Orientador: Adílson Pinheiro. / Co-orientador: Dirceu Luis Severo. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação de Engenharia Ambiental.

Submitted by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2016-08-29T14:57:34Z No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2016-08-31T12:52:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2016-08-31T12:56:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-31T12:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE_IVAN_SARAIVA.pdf: 5629339 bytes, checksum: a47dfe5950009a32008821e785a3db8c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A new dataset based on 5 years of operational meteorological weather radars from Amazon Protection System has enabled new knowledge in relation to rainfall in the Amazon Basin. The dataset has been calibrated against the TRMM-PR to remove bias and filtered to remove partial bean blocking by topography. Peculiar characteristics of 10 different regions are discussed from the point of view of the annual and diurnal cycles of reflectivity, as well as the vertical distribution of precipitation. Rainfall variability are analyzed on west and northwest Amazon and under different regime meridional wind. Lightning data are used to supplement the analysis of raincloud features. Similarities between the annual and diurnal cycles are found in northwestern and western, southwestern and southern, and northeastern and northern Amazon. Nocturnal peaks are found in stratiform fraction on southern, southwestern, western, northwestern, northern, central western, and coastal region. The convective fraction on western, northwestern, northern and central eastern region also show nocturnal peaks. Analysis of the vertical distributions of radar reflectivity at each radar site indicates that in the northern coast close to Belém heavy rainfall with deep convective systems is observed throughout the year. More oceanic-like clouds are also observed there and in other locations in the northern coast like Macapá, where the frequency of lightning is quite low. The locations in western Amazon, São Gabriel da Cachoeira and Tabatinga are closer to the Andes Mountains which may influence the rainclouds. São Gabriel da Cachoeira located in the northwest portion of the Amazon Basin has a regime with rainfall in all seasons with a slight decrease from August to October when the systems become more convective and with more lightning. The rainfall variability on northwest and western Amazon show that in northern wind regimes, the rain are more frequent in both São Gabriel da Cachoeira as Tabatinga, however they tend to be more intense and more convective under south wind in São Gabriel da Cachoeira and north wind in Tabatinga. / Um novo conjunto de dados baseado em 5 anos dos radares meteorológicos operacionais do SIPAM (Sistema de Proteção da Amazônia) habilitam novos conhecimentos em relação às chuvas na Bacia Amazônica. O conjunto de dados são calibrados com base no TRMM-PR, para remover diferenças entre os campos de refletividade e filtrar bloqueios parciais do feixe sobre a topografia. Características peculiares de 10 diferentes regiões são discutidas do ponto de vista dos ciclos anuais e diurnos dos campos de refletividade do radar, assim como a distribuição vertical da precipitação. Variabilidade da precipitação são analisadas nas regiões oeste e noroeste da Amazônia e sob diferentes regimes do vento meridional. Informações de raios são utilizadas para complementar a análise das características das nuvens. Similaridades nos ciclos anuais e diurnos são encontradas no noroeste e oeste, sudoeste e sul e nordeste e norte da Amazônia. Picos noturnos são encontrados na fração estratiforme no sul, sudoeste, oeste, noroeste, norte, centro oeste e região costeira. A fração convectiva nas regiões oeste, noroeste, norte e centro leste também mostraram picos noturnos. Análises da distribuição vertical da refletividade do radar para cada região indicaram que na costa norte, próximo a Belém é observado chuvas fortes e com sistemas convectivos profundos ao longo do ano. Mais próximos de nuvens oceânicas também foram observados em outras localizações da costa norte, como em Macapá, onde a frequência de raios é baixa. As localizações a oeste da Amazônia, São Gabriel da Cachoeira e Tabatinga estão próximas da Cordilheira dos Andes que pode influenciar na formação e intensificação das nuvens de chuva. São Gabriel da Cachoeira, localizado no noroeste da Bacia Amazônica apresente um regime chuvoso em todas as estações com suave decréscimo das chuvas entre agosto e outubro, quando os sistemas são mais convectivos e com maior frequência de raios. A variabilidade das chuvas no noroeste e oeste da Amazônia mostram que sob regimes de vento de norte, as chuvas são mais frequentes tanto em São Gabriel da cachoeira como em Tabatinga, no entanto, tendem a serem mais intensas e com caráter mais convectivo sob regimes de vento sul, em São Gabriel da Cachoeira e de norte em Tabatinga.

