Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-03-09T15:02:09Z No. of bitstreams: 1 2016_RebeccaLunaLucena.pdf: 4595129 bytes, checksum: 1daad0b2e9984aca5b8b921202d1c872 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-22T21:14:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RebeccaLunaLucena.pdf: 4595129 bytes, checksum: 1daad0b2e9984aca5b8b921202d1c872 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T21:14:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RebeccaLunaLucena.pdf: 4595129 bytes, checksum: 1daad0b2e9984aca5b8b921202d1c872 (MD5) / O semiárido brasileiro, um dos mais povoados do mundo, abriga uma população de aproximadamente 23 milhões de habitantes distribuída em 1135 municípios, estando 62% desta população em área urbana e 38% na zona rural. Partindo do pressuposto de que o clima semiárido impõe naturalmente limitações hídricas que podem gerar problemas ao crescimento dos municípios e partindo do pressuposto de que o processo de urbanização pode promover mudanças no campo térmico, gerando aumento de temperatura, o objetivo principal dessa pesquisa foi analisar as condições hidroclimatológica e higrotérmica do município de Caicó/RN/Brasil, com a finalidade de gerar subsídios ao planejamento e a gestão municipal, visando ações do governo e da sociedade que, combinadas com os elementos do clima supracitados, estejam ligadas a qualidade de vida da população. Para realização da pesquisa, foi feita uma análise do campo hidroclimatológico tanto para o estado do Rio Grande do Norte (série histórica de 1963-2013) quanto para o município de Caicó, onde dados de precipitação (série histórica de 1911-2013), evaporação e evapotranspiração (série histórica de 1996-2013) serviram de base para análises estatísticas, geoestatísticas e para a aplicação de índices climáticos. No campo higrotérmico, foram utilizados dados de temperatura do ar, umidade relativa do ar e velocidade do vento de Caicó, tanto das normais climatológicas provisórias (série histórica de 1996-2010) quanto dados horários provenientes de termo- higrômetros automáticos (período de 05/05/2016-05/06/2016) que foram instalados na cidade durante essa pesquisa. Nesse campo de estudo, foram aplicadas técnicas estatísticas e índices bioclimáticos de conforto humano. Os resultados mostraram a especialidade climática do município de Caicó, seu comportamento e características hidroclimatológicas e higrotérmicas principais e como a ação humana pode interferir na superfície local, no sentido de promover melhorias ou retrocessos quando da interação superfície-atmosfera ao nível local. / Brazilian semi-arid region, one of the most populated in the world, have a population of approximately 23 million inhabitants distributed in 1135 municipalities, with 62% in urban areas and 38% in rural areas. Assuming that the semi-arid climate naturally imposes water restrictions that can generate problems for the growth of the municipalities and assuming that the urbanization process can promote changes in the thermal field, generating temperature increase, the main goal of this research was to evaluate the hydroclimate and hygrothermal conditions of the city of Caicó/RN/Brazil, in order to offer a backup for municipal management and for society actions, which combined with the climate elements, are closely related to the population’s quality of life. Hydroclimatological analysis were performed on the state of Rio Grande do Norte (historical data 1963-2013) and on the city of Caicó, using rainfall (historical data 1911-2013), evaporation and evapotranspiration (historical data 1996-2013) data for statistical and geostatistical analysis and to apply climatic indices. Air temperature, relative humidity and wind speed data from Caicó (historical data 1996-2010) were collected from both climate normals and automatic thermo-hygrometers (period 05/05/2016-05/06/2016) installed around the city during this study period. For hygrothermal analysis, statistics and bioclimatic levels of human comfort were applied. The results express the climatic peculiarities of this city, its behavior and the main hydroclimate and hygrothermal characteristics showing how human activities can interfere with the local area to either improve or worsen the land-surface atmosphere interaction at a local level.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi analisar as variabilidades espacial, sazonal e interanual da precipitação pluviométrica nas regiões Sudeste e Sul do Brasil. Foram utilizadas 164 séries mensais e anuais de chuvas para o período de 1972 a 2002 e dados de médias mensais de radiação de ondas longas emergentes (ROLE), para o período de junho de 1974 a dezembro de 2002, com pontos de grade com resolução espacial de 2,5º x 2,5º, entre as latitudes 20ºN e 35ºS e longitudes entre 0º; 90ºW. A partir das análises de agrupamento, de componentes principais e geoestatística foram identificadas 13 regiões homogêneas de regime de precipitação. A precipitação anual variou de 956 mm nos vales do São Francisco- Jequitinhonha a 1830 mm na Bacia do Iguaçu-Chapecó. As três primeiras componentes principais (CP) da matriz de médias mensais de precipitação explicam conjuntamente, 61,49% da