Revista Brasileira de Meteorologia, Volume: 24, Issue: 4, Published: 2009
  • Relationships between vegetation fires and meteorological elements in Juiz de Fora city, MG Artigos

    Torres, Fillipe Tamiozzo Pereira; Ribeiro, Guido Assunção; Martins, Sebastião Venâncio; Lima, Gumercindo Souza

    Abstract in Portuguese:

    Os incêndios em vegetação geram diversos prejuízos econômicos, paisagísticos e ecológicos. Entretanto, para se estabelecer uma política adequada de prevenção e controle, é necessário conhecer as estatísticas referentes a eles. O objetivo deste trabalho é analisar a influência dos elementos climáticos sobre as ocorrências de incêndios dentro da área urbana do município de Juiz de Fora (MG), no período entre 1995 e 2004. Para isso, foi analisada a correlação entre alguns elementos meteorológicos isolados e as ocorrências de incêndios, bem como a eficiência de alguns índices de predição encontrados na literatura. De acordo com os resultados, a umidade relativa do ar medida às 15h00min apresentou a maior correlação; contudo verificou-se que a utilização de uma variável isolada apresentou um baixo índice de correlação com as ocorrências de incêndio, o que ressalta a importância da utilização de modelos que agrupem duas ou mais variáveis. A utilização desses modelos apresentou o resultado da divisão da variável evaporação pela variável precipitação acumulada como o índice mais eficiente para a área de estudo.

    Abstract in English:

    Vegetation fires generate several economical, landscaping and ecological damages. However, it is necessary to know the fires occurrence statistics in order to establish an appropriate politics of fire prevention and control. The objective of this paper is to analyze the influence of climatic elements on the occurrences of fires in Juiz de Fora (MG), in the period between 1995 and 2004. For that purpose, the correlation between some isolated meteorological elements and the occurrences of fires were analyzed, as well as the efficiency of some predicting indexes found in the literature. According to the results, the relative air humidity measured at 3:00 p.m. presented the greatest correlation value; however it was verified that the use of a single variable presented a low correlation index with the fire occurrences, emphasizing the importance of using models containing two or more variables. The use of such models showed that the rate of the variables, evaporation and accumulated precipitation, was the most efficient index for the study area.
  • Evaluation of the impact of digital elevation model resolution over the estimative of surface ozone formation using Models-3 Artigos

    Meira, Lindolfo; Ducati, Jorge Ricardo; Teixeira, Elba Calesso

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho estabelece uma comparação básica entre dois cenários distintos de simulação da formação de ozônio superficial sobre o Estado do Rio Grande do Sul. No primeiro cenário usa-se um modelo digital de elevação com resolução de 9 km com a interface de simulação "Models-3". No segundo cenário, um modelo com resolução de 3 km é usado. Em cada cenário, implementa-se um único domínio de simulação, com resoluções correspondentes as do respectivo modelo. Dados do Centro Nacional Estadunidense de Previsão Ambiental foram usados na simulação meteorológica, e dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e do Departamento de Trânsito do Rio Grande do Sul foram usados na estimativa das emissões devidas à frota veicular da Região Metropolitana de Porto Alegre (única fonte emissora aqui considerada). Os resultados apresentaram diferenças marcantes entre um cenário e outro. As concentrações constantemente elevadas de ozônio observadas à resolução de 9 km, tiveram seus níveis reduzidos à metade a 3 km. Também os padrões de dispersão tiveram características bem distintas, espalhando-se amplamente sobre a parte sul do domínio de simulação no primeiro cenário e, no segundo, espalhando-se de forma mais limitada sobre a parte sudoeste, com um jato observado em direção noroeste. Elevados níveis de concentração de ozônio foram observados a cerca de 500 km das fontes emissoras.

    Abstract in English:

    This study establishes a basic comparison between two different simulation scenarios of surface ozone formation over the Rio Grande do Sul State. In the first simulation scenario, a 9 km resolution digital elevation model is used within the so-called Models-3 simulation interface. In the second one, a 3 km resolution model is used. For each scenario, a single simulation domain was implemented, with resolutions matching the respective model. US National Center for Environmental Prediction's data were used to simulate meteorology, as well as the Brazilian Institute for Geography and Statistics and the Rio Grande do Sul Traffic Department's data were used to estimate emissions by the Metropolitan Area of Porto Alegre vehicle fleet, supposed as the only source of the emissions. The results present striking differences between the two scenarios: the sustained high ozone concentrations values observed at 9 km resolution dropped to half at 3 km resolution. Also, dispersion patterns had quite distinguishable features, spreading widely over the south part of the simulation domain in the first scenario and spreading in a narrower scheme over the south-west region, with a jet observed north-westwards. High levels of ozone concentration were observed as far as 500 km from the emission sources.
  • Case study of extratropical cyclone over the South America: sensibility of analysis Artigos