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-02-15T21:04:32Z No. of bitstreams: 2 01-Dissertação-Adriane.pdf: 25884094 bytes, checksum: 41cbb40c48f6a464d8f8ba21f9bb8b94 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T21:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 01-Dissertação-Adriane.pdf: 25884094 bytes, checksum: 41cbb40c48f6a464d8f8ba21f9bb8b94 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The greenhouse effct is a phenomenon that causes the natural warming of the earth’s surface. However, in recent decades this warming is increasing due to natural causes and principalemente to human activities, causing global climate change, including the Amazon region with p otentially catastrophic impacts. These changes in climate are measured using historic al series of meteorological variables such as the temp erature and precipitation. Thus, the World Meteorological Organization (WMO), through various worksops created twenty-seven changes in weather detection indicators based on temepratura and precipitation. They were used in this study 8 climate indices based on precipitation and calculated in the Amaz on Basin region, which is Grende imp ortance econônima for the p eople (directly and/or indirectly), in vie w of the role of these climatic indicators for the middle and end of the century XXI in order to b etter planning to minimize the environmental, so cial and economic impacts. Thus, the present study used data from precipitation Climate Prediction Center (CPC) and the regional mo del ETA EXP-CTRL , b oth for the p erio d 1981-1990, in order to evaluate 8 climatic indicators, comparing their-spatial patterns and ETA validate the mo del using statistical metho ds BIAS and RMSE. The present study also used data from the regional mo del ETA, with the b oundary conditions of numerical simulations of the general circulatio n mo del HadGEM2 for the scenario of greenhouse gas emissions RCP 8.5, we selected three diffrent p erio ds, they are: 1 ) 1961-1990 (EXP-CTRL), 2) 2021-2050 (EXP-FP8.5) and 3) 2071-2100 (EXP-FD8.5). To evaluate the inflence of the increase in the concentrati on of greenhouse gases, characterized by the IPCC scenario RCP8.5 on 8 clima te indices based on rainfall data to the Amazon Basin. The results showed that the validation base d on BIAS, the mo del showed changes similar to that observed in terms of spatial di stribution. In the validation based on the RMSE, it was observed that the mo de l has go o d accuracy of the mo del in relation to what was observed for the numb er of consecutive days and dried the maximum amount of rainfall in a day. The results also indicated that the EXP-FP8.5 only the numb er of consecutive rainy days, the total numb er of dry days and the total numb er of rainy days are signifiantly impacted. So for the EXP-FP8.5 and EXP-FD8.5 exp eriments, mo del ETA force d the HadGEM2, there may b e a signifiant increase in the numb er of dry days and a reduction in the numb er of rainy days and consecutive or not b etween the middle and end the twenty-fist century. For other climatic indicators (total amount of rainfall, maximum rainfall o ccurred in 1 day, maximum rainfall amo unt o ccurred in fie days, the p ercentile 95% of rain) mo del indicates a reduction in the amount of rain on the region of the Amazon Basin mainly for the indic ators asso ciated with extreme events. / O efeito estufa é um fenômeno que o casiona o aquecimento natural da sup erfície terrestre. No entanto, nas úl timas décadas esse aquecimento vem aumentando devido à causas naturais e principalmente às atividades antrópicas, acarretando mudanças no c lima global, incluindo a região Amazônica com impactos p otencialmente catastrófios. Essas mudan- ças no c lima são medidas utilizando séries históric as de variáveis meteorológicas como, p or e xemplo, a temp eratura e a precipitação. Desse mo do, a Organização Mundial de Meteorologia (OMM), a través de vários workshops criou vinte e sete indicadores de detec- ção de mudanças no clima, baseados na temp eratura e na precipitação. Foram utiliza dos no presente trabalho 8 índices climáticos baseados na precipitação e calculados na região da Bacia Amazônica, que é de grande imp ortância econômica para a p opulação (direta e/ou indiretamente), tendo em vista o pap e l desses indicadores climáticos para meados e fial do século XXI com o intuito de melhores planejamentos para minimizar os impactos ambientais, so ciais e econômicos. A presente p esquisa utilizou dados de precipitação do Climate Prediction Center (CPC) e do mo de lo regional ETA do EXP-CTRL, com o intuito de avaliar 8 indicadores climáti cos comparando seus pa drõ es espaciais e vali dar o mo delo ETA utilizando os méto dos e sta tí sti co BIAS e RMSE. No presente estudo tamb ém foram utilizados dados provenientes do mo delo regional ETA, tendo com o condiçõ es de contorno as simulaçõ es numéricas do mo delo de circulação geral HadGEM2 para o cenário de emissõ es de gases de ef eito estufa RCP 8.5. Foram selecionados três p erío dos distintos, são eles: 1) 1961 a 199 0 (EXP-CTRL), 2) 2021 a 2050 (EXP-FP8.5) e 3) 2071 a 2100 (EXP-FD8.5). Ob jetivando avaliar a inflência do aumento na concentração dos GEE, caracterizado p e lo cenário RCP8.5 do IPCC, sobre 8 índices climáticos baseados em dados de precipitação para a Bac ia amazônica. Dessa forma, os resultados mostraram que na validação baseada no BIAS, o mo delo apresentou variaçõ es semelhantes ao que foi observado, em termos de distribuição espacial. Na validação baseada no RMSE, observou-se que, o mo delo p ossui b oa precisão, em relação ao que foi observado, para o número consecutivo de dias secos e a quantidade máxima de precipitação em um dia. Os resultados tamb ém indica ram que, no EXP-FP8.5 ap enas o número de dias consecutivos chuvosos, o número total de dias secos e o número total de dias chuvosos são impactados signifiativamente. Assim para os exp erimentos EXP-FP8.5 e EXP-FD8.5, do mo delo ETA forçado p elo HadGEM2, p o derá haver um aumento signifiativo do número de dias secos e uma redução no número de dias chuvosos, sendo consecutivos ou não e ntre meados e fial do século XXI. Para os de mais i ndi cadores climáticos (quantidade total de chuva, quantidade máxima de chuva o corrida em 1 dia, quantidade máxima de chuva o corrida em 5 dias, p e rcentil de 95% de chuva) o mo del o indica redução na quantidade de chuva sobre a regi ão da Bacia Amazônica, principalmente para os indicadores asso c iados a eventos extremos.