variância. A primeira CP representa o campo médio de precipitação, a segunda CP representa o período de verão e a terceira CP apresenta dois pontos extremos: o mês de novembro e o mês de fevereiro. Através dos dados de ROLE analisou-se a influência da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) na precipitação. As três primeiras componentes principais da matriz de médias mensais de ROLE explicam conjuntamente 96,27% da variância. A primeira CP representa a convecção média. A segunda CP representa o período de primavera e a terceira CP representa o período de verão. As correlações, significativas ao nível de 5%, obtidas entre os autovetores das matrizes de precipitação pluviométrica e de ROLE, corroboram a influência da ZCAS no regime de precipitação das regiões Sudeste e Sul do Brasil. / Abstract: The spatial, seasonal and interannual variability of rainfall in Southeastern and Southern Brazil were analyzed. For that, 164 series of rainfall for the period of 1972 to 2002 and data about outgoing longwave radiation (OLR) for the period of 1974 to 2002 were utilized. From the clusters analysis and components analysis (PCA), 13 homogeneous regions under precipitation regime were identified. The annual rainfall varied from 956 mm in São Francisco-Jequitinhonha valleys to 1830 mm in Iguaçu-Chapecó basin. The three first matrix principal components (PC) of monthly average rainfall (average of 30 years) explain together 61.49% of the variance. The first PC represents the mean rainfall field, the second PC represents the extended rainy period (September to May) and the third PC presents two extreme points: November indicates the end of spring and the beginning of summer; and February indicates the end of summer and the beginning of autumn. The OLR influence on the rainfall variability in the Southeast and in the South was also evaluated. Through the PCA, the behavior of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) was studied together with its influence on the rainfall variability. The three first matrix main components of OLR monthly average (average of 30 years) explain together 96.27% of the variance. The first main component (CP) is associated to the period of autumn. The second PC represents the winter/summer period, and the third PC represents summertime. The correlations, significative to the level of 5%, obtained between the rainfall and OLR eigenvectors, attest their influence on the rainfall regime in Southeastern and Southern Brazil. / Orientador: Luzia Aparecida Trinca / Coorientador: Jonas Teixeira Nery / Banca: Angelo Cataneo / Banca: João Francisco Escobedo / Banca: Shigetoshi Sugahara / Banca: Paulo Henrique Caramori / Doutor

Orientador : Prof. Dr. Luiz Carlos Matioli / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 10/12/2015 / Inclui referências : f. 103-107 / Área de concentração : Programação matemática / Resumo: Este trabalho tem por objetivo propor um sistema de identificação, monitoramento e previsão de tempestades elétricas em uma região de linha de transmissão de energia do Brasil utilizando apenas informações de descargas atmosféricas. Na etapa de identificação das tempestades é utilizada clusterização espacial/temporal das descargas, para o monitoramento são realizadas conexões entre clusters de acordo com a velocidade de deslocamento dos núcleos das tempestades e finalmente a previsão uma hora à frente é obtida por meio de extrapolação de dados. As variáveis das tempestades elétricas acompanhadas e previstas são: posição central (latitude e longitude), número médio de descargas por hora, distribuição espacial das descargas dentro das tempestades e média do valor absoluto do pico de corrente de descargas que compõem as tempestades. O sistema é calibrado por meio da otimização de um problema irrestrito baseado em índices de monitoramento e previsão. Exemplos práticos são apresentados para a região piloto, onde diversos gráficos ilustram o produto do sistema proposto. Palavras-chave: Análise de Agrupamento. Convergent Data Sharpening. Descargas Atmosféricas. Tempestades Elétricas. Previsão à Curto Prazo. / Abstract: This work aims to propose a system of identification, monitoring and forecasting of electrical storms on a region of Brazilian power transmission line using lightning information only. In the step of storms identification is used spatial/temporal lightning clustering, to monitoring are performed connections between clusters according to the displacement speed of the storms cores and finally the forecast one hour ahead is obtained by data extrapolation. The monitored and forecasted variables of the electrical storms are: center position (latitude and longitude), average number of lightning per hour, spatial distribution of lightning into the storms and average of the absolute value of the peak current of lightning that comprise the storms. The system is calibrated by optimizing an unrestricted problem based on monitoring and forecasting indexes. Practical examples are presented to the pilot region and several graphs illustrate the proposed system product. Key-words: Cluster Analysis. Convergent Data Sharpening. Lightning Strokes. Electrical Storms. Forecast Short Term.

