Revista Brasileira de Meteorologia, Volume: 34, Issue: 2, Published: 2019
  • Avaliação do Desempenho dos Modelos HadGEM2-ES e Eta a partir de Indicadores de Extremos Climáticos de Precipitação para a Bacia Amazônica Artigo

    Brito, Adriane Lima; Veiga, José Augusto Paixão; Correia, Francis Wagner; Capistrano, Vinícius Buscioli

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O cálculo de indicadores climáticos a partir de dados observados e de modelos climáticos é uma maneira eficiente de identificar possíveis variações climáticas sobre a bacia Amazônica. Embora seja frequente a avaliação de desempenho de modelos climáticos a partir de dados de precipitação e temperatura, a avaliação de suas performances utilizando-se indicadores climáticos ainda é pouco explorada, principalmente para a bacia Amazônica. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo principal quantificar e avaliar a destreza dos modelos HadGEM2-ES e Eta na representação de oito indicadores climáticos. Os indicadores foram determinados a partir do total diário de precipitação proveniente do Climatate Prediction Center. Para quantificar o desempenho de ambos modelos, foram calculados o viés e o erro médio quadrático. Estes métodos foram aplicados com base na média anual dos indicadores climáticos para o período de 1981 a 1990. Os resultados mostram que o viés dos modelos HadGEM2-ES e Eta apresenta semelhança na maioria dos indicadores climáticos. Em relação ao erro médio quadrático, observou-se que nem todos os indicadores de extremos climáticos baseados em dados de precipitação são bem representados por ambos modelos, porém o Eta apresentou melhor performance em relação ao HadGEM2-ES.

    Abstract in English:

    Abstract The calculation of climate index from observed data and climate models is an efficient way of identifying possible climatic variations on the Amazon basin. Although it is frequent to evaluate the performance of climate models from precipitation and temperature data, the evaluation of their performances using climate index is still little explored, mainly for the Amazon basin. Thus, the present work main objective was to quantify and evaluate the dexterity of the Had- GEM2-ES and Eta models in the representation of eight climate index. The climate index was determined from the daily precipitation from the Climate Prediction Center. To quantify the performance of both models, the bias and mean square error were calculated. These methods were applied on the basis of the annual average of the climate index for the period 1981 to 1990. The results show that the bias of HadGEM2-ES and Eta models is similar in the most climate index. Regarding the mean square error, it was observed that not all climatic extremes indicators based on precipitation data are well represented by both models, but Eta presented better performance in relation to HadGEM2-ES.
  • Temperatura do Ar no Desenvolvimento Reprodutivo de Cultivares de Oliveira Artigo

    Martins, Fabrina Bolzan; Ferreira, Mábele de Cássia; Silva, Luiz Fernando de Oliveira da; Ramalho, Vinícius Ribeiro Moura; Gonçalves, Emerson Dias

    Abstract in Portuguese:

    Resumo A temperatura do ar é uma das variáveis que exerce maior influencia o desenvolvimento reprodutivo da oliveira. O co­nhecimento dos efeitos da temperatura é vital para determinar o manejo das plantas no campo e escolher as cultivares mais adaptadas aos locais de cultivo. Neste estudo, a necessidade térmica (STa, ºC.dia) foi utilizada para identificar a influência da temperatura em três subperíodos de desenvolvimento reprodutivo (floração, frutificação e maturação) em dez cultivares de oliveira, e estimar a temperatura basal inferior (Tb, ºC) necessária no cômputo da STa. Os dados utilizados referem-se às variáveis início, fim e de duração (em dias) para os anos agrícolas de 2008/2009, 2009/2010 e 2010/2011, cultivadas em Maria da Fé, MG (22° 18’ 50” S, 45° 22’ 23” O, 1276 m). Houve variação dos valores de Tb e STa entre as cultivares e subperíodos de desenvolvimento reprodutivo. As Tb’s variaram para a floração: 7,8 °C a 16,1 °C, frutificação: 13,3 °C a 14,3 °C, e maturação: 7,1 °C a 17,2 °C. Já a frutificação é o subperíodo que demanda maior necessidade térmica, independentemente da cultivar de oliveira.