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-08-02T19:03:44Z No. of bitstreams: 2 Tese_final_Claudia.pdf: 11975437 bytes, checksum: ae28d4cd37aea6e09e40fead6c45edc1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-02T19:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_final_Claudia.pdf: 11975437 bytes, checksum: ae28d4cd37aea6e09e40fead6c45edc1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-06-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Atmospheric moisture transport and moisture convergence characteristics of the monsoon regimes of the globe are obtained. Special emphasis is laid on the South American monsoon system. The NCEP/NCAR gridded analysis data for 62 years is used for the calculations. Seasonal cross-equatorial moisture transport in the sector of a given monsoon regime is seen to characterize the monsoon intensity. Whereas the lower tropospheric winds change their direction by almost 180 ° from winter season (DJF) to summer (JJA) over the South Asian and East African monsoon region, the trade winds over the tropical Atlantic and tropical South America east of the Andes remain basically easterlies in all seasons. However, the moisture transport across the equator in the South American monsoon region changes sign from JJA to DJF, being north to south in the DJF season. The mean yearly total cross-equatorial moisture transport from the Southern Hemisphere to Northern Hemisphere is approximately three times the discharge of water by the mighty Amazon River into the Atlantic, most of it happening in the Indian Ocean. Between the equator and 20ºN there is moisture convergence, which supplies moisture for the ITCZ. This explains its position to north of the equator. A comparison of different monsoon regimes reveals that the South Asian monsoon is wide and three times more intense than the South American monsoon. The Australian monsoon is weaker than the South American monsoon. There is an indication that the South American monsoon is stronger, on seasonal average, when the Australian monsoon is weaker. The convergence of moisture accounts for almost 70% of the total rainfall over the Amazon Basin, the remaining 30% is contributed by evapotranspiration over the Amazon forest. The sources of moisture for the Amazon Basin are situated in the Tropical North and South Atlantic Oceans away from the equator but equatorward of 35ºS and 35ºN. Moisture transport from the Tropical South Atlantic into the Amazon Basin passes over Northeast Brazil. However, there is net divergence of moisture over the Northeast. The regression showed a not very good relationship between the moisture convergence and precipitation over the Amazon basin in the wet season (October to April), where approximately 34% of the rainfall variability is explained by variability in moisture convergence over the basin. The level of the Rio Negro has a low correlation with the moisture convergence over the basin being 26% in DJF. The results of this study indicate that the atmospheric moisture transport can be used to identify the monsoon and characterize its intensity / As características do transporte e da convergência de umidade atmosférica dos regimes monçônicos do globo são obtidos. Especial ênfase é dada ao Sistema de Monção da América do Sul (MAS). Os dados em pontos de grade de reanálises do NCEP / NCAR para 62 anos são usados para os cálculos. O transporte sazonal de umidade que atravessa o equador no setor de um dado regime de monção é visto caracterizar a intensidade das monções. Enquanto, os ventos na troposfera inferior invertem sua direção da estação de inverno boreal (Dez-Jan-Fev, DJF) para estação de verão boreal (Jun-Jul-Ago, JJA) sobre as regiões monçônicas do Sul Asiático e o do Leste Africano, os ventos alísios sobre o Atlântico Tropical e América do Sul tropical, a leste dos Andes, permanecem basicamente de leste em todas as estações. No entanto, o transporte de umidade que atravessa o equador na região de MAS muda de sinal de JJA para DJF, sendo de norte para sul em DJF. A média do total anual do transporte de umidade equatorial do Hemisfério Sul (HS) para Hemisfério Norte (HN) é cerca de três vezes a descarga de água pelo rio Amazonas para o Oceano Atlântico. Entre o equador e 20ºN há convergência de umidade, a qual alimenta a região da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), isto explica sua posição ao norte do Equador. Uma comparação dos diferentes regimes de monção revela que a Monção do Sul Asiática é extensa e três vezes mais intensa do que a MAS. A Monção Australiana (MA) é mais fraca que a MAS e há uma indicação de que esta última seja mais forte, em média sazonal, quando a MA é mais fraca. A convergência de umidade responde por quase 70% do total de chuvas sobre a bacia Amazônica, os 30% restantes são fornecidos por evapotranspiração sobre a floresta Amazônica. As fontes de umidade para a bacia Amazônica estão situadas nos oceanos Atlântico Tropical Norte (ATN) e Atlântico Tropical Sul (ATS) longe do equador, precisamente nas saídas das Altas Subtropicais desses oceanos (35ºS e 35ºN). O transporte de umidade vindo do ATS para a bacia Amazônica passa sobre o Nordeste Brasileiro (NEB), no entanto, há divergência líquida de umidade sobre ele. A regressão mostrou uma relação não muito boa entre a convergência de umidade e a precipitação sobre a bacia Amazônica na estação chuvosa (outubro – abril), onde aproximadamente 34% da variabilidade da precipitação é explicada pela variabilidade da convergência de umidade sobre a bacia. O nível do rio Negro apresenta uma baixa correlação com a convergência de umidade sobre a bacia, sendo de 26% em DJF. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que o transporte de umidade pode ser utilizado como um índice confiável para identificar e caracterizar a intensidade de monção.