    Mendes, David; Moura, Rildo Gonçalves De; Mendes, Monica Cristina Damião

    Abstract in Portuguese:

    A trajetória e a energética de um ciclone extratropical são analisadas usando as reanálises do NCEP/NCAR, em comparação com as saídas do modelo CPTEC/COLA (T126L28) com análises do GPSAS. A analise da energética e da trajetória de um ciclone, formado no leste da Argentina em 23 de Agosto de 2005, mostrou diferenças significativas entre as reanálises e o modelo, principalmente na sua trajetória e magnitude. A comparação da evolução do ciclone extratropical entre as reanálises e o modelo, mostrou alguns resultados consideráveis, tais como: maior diferença na intensidade da pressão central do ciclone extratropical; maiores diferenças na Energia Cinética após a máxima intensidade do ciclone, e diferenças marcantes no posicionamento do ciclone extratropical.

    Abstract in English:

    The trajectory and the energetic of extratropical cyclones are analyzed using the NCEP/NCAR reanalysis in comparison with the model outputs CPTEC/COLA (T126L28) with GPSAS analysis. The analysis of the energetic and path of the cyclone formed over East Argentina on 23 August 2005 showed significant differences between the reanalysis and the model, especially in its track and magnitude. The comparison of the extratropical cyclone evolution, between reanalysis and the model, showed some considerable results such as: greater difference in the central pressure intensity of the extratropical cyclones; larger differences in kinetic energy after maximum cyclone intensity and a striking difference in the extratropical cyclone position.
  • Analysis of a semi-stationary cyclone on the coast of southern Brazil associated to an atmospheric blocking Artigos

    Reboita, Michelle Simões; Iwabe, Clara Miho Narukawa; Rocha, Rosmeri Porfírio Da; Ambrizzi, Tércio

    Abstract in Portuguese:

    Na primeira semana de maio de 2008, durante quatro dias, um ciclone em superfície permaneceu semi-estacionário na costa da região sul do Brasil. Este sistema foi responsável por chuvas e ventos fortes no Rio Grande do Sul e Santa Catarina, os quais causaram muitos danos (queda de árvores, enchentes e desabamentos). O objetivo deste trabalho é avaliar o processo de formação e entender os mecanismos responsáveis pelo lento deslocamento do ciclone, já que a maioria dos ciclones nesta região possui deslocamento mais rápido. A equação de desenvolvimento de Sutcliffe mostrou que a advecção de vorticidade absoluta ciclônica na média troposfera e a advecção de ar quente na camada entre 1000-500 hPa foram mecanismos importantes para a ciclogênese. Neste período, o intenso aquecimento diabático também contribuiu para a ciclogênese, à medida que se contrapôs ao intenso resfriamento adiabático devido aos movimentos verticais ascendentes. A advecção de vorticidade absoluta ciclônica que favoreceu a ciclogênese esteve associada a um Vórtice Ciclônico em Altos Níveis (VCAN), que se formou numa região de anomalia de vorticidade potencial. O VCAN se manteve semi-estacionário e compôs o setor norte de um bloqueio do tipo dipolo. Tal bloqueio intensificou um anticiclone em superfície, situado a sul/leste do ciclone, o que contribuiu para o ciclone se manter semi-estacionário. O movimento atípico e lento do ciclone para sul, e em alguns períodos para sudoeste, esteve associado com advecções de vorticidade absoluta ciclônica na média troposfera e de ar quente no seu setor sul. Somente quando o bloqueio em níveis médios e a anomalia de vorticidade potencial em níveis médios/altos se enfraqueceram, o ciclone em superfície se afastou da costa sul do Brasil.

    Abstract in English:

    On the first week of May 2008, during four days, a semi-stationary surface cyclone acted over the coast of southern Brazil. This system was responsible for large amount of rain and strong near surface winds over Rio Grande do Sul and Santa Catarina causing many damages (fallen trees, floodings and landslides). This work evaluated cyclone development process to understand the reasons for its slow displacement, once most cyclones developed in this region move faster. The Sutcliffe development equation showed that cyclonic absolute vorticity advection in middle troposphere, and positive thermal advection in layer between 1000-500 hPa were important mechanisms for cyclogenesis processes. In this same period, diabatic heating also contributes to cyclogenesis as far as it was opposite to adiabatic cooling due to strong upward movement. Cyclonic absolute vorticity advection which propitiated cyclogenesis was associated with an Upper Level Cyclonic Vortex (ULCV) developed in a potential vorticity anomaly region. The ULCV was semi-stationary and part of a blocking dipole pattern. This blocking intensified a surface anticyclone at south/east of the cyclone, contributing to the cyclone staying semi-stationary near the coast of southern Brazil. The slow and unusual surface cyclone movement to south and sometimes to southwest was associated with middle level cyclonic absolute vorticity and warm air advections in their southern sector. Only when middle levels blocking and middle/high levels potential vorticity anomaly weakened, surface cyclone moved away from the coast of Southern Brazil.
  • Theory for expansion work applied to breezes of Northeast of Brazil Artigos