    Abstract in English:

    Abstract The air temperature is the meteorological variable that most influences the reproductive development of the olive tree. The knowledge of the effects of the air temperature is important to optimize the management strategies and to choose the cultivars are more adapted to climatic condition. The thermal time (STa, ºC.day) was used to identify the influence of temperature on three subperiods of reproductive development (flowering, fruit ripening and maturation) in ten olive cultivars, and to estimate the base temperature (Tb, °C) to STa. The data used refer to the variables beginning, end and duration (in days) for the agricultural years 2008/2009,2009/2010 and 2010/2011, cultivated in Maria da Fé, MG (22° 18’ 50” S, 45° 22’ 23” W, 1276 m). There was variation of Tb and STa values between cultivars and subperiods of reproductive development. Tb’s varied for flowering: 7.8 °C to 16.1 °C, fruit ripening: 13.3 °C to 14.3 °C, and maturation: 7.1 °C to 17.2 °C. The fruit ripening is the subperiod that needs greater thermal time, independently of olive cultivars.
  • Indicadores Climáticos e a Produtividade de Soja no Rio Grande do Sul Artigo

    Arsego, Diogo Alessandro; Ferraz, Simone Erotildes Teleginski; Streck, Nereu Augusto; Cardoso, Andréa de Oliveira; Zanon, Alencar Junior

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O objetivo deste trabalho foi identificar padrões de teleconexão que influenciem na variabilidade da produtividade de soja no Rio Grande do Sul de forma a encontrar potenciais variáveis preditoras da produtividade agrícola no Estado. Foram utilizados dados de produtividade de soja de 87 municípios fornecidos pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Estas séries foram reunidas em três grupos homogêneos de produtividade mediante análise de agrupamento. Correlações defasadas entre índices climáticos associados a padrões de teleconexão e a produtividade média da soja de cada um dos três grupos evidenciaram a importância de cada índice para a cultura no Rio Grande do Sul. Dentre os padrões de teleconexão, os que apresentaram correlações mais significativas, confiança superior a 90%, e persistentes com a produtividade de soja foram a Oscilação ártica (negativa entre outubro e dezembro), Oscilação do Atlântico Norte (negativa entre outubro e janeiro) e anomalias de Temperatura da Superfície do Mar no Oceano Atlântico, entre 20°S-30°S e 20°O-40°O, (positivas entre dezembro e março). Estes índices também apresentaram elevada correlação com a precipitação compreendida entre dezembro a março para cada grupo homogêneo evidenciando a importância do seu monitoramento para o planejamento da safra de soja no Rio Grande do Sul.

    Abstract in English:

    Abstract The main of this work was to identify teleconnection patterns that influence soybean yield variability in Rio Grande do Sul in order to find potential predictors of agricultural yield in the State. Soybean yield data from 87 municipalities provided by the Brazilian Institute of Geography and Statistics were used. These series were grouped into three homogeneous groups of yield by cluster analysis. Lag correlations between climatic indexes associated with teleconnection patterns and mean soybean yield of each of the three groups evidenced the importance of each index for the crop in Rio Grande do Sul. Among the teleconnection patterns, the ones that presented most significant correlations, confidence higher than 90%, and persistent with soybean yield were the Arctic Oscillation (negative between October and December), North Atlantic Oscillation (negative between October and January) and Sea Surface Temperature anomalies in the Atlantic Ocean, between 20°S-30°S and 20°O-40°W, (positive between December and March). These indices also showed a high correlation with the precipitation between December and March for each homogeneous group evidencing the importance of their monitoring for the planning of the soybean farming in Rio Grande do Sul.
  • Geração de Curvas IDFs para Cenários Projetados na Cidade de Porto Alegre/RS Artigo

