A Amazônia desempenha um papel importante no ciclo global de carbono, tanto na troca, quanto no armazenamento do carbono, pois contém a maior área de floresta tropical, cerca de 50% do total. Além dos processos naturais, desmatamento e manejo do solo também são fontes de CO2. A Floresta Tropical Amazônica também representa uma significante fonte de óxido nitroso (N2O) através de processos do solo, e de metano (CH4), o qual é emitido em altas taxas em regiões alagadas. Este projeto é parte integrante do Experimento de Grande Escala entre a Biosfera e a Atmosfera da Amazônia (LBA), denominado “Perfis Verticais de Dióxido de Carbono e outros Gases Traço sobre a Bacia Amazônica usando Aviões de Pequeno Porte". A partir de dezembro de 2000, perfis verticais de gás carbônico (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e hexafluoreto de enxofre (SF6), além de monóxido de carbono (CO) e hidrogênio molecular (H2), têm sido medidos sobre a Amazônia Central. Os locais escolhidos para amostragem foram a Floresta Nacional do Tapajós, no estado do Pará, por já existir uma torre de medida de fluxo de CO2, e uma área a leste impactada por atividades de pecuária e agricultura, para comparar a influência de uma área impactada com uma área preservada; e a Reserva Biológica de Cuieiras, no estado do Amazonas, onde também existe uma torre de medida de fluxos de CO2 e uma área a leste distante de atividades antrópicas, para comparar com a Reserva. As coletas foram realizadas em perfis verticais de 300 a 4000 m de altitude, com o auxílio de duas malas semi-automáticas desenvolvidas pela NOAA e um avião de pequeno porte. Para a análise dos perfis, foi utilizado o sistema MAGICC (Multiple Analysis of Gases Influence Climate Change) instalado no laboratório de Química Atmosférica (LQA) do IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares). Os resultados mostraram que todos os gases estudados, exceto o gás H2, apresentaram o mesmo comportamento observado em estações de monitoramento mundial. No Estado do Pará, em geral, todos os anos estudados foram discretos sumidouros de CO2. Para a comparação entre as Estações Secas e Chuvosas, removeu-se a influência global subtraindo os valores observados para o mesmo período na Ilha de Ascension, das concentrações observadas nos locais estudados. Assim, na comparação entre as Estações Chuvosas de 2004 e 2005 com a Seca de 2004, foi observado que as Estações Chuvosas apresentaram concentrações de CO2 maior em 2 ppm que na Estação Seca 2004. No Estado do Amazonas, os perfis coletados na Estação Chuvosa apresentaram comportamento de fonte, com diferença entre acima e abaixo da CLP (Camada Limite Planetária) de 10 ppm. As concentrações nos locais estudados foram superiores às observadas na Ilha de Ascension. As concentrações de metano apresentaram valores superiores em 80 ppb e 25 ppb sobre os Estados do Pará e do Amazonas, respectivamente, em relação à Ascension. Durante as Estações Secas foram observadas maiores concentrações de metano em relação às Estações Chuvosas estudadas. O gás N2O apresentou comportamento das concentrações observadas no Estado do Pará semelhante ao observado sobre Ascension até 2003, ano em que a concentração deste gás na região Amazônica começou a apresentar aumento gradativo, mostrando a influência de adubação de áreas agrícolas em regiões próximas. Sua concentração foi semelhante nos dois estados estudados, apresentando discreta fonte nas Estações Chuvosas estudadas nos quatro locais. A concentração observada do gás SF6 foi semelhante à global, e ligeiramente maior no Estado do Amazonas em relação ao Estado do Pará, sugerindo diferentes origens das massas de ar. As concentrações de CO, sobre o Estado do Pará e do Amazonas, foram maiores abaixo da CLP e apresentaram cerca de 130 ppb e 150 ppb, respectivamente, a mais na Estação Seca devido aos processos de queimada. A maior média de concentração foi observada no Estado do Amazonas, o que também sugere diferentes origens de massas de ar, uma vez que não há ação antrópica em locais próximos ao amostrado neste estado. O gás H2 apresentou comportamento semelhante ao CO nas Estações Secas estudadas. O Estado do Amazonas desempenhou papel de sumidouro deste gás em todo o período estudado e o Estado do Pará desempenhou papel de sumidouro apenas na Estação Chuvosa. / The Amazon plays an important role on the global carbon cycle, as changing as carbon storage, since Amazon Basin is the biggest area of tropical forest, around 50% of global. Natural’s process, deforestation, and use land