    Alcântara, Clênia R.; Souza, Enio P.

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo investiga-se numericamente a interação entre brisas marítima-terrestre e de vale-montanha, que ocorrem no nordeste brasileiro devido à presença do Planalto da Borborema, aplicando o trabalho de expansão associado ao ramo inferior das circulações. Resultados da teoria da máquina térmica são comparados aos resultados 3D, obtidos com a versão brasileira do modelo RAMS. Os resultados indicaram que o efeito do contraste de temperatura no trabalho ligado às circulações (Wa), isoladamente, contribui para a formação de brisas marítimas mais intensas e de brisas terrestres menos intensas. Na realidade, o que se observa são brisas terrestres com intensidades iguais ou até maiores que das brisas marítimas. Assim, a contribuição da montanha para a intensidade das circulações de brisa no período noturno mostra-se extremamente não-linear. O trabalho de expansão que realmente está ligado às circulações, contribui em apenas 7% para o trabalho total. Dessa forma, a maior parte do trabalho total está associada ao trabalho de compressão que a atmosfera realiza para compensar a perda por resfriamento radiativo, e muito da energia disponibilizada para as circulações é gasta para vencer os processos dissipativos.

    Abstract in English:

    The purpose of this work is to further understand the interactions between sea-land breeze and valley-mountain breeze that occur at the coast of Northeast Brazil due to the presence of the Borborema plateau, using the associated expansion work at the lower branch of these circulations. Results of the thermal machine theory are compared to the 3D results obtained from the Brazilian RAMS model version. The results indicate that the sole effect of temperature contrast on the work associated with circulations (Wa) is more intense sea breezes and weaker land breezes. Actually, one can observe land breezes whose intensities are equal or even larger than sea breezes. Thus, the mountain contribution for the intensity of the breeze circulations in the nighttime is extremely non-linear. The expansion work that is actually associated with these circulations contributes only with 7% for the total work. Consequently, the larger part of the total work is associated with the compression work performed by the atmosphere in order to compensate long-wave cooling and much of the energy available for the circulations is consumed to overcome dissipation.
  • Interaction of the local wind within a valley with the large-scale flow - analysis of two case studies Artigos

    Bitencourt, Daniel Pires; Acevedo, Otávio Costa; Moraes, Osvaldo Luiz Leal De; Degrazia, Gervásio Annes

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta dois estudos de caso com objetivo de investigar a interação do vento local no interior de um vale, com o vento sinótico. A direção e a velocidade do vento local são obtidas de dados de resposta lenta medidos em um trecho leste/oeste do vale do rio da Prata, localizado na região de Nova Roma do Sul, Estado do Rio Grande do Sul. Os dados sinóticos da direção e velocidade dos ventos foram observados às 00, 12 e 18 TMG, em três estações meteorológicas de superfície localizadas na mesorregião do vale estudado. O padrão sinótico é avaliado através de campos meteorológicos construídos com a reanálise do NCEP-NCAR. A análise sinótica e a avaliação empírica do vento local são realizadas com a ajuda de outras variáveis medidas no fundo do vale, tais como radiação solar incidente e temperatura do ar. Os resultados mostram a existência de superposição das forçantes, térmica e canalizada, durante a madrugada e parte da manhã. Porém, quando a temperatura do ar durante a madrugada é baixa, o efeito térmico parece ser mais pronunciado do que o efeito do vento sinótico canalizado. O vento sinótico de norte proporciona um padrão característico do vento local no interior do vale. O escoamento vale abaixo é relativamente mais forte entre a madrugada e a manhã devido à soma dos efeitos, térmico e canalizado. Por outro lado, esses efeitos anulam-se a partir das 12 - 13 h, provocando calmaria no interior do vale.