    Weschenfelder, Adriana Burin; Klering, Eliana Veleda; Alves, Rita de Cássia Marques; Pinto, Éber José de Andrade

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O aumento na frequência de eventos extremos associados às alterações climáticas podem modificar as curvas IDFs existentes. A metodologia para definição de curvas IDF considerando cenários futuros consistiu em calibrar o modelo estocástico para gerar séries sintéticas diárias de precipitação com base em dados observados do município de Porto Alegre e gerar séries sintéticas perturbadas a partir de seis MCGs, três cenários A1B, A2 e B1 para os períodos de 2046 a 2065 e 2080 a 2099. Na elaboração das IDFs foram desagregados os dados sintéticos diários, tanto para a linha de base (1974 a 2014), quanto para os cenários projetados, utilizando as relações de desagregação da IDF atual de Porto Alegre. Os resultados obtidos após a calibração indicaram ser o modelo estocástico utilizado eficiente na representação dos dados local. Os resultados encontrados para as projeções no primeiro período indicam que as simulações dos modelos são razoavelmente aplicáveis, sugerindo a utilização da curva IDF atual com uma majoração de 10 a 20% no dimensionamento de obras hidráulicas. Já para o segundo período de projeção em função da grande variabilidade nos resultados encontrados para os diferentes modelos não há confiança na aplicabilidade destas projeções.

    Abstract in English:

    Abstract The increase in the frequency of extreme events associated with climate change can modify the existing IDF curves. The methodology for defining IDF curves considering future scenarios was to calibrate the stochastic model to generate daily synthetic precipitation series based on observed data from the city of Porto Alegre and to generate perturbed synthetic series from six MCGs, three scenarios A1B, A2 and B1 for the periods 2046 to 2065 and 2080 to 2099. In the elaboration of the IDFs, the daily synthetic data were disaggregated, both for the baseline (1974 to 2014) and for the projected scenarios, using the disaggregation relationships of the current IDF of Porto Alegre. The results obtained after the calibration indicated that the stochastic model used was efficient in the local data representation. The results for the projections in the first period indicate that the simulations of the models are reasonably applicable, suggesting the use of the current IDF curve with a 10 to 20% increase in the design of hydraulic works. Already in the second projection period due to the great variability in the results found for the different models, there is no confidence in the applicability of these projections
  • Modelos Acoplados do IPCC (CMIP3-CMIP5) e o Gradiente Meridional de Anomalias de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) no Oceano Atlântico Tropical Artigo

    Assis, érika A.; Alves, José Maria B.; Silva, Emerson M.; Vasconcelos, Francisco das C.; Barbosa, Augusto C.B.; Santos, Antônio C. Santana dos; Sombra, Sérgio S.

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Este estudo investigou a sensibilidade de modelos acoplados oceano-atmosfera do CMIP3 e do CMIP5 para o período de 1979-1999 em simular a magnitude do gradiente meridional de anomalias de Temperaturas da Superfície do Mar (TSM) no Atlântico Tropical. Nos resultados são apresentadas análises comparativas para este gradiente meridional de anomalias de TSM de dois períodos sazonais (verão e outono austrais). Os resultados mostraram a evolução dos mo­delos em simular as variações das anomalias de TSM desse gradiente do CMIP3 para o CMIP5. Para o CMIP3 os mo­delos não tiveram um bom desempenho em ambas as estações. Para o CMIP5 o verão apresentou o maior número de modelos com índice de desempenho de Willmott (igual ou acima de mediano ID ≥ 0,6).