are CO2 sources. The Amazon forest is a significant source of N2O by soil process, and CH4 by anaerobic process like flooded areas, rice cultures, and others sources. This project is part of the LBA project (Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazônia), and this project is “Vertical profiles of carbon dioxide and other trace gas species over the Amazon basin using small aircraft". Since December 2000 vertical profiles of CO2, CH4, CO, H2, N2O and SF6 have been measured above central Amazônia. The local sampling was over Tapajós National Forest, a primary forest in Para State, where had a CO2 flux tower and an east impact area with sources like animals, rice cultivation, biomass burning, etc, to compare the influence of an impact area and a preserved area in the profiles. The Reserva Biológica de Cuieiras, at Amazon State, is the other studied place, where there already exists a CO2 flux tower, and an east preserved area at this State, to comparer with the Cuieiras. The sampling has been carried out on vertical profile from 1000 ft up to 12000 ft using a semi-automated sampling package developed at GMD/NOAA and a small aircraft. The analysis uses the MAGICC system (Multiple Analysis of Gases Influence Climate Change) which is installed at the Atmospheric Chemistry Laboratory (LQA) in IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares). The results showed that all gases studied, except H2 gas, has been following the global trend. At the Pará State, for the studied years, the Amazonian Forest performed as small CO2 sink. To compare Wet and Dry Seasons, subtracted the Ascension concentration values in the period to remove the global influence. So that, in the 2004 and 2005 wet seasons and 2004 dry season comparison, it was observed 2 ppm CO2 concentration higher on Wet Seasons. At Amazon State, the Wet Season profiles had source behavior, presenting 10 ppm CO2 concentration higher under PBL (Planetary Boundary Layer). In both states concentrations were higher than Ascension Island concentration. CH4 concentration over Pará and Amazon States presented higher values than Ascension in 80 ppb and 25 ppb, respectively. Dry Season concentrations have been higher than Wet Season concentrations. N2O concentration in Para State was similar to Ascension concentration until 2003, when its concentration has been an enhancement, because of N fertilizer utilization at near area. N2O concentration was similar in the two studied States, presenting discreet source at Wet Season. The SF6 concentration presented the global trend, and it was a little beat higher over Amazon State, suggesting different air origin. The CO concentration was higher under PBL and presented values during Dry Season higher in 130 ppb and 150 ppb than Wet Season, for burning contribution. The highest average concentration was over Amazon State, which agrees with the different air origin hypothesis. H2 gas presented behavior similar to CO gas in the Dry Season. The Amazon State performed a small sink role during Wet Season and in Para State is higher during dry season performed like a source and during wet season like a sink.

O óxido nitroso (N2O) é o terceiro mais importante gás de efeito estufa. Globalmente, a maior fonte de N2O são os processos de nitrificação e desnitrificação no solo. Cerca de dois terços da emissão do solo ocorrem nos trópicos e aproximadamente 20% são originados nos ecossistemas de florestas tropicais úmidas, como a Floresta Amazônica. O presente estudo envolveu a realização de medidas de perfis verticais de N2O utilizando aviões de pequeno porte desde a superfície até cerca de 4 km sobre duas florestas da região leste e central da Amazônia: Flona Tapajós (2000-2009) e Rebio Cuieiras (2004-2007); e a estimativa dos fluxos de N2O da região entre a costa brasileira e as florestas acima mencionadas utilizando dois métodos de cálculo de fluxo: Método de Integração de Coluna e Modelo de Inversão FLEXPART. As medidas de N2O em escala regional até o presente momento são únicas e representam uma nova abordagem nas emissões nesta escala. Pelos dois métodos, o fluxo calculado entre a costa brasileira e a Rebio Cuieiras apresentou pouca sazonalidade e valor médio de 1,9±1,6 mgN2Om2dia1 para o Método de Integração de Coluna e 2,3±0,9 mgN2Om2dia1 para o Modelo de Inversão Flexpart. Para a região entre a costa e a Flona Tapajós, o Modelo de Inversão - FLEXPART apresentou cerca da metade (0,9±1,7 mgN2Om2dia1) do valor do fluxo de N2O calculado pelo Método de Integração de Coluna (2,0±1,1 mgN2Om2dia1) no