Wind patterns in the Pacific Ocean fluctuate seasonally, annually, and decadally, resulting in changes in the dispersal of volcanic smog (vog) across the Hawaiian Islands. A variety of synoptic-scale weather patterns can affect the Islands, creating variability in the direction and intensity of wind patterns. Recent changes in wind profiles were analyzed to identify possible patterns that could influence and increase the dispersion of vog over time on Hawai’i Island and the other Hawaiian Islands to the northwest. Historically, Northeast Trade Winds prevailed for much of the year, shifting vog into the Pacific Ocean southwest of Hawaii and away from the state’s principal population centers, but Northeast Trade Winds have shown a 20+% reduction over the past several decades. An increase in the southerly source of prevailing wind increased the frequency and intensity of vog and its impacts on the environment and health and well-being of people across the Islands.

Este trabalho teve como objetivo analisar as condições meteorológicas favoráveis e desfavoráveis à dispersão de poluentes, com ênfase no ozônio, nas áreas urbanas associadas à Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e a Grande Santiago (GS). Medidas de concentração de estações localizadas em ambas as áreas de estudo foram utilizadas para determinar o comportamento médio, o número de ocorrências de ultrapassagens de padrão de qualidade do ar e o aumento noturno das concentrações de ozônio num período de dez anos. Foi encontrado que o máximo horário acontece próximo das 14 horas (horário local) nas duas regiões, e que existe uma tendência à diminuição no número de ultrapassagens do padrão de qualidade do ar associado a este poluente. Na RMSP é possível observar um máximo secundário durante a madrugada, enquanto que este fenômeno não é claramente observado nos valores médios de concentração na GS. Com dados da Reanálise do NCEP/NCAR foi visto que a ocorrência deste fenômeno está associada a configurações sinóticas específicas na GS, enquanto que na RMSP não existe padrão sinótico específico que diferencie casos com e sem aumento de ozônio noturno. Um novo módulo fotoquímico (NPM), contendo 95 reações foi inserido no modelo BRAMS na tentativa de melhorar o prognóstico das concentrações de poluentes, principalmente em relação ao ozônio. O NPM mostrou melhor desempenho que o módulo fotoquímico original do modelo (SPM; Simple Photochemical Module) para todos os poluentes considerados, salvo o ozônio, para o qual o SPM apresentou melhores índices estatísticos em 5 das 7 estações avaliadas. As características locais associadas à ocorrência simultânea ou não de aumento na concentração de ozônio foram estudadas utilizando o modelo BRAMS com o módulo SPM ativado, sendo verificado que o aumento de ozônio na RMSP está associado, principalmente, ao transporte vertical deste poluente a partir de níveis mais elevados da atmosfera, enquanto que o transporte horizontal é a maior contribuição para o aumento das concentrações de ozônio durante o período noturno na GS. / This work aimed to analyze the favorable and unfavorable meteorological conditions for pollutant dispersion, especially ozone, at the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) and the Greater Santiago (GS). Ozone concentration measurements from stations located in both urban areas were used to determinate the mean behavior, the number of standard air quality exceedances and the increase on nocturnal ozone concentration over a 10 years period. It was found that the diurnal maximum occurs around 14 local time in both urban areas, and that there is a diminishment tendency of the total cases of standard air quality exceedances during all period. A secondary maximum of ozone concentration was observed in MASP at night, which was not clearly seen on mean values over GS. By using the NCEP/NCAR Reanalysis data it was seen that the occurrence of this phenomenon is associated to specific synoptic patterns for GS, while there is no specific synoptic pattern for the MASP cases, with or without nocturnal increase in ozone concentrations. A New Photochemical Module (NPM), containing 95 reactions was coupled to BRAMS model in an attempt to improve the prediction of air pollutants, especially ozone. The NPM showed a better performance than the original module, the SPM (Simple Photochemical Module), for all considered pollutants but ozone. For this pollutant, the SPM presents better statistical indexes for 5 of the 7 stations analyzed. The local characteristics related to simultaneous occurrence of nocturnal ozone increase was studied using the SPM-BRAMS model, which showed that the secondary nocturnal maximum of ozone concentrations in MASP are related to vertical transport of this pollutant from higher levels of the atmosphere to the surface, while the horizontal transport is a major contributor to the increase of ozone concentrations in the GS during the night.