    Abstract in English:

    Abstract This study investigated the sensitivity models coupled ocean-atmosphere of CMIP3 and CMIP5 for the period of 1979-1999 to simulate the magnitude of the meridional gradient of sea surface temperature anomalies (SST) in Atlantic Tropical. In the results are presented to comparative analyses for this meridional gradient of SST anomalies of two seasonal seasons (summer and autumn autrais). The results showed the evolution of the models in simulating the variations of SST anomalies of this gradient from CMIP3 to CMIP5. For CMIP3 the models did not good perform in both seasons. For the CMIP5 the summer presented the highest number of models with Willmott performance index (equal to or above the median ID ≥ 0.6).
  • Escoamento Atmosférico sobre uma Colina Isolada Revelado a Partir de Dados de um Veículo Aéreo não Tripulado (VANT) Artigo

    Assireu, Arcilan T.; Mendonça, José C.; Freitas, Ramon M.; Passos, Robson B.; Pellegrini, Cláudio C.; Pimenta, Felipe M.

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Este artigo é uma contribuição do Projeto “uso de VANT para prospecção eólica em sistemas aquáticos”, que consistiu num esforço multi-instrumental e multi-institucional para estudar a camada limite atmosférica influenciada por extensos corpos d’água e pelas feições do entorno como colinas, rampas e mudanças abruptas de rugosidade. O trabalho apresenta o resultado de um experimento específico, realizado em novembro de 2016, que visou estudar a camada limite atmosférica (CLA) influenciada por colinas. Durante os experimentos foram levantados perfis verticais do vento a partir de um VANT, utilizado pela primeira vez no Brasil, para esta finalidade. O escoamento do vento, no topo da colina, apresentou forte intensificação a 20 m de altura. Os resultados foram comparados com um modelo analítico baseado na teoria linear aplicado a um terreno real.

    Abstract in English:

    Abstract This paper represents a contribution of the Project “unmanned aerial vehicles to wind assessment in aquatic systems”, a multi-institutional and multi-instrumented experiment carried out to measure, in detail, the characteristics of winds over a large tropical aquatic system and how the flow is modulated by hill, ramp and abrupt roughness changes. It presents results from experiments conducted during november 2016 over a typical hill site that is adequate for installation of wind turbines. During the experiments, both hilltop and upstream wind profile data were obtained using an unmanned rotorcraft, commonly known as a hexacopter. The flow speed at 20 m over the top of hill was found to be increased by a factor of 1.8. The results were compared with an analytical model which makes a careful application of linear theory to real terrain.
  • Uso de VANT para Prospecção Eólica em Sistemas Aquáticos: Desenho Amostral e Avanços Instrumentais Artigo

    Assireu, Arcilan T.; Mendonça, José C.; Freitas, Ramon M.; Reis, André L.; Pellegrini, Cláudio C.; Pimenta, Felipe M.

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O Projeto “uso de VANT para prospecção eólica em sistemas aquáticos” consistiu num esforço multi-instrumental e multi-institucional para estudar a camada limite atmosférica influenciada por extensos corpos d’água e pelas feições do entorno como colinas, rampas e mudanças abruptas de rugosidade. Dois trabalhos de campo foram conduzidos em setembro e novembro de 2016 ao longo do sistema aquático e no seu entorno. Durante os experimentos foram utilizadas duas torres anemométricas, uma instalada sobre uma ilha e outra sobre uma colina. Além disso, um sistema flutuante para prospecção eólica, desenvolvido no âmbito do projeto, foi utilizado para hospedar uma torre de 10 m e um LIDAR Doppler que possibilitou o levantamento de perfis a 200 m, algo inédito em sistemas aquáticos continentais brasileiros. O perfil vertical de temperatura e umidade foi levantado por balões cativos e, um VANT, adaptado para realizar perfis verticais do vento foi utilizado pela primeira vez no Brasil, e é objetivo deste trabalho apresentar os detalhes de seu desenvolvimento bem como da validação dos respectivos dados. Este artigo tem como objetivo também apresentar um visão geral sobre o projeto e descrever a instrumentação e desenho amostral utilizado. Artigos adicionais, submetidos para esta revista, consideram diferentes aspectos da pesquisa e trazem resultados inéditos sobre escoamentos sobre colinas, a influência do fetch nestes sistemas e os aspectos moduladores da estabilidade atmosférica nestes ambientes.