mesmo período (2004-2008). Uma provável explicação é a não representatividade de atividades antrópicas pelo modelo de inversão, uma vez que este representou bem uma região menos impactada. As duas regiões estudadas apresentaram emissão de N2O semelhante na estação chuvosa. Pelo Método de Integração de Coluna a região entre a costa e a Flona Tapajós apresentou fluxo de N2O durante a estação seca (1,8±0,9 mgN2Om2dia1) muito próximo do fluxo calculado na estação chuvosa. Encontrou-se uma correlação entre os perfis de N2O ii e CO, traçador de queimadas, sendo esta uma das possíveis causas desta emissão. A taxa CO:N2O encontrada para os 38 perfis amostrados nesta estação foi de 82±69 mol CO:molN2O, cerca de 10 vezes maior que o apresentado em literaturas anteriores. / Nitrous oxide (N2O) is the third most important anthropogenic greenhouse gas. Globally, the main sources of N2O are nitrification and denitrification in soils. About two thirds of the soil emissions occur in the tropics and approximately 20% originate in wet rainforest ecosystems, like the Amazon forest. The work presented here involves aircraft vertical profiles of N2O from the surface to 4 km over two sites in the Eastern and Central Amazon: Tapajós National Forest (2000-2009) and Cuieiras Biologic Reserve (2004-2007), and the estimation of N2O fluxes for regions upwind of these sites using two methods: Column Integration Technique and Inversion Model FLEXPART. To our knowledge, these regional scale N2O measurements in Amazonia are unique and represent a new approach to looking regional scale emissions. For the both methods, the fluxes upwind of Cuieiras Biologic Reserve exhibited little seasonality, and the annual mean was 1.9±1.6 mgN2Om2day1 for the Column Integration Technique and 2.3±0.9 mgN2Om2day1 for Inversion Model - FLEXPART. For fluxes upwind of Tapajós Nacional Forest, the Inversion Model - FLEXPART presented about half (0.9±1.7 mgN2Om2day1) of the Column Integration Technique (2.0±1.1 mgN2Om2day1) for the same period (2004-2008). One reason could be because the inversion model does not consider anthropic activities, once it had a good representation for less impacted area. Both reagions presented similar emission during wet season. By Column Integration Technique, fluxes upwind Tapajós Nacional Forest were similar for dry and wet seasons. The dry season N2O fluxes exhibit significant correlations with CO fluxes, indicating a larger than expected source of N2O from biomass burning. The average CO:N2O ratio for all 38 profiles sampled during the dry season was 82±69 mol CO:molN2O and suggests a larger biomass burning contribution to the global N2O budget than previously reported.

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

O óxido nitroso (N2O) é o terceiro mais importante gás de efeito estufa. Globalmente, a maior fonte de N2O são os processos de nitrificação e desnitrificação no solo. Cerca de dois terços da emissão do solo ocorrem nos trópicos e aproximadamente 20% são originados nos ecossistemas de florestas tropicais úmidas, como a Floresta Amazônica. O presente estudo envolveu a realização de medidas de perfis verticais de N2O utilizando aviões de pequeno porte desde a superfície até cerca de 4 km sobre duas florestas da região leste e central da Amazônia: Flona Tapajós (2000-2009) e Rebio Cuieiras (2004-2007); e a estimativa dos fluxos de N2O da região entre a costa brasileira e as florestas acima mencionadas utilizando dois métodos de cálculo de fluxo: Método de Integração de Coluna e Modelo de Inversão FLEXPART. As medidas de N2O em escala regional até o presente momento são únicas e representam uma nova abordagem nas emissões nesta escala. Pelos dois métodos, o fluxo calculado entre a costa brasileira e a Rebio Cuieiras apresentou pouca sazonalidade e valor médio de 1,9±1,6 mgN2Om2dia1 para o Método de Integração de Coluna e 2,3±0,9 mgN2Om2dia1 para o Modelo de Inversão Flexpart. Para a região entre a costa e a Flona Tapajós, o Modelo de Inversão - FLEXPART apresentou cerca da metade (0,9±1,7 mgN2Om2dia1) do valor do fluxo de N2O calculado pelo Método de Integração de Coluna (2,0±1,1 mgN2Om2dia1) no mesmo período (2004-2008). Uma provável explicação é a não representatividade de atividades antrópicas pelo modelo de inversão, uma vez que este representou bem uma região menos impactada. As duas regiões estudadas apresentaram emissão de N2O semelhante na estação chuvosa. Pelo Método de Integração de Coluna a região entre a costa e a Flona Tapajós apresentou fluxo de N2O durante a estação