Orientador : Prof. Dr. Sergio Scheer / Coorientador : Prof. Dr. Cesar Augustus Assis Beneti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 05/07/2016 / Inclui referências : f.99-104 / Área de concentração: Programação matemática / Resumo: Radares meteorológicos têm a característica de possibilitar a previsão de eventos severos à curto prazo. Porém, a qualidade dos dados provenientes de radares é comumente afetada por sinais indesejados, que não correspondem à precipitação, ocasionados pela presença de insetos e pássaros, topografia e outras interferências. Nesse contexto, sistemas de processamento e visualização interativa possuem grande importância, pois auxiliam a análise e consequente tomada de decisão com base na observação desses dados. Considerando o desenvolvimento da tecnologia de radares ocorrida nos últimos anos, processar e visualizar grandes quantidades de dados tem se tornado um desafio. Este trabalho trata do desenvolvimento de um sistema interativo para processamento e visualização de dados de radares meteorológicos, bem como a implementação de dois algoritmos para o controle da qualidade dos dados (filtros). A visualização interativa e o controle de qualidade desses dados têm particular importância para que analistas possam, de forma rápida e eficaz, extrair informações úteis e tomar decisões. Os dois filtros elaborados se baseiam em trabalhos existentes na literatura. O primeiro utiliza apenas a refletividade para correção dos dados e o segundo utiliza as novas informações disponibilizadas pelo radar polarimétrico dual. As comparações foram realizadas com a comparação com o algoritmo de classificação de hidrometeoros, disponível no software de operação do radar de dupla polarização. Dentre os dois filtros apresentados, a técnica que utiliza as variáveis polarimétricas apresentou melhores resultados em quase todos os requisitos, sendo inferior somente em tempo de processamento. Palavras-chave: Visualização Científica Interativa, Radar Polarimétrico Dual, Controle de Qualidade. / Abstract: Weather radars have the characteristic of enabling the prediction of short term severe events. However, the quality of data from radars is commonly affected by unwanted signals, which do not correspond to the precipitation, caused by the presence of insects and birds, topography and other interferences. In this context, processing systems and interactive visualization are very important because they help the analysis and subsequent decision making based on the observation of such data. Considering the development of radar technology in recent years, processing and viewing large amounts of data became a challenge. This paper reports the development of an interactive system for processing and weather radar data visualization, and the implementation of two algorithms for quality control of data (filters). The interactive visualization and quality control of such data are particularly important for analysts to quickly and effectively extract useful information and make decisions. The implemented filters are based on existing studies in the literature. The first uses only the reflectivity for data correction and the second uses the new information provided by the dual polarimetric radar. The comparisons were performed with the comparison with the hydrometeor classification algorithm, available in the dual polarization radar operational software. Of the two filters shown, the technique that uses the polarimetric variables showed better results in almost all of the requirements and lower results in processing time. Key-words: Interactive Scientific Visualization, Dual Polarimetry Radar, Quality Control.