    Abstract in English:

    This paper shows two case studies to investigate the interaction of the local wind within a valley with the synoptic-scale wind. The direction and velocity of the local wind are obtained from slow response data measured within an east/west section of Prata valley in Nova Roma do Sul, Rio Grande do Sul State, Brazil. The synoptic direction and velocity wind were observed at 00, 12 and 18 TMG at three meteorological surface stations, situated in the studied valley. The synoptic pattern is evaluated by the NCEP-NCAR reanalysis of meteorological fields. The synoptic analysis and empirical evaluation of local wind are done with the use of others variables in the bottom of the valley, as incident solar radiation and air temperature. The results showed that there is a superposition of the thermal and the channeled flow forcings within the valley during the first hours and part of the morning. However, when the air temperature during the early morning is low, the thermal effect seems to be more pronounced than the synoptic channeled wind effect. The down-valley wind flow is relatively stronger during the early and the late morning due to the superposition of both thermal and channeled effects. On the other hand, these effects cancel each other from 12-13 hour, causing calm winds within the valley.
  • Vedalogic: a Method of Climatologic Data Verification based on Data Mining Models Artigos

    Salvador, Henrique Gonçalves; Cunha, Adilson Marques Da; Corrêa, Cleber Souza

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo, apresenta-se um Método de Verificação de Dados Climatológicos Apoiado em Modelos Minerados - VEDALOGIC para o Instituto de Controle do Espaço Aéreo Brasileiro (ICEA). O VEDALOGIC consiste de uma verificação de dados, utilizando-se de modelos criados com algoritmos de Mineração de Dados. O Método utiliza modelos de clustering, gerados a partir de uma série histórica, que propiciam a identificação de grupos homogêneos em uma Base de Dados Climatológicos (BDC). A partir desses modelos, torna-se possível a detecção de inconformidades nos dados, denominadas pontos estranhos (outliers). Após a detecção de um outlier, este é classificado/predito, de acordo com o modelo de árvore de decisão, gerado também a partir de uma série histórica. O valor encontrado com base na árvore de decisão é adotado como sugestão para a correção do outlier, contribuindo com a consistência dos dados no BDC. Neste artigo, utilizam-se os seguintes algoritmos: Expectation-Maximization (EM) e K-means para clustering; e REPTree e M5P para classificação/predição. Para a verificação da eficiência do VEDALOGIC, inseriram-se, artificialmente, dados ruidosos em um conjunto de dados, os quais foram todos detectados pelo VEDALOGIC, que sugeriu valores para correção com uma precisão média superior a 98%.

    Abstract in English:

    This work presents the VEDALOGIC - Method for Climatologic Data Verification - based on Data Mining Models, to be used by the "Instituto de Controle do Espaço Aéreo Brasileiro" (ICEA). The VEDALOGIC method consists of a data verification using Data Mining algorithm models. The method uses clustering models generated from a historical series that provide the identification of homogeneous groups in the Climatologic Data Base (CDB). This method, based on clustering models, detects unconformities, named outliers. Detected outliers are classified/predicted according to the decision tree models which are also built from historic data. The found value based on the decision tree model is used as a suggestion to correct an outlier, contributing to increase the CDB data consistence. In this study, the Expectation-Maximization (EM) and the K-means algorithms were used to generate clustering models, and the REPTree and the M5P algorithms were used to generate decision (classification/prediction) tree models. To verify the efficiency of the proposed method, some noisy data were artificially inserted into CDB. After applying the VEDALOGIC method, all inserted noisy data were detected and the adjustments have an average precision above 98%.
  • Comparison of precipitation products for South America Artigos

    Pinto, Lucía Iracema Chipponelli; Costa, Marcos Heil; Lima, Francisca Zenaide De; Diniz, Luciana Mara Freitas; Sediyama, Gilberto C.; Pruski, Fernando Falco

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho compara cinco bancos de dados de precipitação para a América do Sul, para o período 2000 a 2004, considerando a variação meridional, a variação por diferentes bacias hidrográficas (Amazonas, Tocantins, São Francisco, Orinoco, Paraná/Prata, além das bacias dos rios da Patagônia) e pelos principais tipos de vegetação (floresta tropical perene, floresta tropical semi-decídua, caatinga, cerrado e pampas). Foram utilizados três produtos provenientes da composição de dados observados com sensoriamento remoto (TRMM, CMAP e GPCP) e dois de dados de reanálise (NCEP/NCAR e CPTEC). Os resultados indicam que os campos de intensidade média da precipitação anual dos diferentes produtos apresentam comportamento diferenciado entre si. Por exemplo, a reanálise do CPTEC não é capaz de representar os principais regimes de precipitação existentes no continente, demonstrando uma forte tendência em superestimar a intensidade média da precipitação no interior do nordeste brasileiro e subestimá-la na maioria das demais regiões. Os produtos que combinam dados de estações pluviométricas com os de sensoriamento remoto, mostram-se com valores bem próximos do esperado, principalmente o CMAP e GPCP.