seca (1,8±0,9 mgN2Om2dia1) muito próximo do fluxo calculado na estação chuvosa. Encontrou-se uma correlação entre os perfis de N2O ii e CO, traçador de queimadas, sendo esta uma das possíveis causas desta emissão. A taxa CO:N2O encontrada para os 38 perfis amostrados nesta estação foi de 82±69 mol CO:molN2O, cerca de 10 vezes maior que o apresentado em literaturas anteriores. / Nitrous oxide (N2O) is the third most important anthropogenic greenhouse gas. Globally, the main sources of N2O are nitrification and denitrification in soils. About two thirds of the soil emissions occur in the tropics and approximately 20% originate in wet rainforest ecosystems, like the Amazon forest. The work presented here involves aircraft vertical profiles of N2O from the surface to 4 km over two sites in the Eastern and Central Amazon: Tapajós National Forest (2000-2009) and Cuieiras Biologic Reserve (2004-2007), and the estimation of N2O fluxes for regions upwind of these sites using two methods: Column Integration Technique and Inversion Model FLEXPART. To our knowledge, these regional scale N2O measurements in Amazonia are unique and represent a new approach to looking regional scale emissions. For the both methods, the fluxes upwind of Cuieiras Biologic Reserve exhibited little seasonality, and the annual mean was 1.9±1.6 mgN2Om2day1 for the Column Integration Technique and 2.3±0.9 mgN2Om2day1 for Inversion Model - FLEXPART. For fluxes upwind of Tapajós Nacional Forest, the Inversion Model - FLEXPART presented about half (0.9±1.7 mgN2Om2day1) of the Column Integration Technique (2.0±1.1 mgN2Om2day1) for the same period (2004-2008). One reason could be because the inversion model does not consider anthropic activities, once it had a good representation for less impacted area. Both reagions presented similar emission during wet season. By Column Integration Technique, fluxes upwind Tapajós Nacional Forest were similar for dry and wet seasons. The dry season N2O fluxes exhibit significant correlations with CO fluxes, indicating a larger than expected source of N2O from biomass burning. The average CO:N2O ratio for all 38 profiles sampled during the dry season was 82±69 mol CO:molN2O and suggests a larger biomass burning contribution to the global N2O budget than previously reported.

A Amazônia desempenha um papel importante no ciclo global de carbono, tanto na troca, quanto no armazenamento do carbono, pois contém a maior área de floresta tropical, cerca de 50% do total. Além dos processos naturais, desmatamento e manejo do solo também são fontes de CO2. A Floresta Tropical Amazônica também representa uma significante fonte de óxido nitroso (N2O) através de processos do solo, e de metano (CH4), o qual é emitido em altas taxas em regiões alagadas. Este projeto é parte integrante do Experimento de Grande Escala entre a Biosfera e a Atmosfera da Amazônia (LBA), denominado “Perfis Verticais de Dióxido de Carbono e outros Gases Traço sobre a Bacia Amazônica usando Aviões de Pequeno Porte”. A partir de dezembro de 2000, perfis verticais de gás carbônico (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e hexafluoreto de enxofre (SF6), além de monóxido de carbono (CO) e hidrogênio molecular (H2), têm sido medidos sobre a Amazônia Central. Os locais escolhidos para amostragem foram a Floresta Nacional do Tapajós, no estado do Pará, por já existir uma torre de medida de fluxo de CO2, e uma área a leste impactada por atividades de pecuária e agricultura, para comparar a influência de uma área impactada com uma área preservada; e a Reserva Biológica de Cuieiras, no estado do Amazonas, onde também existe uma torre de medida de fluxos de CO2 e uma área a leste distante de atividades antrópicas, para comparar com a Reserva. As coletas foram realizadas em perfis verticais de 300 a 4000 m de altitude, com o auxílio de duas malas semi-automáticas desenvolvidas pela NOAA e um avião de pequeno porte. Para a análise dos perfis, foi utilizado o sistema MAGICC (Multiple Analysis of Gases Influence Climate Change) instalado no laboratório de Química Atmosférica (LQA) do IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares). Os resultados mostraram que todos os gases estudados, exceto o gás H2, apresentaram o mesmo comportamento observado em estações de monitoramento mundial. No Estado do Pará, em geral, todos os anos estudados foram discretos sumidouros de CO2. Para a comparação entre as Estações Secas e Chuvosas, removeu-se a influência global subtraindo os valores observados para o mesmo período na Ilha de