Orientador : Prof. Nelson Luís da Costa Dias / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa: Curitiba, 15/03/2016 / Inclui referências : f. 84-90 / Resumo: Uma das ferramentas mais importantes da micrometeorologia é a Teoria de Similaridade de Monin-Obukhov (TSMO), cujas funções adimensionais descrevem a relação entre a concentração média dos escalares e os fluxos turbulentos na Camada Superficial da atmosfera. No entanto, a TSMO sofre muitas limitações dentro da Subcamada Rugosa, uma vez que suas funções universais não se aplicam nesta região, dificultando a tarefa de estimar fluxos turbulentos sobre florestas. Neste sentido, o presente estudo teve por objetivo realizar uma análise experimental em escalares (temperatura, dióxido de carbono e vapor d'água) medidos nos níveis de 39,4 e 81,6 m sobre uma floresta Amazônica (altura média de 40 m). Inicialmente o coeficiente de assimetria da velocidade vertical indicou que a Subcamada Rugosa exerce influência no escoamento sobre os dois níveis; na sequência, o desvio-padrão adimensional exibiu maior dispersão para os escalares do que para a velocidade vertical, que se adequou melhor à teoria. Menor grau de dispersão foi verificado para as funções de Monin-Obukhov classificadas de acordo com o ângulo solar zenital (Z), no qual verificou-se boa concordância com a TSMO em ângulos entre 0 e 20°. Conjectura-se que isso esteja relacionado à incidência solar e a "ativação/desativação" conjunta das fontes e sumidouros. Por fim, o Método Relaxado de Acumulação de Vórtices foi empregado, e os coeficientes de relaxamento para os três escalares mantiveram-se dentro da faixa indicada na literatura (0,51 - 0,62); além disso, mostraram-se maiores em 81,6 m do que em 39,4 m. Quando separados por ângulo zenital, novamente os resultados foram melhores na faixa 0_ < |Z| < 20_. De forma geral, a validade do desvio-padrão adimensional em ângulos zenitais pequenos foi o resultado mais proeminente desta análise, pois indica a possibilidade de calcular fluxos turbulentos via funções de Monin-Obukhov sobre florestas pelo menos nestes momentos do dia. Palavras-chave: Teoria de Similaridade de Monin-Obukhov, Subcamada Rugosa, Método Relaxado de Acumulação de Vórtices. / Abstract: One of the most important tools in micrometeorology is the Monin-Obukhov Similarity Theory (MOST), whose dimensionless functions describe the relationship between scalars' mean concentration and flux in the atmospheric surface layer. However, these functions are not valid in the canopy roughness sublayer region, making it difficult to estimate scalar fluxes above forests from concentration measurements. In this regard, the main goal of this study is to perform a similarity analysis of scalars (temperature, carbon dioxide and water vapor) measured at 39.4 and 81.6 m above the Amazon forest, in a region with mean canopy height of 40 m. The results of the vertical velocity skewness suggested that both heights are within the roughness sublayer. The nondimensional standard deviation showed more scattering for scalars than for vertical velocity, which follows the theory. Less scatter was found for the Monin-Obukhov functions classified by solar zenith angle (Z), where good accordance between MOST and Z was verified for angles between 0 and 20°. We conjecture that this is related to the low solar incidence and the combined "activation/deactivation" of sources and sinks . Finally, for the Relaxed Eddy Accumulation, the relaxation coefficients were found to be within the range indicated in the literature (0.51 - 0.62), and to be larger for 81.6 m than for 39.4 m. When classified by zenith angle, better results were found in the range 0_ < |Z| < 20_. In general, the nondimensional standard deviation validity for low zenith angles was the most prominent result in this research, because it allows us to calculate turbulent fluxes above forests using the universal functions at least in these moments of the day. Keywords: Monin-Obukhov Similarity Theory, Roughness Sublayer, Relaxed Eddy Accumulation.

Orientador : Profª. Drª. Alice Marlene Grimm / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 13/09/2016 / Inclui referências : f.92-96 / Resumo: A estação chuvosa na América do Sul (AS) está associada com monções de verão e o mesmo ocorre no sudeste da África (SEA), em particular Moçambique. Em ambas as regiões as chuvas do verão são extremamente importantes para a agricultura e disponibilidade de recursos hídricos. Esta dissertação tem o objetivo de estudar as variações climáticas no SEA durante o verão e suas possíveis teleconexões com a AS. Este assunto é abordado em escala intrassazonal e interanual. Séries de dados de precipitação de 7.841 estações de Moçambique (1964-2005), África do Sul (1974-1999) e cerca de 10.000 estações da AS são utilizadas. Séries mensais de vazão referentes a 23 estações de alguns rios de Moçambique (1964-2005) também são utilizadas. A principal fonte de variabilidade intrassazonal é a Oscilação de Madden-Julian (OMJ). Estudos preliminares que avaliam o seu impacto sobre a África através de anomalias de Radiação de Onda Longa Emergente (ROLE) mostram anomalias convectivas significativas relacionadas com OMJ, principalmente entre 10°S e 20°S. Elas são mais fortes no SEA. As anomalias de