 digital recording rain gauges were recently installed within the state of CearÃ, monitored by the FundaÃÃo Cearense de Meteorologia e Recursos HÃdricos (FUNCEME), but still with less than four years of recorded observation. In this context, this research was aimed at developing a methodology to obtain the equation of heavy rainfall IDF in areas devoid of recording rain gauges, using data obtained from conventional rain gauges, treated by the method of isozones. This study was conducted in four stages: (i) obtention and descriptive statistical analysis of a series of annual maximal precipitations, (ii) obtention of the data fit to a distribution function, (iii) generation of the rainfall intensities by the isozones method (iv) formulation of the heavy rainfall IDF equation. This methodology was applied to the municipalities of Juazeiro, Barbalha and Crato, located in the Cariri (CE) metropolitan area. Before the development of the methodology, it was performed the validation of the isozones method in two climatologically different areas, comparing it with intensities obtained from pre-existing IDF equations. The validation showed, for the cities of Fortaleza (in CearÃ) and Miracema do Norte (in Tocantins), that the isozones method overestimates the rainfall intensities in approximately 10%, and thus can be used with relative safety. Still, the validation of the isozones method was verified using rainfall data from the meteorological station of Aiuaba - EC, located in the isozone G. The numbers obtained from the Aiuaba station show the good performance of the isozones methodology, what is significantly important to this study, because the studied area is also in the isozone G. Through the methodology, for each city studied, the isozones method turned the basic data of annual daily maximal precipitation, in a series of intensities, durations and return times, which were used in the formulation of their heavy rainfall IDF equations, for durations of up to 240 min. These equations make the use of the isozones method more practical, eliminating the analysis of charts and tables, and thus reducing the probability of transcription errors.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O Estado do CearÃ, localizado no Nordeste do Brasil, possui um sistema climatolÃgico diferenciado das outras regiÃes, sendo objeto de vÃrios estudos sobre o regime de chuva peculiar que ocorre no Estado. Para melhor entendimento desse regime, o Estado foi divido em MacrorregiÃes HomogÃneas de chuva atravÃs de estudos realizados pela FundaÃÃo Cearense de Meteorologia e Recursos HÃdricos (FUCEME). Com intuito de caracterizar e construir possÃveis cenÃrios em relaÃÃo ao nÃvel de chuva foi selecionado postos pluviomÃtricos dessas macrorregiÃes para aplicaÃÃo de uma ferramenta matemÃtica chamada AnÃlise de Fourier. Esta anÃlise auxilia na caracterizaÃÃo de uma regiÃo atravÃs da transformada de Fourier, que transforma os dados de uma sÃrie temporal em dados em freqÃÃncia dando oportunidade de verificar o comportamento da variabilidade de cada macrorregiÃo. Resultados, baseado nos dados de precipitaÃÃo dos postos selecionados, mostram que a ferramenta matemÃtica à eficaz na caracterizaÃÃo da regiÃo em estudos climatolÃgicos gerando indÃcios que, para regiÃes mais prÃximas do litoral, a curva de freqÃÃncia possui caracterÃsticas menos irregulares. Os postos mais ao leste do Estado, apesar de estarem em MacrorregiÃes diferentes, possuem certa semelhanÃa em suas variabilidades. Em relaÃÃo à MacrorregiÃo SertÃo Central os resultados mostram que tal macrorregiÃo tem uma caracterÃstica peculiar sugerindo um estudo especÃfico para esta localidade. A AnÃlise de Fourier tambÃm gera possÃveis cenÃrios em relaÃÃo ao nÃvel pluviomÃtrico para os prÃximos anos. No entanto, os cenÃrios obtidos apresentaram altas variaÃÃes em seu comportamento indicando anos de extrema escassez, logo apÃs anos de extrema abundÃncia em relaÃÃo à mÃdia no nÃvel de chuva da