Ascension, das concentrações observadas nos locais estudados. Assim, na comparação entre as Estações Chuvosas de 2004 e 2005 com a Seca de 2004, foi observado que as Estações Chuvosas apresentaram concentrações de CO2 maior em 2 ppm que na Estação Seca 2004. No Estado do Amazonas, os perfis coletados na Estação Chuvosa apresentaram comportamento de fonte, com diferença entre acima e abaixo da CLP (Camada Limite Planetária) de 10 ppm. As concentrações nos locais estudados foram superiores às observadas na Ilha de Ascension. As concentrações de metano apresentaram valores superiores em 80 ppb e 25 ppb sobre os Estados do Pará e do Amazonas, respectivamente, em relação à Ascension. Durante as Estações Secas foram observadas maiores concentrações de metano em relação às Estações Chuvosas estudadas. O gás N2O apresentou comportamento das concentrações observadas no Estado do Pará semelhante ao observado sobre Ascension até 2003, ano em que a concentração deste gás na região Amazônica começou a apresentar aumento gradativo, mostrando a influência de adubação de áreas agrícolas em regiões próximas. Sua concentração foi semelhante nos dois estados estudados, apresentando discreta fonte nas Estações Chuvosas estudadas nos quatro locais. A concentração observada do gás SF6 foi semelhante à global, e ligeiramente maior no Estado do Amazonas em relação ao Estado do Pará, sugerindo diferentes origens das massas de ar. As concentrações de CO, sobre o Estado do Pará e do Amazonas, foram maiores abaixo da CLP e apresentaram cerca de 130 ppb e 150 ppb, respectivamente, a mais na Estação Seca devido aos processos de queimada. A maior média de concentração foi observada no Estado do Amazonas, o que também sugere diferentes origens de massas de ar, uma vez que não há ação antrópica em locais próximos ao amostrado neste estado. O gás H2 apresentou comportamento semelhante ao CO nas Estações Secas estudadas. O Estado do Amazonas desempenhou papel de sumidouro deste gás em todo o período estudado e o Estado do Pará desempenhou papel de sumidouro apenas na Estação Chuvosa. / The Amazon plays an important role on the global carbon cycle, as changing as carbon storage, since Amazon Basin is the biggest area of tropical forest, around 50% of global. Natural’s process, deforestation, and use land are CO2 sources. The Amazon forest is a significant source of N2O by soil process, and CH4 by anaerobic process like flooded areas, rice cultures, and others sources. This project is part of the LBA project (Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazônia), and this project is “Vertical profiles of carbon dioxide and other trace gas species over the Amazon basin using small aircraft”. Since December 2000 vertical profiles of CO2, CH4, CO, H2, N2O and SF6 have been measured above central Amazônia. The local sampling was over Tapajós National Forest, a primary forest in Para State, where had a CO2 flux tower and an east impact area with sources like animals, rice cultivation, biomass burning, etc, to compare the influence of an impact area and a preserved area in the profiles. The Reserva Biológica de Cuieiras, at Amazon State, is the other studied place, where there already exists a CO2 flux tower, and an east preserved area at this State, to comparer with the Cuieiras. The sampling has been carried out on vertical profile from 1000 ft up to 12000 ft using a semi-automated sampling package developed at GMD/NOAA and a small aircraft. The analysis uses the MAGICC system (Multiple Analysis of Gases Influence Climate Change) which is installed at the Atmospheric Chemistry Laboratory (LQA) in IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares). The results showed that all gases studied, except H2 gas, has been following the global trend. At the Pará State, for the studied years, the Amazonian Forest performed as small CO2 sink. To compare Wet and Dry Seasons, subtracted the Ascension concentration values in the period to remove the global influence. So that, in the 2004 and 2005 wet seasons and 2004 dry season comparison, it was observed 2 ppm CO2 concentration higher on Wet Seasons. At Amazon State, the Wet Season profiles had source behavior, presenting 10 ppm CO2 concentration higher under PBL (Planetary Boundary Layer). In both states concentrations were higher than Ascension Island concentration. CH4 concentration over Pará and Amazon States presented higher values than Ascension in 80 ppb and 25 ppb, respectively. Dry Season concentrations have been higher than Wet Season concentrations. N2O concentration