precipitação são submetidas a um filtro de Lanczos, que retém oscilações intrassazonais com períodos na banda de 20-90 dias e composições foram feitas para cada fase da OMJ. As anomalias positivas mais fortes e extensivas no SEA são encontradas nas fases 8 e 1, enquanto as negativas são mais fortes na fase 5. Anomalias de convecção relacionadas com as fases 1 e 8 da OMJ sobre o Oceano Índico tropical contribuem para o aumento da precipitação sobre a parte sul do continente, ao passo que as da fase 5 da OMJ favorecem a seca. De igual modo, são importantes as anomalias de circulação produzidas pela convecção associada com a OMJ na AS, que constituem trens de ondas de Rossby conectando a AS e o SEA. Estas anomalias favorecem movimento ascendente ou subsidência no SEA e fluxo de umidade do Oceano Atlântico para o sul da África (ou vice-versa), favorecendo aumento ou diminuição da precipitação observada no SEA. Anomalias de precipitação de verão da AS e SEA foram correlacionadas com defasagens entre 0 e 6 dias, revelando significativas correlações entre a precipitação do verão no SEA e na AS 4-5 dias antes, o que sugere teleconexões intrassazonais entre AS e SEA durante o verão, como pode ocorrer nas fases citadas da OMJ. Quanto à variabilidade interanual, empregou-se o método de análise de componentes principais para estudar a variabilidade da precipitação e sua relação com a vazão. A precipitação exibe variabilidade significativa associada com o fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS). Além de ENOS, há influência de várias oscilações climáticas sobre a variabilidade da chuva em Moçambique, como o Modo Anular Sul, o Dipolo Subtropical do Índico, a Oscilação Multidecadal do Atlântico, a Oscilação Interdecadal do Pacífico. Contudo, ENOS é a maior forçante. A influência do ENOS pode contribuir para o aumento das vazões em algumas bacias hidrográficas de Moçambique, mas também pode favorecer a ocorrência de estiagens. Há boa concordância entre modos de variabilidade da precipitação e da vazão. Palavras-Chave - Precipitação; Variabilidade intrassazonal; OMJ; Teleconexões; Variabilidade interanual; Vazões. / Abstract: The rainy season in South America (SA) is associated with the summer monsoon and the same occurs in southeastern Africa (SEA), particularly in Mozambique. In both regions summer rainfall is extremely important for agriculture and water resources availability. The objective of this dissertation is to study climate variations in SEA during summer and their possible teleconnections with SA. This subject is addressed on intraseasonal and interannual time scales. Rainfall data from 7,841 stations in Mozambique (1964-2005), South Africa (1974-1999) and about 10,000 South American stations are used. Monthly streamflow time series from 23 stations of some rivers of Mozambique (1964-2005) are also used. The main source of intraseasonal variability is the Madden-Julian Oscillation (MJO). Preliminary studies assessing its impact on Africa through outgoing long-wave radiation (OLR) show significant convective anomalies related to the MJO mainly between 10°S and 20°S. They are stronger in SEA. Precipitation anomalies are subjected to a Lanczos filter, which retains intraseasonal oscillations with periods in the range of 20-90 days, and compositions were made at each stage of the MJO. The strongest and most extensive positive anomalies in SEA are found in phases 8 and 1, while the negative ones are strongest in phase 5 of the MJO. Convective anomalies associated with phases 8 and 1 over the tropical Indian Ocean contribute to increased precipitation over the southern part of the continent, while MJO phase 5 favor droughts. Equally important are the circulation anomalies produced by convection associated with MJO in SA, which constitute Rossby wavetrains connecting SA and SEA. These anomalies favor convection or subsidence over SEA and moisture flow from the Atlantic Ocean to southern Africa (or vice versa), favoring increase or reduction of the precipitation observed in SEA. Summer precipitation anomalies of SA and SEA were correlated with lags between 0 and 6 days, disclosing significant correlations between summer precipitation in SEA and SA 4-5 days before, suggesting teleconnection between SA and SEA during the summer, on intraseasonal time scales, as can happen in the mentioned MJO phases. Regarding interannual variability, principal component analysis is used to study the variability of rainfall and its relation with streamflow. Rainfall exhibits significant variability associated with the El Niño Southern Oscillation (ENSO). Besides ENSO, there is connection between rainfall variability in Mozambique and various modes of climate variability, atmospheric and oceanic, such as the Southern Annular Mode, the Indian Ocean Subtropical Dipole, the Atlantic Multidecadal Oscillation, the Pacific Interdecadal Oscillation. Notwithstanding, ENSO is the most important forcing. The influence of ENSO can contribute to the increase of streamflow in some rivers basins in Mozambique, but may also favor the occurrence of droughts. There is good agreement between precipitation and streamflow modes of variability. Key-words - Precipitation; Intraseasonal variability; MJO; Teleconnection; Interannual variability; Streamflow.