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-09-21T13:56:38Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Diego_Gomes_Aguiar_Final.pdf: 2130834 bytes, checksum: 2240e8a5d696bb3f51e5c7d45801da6e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-21T13:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Diego_Gomes_Aguiar_Final.pdf: 2130834 bytes, checksum: 2240e8a5d696bb3f51e5c7d45801da6e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Amazonian capital came to fragment its green spaces, generating changes in the quality of life of its inhabitants. Environmental degradation processes, with serious changes in the natural environment, have affected the flora and fauna and produced local climate change, such as the occurrence of Urban Heat Islands (ICU). The general objective of this dissertation is to analyze the seasonal variation of precipitation and temperature between urban and rural areas in Manaus (in the period of April and November 2017). The study made use of data obtained through 05 handmade rain gauges used to collect rainfall points near the university campus of the Federal University of Amazonas (UFAM), as well as the installation of a meteorological station inside the same campus. Data from two stations installed through the Climate Change Network of the Amazon - REMCLAM/FINEP, from the automatic station of the National Institute of Meteorology (INMET) and station K34, installed at the INPA Experimental Site (ZF02) were also used. A significant spatial variation of rainfall was concluded from the precipitation analysis. The highest cumulative total precipitation occurred in the EST/UEA station, followed by the K34 (station in a forest environment) and the lowest total accumulated at the UFAM station. For the period under review, the month of May was atypical compared to the local climatology, which may be associated with the influence of the El Niño climate phenomenon. The UFAM presented a NDC very similar to that verified in the INMET and EST/UEA stations. In relation to total accumulated monthly precipitation, the month of April obtained the highest values, and in August the lowest values were obtained (with the exception of UFAM). In the analysis of the occurrence of precipitation through two periods (diurnal and nocturnal) it was identified that, the diurnal period concentrates the largest cumulative totals of precipitation in relation to the night period. In relation to the rainfall registered by the handmade rain gauges installed around the UFAM Campus, it was identified that the rains during the study period are larger in the Campus (border) environment than in the interior. The maximum and minimum air temperature analyzes collected by the automatic stations allowed a similar variability to be identified over the study period, but with higher daily temperatures occurring in the IFAM/ZL station and lower in the K34 station. When obtaining the means of the average temperatures, it was observed that the UFAM showed to be more heated than the other stations in every month. / Com o crescimento da cidade de Manaus e a consequente e intensa mudança no uso do solo, a capital amazonense veio a fragmentar seus espaços verdes, gerando mudanças na qualidade de vida de seus habitantes. Os processos de degradação ambiental, com graves alterações no ambiente natural, afetaram a flora e a fauna e produziram alterações climáticas locais, tendo como exemplo a ocorrência de Ilhas de Calor Urbano (ICU). O objetivo geral desta dissertação é o de analisar a variação sazonal da precipitação e da temperatura entre áreas de ambiente urbano e rural em Manaus (no período de abril e novembro de 2017). O estudo fez uso de dados obtidos através de 05 pluviômetros artesanais utilizados para a coleta de chuva em pontos no entorno do campus universitário da Universidade Federal do Amazonas (UFAM), além da instalação de uma estação meteorológica no interior do mesmo campus. Utilizou-se ainda de dados de duas estações instaladas através do Projeto Rede de Mudanças Climáticas da Amazônia – REMCLAM/FINEP, da estação automática do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET e da estação K34, instalada no Sítio Experimental (ZF02) do INPA. Concluiu-se da análise da precipitação uma expressiva variação espacial de chuva. O maior total acumulado de precipitação deu-se na estação EST/UEA, seguida da K34 (estação que se encontra em ambiente de floresta) e o menor total acumulado, na estação UFAM. Para o período em análise, o mês de maio mostrou-se atípico se comparado com a climatologia local, o que pode ser associado à influência do fenômeno climático El Niño. A UFAM apresentou um NDC muito similar ao verificado nas estações INMET e EST/UEA. Com relação ao totais acumulados mensais de precipitação, o mês de abril obteve os maiores valores, sendo que no mês de agosto obteve-se os menores valores (com exceção da UFAM). Na análise da ocorrência de precipitação através de dois períodos (diurno e noturno) identificou-se que, o período diurno concentra os maiores totais acumulados de precipitação em relação ao período da noite. Em relação à precipitação registrada pelos pluviômetros artesanais instalados ao redor do Campus da UFAM identificouse que as chuvas no período utilizado no estudo são maiores no entorno (fronteira) do Campus do que no seu interior. As análises da temperatura do ar máximas e mínimas coletadas pelas estações automáticas permitiram identificar uma semelhante variabilidade ao longo do período em estudo, porém com temperaturas diárias mais elevadas ocorrendo na estação IFAM/ZL e menores na estação K34. Ao se obter as médias das temperaturas médias, observou-se que a UFAM se mostrou mais aquecida que as outras estações em todos os meses.