in Para State was similar to Ascension concentration until 2003, when its concentration has been an enhancement, because of N fertilizer utilization at near area. N2O concentration was similar in the two studied States, presenting discreet source at Wet Season. The SF6 concentration presented the global trend, and it was a little beat higher over Amazon State, suggesting different air origin. The CO concentration was higher under PBL and presented values during Dry Season higher in 130 ppb and 150 ppb than Wet Season, for burning contribution. The highest average concentration was over Amazon State, which agrees with the different air origin hypothesis. H2 gas presented behavior similar to CO gas in the Dry Season. The Amazon State performed a small sink role during Wet Season and in Para State is higher during dry season performed like a source and during wet season like a sink.

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

Carbon dioxide and Radon nocturnal vertical accumulations over a pasture site at the Amazon region are investigated. The site is characterized by a strong thermal stability along the night, which is responsible for suppressing a good portion of the local turbulent mixing. Therefore, it is problematic to use techniques such as the eddy covariance for estimating nocturnal turbulent fluxes. The analysis considers the seasonal variation of the averaged nocturnal profiles between the wet season, from January to June and the dry season, from July to December. Radon profiles are analyzed with the purpose of helping to understand the physical processes affecting CO2 profiles, by comparing them to an independent and inert scalar. The analysis also considers the prevailing nocturnal wind direction. Results indicate that there is a large difference between CO2 fluxes and vertical gradients from one season to the other. Nocturnal CO2 vertical gradients between the two uppermost levels at the micrometeorological tower are often positive, indicating that the concentration increases with height. Such inversions are rarely observed on the Radon profiles, which follow the canonical form of a monotonical decrease with height. At the dry season, gradient inversions are more frequent and are, in general, associated to a direction inversion of the turbulent vertical CO2 flux, indicating that there is a downward vertical transport of this scalar at the measurement level. It causes flux convergence and an intense accumulation just above the surface. A cospectral analysis shows that such downward transport happens on the largest temporal scales of the motion, suggesting that it is associated to exchange between the surrounding forest and the pasture, in the form of mesoscale fluxes. Seasonally averaged behavior is well defined and uniform along the night, but case studies show that the processes are dominated by specific intense events. Radon fluxes measured during experimental field campaigns are used to estimate CO2 fluxes from the relationship between the vertical gradients of both scalars on six nights, three on each season. The comparison to the eddy covariance fluxes is satisfactory during the wet season, but poor during the dry season and the motives for that are discussed. / As acumulações verticais noturnas de dióxido de Carbono e de Radônio são investigadas em um sítio de pastagem na região Amazônica. Este sítio é caracterizado por forte estabilidade térmica durante a noite, que suprime uma boa porção da mistura turbulenta local, de forma que técnicas como a covariância dos vórtices apresentam dificuldades para a estimativa de fluxos turbulentos noturnos. A análise considera a variação sazonal dos perfis médios noturnos entre a estação úmida, de janeiro a junho e a seca, de julho a dezembro. Perfis de Radônio são analisados com o objetivo de se entender os processos que afetam os perfis de CO2 ao se comparar com um escalar independente e inerte. A análise também considera a direção do vento predominante durante a noite. Os resultados indicam que há uma grande diferença entre os fluxos e gradientes noturnos de CO2 entre as duas estações. Os gradientes verticais noturnos de CO2 entre os dois níveis mais altos da torre micrometeorológica freqüentemente são positivos, indicando aumento da concentração com a altura. Tais inversões são observadas com muito menos freqüência nos perfis de Radônio, que seguem a forma canônica de diminuição monotônica com a altura. Na estação seca as inversões de gradiente são mais freqüentes e estão, em geral, associadas à inversão da