Orientador : Prof. Dr. Ricardo Carvalho de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa: Curitiba, 25/11/2015 / Inclui referências : f. 70-72 / Resumo: A altura da camada limite atmosférica (h) é um parâmetro fundamental em modelagem atmosférica, sendo a dimensão vertical do domínio em modelos de dispersão de poluentes na atmosfera. As relações entre parâmetros meteorológicos e características da superfície é apenas parcialmente conhecida, implicando em dificuldades na obtenção dessa variável. Nesse trabalho empregamos uma rede neural artificial do tipo multilayer perceptron, com algoritmo de treinamento backpropagation, para a estimativa de h a partir de dados de superfície, obtidos em estações meteorológicas. A base de dados para treinamento foi desenvolvida para esse trabalho, a partir de perfis de propriedades obtidos por radiossondagens e disponibilzados pelo Stratosphere-troposphere Processes and their Role in Climate (SPARC). Foram testadas diversas combinações de dados de entrada, incluindo também parâmetros meteorológicos de altitude. A melhor configuração empregando apenas dados de superfície obteve bons resultados, com IOA = 0:9432 e r = 0:9017, sendo indicada sua aplicação para estimativa de h em localidades onde não estejam disponíveis informações de perfis de propriedades atmosféricas. Palavras-chave: Camada Limite Atmosférica, Redes Neurais Artificiais, radiossondagem. / Abstract: The Boundary layer height (h) is considered a fundamental parameter for atmospheric modeling and it is the vertical extension of models domain for pollutants dispersion. Despite its importance, the relations for obtaining h are still only partially understood, limiting the quality of models results. In this work we present the use of a multilayer perceptron artificial neural network for estimating h, applying surface parameters obtained in ground based meteorological stations. The network was trained using a backpropagation algorithm, and it was tested for many different combinations of input data. For that, we needed to develop a hole data base from radiosounding profiles, which were available in the SPARC's (Stratosphere-troposphere Processes and their Role in Climate) website. The best combination showed IOA = 0:9432 and r = 0:9017. Therefore, operation of an artificial neural network is recommended for estimating h when meteorological parameters profiles are not available. Keywords: Atmospheric boundary layer, Artificial neural networks, radiosounding.

Calamidades naturais são cada dia mais frequentes e a maior parte delas está relacionada aos danos ocasionados por tempestades severas. Desta forma, são necessários estudos que auxiliam tanto na compreensão desses fenômenos quanto na previsão dos mesmos para que sejam desenvolvidas estratégias mitigatórias e edificações cada vez mais preparadas para as adversidades meteorológicas. Intensas rajadas de vento provocam um dos principais danos provenientes de tempestades severas e podem ser originadas a partir de fenômenos tais como downbursts ou tornados. Downbursts são fenômenos meteorológicos que apresentam distinto perfil de velocidade de vento e turbulência que causam diversos acidentes no mundo e, por meio deste trabalho, verificou-se que são a causa de diversos acidentes também no Brasil, em especial na região da Bacia Amazônica, na Região Sul e Sudeste brasileira e na região próxima ao litoral do nordeste brasileiro. A previsibilidade de downbursts também é abordada nessa pesquisa; buscou-se verificar a relação existente entre altos valores do índice CAPE e baixos valores de CINE na ocorrência de ventos provenientes de downbursts, tendo sido constatado que esses índices não são eficientes se analisados de forma isolada na previsão de downbursts. Por fim, verificou-se que estudos mais aprofundados a respeito das ações de downbursts sobre edificações fazem-se necessários para o Brasil. Por fim desenvolveu-se uma revisão de literatura a respeito da simulação física e numérica do fenômeno, buscando gerar um embasamento teórico para futuros trabalhos nesta área. / Natural disasters are becoming more frequent every day and most of them are related to damages caused by severe storms, thus studies that help both in understanding these phenomena and in predicting are necessary to the development of mitigation strategies and to the development of building increasingly prepared to the weather adversity. Intense wind gusts are responsible for the major damage from severe thunderstorms and can arise from phenomena such as downbursts or tornadoes. Downbursts are meteorological phenomena that exhibit distinctive profiles of wind speed and turbulence causing many accidents in the world and through this work are found to be the cause of many accidents in Brazil too, especially in the Amazon Basin