macrorregiÃo. Tal variaÃÃo pode ser explicada devido ao alto Ãndice de variabilidade pluviomÃtrica que ocorre ano a ano no Estado do Cearà à relevante ressaltar que a AnÃlise de Fourier demonstra ser uma ferramenta consistente em seu mÃtodo e dependendo das circunstÃncias e variÃveis em estudos apresentam resultados satisfatÃrios ou nÃo. / Located in the Northeast of Brazil, the state of Cearà has a different climatical system from other regions, and it has been widely studied about the peculiar rain regime . To undesrtand that regime, the state was divided into homogeneous rain macro-regions for the studies done by FundaÃÃo Cearense de Meteorologia e Recursos HÃdricos (FUCEME). In order to characterize and build possible sceneries related to the rain level, pluviometrical places were selected in those macrorregiÃes to apply a mathematical tool called Fourier Analysis, which helps to turn the data of a time series into frequency data, what allows to verify the behavior of the variability in each macro-regions. Results based on the precipitation data of the selected places have showed that the tool is effective in the characterization of the region in climatical studies, briefly indicating thatcreating for regions closer to the shore, the frequency curve has less irregular features. The eastern places are a little similar in their variability, although they are in different macro-regions. When it comes to the macro-region in the Central Countryside, the results showed that the place had a peculiar feature, and a speficic study for that region was suggested. The Fourier Analysis also creates possible sceneries related to the pluviometrical level in the next years. Nevertheless, the sceneries studied presented high level of variation in their behaviour, indicating years of extreme scarcity, and right after that extreme abundance in relation to the average of the rain level in that region. That variation may be explained by the high pluviometrical variability rate, which occurs every year in the state of CearÃ. It is also relevant to point out that the Fourier Analysis seems to be a consistent tool in its methodology and may show satisfying results dependin on the variables and the circumstances.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os modelos globais do CMPI3 para o quarto relatÃrio do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC-AR4) sÃo avaliados para a regiÃo do Nordeste, AmazÃnia e bacia da Prata quanto à representaÃÃo da sazonalidade e da variabilidade plurianual da precipitaÃÃo para o perÃodo de 1901 a 1999. Essa avaliaÃÃo à realizada utilizando-se os dados do Climatic Research Unit (CRU) e a reanÃlise 20th Century Reanalysis V2 do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Quanto à sazonalidade propÃe-se a criaÃÃo de um Ãndice de desempenho, baseado em medidas de correlaÃÃo e erro quadrÃtico mÃdio, para a avaliaÃÃo e classificaÃÃo dos modelos. Quanto à variabilidade plurianual, à aplicada a transformada de ondeletas aos dados observados, e em seguida as rodadas dos modelos sÃo avaliadas e classificadas baseadas em medidas de correlaÃÃo espectral e distÃncia euclidiana entre a variÃncia nas bandas existentes na sÃrie observada. Logo, os modelos sÃo classificados seguindo a avaliaÃÃo geral, sendo para o Nordeste o modelo CSIRO.MK3.0.RUN2, para a regiÃo da bacia da Prata o CCCMA.CGCM3.1.RUN2 e para a regiÃo AmazÃnica o GISS.MODEL.E.R.RUN6 os que melhor representaram a precipitaÃÃo no sÃculo XX. Para o cenÃrio A1B à feito um anÃlise de projeÃÃes sazonais e tendÃncias plurianuais dos modelos melhor colocados na avaliaÃÃo sazonal e geral de cada regiÃo. Quanto à projeÃÃo sazonal a anÃlise consiste no cÃlculo das anomalias de precipitaÃÃo em todos os modelos para os perÃodos 2010-2039, 2040-2069 e 2070-2099 em relaÃÃo ao cenÃrio de simulaÃÃes 20C3M durante o perÃodo 1901-1999. Quanto à tendÃncia plurianual para o perÃodo de 2010 a 2099, as precipitaÃÃes anuais sÃo padronizadas, com base nos