    Abstract in English:

    Abstract The Project “unmanned aerial vehicles to wind assessment in aquatic systems” was a multi-institutional and multi-instrument experiment carried out to measure, in detail, the spatial characteristics of mean wind over a large tropical aquatic system and how is the flow modulated by hill, ramp and abrupt roughness change. Two field experiments were conducted during September and November 2016 in the Furnas reservoir and surrounding, an extensive (~1,250 km2) Brazilian typical reservoir. During the experiments, two towers were deployed on a hill and isle, and on the anchored buoy was installed a 10 m mast and a Doppler Lidar with a stabilizing mechanism. Vertical profile of temperature and humidity was obtained by attach sensor to tethered balloon. The present paper provides an overview of the Project as a whole, including a detailed description of the study area and the instrumentation and attempts to prove the viability of using an unmanned 6-motors rotorcraft, commonly known as a hexacopter, as a promising low-cost alternative to traditional platforms for vertical profiling in the atmospheric boundary layer.
  • Rainfall Intensity-Duration-Frequency Relationships for Risk Analysis in the Region of Matopiba, Brazil Article

    Silva, Luciele Vaz da; Casaroli, Derblai; Evangelista, Adão Wagner Pêgo; Alves, José; Battisti, Rafael

    Abstract in Portuguese:

    Resumo A região de estudo foi o MATOPIBA, localizado no norte do Cerrado Brasileiro. Esta região vem ganhando destaque pela expansão de área agrícolas nos últimos anos. Desta forma, o objetivo deste estudo foi ajustar parâmetros para estimativa da intensidade-duração-frequência de chuva, e identificar áreas agrícolas com maior risco de erosão baseado nos índices de erosividade e erodibilidade. As funções de intensidade-duração-frequência de chuva foram ajustadas usando series de valor máximo de chuva de 105 estações pluviométricas. O modelo Gumbel foi o que melhor simulou a distribuição de máxima intensidade de chuva, usada para ajustar os coeficientes K, a, b e c da relação intensidade-duração-frequência. A maioria das estações obteve intensidades entre 51 e 80 mm h-1, e 81 e 120 mm h-1, respectivamente, para período de retorno de 2 e 100 anos com duração de 30 minutos. As maiores intensidades foram observadas na região central-norte, que está associada ao sistemas de chuvas. A intensidade de chuva mostrou-se capaz de causar elevado risco de erosão, considerando a energia de erosividade. Enquanto que erodibilidade apresentou moderado risco para latossolos e neossolos litólicos, e baixo para neossolos quartzarênicos.

    Abstract in English:

    Abstract The region of study was MATOPIBA, located in the north of Brazilian Savanna biome (Cerrado), encompassing part of north/northeast of Brazil. The region has been gaining prominence in the last years due to the expansion of agricultural over this area. The aims of this study were: to adjust parameters for rainfall intensity-duration-frequency; and to identify the most vulnerable agricultural areas to erosion based on erosivity and erodibility. The rainfall intensity-duration-frequency function were adjusted using series of maximum annual rainfall event from 105 rainfall gauges. Gumbel model was the most efficient to simulate the maximum rainfall intensity, where these data were used to adjusted the rainfall intensity-duration-frequency model based on K, a, b and c parameters. The most rainfall gauges showed intensity between 51 and 80 mm h-1 and 81 and 120 mm h-1, respectively, for return period of 2 and 100 years with rainfall duration of 30 minutes. The higher rainfall intensity was observed mainly in the central-north of the region associated with rainfall systems. The rainfall intensity showed a huge capacity to cause soil erosion based on the erosivity energy, while the moderate erodibility was observed for areas with Ferralsols and Leptosols and low erodibility for areas with Arenosols.
  • Avaliação da Habilidade do Modelo WRF em Representar a Precipitação na Amazônia Usando Diferentes Escalas Artigo