Os sistemas de alerta de cheias exigem dos modelos de previsão de níveis, precisão e antecipação adequadas. Especialmente em bacias pequenas com resposta rápida, estas necessidades são atendidas com modelos de previsão continua, e que utilizam a previsão hidrometeorlógica como dado de entrada. Nesta pesquisa, é proposta uma exploração de recursos matemáticos na modelagem empírica de redes neurais progressivas de múltiplas camadas, abordando-se as dificuldades corriqueiras desta técnica, tais como problemas de convergência, eleição da arquitetura ótima, particionamento da amostra e índices de avaliação da qualidade do modelo. Estas dificuldades são pouco discutidas, ou até mesmo totalmente ignoradas, em grande parte dos trabalhos. A aplicação da metodologia utilizou dados da bacia do rio Quaraí, onde as cidades fronteiriças de Quaraí (Br) e Artigas (Uy) sofrem com inundações ribeirinhas. A área da bacia de contribuição é de 4.500 km², salientando-se que a bacia apresenta uma rápida resposta aos eventos de precipitação, decorrente de uma baixa capacidade de armazenamento e infiltração. O modelo proposto de previsão de níveis por redes neurais tem como entradas, níveis observados nos 2 dias anteriores e previsão numérica de precipitação (ETA-CPTEC) para até 5 dias à frente. O provável ganho em qualidade ao utilizar-se previsão de precipitação no modelo de previsão de nível foi analisado, comparando-se os resultados do modelo completo de redes neurais com os obtidos, também por um modelo de redes neurais, porém, sem o emprego de previsão de precipitação, pois assim, a avaliação deste ganho não tem a influência das características do modelo utilizado. Foi verificado um pequeno ganho ao utilizar-se a previsão de precipitação, mesmo com a baixa capacidade em acertar a magnitude da precipitação. Para efeitos de experimentação da técnica de aglutinação dos índices de qualidade dos resultados da modelagem, foram obtidas e comparadas as previsões de níveis de um modelo de regressão com as de um modelo por redes neurais. Foi analisado o comportamento do índice de erro associado à freqüência de ocorrência, que indica a magnitude do erro de modo absoluto, o qual, devido a seu significado intuitivo, dispensa a comparação com modelos alternativos. A técnica de aglutinação foi importante para a comparação dos resultados das modelagens, tendo indicado a vantagem das redes neurais sobre a regressão. Os recursos desenvolvidos nesta pesquisa, para contornar as dificuldades expostas, podem contribuir para a correta utilização de redes neurais progressivas de múltiplas camadas, em especial na área de recursos hídricos. Observa-se, ainda, que a delimitação dos limites de abrangência da amostra de dados tem uma importante influência na escolha do correto modelo a ser utilizado. / Flood alert systems require appropriate anticipation and accuracy from level forecasting models. Particularly for small basins with quick response these requirements are fulfilled by continuous forecasting models that use rain forecasting data as input. The purpose of this research is an analysis of mathematical resources in the multilayer feedforward neural networks empirical modelling. Usual limitations to adapt these techniques, such as convergence problems, optimum architecture selection, sample partitions and indexes for the models quality evaluation are presented and analyzed. These difficulties are rarely discussed and often disregarded by networks literature. The data employed for the methodology application refers to the Quaraí River basin where the neighboring cities of Quaraí (Brazil) and Artigas (Uruguay) are subjected to river floods. The contribution basin area is 4,500km² and the basin responds quickly to precipitation events since it has low infiltration and storage capacity. The adopted level forecasting model using neural network techniques was applied to two previous observed levels and the rainfall forecasting data (ETA-CPTEC) up to five days ahead as input. The potential gain on quality by using rainfall forecasting on the level forecasting model was analyzed by comparing results from the neural network model using precipitation forecasting with results from the neural network model that did not use it. On this approach the gain valuation isn’t influenced by the models characteristics. A small improvement was obtained by using the rainfall forecasting, even considering the low performance to estimate rainfall values. Level forecasting data generated by a regression model was compared with the level forecasting obtained from the neural network model in order to test the gathering techniques of the models results quality indexes,. The behavior of the error index associated with the frequency index, which indicates the error magnitude in the absolute mode and do not need any further comparisons because of its intuitive meaning, was analysed. The use of gathering techniques was important to compare the model results, indicating an advantage of the neural networks techniques when compared to the regresion model. The resources developed to solve the difficulties found in this research can give indication for the correct use of multi-layer feedforward neural networks, specially when applied to hydraulic resources. It was also observed that the determination of the sample’s valid range can present important role in the choice of the adequate model for use in each case.