parÃmetros do cenÃrio 20C3M. Logo à feita uma anÃlise de tendÃncias usando a mÃdia e mediana mÃvel de 10 anos, regressÃo linear, Mann Kendall Sen e Ondeletas. Na tendÃncia por ondeletas o modelo MRI.CGCM2.3.2A.RUN3, nÃo indica tendÃncia o GISS.MODEL.E.R.RUN2 indica uma tendÃncia de aumento a partir de 2030, o UKMO.HADCM3.RUN1 mostra uma tendÃncia de reduÃÃo atà 2050 na regiÃo do Nordeste. Na bacia da Prata o CCCMA.CGCM3.1.RUN2 indica tendÃncia de aumento ao longo do sÃculo XXI, o CCCMA.CGCM3.1.RUN1mostra aumento a partir de 2030 e o modelo NCAR.PCM1.RUN1 nÃo mostra nenhuma tendÃncia. Na AmazÃnia os modelos CSIRO.MK3.0.RUN1, CCCMA.CGCM3.1.RUN1, INGV.ECHAM4.RUN1 nÃo indicam nenhuma tendÃncia ao longo do sÃculo XXI. / The global models of CMPI3 to the fourth report of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC-AR4) are evaluated for the Northeast Brazilian region, Amazon region and La Plata basin for the representation of seasonality and multiannual variability of precipitation for the period 1901 to 1999. This evaluation is performed using data from the Climatic Research Unit (CRU) and the 20th Century Reanalysis V2 do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). For the seasonality study is proposed to create a performance index based on measures of correlation and mean square error to the evaluation and model classification. For the multiannual variability, is applied the wavelet transform to the observed data, and then models are evaluated and ranked based on measures of spectral correlation and Euclidean distance between the observed variance and models variance in each band. Then, models are classified following the general classification, for the Northeast the CSIRO.MK3.0.RUN2 model; for La Plata basin the CCCMA.CGCM3.1.RUN2 model; for the Amazon region the GISS.MODEL.E.R.RUN6 model those which best represented the rainfall in the twentieth century. At A1B scenario, is made an analysis of seasonal forecast and multiannual trends of better placed models in the seasonal and general classification. For the seasonal projection, analysis consist in the anomalies precipitation calculations on all models for the periods 2010-2039, 2040-2069 and 2070-2099 during the period 1901- 1999. For the multiannual trends for the period 2010 to 2099, annual observed data are standardized, based on the parameters of the scenario 20C3M. Then is done an analysis with average moving, median moving of 10 years, regression linear, Mann Kendall Sen and Wavelet transform. In wavelets trends the MRI.CGCM2.3.2A.RUN3 model does not indicate trend, the GISS.MODEL.E.R.RUN2 model indicates an increasing trend from 2030, the UKMO.HADCM3.RUN1 model shows a declining trend by 2050 in the Northeast. In La Plata basin, the CCCMA.CGCM3.1.RUN2 indicates increasing trend throughout the twenty first century, the CCCMA.CGCM3.1.RUN1 shows an increase trend from 2030 and the NCAR.PCM1.RUN1 model shows no trend. In the Amazon region, the CSIRO.MK3.0.RUN1, CCCMA.CGCM3.1.RUN1, INGV.ECHAM4.RUN1 models do not indicate any trend over the twenty-first century.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / A premissa pelo uso racional da Ãgua tem demandado informaÃÃes em escalas de espaÃo e tempo cada vez menores. Neste estudo investiga-se a sensibilidade da simulaÃÃo climÃtica de um downscaling dinÃmico de precipitaÃÃo (1971-2000) acoplado a um modelo chuva-vazÃo e sua aplicaÃÃo na operaÃÃo de um reservatÃrio hÃdrico na regiÃo semi-Ãrida do Estado do CearÃ. Foi dada uma Ãnfase a escala intrasazonal (abaixo de um mÃs) em anos de contrastess climÃticos classificados como de La NiÃa, El NiÃo e Normais ocorridos no Oceano PacÃfico Tropical. Foram usados o modelo de circulaÃÃo geral da atmosfera ECHAM4.5, e o modelo regional, denominado de Modelo Regional Espectral (MRE), versÃo 97, do National Centers for Atmospheric Prediction- NCEP. O MRE foi aninhado aos dados simulados pelo ECHAM4.5 tendo como condiÃÃo de contorno a Temperatura da SuperfÃcie