Este trabalho teve como objetivo analisar as condições meteorológicas favoráveis e desfavoráveis à dispersão de poluentes, com ênfase no ozônio, nas áreas urbanas associadas à Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e a Grande Santiago (GS). Medidas de concentração de estações localizadas em ambas as áreas de estudo foram utilizadas para determinar o comportamento médio, o número de ocorrências de ultrapassagens de padrão de qualidade do ar e o aumento noturno das concentrações de ozônio num período de dez anos. Foi encontrado que o máximo horário acontece próximo das 14 horas (horário local) nas duas regiões, e que existe uma tendência à diminuição no número de ultrapassagens do padrão de qualidade do ar associado a este poluente. Na RMSP é possível observar um máximo secundário durante a madrugada, enquanto que este fenômeno não é claramente observado nos valores médios de concentração na GS. Com dados da Reanálise do NCEP/NCAR foi visto que a ocorrência deste fenômeno está associada a configurações sinóticas específicas na GS, enquanto que na RMSP não existe padrão sinótico específico que diferencie casos com e sem aumento de ozônio noturno. Um novo módulo fotoquímico (NPM), contendo 95 reações foi inserido no modelo BRAMS na tentativa de melhorar o prognóstico das concentrações de poluentes, principalmente em relação ao ozônio. O NPM mostrou melhor desempenho que o módulo fotoquímico original do modelo (SPM; Simple Photochemical Module) para todos os poluentes considerados, salvo o ozônio, para o qual o SPM apresentou melhores índices estatísticos em 5 das 7 estações avaliadas. As características locais associadas à ocorrência simultânea ou não de aumento na concentração de ozônio foram estudadas utilizando o modelo BRAMS com o módulo SPM ativado, sendo verificado que o aumento de ozônio na RMSP está associado, principalmente, ao transporte vertical deste poluente a partir de níveis mais elevados da atmosfera, enquanto que o transporte horizontal é a maior contribuição para o aumento das concentrações de ozônio durante o período noturno na GS. / This work aimed to analyze the favorable and unfavorable meteorological conditions for pollutant dispersion, especially ozone, at the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) and the Greater Santiago (GS). Ozone concentration measurements from stations located in both urban areas were used to determinate the mean behavior, the number of standard air quality exceedances and the increase on nocturnal ozone concentration over a 10 years period. It was found that the diurnal maximum occurs around 14 local time in both urban areas, and that there is a diminishment tendency of the total cases of standard air quality exceedances during all period. A secondary maximum of ozone concentration was observed in MASP at night, which was not clearly seen on mean values over GS. By using the NCEP/NCAR Reanalysis data it was seen that the occurrence of this phenomenon is associated to specific synoptic patterns for GS, while there is no specific synoptic pattern for the MASP cases, with or without nocturnal increase in ozone concentrations. A New Photochemical Module (NPM), containing 95 reactions was coupled to BRAMS model in an attempt to improve the prediction of air pollutants, especially ozone. The NPM showed a better performance than the original module, the SPM (Simple Photochemical Module), for all considered pollutants but ozone. For this pollutant, the SPM presents better statistical indexes for 5 of the 7 stations analyzed. The local characteristics related to simultaneous occurrence of nocturnal ozone increase was studied using the SPM-BRAMS model, which showed that the secondary nocturnal maximum of ozone concentrations in MASP are related to vertical transport of this pollutant from higher levels of the atmosphere to the surface, while the horizontal transport is a major contributor to the increase of ozone concentrations in the GS during the night.

MENVSC / Department of Geography and Geo-Information Sciences / Out of all rain-producing weather systems, cut-off lows (COLs) are linked with the occurrence of high impact rainfall and in some cases short-lived floods which can last for 24 hours over South Africa. This study examined the characteristics associated with the present occurrence of the severe COL systems over South Africa from 2011 to 2017. The accuracy of the 4.4 km Unified Model (UM) which is currently in use for simulating areas of deep moist convection in South Africa was evaluated. The UM simulated geopotential height at 500 hPa as well as the associated 24 hours precipitation which were compared against the daily fields of geopotential height and 6-hourly precipitation from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). COL events were categorized and analyzed according to the associated surface circulation patterns at 850 hPa. The seasonal distribution and duration of the systems over northern (10°E-33°E //22°-32°S) and southern (10°E-33°E //32°-35°S) regions of the study area were also analyzed. Results show COL systems shifting with season towards the north eastern parts of the country, with an increased number of events during the austral winter season during the study period. Systems which lasted for long time were observed during the austral winter and spring seasons. The UM tends to simulate areas of heavy precipitation accurately with poor simulation during the initial stages of the systems. The UM provided a more realistic-looking closed geopotential height and rainfall fields for systems which are coupled with a cold front at the surface. Application of the knowledge about the evolution in the characteristics of COL events from this study can improve the operational forecasting of these weather systems over the country. / NRF