    Sousa, Jeanne Moreira de; Candido, Luiz Antonio; Silva, Julio Tota da; Andreoli, Rita Valéria; Kayano, Mary Toshie; Manzi, Antonio Ocimar; Souza, Rodrigo Augusto Ferreira de; Souza, Everaldo Barreiros de; Vieira, Samuel de Oliveira

    Abstract in Portuguese:

    Resumo A precipitação no norte da Amazônia dos verões e outonos austral, do período de 1988 a 1999, foi simulada utilizando o modelo regional Weather Research and Forecasting (WRF), através de uma abordagem em escalas distintas, com domínios aninhados de 45 e 15 km. As condições iniciais e de contorno foram obtidas da Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) do National Centers for Environmental Prediction (NCEP). A habilidade do modelo foi testada usando diferentes bases de dados observacionais de precipitação, representativas de escalas espaciais distintas. O viés do mo­delo mostra dependências sazonal e espacial, com viés positivo no sudoeste da Amazônia brasileira durante o verão e, no noroeste da América do Sul, durante o outono. O refinamento de escala mostrou-se necessário para reproduzir as influências de superfície nos sistemas regionais e locais que afetam a distribuição das chuvas na região. O modelo WRF, em geral, reproduz os principais padrões espaciais observados de precipitação, sem o viés seco, típico dos modelos de circulação geral da atmosfera (MCGA). Os resultados indicam que a técnica de downscaling dinâmico melhora o desempenho do modelo WRF para a previsão climática sazonal na região Amazônica.

    Abstract in English:

    Abstract Precipitation over the northern Amazon during the austral summer and autumn seasons of the 1988- 1999 was simulated using the Regional Weather Research and Forecasting (WRF) model, with downscaling approach with nested domains of 45 and 15 km. The boundary and initial conditions were obtained from the Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP). The model skill was tested using different reanalyzed precipitation datasets that represent different space scales. The bias of the model shows seasonal and spatial dependences, with positive bias in southwestern Brazilian Amazon during summer and in northwestern South America during autumn. The downscaling was needed to reproduce the surface influences on the regional and local systems that affect the rainfall distribution in the region. The WRF model, in general, reproduces the main observed precipitation patterns, without the dry bias, typical of general circulation models (GCM). The results indicate that the dynamic downscaling technique improves the WRF model performance for the seasonal climate forecast in the Amazon region.
  • Modelagem da Temperatura do Ar na Região do Distrito Federal – Brasil, por meio de Dados Atmosféricos do Sensor AIRS Article

    Pereira, Rodrigo Moura; Leão, Tairone Paiva; Sandri, Delvio; Baptista, Gustavo Macedo de Mello; Cunha, Luciano Soares da

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O sensoriamento remoto pode ser utilizado na estimativa de dados meteorológicos. A partir da utilização de imagens de variáveis atmosféricas obtidas pelo sensor AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) a bordo do satélite Aqua, o presente estudo objetivou estimar as temperaturas máxima, mínima e média diária do ar na região do Distrito Federal – Brasil. Foram gerados modelos de regressão linear simples e múltipla tendo como variáveis explanatórias os dados do sensor AIRS de temperatura de superfície, umidade relativa do ar e vapor d’água atmosférico, obtidos em escala temporal de doze horas (diurno e noturno), durante o período compreendido entre janeiro de 2012 e dezembro de 2016. Como variá­veis dependentes, foram utilizados valores observados de temperatura do ar em duas estações meteorológicas da região estudada. Os ajustes apresentaram R² = 0,62 e RMSE = 1,64 °C para os dados de temperatura máxima, R² = 0,59 e RMSE = 1,50 °C para os dados de temperatura mínima, e R² = 0,76 e RMSE = 1,45 °C para os dados de temperatura média. Conclui-se que os dados do sensor AIRS são adequados para o monitoramento da temperatura do ar na região do Distrito Federal.