do Mar observada no perÃodo de janeiro a junho de 1971-2000. Para a estimativa de vazÃo foi usado o modelo SMAP. Entre os principais resultados citam-se: apÃs a correÃÃo pela tÃcnica das Probability Density Functions (PDFs), os dados simulados pelo MRE, conseguiram capturar melhor a variabilidade diÃria da precipitaÃÃo no posto fluviomÃtrico de Iguatu, mÃdia entre 01 de janeiro e 30 de junho. A explicaÃÃo da variÃncia antes da correÃÃo foi de menos de 5%, passando a em torno de 40% apÃs as correÃÃes pelas PDFs. As simulaÃÃes de vazÃo, analisadas pela explicaÃÃo da variÃncia, coeficiente de correlaÃÃo ao quadrado, mostraram que hà um ganho de explicaÃÃo desta variÃncia de duas ou mais vezes, quando se compara esta explicaÃÃo em relaÃÃo à precipitaÃÃo. Este ganho foi observado tanto para perÃodos diÃrios, pentadais e quinzenais e para todo o perÃodo (1971-2000). Mais de 70% do sinal das anomalias pentadais de vazÃo foram bem simulados. SimulaÃÃes de volume de um reservatÃrio hipotÃtico (com as caracterÃsticas do AÃude OrÃs), com volume inicial V0=0,25k (capacidade mÃxima - 1940 hm3), 0,50k e 0,75k, mostraram que hà potencial do uso dessa informaÃÃo de precipitaÃÃo em cascata com o modelo chuva-vazÃo, em particular para os anos classificados como Normais. A explicaÃÃo da variÃncia entre os volumes simulados e observados diÃrios, para os meses de janeiro a junho, para estes anos Normais tiveram resultados mais expressivos. Esta ficou torno ou mais de 80%. Em sÃntese, os resultados evidenciaram o potencial de uso da simulaÃÃo acoplada da modelagem dinÃmica atmosfÃrica com a modelagem hidrolÃgica associada à operaÃÃo do reservatÃrio. / The premiss for the rational use of water has demanded information on smaller space and time scales. This study investigates the sensitivity of climate simulation of a dynamic downscaling of precipitation (1971-2000) coupled to a rain-flow model and its application to the operation of a water reservoir in the semi-arid region of Cearà State. Emphasis was given to intra seasonal scale (smaller than a month) in years of climatic contrasts classified with La NiÃa, El NiÃo and Normals (averaged) in the Tropical Pacific Ocean. We used atmospheric general circulation model ECHAM4.5, and the Regional Spectral Model (RMS), version 97 of National Center for Atmospheric Prediction-NCEP. The RSM was nested with data simulated by ECHAM4.5, taking as boundary condition the sea surface temperature observed in the period January to June 1971-2000. For estimating streamflow we rate used the SMAP model. Results show that after the technique of Probability Density Functions (PDFs) correction, the simulation by RSM, best captured daily variability of precipitation at fluviometric post of Iguatu, average, from 01 January to 30 June. The explaned variance before the correction was less than 5%, rising to around 40% after the correction by PDFs. The simulations of streamflow, analyzed by the explaned variance, square of correlation coefficient, shows that there is a two or more gain of explaned this variance, as compared with explanation to streamflow in relation to rainfall. This gain is observed for all periods (daily and accumulated five and fifteen days), and for the entire period (1971-2000). More than 70% pentads anomalies of stramflow were well simulated. Simulations of volume of a hypothetical reservoir (with the characteristics of the OrÃs Dam) with initial volum V0 = 0.25k ( maxim capacity - 1940 hm3), 0.50k and 0.75k, showed that there is the potential use of that cascade information of precipitation with rain-flow model, in particular for averaged years classified. The explanation of the variance between simulated and observed daily volumes for the months of January to June, for these years Normal results was more expressive. This was about 80%. In summary, the results showed the potential for use of coupled simulation model between atmospheric modeling water associated with the reservoir operation.