region in the South and Southeast Brazilian’s Regions and in the region next to the coast of Brazilian’s Northeastern. Predictability of downbursts is also addressed in this study, it was valued the relationship between high values of CAPE index and low values of CINE index for the occurrence of winds from downbursts, it was found that these index are not efficient when analyzed in isolation in predicting downbursts. Finally, it was concluded that more intensive studies on the effects of downbursts on structures are up needed in Brazil. Finally it was developed an investigation on literature about the physical and numerical simulation of this phenomena, seeking to generate a theoretical basis for future work in this area.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2011. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-03-29T15:04:14Z No. of bitstreams: 1 2011_WatilaPortelaMachado.pdf: 84556485 bytes, checksum: e3ccc55a486d94f16d7b668d944bd989 (MD5) / Approved for entry into archive by Elzi Bittencourt(elzi@bce.unb.br) on 2012-03-29T15:26:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_WatilaPortelaMachado.pdf: 84556485 bytes, checksum: e3ccc55a486d94f16d7b668d944bd989 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-03-29T15:26:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_WatilaPortelaMachado.pdf: 84556485 bytes, checksum: e3ccc55a486d94f16d7b668d944bd989 (MD5) / Em se tratando de ambientes tropicais, os movimentos de massa (escorregamentos) são os desastres naturais mais recorrentes estando diretamente associados à configuração geomorfológica e aos tipos de uso de cada área. O clima cumpre um papel fundamental na dinâmica destes processos, uma vez que, um dos gatilhos primários é a ação das chuvas de alta intensidade e /ou longa duração. Os métodos de previsão auxiliam na identificação de áreas mais susceptíveis à ocorrência de escorregamentos rasos permitindo que ações mitigadoras e preventivas sejam implementadas. Dentre as rotinas mais utilizadas para este fim encontra-se o SHALSTAB que combina um modelo hidrológico com um modelo de estabilidade de encostas para determinar a razão entre quantidade de chuva e a transmissividade do solo necessária para desencadear um escorregamento. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo determinar as zonas susceptíveis a ocorrência de escorregamentos rasos a partir do cálculo da coesão crítica do solo, no município de Paraty - RJ considerando a variação espacial dos índices de pluviometria oriundos da plataforma TRMM. Os procedimentos necessários para a aplicação do modelo de previsão de áreas susceptíveis a escorregamentos rasos nas encostas (SHALSTAB) a partir do uso de dados pluviométricos espacializados para determinação dos níveis de coesão crítica foram: a) Obtenção dos mapas derivados, b) Mapeamento de Cicatrizes, c) Aquisição dos Dados Pluviométricos, d) Aplicação do Modelo SHALSTAB, e) Análise da Eficácia do Modelo. A metodologia aplicada alcançou todos os objetivos propostos. As etapas executadas geraram resultados satisfatórios que evidenciam a importância do uso dos dados de pluviometria para detecção do nível crítico da coesão. As rotinas automatizadas de fácil manuseio e o uso de dados provenientes de plataformas gratuitas proporcionaram uma elevada praticidade para aplicação das rotinas utilizadas ressaltando o potencial para contribuição em atividades de planejamento e prevenção de catástrofes. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the case of tropical environments, mass movements (landslides) are the most frequent natural disasters directly related to the geomorphological setting and the landuse. The weather has a fundamental role play in the dynamics of these processes, since one of the triggers is the strong rainfalls with short or long periods. Previous knowledge of the shallow landslides susceptible areas allows preventative and mitigating actions to be implemented even before its occurrence. Among the most commonly used routines for this purpose is the SHALSTAB model that combines a hydrological model with a slope stability model to determine the ratio between rainfall and transmissivity of the soil necessary to trigger a landslide. Into this context, this study aimed to determine the susceptible zones to occur shallow landslides from the calculation of critical soil cohesion in the city of Paraty - RJ taking into consideration the spatial variation of pluviometry rates from TRMM platform. The procedures required to apply Shalstab model through the use of a pluviometric spatial data to determine the levels of critical cohesion were: a) Obtaining derivatives maps, b) Scars mapping, c) Acquisition of pluviometric data, d) Application of the SHALSTAB Model, e) Analysis of the model validation. The applied methodology reached out all proposed objectives. The steps performed generated satisfactory results which reveal the importance of using pluviometric data to detect critical cohesion level . Automated routines of easy handling and the use of data originating from free platforms have provided a high practical application of the routines used for emphasizing the potential for contribution in planning activities and disaster preparedness.