    Abstract in English:

    This work compares five precipitation datasets for South America, for the period 2000-2004, considering the meridional variation, the variation across the main continental watersheds (Amazonas, Tocantins, São Francisco, Orinoco, Paraná/Prata, in addition to the main Patagônia basins) and across the main vegetation types (tropical evergreen forest, tropical deciduous forest, woodland, savanna and grassland/steppe). We compare three products based on a combination of rain gauge measurements and satellite data (TRMM, CMAP and GPCP) and two based on reanalyzed meteorological datasets (NCEP/NCAR and CPTEC). The results indicate that the annual average precipitation fields of the different products present different behavior among them. For example, the CPTEC reanalysis does not represent the main regimes of precipitation in the continent, overestimating the precipitation in the interior of northeast Brazil and underestimating the precipitation in the rest of the continent. The combined rain gauge-remote sensing products obtained similar patterns, mainly CMAP and GPCP.
  • Evaluation of different methodologies for precipitation estimates calibration - cmorph - over South America

    Ruiz, Juan José

    Abstract in Spanish:

    Este trabajo describe la aplicación de diferentes técnicas para la calibración de estimaciones de precipitación en base a microondas pasivas utilizando datos pluviométricos. Los experimentos están orientados al desarrollo de una calibración operativa de las estimaciones de precipitación sobre la región del Sudeste de Sudamérica que puede ser fácilmente extendida a otras regiones. Los resultados indican que los algoritmos utilizados permiten reducir eficientemente los errores sistemáticos presentes en las estimaciones satelitales de precipitación mejorando diversos aspectos del desempeño del producto sobre la región de estudio.

    Abstract in English:

    This work describes the application of several methods for the calibration of precipitation estimates generated from passive microwave sensors using rain gauge observations. The experiments evaluated strategies for the development of an operational calibration process over Southeastern South America which can be easily applied to other regions. Results show that the proposed calibration algorithm can effectively reduce the systematic errors in the precipitation estimates leading to an improvement on its reliability over the study region.
  • Impacts of the climate change on regional variation of milk production in the Pernambuco state, Brazil: analysis for the B2 and A2 IPCC scenarios Artigos

    Silva, Thieres G. F. Da; Moura, Magna S. B. De; Sá, Ivan I. S.; Zolnier, Sérgio; Turco, Sílvia H. N.; Justino, Flávio; Carmo, José F. A. Do; Souza, Luciana S. B. De

    Abstract in Portuguese:

    A partir das informações dos cenários B2 e A2 propostos pelo IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas) foram avaliados os possíveis impactos das mudanças climáticas sobre a produção leiteira do Estado de Pernambuco. Para tal fim, foram calculados os valores do índice de temperatura e umidade (ITU), considerando os cenários de temperatura e umidade relativa. Em seguida, foram estimados os dados de declínio da produção de leite (DPL) para três níveis de produção (10, 20 e 30 kg animal-1dia-1) e os valores de redução do consumo alimentar (RCA). Verificou-se que os cenários de mudanças climáticas promoveram alterações expressivas nas áreas com possibilidades de criação de vacas leiteiras, inclusive para as principais mesorregiões produtoras do Estado (Garanhuns, Vale do Ipanema e do Ipojuca). Os resultados obtidos auxiliarão produtores e governo na avaliação da vulnerabilidade do sistema de produção, bem como na elaboração de ações de mitigação e de adaptação da pecuária leiteira do Estado de Pernambuco frente aos cenários de mudanças climáticas.

    Abstract in English:

    Based upon climate projections provided by the B2 and A2 IPCC (Intergovernmental Panel for Climate Change) scenarios, the impacts of climate change on regional milk production in the Pernambuco State have been evaluated. Thus, the values of the temperature and humidity indexes (THI) have been computed considering the temperature and relative humidity modelling projections. Afterwards, the milk production decline (MPD) has been estimated for three production levels (10, 20 e 30 kg animal -1day-1). The values of the feed intake reduction (FIR) were also calculated. It has been demonstrated that climate change as projected by the A2 and B2 scenarios leads to substantial modifications in the present day areas suitable for livestock, particularly at the main Pernambuco production regions (Garanhuns, Ipanema and Ipojuca Valley). The results may, therefore, help farmers and government on the evaluation of the production system vulnerability, as well as suggesting mitigation and adaptation policies for the dairy husbandry in the State of Pernambuco, taking climatic change into account.
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