    Abstract in English:

    Abstract Remote sensing can be used to estimate meteorological data. Images of atmospheric variables obtained by the AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) sensor aboard Aqua satellite, were used to estimate maximum, minimum and average daily air temperature in Federal District region – Brazil. Simple and multiple linear regression models were used with explanatory variables derived of diurnal and nocturnal AIRS data of surface temperature, relative air humidity and atmospheric water vapor over the period 2012-2016. The dependent variables were the maximum, minimum and daily average air temperature obtained by two meteorological stations located in the study region. The AIRS fittings showed R² = 0.62 and RMSE = 1.64 °C for the daily maximum air temperature, R² = 0.59 and RMSE = 1.50 °C for the minimum daily air temperature, and R² = 0.76 and RMSE = 1.45 °C for the daily average air temperature. Our results suggest that the AIRS data can yield accurate daily air temperature estimates for Distrito Federal – Brazil region.
  • Tendências em Séries Temporais de Precipitação no Norte do Estado do Rio Grande do Sul, Brasil Artigo

    Guedes, Hugo Alexandre Soares; Priebe, Priscila dos Santos; Manke, Emanuele Baifus

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O objetivo deste estudo foi relacionar as tendências de aumento e/ou decréscimo em séries temporais de precipitação na metade norte do estado do Rio Grande do Sul, Brasil, com as fases do ENOS. Foram utilizadas séries temporais de dados pluviométricos de oito estações meteorológicas. Os dados de precipitação total anual foram previamente analisados e suas falhas preenchidas. Em seguida, foram plotados em forma de gráfico, juntamente com a média e a regressão linear. As séries pluviométricas também foram analisadas no software TREND, aplicando os testes estatísticos não paramétricos Mann-Kendall e Spearman’s rho. Os testes identificaram alterações na tendência de 50% das estações analisadas, corroborando com os resultados encontrados por meio de gráficos. O aumento da precipitação total anual nas séries temporais pode estar relacionado com os períodos de El Niño e La Niña. Entretanto, estudos mais específicos devem ser realizados para confirmar essa hipótese, uma vez que a variabilidade de precipitação também pode estar relacionada com alterações hidrológicas, em função do uso e ocupação do solo, e com atividades antrópicas na região norte do Estado.

    Abstract in English:

    Abstract The aim of this paper is relating trends of increasing and/or decreasing on precipitation time series in the north part of Rio Grande do Sul state, Brazil, with ENOS phases. To do so, time series of rainfall data from eight meteorological stations were used. The annual total precipitation data were previously analyzed and their gaps were filled. Then, they were plotted in charts, as well as the average data and the linear regression. Pluviometrical series were also analyzed using the software TREND, applying the following non-parametrical statistical tests: Man-Kendall and Spearman’s rho. Tests identified changes on trends in 50% of the analyzed stations, corroborating with results found in charts. Increase of the annual total precipitation in temporal series may be related with El Niño and La Niña periods. However, more specific studies should be performed in order to confirm this hypothesis, since rainfall variability may also be related with hydrological changes, as a result of use and occupation of the soil as well as anthropic activities in the north part of the state.
  • Long-Term Correlations in São Francisco River Flow: The Influence of Sobradinho Dam Article

    Barreto, Ikaro Daniel de Carvalho; Xavier, Silvio Fernando Alves; Stosic, Tatijana

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Neste trabalho estudamos a influência da construção da barragem de Sobradinho na vazão diária do rio São Francisco, Brasil, analisando correlações de longo alcance em séries temporais de magnitude e sinal obtidas a partir da anomalia das vazões utilizando o método Detrended Fluctuation Analysis. A série de magnitude está relacionada com as propriedades não lineares da série original enquanto que a série de sinal está relacionada as propriedades lineares. Foram analisados os dados de vazão registrados durante o período 1929-2009, divididos nos períodos anterior a construção (1929 a 1972) e após a construção da barragem de Sobradinho (1980 a 2009) em pequenas escalas (menos de 365 dias) e em grandes escalas (mais de 365 dias). Após a construção da barragem de Sobradinho os expoentes-DFA para a série de magnitude aumentaram tanto em pequenas escalas (0,895 para 1,013) quanto para grandes escalas (0,371 para 0,619) indicando que a memória associada a componentes não lineares se tornou mais forte. Para a série de sinais, os expoentes-DFA aumentaram em pequenas escalas (0,596 para 0,692) indicando maior persistência na direção dos incrementos da vazão e diminuíram em grandes escalas (0,381 para 0,259) indicando maior anti-persistência (incrementos positivos são mais propensos a serem suscedidos por incrementos negativos e vice versa). Estes resultados trazem novas evidências quanto as alterações hidrológicas no rio São Francisco causadas pela atividade humana.