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-08-20T11:11:04Z No. of bitstreams: 1 2013_YumikoMarinaTanakadaAnunciaçao.pdf: 3978109 bytes, checksum: e48e2033cfa60fb1120b39f853c0d214 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-09-02T15:09:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_YumikoMarinaTanakadaAnunciaçao.pdf: 3978109 bytes, checksum: e48e2033cfa60fb1120b39f853c0d214 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-02T15:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_YumikoMarinaTanakadaAnunciaçao.pdf: 3978109 bytes, checksum: e48e2033cfa60fb1120b39f853c0d214 (MD5) / Na Região Central do Brasil, a atuação do Sistema de Monções da América do Sul – SMAS é responsável pela precipitação de verão. Eventos extremos, tanto de excesso de chuva quanto sua ausência, ocorrem durante o verão, resultando na variabilidade do fornecimento de água na região do Distrito Federal (DF). Para compreender a relação entre a circulação atmosférica global e a precipitação extrema na área do DF é utilizada a técnica de redes neurais, os Mapas Auto-Organizáveis ou Mapas de Kohonen, combinada com a Classificação Hierárquica Ascendente. O estudo foi realizado com campos de vento em 850 hPa da reanálise ERA-Interim, no período de 1989 a 2006, para diagnóstico e com campos de vento simulados pelo Modelo Climático Regional – RegCM3, para o mesmo período. No estudo diagnóstico foram identificados nove Regimes de Tempo (RT): um grupo com quatro RTs representando variações da fase ativa do SMAS, ou seja, convergência de massa na região central do país, dois regimes posicionados ao norte influenciado pela Oscilação Madden-Julian (OMJ), e outro posicionado ao sul do DF, influenciado pelas ondas de Rossby; e, um grupo com cinco RTs associados à fase inativa do SMAS, ou regimes de transição, com a presença do Jato de Baixos Níveis (JBN) e pouca ocorrência de eventos extremos na parte central do país. A identificação e caracterização de RTs simulados agruparam seis RTs: dois relacionados à fase ativa do SMAS com ocorrência de dias extremos chuvosos, dois relacionados à fase inativa e dois RTs transientes, esses com menos extremos. Os RTs formam um ciclo obtido pelas probabilidades de transição. Esses resultados fornecem informações adicionais para compreender melhor a variabilidade intra-sazonal regional, tanto observada quanto simulada. Para trabalhos futuros, outras variáveis meteorológicas regionais podem ser utilizadas para identificar os RTs e outros modelos podem ser verificados por esta técnica. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In central Brazil, the South America Monsoon System – SAMS is responsible for summer precipitation. Extreme rainfall or dry events occur during the summer season, resulting in variability of the water supply in the Distrito Federal (DF) region. To understand the relationship between the global atmospheric circulation and extreme precipitation in DF, the artificial neural networks, Self-Organizing Maps or Kohonen Maps, combined with the Hierarchical Ascendant Classification was applied. The diagnosis study used wind field at 850 hPa from ERA-Interim reanalysis, from 1989 to 2006, and simulated winds by Regional Climate Model – RegCM3. In the diagnostic study, nine weather regimes (WR) were identified: a group with four WRs representing variations of the active phase of the SMAS, convergence mass in the central region of the country, two positioned north from DF, influenced by the Madden-Julian Oscillation (MJO), and another positioned south of DF, influenced by Rossby waves; and a group with five RTs associated with the break phase of the SMAS, or transitional regimes, with the presence of Low Levels Jet (LLJ) and low occurrence of extreme events in the central part of the country. The characterization of the simulated WRs clustered six WRs: two WRs were related to the active phase of the SAMS with the occurrence of extreme rainy days; two WRs were related to the break phase; and two WRs transients, related to less extreme rainy days. Simulated WRs formed a cycle obtained by transition probabilities. These results provide additional information to a better understanding of the observed and simulated regional intra-seasonal variability. For future work, other regional meteorological variables can be used to identify the WRs, and other models can be verified using this method.