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-12-12T03:27:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349370.pdf: 2702280 bytes, checksum: bd4bf830322ae7b41d2287c0e06ee2bf (MD5) Previous issue date: 2017 / O estado de Santa Catarina (SC) apresenta um histórico considerável de registro de eventos extremos de precipitação ao longo das décadas, além de um aumento significativo nas inundações bruscas nos últimos anos. O objetivo deste trabalho é analisar as mudanças na frequência e intensidade dos eventos extremos em SC, entre 1979-1999 e 2000-2015, relacionadas ao fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENSO). Os resultados mostram que mudanças no ENSO, devido à influência da Oscilação Interdecadal do Pacífico (IPO), modificam a teleconexão entre o Pacífico e a América do Sul (PSA) que ocasiona alterações nos mecanismos atmosféricos. No primeiro período (1979-1999) os eventos são mais numerosos em episódios de El Niño (EN) e no segundo período (2000-2015), em La Niña (LN) e períodos de neutralidade. Na estação da primavera (SON), entre 1979-1999, os eventos são causados pelo desenvolvimento de Complexos Convectivos de Mesoescala (CCMs), fortalecidos pela atuação dos jatos de altos e baixos níveis. No último período, os eventos estão associados à sistemas frontais e ainda à advecção de umidade do Atlântico subtropical, oriunda da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). No verão (DJF), os eventos extremos são mais frequentes em episódios de desenvolvimento da ZCAS envolvendo regiões ao sul de sua posição climatológica, principalmente a parte norte e leste de SC. Novamente, no primeiro período, esses eventos acontecem em episódios de EN e no segundo, ficam mais frequentes em LN. Eventos extremos também ocorrem em períodos com bloqueio atmosférico em parte do Sul e Sudeste do Brasil, em anos sem influência do ENSO, ocasionando eventos no interior e no sul de SC. / Abstract : The state of Santa Catarina (SC) presents a considerable record of extreme rainfall events over the last decades, as well as a significant increase in floods events in recent years. The objective of this work is to analyze changes in frequency and intensity of the extreme events in SC, between 1979-1999 and 2000-2015, related to El Niño-Southern Oscillation (ENSO). The results show that changes in ENSO, due to influence of Interdecadal Pacific Oscillation (IPO), modifies the teleconnection between the Pacific and South America (PSA) that causes changes in atmospheric mechanisms. In the first period (1979-1999), events are more numerous in El Niño (EN), while in the second period (2000-2015) in La Niña (LN) and neutral years. In the spring (SON) season of 1979-1999, events are caused by the development of Mesoscale Convective Complexes (MCCs), strengthened by the performance of high and low level jets. In the second period, the events are associated to frontal systems and moisture flux advection of South Atlantic, coming from the South Atlantic Convergence Zone (SACZ). In summer (DJF), extreme events are more frequent in episodes of SACZ embracing regions southern of its climatological position, mainly the north and east part of SC. Again, in the first period, these events occurred in episodes of EN and in the second period, they are more frequent in LN. Extreme events also occur in periods with atmospheric blocking in part of the South and Southeast of Brazil, in years without ENSO influence, causing events in the west and south of SC.

NOGUEIRA, M. L. Construção de cenários de regime de chuvas no estado do Ceará: aplicabilidade de análise de Fourier. 2011. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-27T19:05:29Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_mlnogueira.pdf: 5576263 bytes, checksum: de94c4287fa51643c011c6f4921768e9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-06-02T18:11:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_mlnogueira.pdf: 5576263 bytes, checksum: de94c4287fa51643c011c6f4921768e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-02T18:11:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_mlnogueira.pdf: 5576263 bytes, checksum: de94c4287fa51643c011c6f4921768e9 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / Located in the Northeast of Brazil, the state of Ceará 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 Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUCEME). In order to characterize and build possible sceneries related to the rain level, pluviometrical places were selected in those macrorregiões 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 Ceará. 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. / O Estado do Ceará, localizado no Nordeste do Brasil, possui um sistema climatológico diferenciado das outras regiões, sendo objeto de vários estudos sobre o regime de chuva peculiar que ocorre no Estado. Para melhor entendimento desse regime, o Estado foi divido em Macrorregiões Homogêneas de chuva através de estudos realizados pela Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUCEME). Com intuito de caracterizar e construir possíveis cenários em relação ao nível de chuva foi selecionado postos pluviométricos dessas macrorregiões para aplicação de uma ferramenta matemática chamada Análise de Fourier. Esta análise auxilia na caracterização de uma região através da transformada de Fourier, que transforma os dados de uma série temporal em dados em freqüência dando oportunidade de verificar o comportamento da variabilidade de cada macrorregião. Resultados, baseado nos dados de precipitação dos postos selecionados, mostram que a ferramenta matemática é eficaz na caracterização da região em estudos climatológicos gerando indícios que, para regiões mais próximas do litoral, a curva de freqüência possui características menos irregulares. Os postos mais ao leste do Estado, apesar de estarem em Macrorregiões diferentes, possuem certa semelhança em suas variabilidades. Em relação à Macrorregião Sertão Central os resultados mostram que tal macrorregião tem uma característica peculiar sugerindo um estudo específico para esta localidade. A Análise de Fourier também gera possíveis cenários em relação ao nível pluviométrico para os próximos anos. No entanto, os cenários obtidos apresentaram altas variações em seu comportamento indicando anos de extrema escassez, logo após anos de extrema abundância em relação à média no nível de chuva da macrorregião. Tal variação pode ser explicada devido ao alto índice de variabilidade pluviométrica que ocorre ano a ano no Estado do Ceará É relevante ressaltar que a Análise de Fourier demonstra ser uma ferramenta consistente em seu método e dependendo das circunstâncias e variáveis em estudos apresentam resultados satisfatórios ou não.