direção do fluxo vertical turbulento de CO2, indicando que no nível de medida há um transporte vertical para baixo deste escalar, o que proporciona convergência de fluxos e intensa acumulação junto à superfície. Uma análise coespectral mostra que este transporte para baixo ocorre nas maiores escalas temporais do movimento, sugerindo que esteja associado com transferências entre a floresta vizinha e a pastagem, na forma de fluxos de mesoescala. Os comportamentos médios sazonais são bem definidos, e uniformes ao longo da noite, mas estudos de caso mostram que estes processos são dominados por eventos específicos. Os fluxos de Radônio medidos em campanhas experimentais são utilizados para estimar os fluxos de CO2 através da relação entre os gradientes entre os dois escalares em seis noites, três em cada estação. A comparação com os fluxos determinados pela covariância dos vórtices é satisfatória na estação úmida, mas ruim na estação seca e os motivos são discutidos.

The vertical structure of the tangential wind field in tropical cyclones is investigated through observations, theory, and numerical simulations. First, a dataset of Doppler radar wind swaths obtained from NOAA/AOML/HRD is used to create azimuthal mean tangential wind fields for 7 storms on 17 different days. Three conventional wisdoms of vertical structure are reexamined: the outward slope of the Radius of Maximum Winds (RMW) decreases with increasing intensity, the slope increases with the size of the RMW, and the RMW is a surface of constant absolute angular momentum (M). The slopes of the RMW and of M surfaces are objectively determined. The slopes are found to increase linearly with the size of the low-level RMW, and to be independent of the intensity of the storm. While the RMW is approximately an M surface, M systematically decreases with height along the RMW. The steady-state analytical theory of Emanuel (1986) is shown to make specific predictions regarding the vertical structure of tropical cyclones. It is found that in this model, the slope of the RMW is a linear function of its size and is independent of intensity, and that the RMW is almost exactly an M surface. A simple time-dependent model which is governed by the same assumptions as the analytical theory yields the same results. Idealized hurricane simulations are conducted using the Weather Research and Forecasting (WRF) model. The assumptions of Emanuel's theory, slantwise moist neutrality and thermal wind balance, are both found to be violated. Nevertheless, the vertical structure of the wind field itself is generally well predicted by the theory. The percentage rate at which the winds decay with height is found to be nearly independent of both size and intensity, in agreement with observations and theory. Deviations from this decay profile are shown to be due to gradient wind imbalance. The slope of the RMW increases linearly with its size, but is systematically too large compared to observations. Also in contrast to observations, M generally increases with height along the RMW.

Trace gas (CO2 and its carbon and oxygen isotopes, CH4, CO, H2 and N2O) vertical profile data above Cape Grim, Tasmania for the period April 1992 to February 1997 are investigated. A climatology of the distribution of each trace gas has been compiled from statistical treatment of the raw data. These climatologies are useful for verification of transport model outputs. Here, the CO2 climatology is compared to simulation results from two transport models (Melbourne University Transport Model and TM2Z) using three different sets of CO2 fluxes separately (compiled with different methods by different authors). Large discrepancies are found between simulations and observations, especially in the free troposphere (4-6 km). By considering emission ratios, trajectories, satellite fire counts and simulation with biomass burning fluxes, the influence of tropical biomass burning plumes on the southeastern Australian region in the austral winter/spring is studied and quantified. This identification process requires a multiple-species approach where the large CO anomalies and the unexpected behaviour of H2 are most revealing. The frequent presence of burning plumes in the mid troposphere complicates one of the original motivations for the Cape Grim Overflight Program, which is to estimate the air-sea exchange of CO2 in this region. A suggestion arising from analysis of pre-1992 aircraft sampling in this region was that the regional CO2 air-sea flux south of Australia is exceptionally large.