Os sistemas de alerta de cheias exigem dos modelos de previsão de níveis, precisão e antecipação adequadas. Especialmente em bacias pequenas com resposta rápida, estas necessidades são atendidas com modelos de previsão continua, e que utilizam a previsão hidrometeorlógica como dado de entrada. Nesta pesquisa, é proposta uma exploração de recursos matemáticos na modelagem empírica de redes neurais progressivas de múltiplas camadas, abordando-se as dificuldades corriqueiras desta técnica, tais como problemas de convergência, eleição da arquitetura ótima, particionamento da amostra e índices de avaliação da qualidade do modelo. Estas dificuldades são pouco discutidas, ou até mesmo totalmente ignoradas, em grande parte dos trabalhos. A aplicação da metodologia utilizou dados da bacia do rio Quaraí, onde as cidades fronteiriças de Quaraí (Br) e Artigas (Uy) sofrem com inundações ribeirinhas. A área da bacia de contribuição é de 4.500 km², salientando-se que a bacia apresenta uma rápida resposta aos eventos de precipitação, decorrente de uma baixa capacidade de armazenamento e infiltração. O modelo proposto de previsão de níveis por redes neurais tem como entradas, níveis observados nos 2 dias anteriores e previsão numérica de precipitação (ETA-CPTEC) para até 5 dias à frente. O provável ganho em qualidade ao utilizar-se previsão de precipitação no modelo de previsão de nível foi analisado, comparando-se os resultados do modelo completo de redes neurais com os obtidos, também por um modelo de redes neurais, porém, sem o emprego de previsão de precipitação, pois assim, a avaliação deste ganho não tem a influência das características do modelo utilizado. Foi verificado um pequeno ganho ao utilizar-se a previsão de precipitação, mesmo com a baixa capacidade em acertar a magnitude da precipitação. Para efeitos de experimentação da técnica de aglutinação dos índices de qualidade dos resultados da modelagem, foram obtidas e comparadas as previsões de níveis de um modelo de regressão com as de um modelo por redes neurais. Foi analisado o comportamento do índice de erro associado à freqüência de ocorrência, que indica a magnitude do erro de modo absoluto, o qual, devido a seu significado intuitivo, dispensa a comparação com modelos alternativos. A técnica de aglutinação foi importante para a comparação dos resultados das modelagens, tendo indicado a vantagem das redes neurais sobre a regressão. Os recursos desenvolvidos nesta pesquisa, para contornar as dificuldades expostas, podem contribuir para a correta utilização de redes neurais progressivas de múltiplas camadas, em especial na área de recursos hídricos. Observa-se, ainda, que a delimitação dos limites de abrangência da amostra de dados tem uma importante influência na escolha do correto modelo a ser utilizado. / Flood alert systems require appropriate anticipation and accuracy from level forecasting models. Particularly for small basins with quick response these requirements are fulfilled by continuous forecasting models that use rain forecasting data as input. The purpose of this research is an analysis of mathematical resources in the multilayer feedforward neural networks empirical modelling. Usual limitations to adapt these techniques, such as convergence problems, optimum architecture selection, sample partitions and indexes for the models quality evaluation are presented and analyzed. These difficulties are rarely discussed and often disregarded by networks literature. The data employed for the methodology application refers to the Quaraí River basin where the neighboring cities of Quaraí (Brazil) and Artigas (Uruguay) are subjected to river floods. The contribution basin area is 4,500km² and the basin responds quickly to precipitation events since it has low infiltration and storage capacity. The adopted level forecasting model using neural network techniques was applied to two previous observed levels and the rainfall forecasting data (ETA-CPTEC) up to five days ahead as input. The potential gain on quality by using rainfall forecasting on the level forecasting model was analyzed by comparing results from the neural network model using precipitation forecasting with results from the neural network model that did not use it. On this approach the gain valuation isn’t influenced by the models characteristics. A small improvement was obtained by using the rainfall forecasting, even considering the low performance to estimate rainfall values. Level forecasting data generated by a regression model was compared with the level forecasting obtained from the neural network model in order to test the gathering techniques of the models results quality indexes,. The behavior of the error index associated with the frequency index, which indicates the error magnitude in the absolute mode and do not need any further comparisons because of its intuitive meaning, was analysed. The use of gathering techniques was important to compare the model results, indicating an advantage of the neural networks techniques when compared to the regresion model. The resources developed to solve the difficulties found in this research can give indication for the correct use of multi-layer feedforward neural networks, specially when applied to hydraulic resources. It was also observed that the determination of the sample’s valid range can present important role in the choice of the adequate model for use in each case.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, 2013. / Submitted by Gomes Neide (neide@bce.unb.br) on 2014-07-18T21:48:34Z No. of bitstreams: 1 2013_CarolineAlvarengaPertussatti.pdf: 3800709 bytes, checksum: ca0241d6f209d7011e0a9288f39a3569 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-08-08T14:48:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_CarolineAlvarengaPertussatti.pdf: 3800709 bytes, checksum: ca0241d6f209d7011e0a9288f39a3569 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-08T14:48:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_CarolineAlvarengaPertussatti.pdf: 3800709 bytes, checksum: ca0241d6f209d7011e0a9288f39a3569 (MD5) / Em regiões marcadas por agricultura de sequeiro, conhecer os padrões de precipitação é fundamental para o gerenciamento da produção agrícola e a gestão dos recursos hídricos. Dentre as variáveis que caracterizam a precipitação, aparecem os veranicos, definidos como uma sequência de dias secos durante a estação chuvosa. Busca-se, nesse trabalho, aprofundar o entendimento da variabilidade da precipitação no Mato Grosso a partir da análise dos veranicos, incluindo modelagem estatística do fenômeno. Para 158 estações pluviométricas (dados diários a partir de 1970), definiu-se veranico no período chuvoso (outubro a março) como uma sequência de dias consecutivos com precipitação inferior a 0,5 e 10 mm. Os veranicos foram caracterizados a partir das estatísticas: frequências relativas de dias secos ( FS ) e de veranicos maiores ou iguais a 10 dias ( F10 ); comprimentos médio mensal (VMM ), médio sazonal (VM ) e máximo mensal (VMaxM ); e dia de início do veranico de maior comprimento (DIM). A distribuição espacial das estatísticas indicou um gradiente crescente norte a sul/sudoeste, com maiores comprimentos e frequências relativas no Pantanal Mato-grossense e menores na Amazônia. O aumento do valor-limite de 0 para 5 e 10 mm ocasionou o aumento dos valores das estatísticas, porém sem alteração significativa no gradiente. Em outubro e novembro ocorreram os maiores comprimentos médios e máximos. Uma distribuição geométrica foi então ajustada à frequência de ocorrência para representar a dinâmica da ocorrência de veranicos. A análise interanual das variáveis relativas as estatísticas descritas mostrou que grande parte das estações não apresenta tendência monotônica estatisticamente significante. Os veranicos tendem a começar, em média, primeiro na região norte e prosseguem para a região sul. Observou-se, também, variação intrassazonal indicando quatro sub-regiões com padrões similares: sudeste, sudoeste, nordeste e noroeste. A partir desses resultados, ajustou-se um modelo de regressão logística para determinar a probabilidade de ocorrência de um veranico de comprimento especificado. Este trabalho contribui para uma melhor compreensão e modelagem dos veranicos no Mato Grosso, fornecendo um novo entendimento sobre as variações pluviométricas no estado e consequentemente um potencial subsídio para melhor gestão da agricultura e recursos hídricos na região. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In regions with dry farming, the knowledge of the patterns of precipitation is critical to the management of agricultural production as well and management of water resources. Among the variables that characterize the precipitation, there are the dry spells that is defined as a sequence of dry days during the rainy season. In this work, the aim is to deepen the understanding of the rainfall variability in the state of Mato Grosso from the analysis of dry spells, including statistical modeling of the phenomenon. For 158 rainfall stations (daily data from 1970), dry spells is defined in the rainy season (October to March) as a sequence of consecutive days with precipitation below 0, 5 and 10 mm. Dry spells were characterized by the statistics: relative frequency of dry days ( FS ) and of dry spells greater than or equal to 10 days ( F10 ), average of the monthly lengths (VMM ), average of the monthly seasonal lengths (VM ), monthly maximum lengths (VMaxM ) and start day of dry spells of maximum length (DIM). The spatial distribution of the indices indicated an increasing gradient north to south/southwest, with higher average and maximum lengths and frequencies for the Pantanal and the opposite in the Amazon. The increase of the threshold of 0 to 5 and 10 mm caused the increase of the values of these statistics but with no significant change in gradient. In October and November occurred the major average and maximum monthly lengths. A geometric distribution was fitted for the frequency of occurrence to represent the dinamics of occurrence of dry spells. The interannual analysis of the variables relative to the described statistics showed that most part of the stations do not present any statistically significant monotonic trend. Dry spells tend to start, on average, first in the northern region and then continue to the south. Also it was observed a seasonal variation indicating four sub-regions with similar patterns: southeast, southwest, northeast and northwest. From these results, a model of logistic regression was adjusted to determine the probability of occurrence of an dry spell of a specified length. This work contributes to a better understanding and modeling of dry spells in Mato Grosso, providing a new understanding of the rainfall variations in the state and consequently a potential subsidy for better management of agriculture and water resources in the region.