    Abstract in English:

    Abstract In this work we study the influence of the Sobradinho dam construction on daily streamflow of São Francisco River, Brasil, by analyzing long-range correlations in magnitude and sign time series obtained from streamflow anomalies, using the Detrended Fluctuation Analysis (DFA) method. The magnitude series relates to the nonlinear properties of the original time series, while the sign series relates to the linear properties. The streamflow data recorded during the period 1929-2009, were divided in the periods pre-construction (1929 to 1972) and post-construction (1980 to 2009) of Sobradinho dam and analyzed for small scales (less than 1 year) and for large scales (more than 1 year). In post-construction of Sobradinho dam, DFA-exponents of magnitude series increased at small scales (0.895 to 1.013) and at large scales (0.371 to 0.619) indicating that the memory associated with nonlinear components becames stronger. For sign series, the DFA-exponent increased at small scales (0.596 to 0.692) indicating stronger persistence of flow increments direction, and decreased at large scales (0.381 to 0.259) indicating stronger anti-persistence (positive increments are more likely to be followed by negative increments and vice versa). These results provide new evidence on the hydrological changes in the São Francisco River caused by human activities.
  • Análise de Frequência Regional de Ventos Extremos no Paraná Artigo

    Gonçalves, Rafael Cabral; Guetter, Alexandre Kolodynskie

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Para estimar a magnitude e frequência dos vendavais no Paraná foram analisadas as rajadas de 26 estações meteo­ro­lógicas. Integrou-se os procedimentos de identificação de regiões homogêneas, utilizando o método dos componentes principais, e de análise de frequência regional, pois as séries disponíveis são muito curtas para aplicação dos métodos convencionais. Diagnosticou-se cinco regiões homogêneas: Litoral, Centro, Meio-Oeste, Oeste e Norte. Esses resultados produziram coerência geográfica, pois as estações agrupadas são vizinhas entre si e estão em locais com relevo e continentalidade semelhantes. A distribuição mais adequada para a análise de frequência regional foi a de Wakeby, cujos quantis regionais estimados exibiram elevada coerência com as diferenças espaciais diagnosticadas na estatística descritiva. Para o tempo de recorrência de 50 anos a região composta pelas estações de Cascavel e Toledo apresentou os ventos mais severos, com velocidades de 41,9 e 44,8 ms-1, respectivamente. As demais regiões produziram ventos de 35,3 a 39,7 ms-1 no Oeste, 28,8 a 38,2 ms-1 na região Central, 26,4 a 36,6 ms-1 no Norte e 21,4 a 30,6 ms-1 no Litoral. Os resultados obtidos são inovadores pois se estimaram probabilidades de ocorrências de ventos extremos usando séries de observações muito curtas, embora de boa qualidade e resolução temporal.

    Abstract in English:

    Abstract Gusts from 26 meteorological stations at Paraná (Brazil) were analyzed to estimate their magnitude and frequency. This analysis integrated the homogeneous regions identification, using the principal components analysis, and regional frequency analysis, since the available dataset were too short to apply conventional methods. Similar data patterns were identified in five regions: Coast, Central, Mid-West, West and North. This results were geographical consistent, because the stations are at contiguous sites and located at regions with similar characteristics of relief and coast distance. The Wakeby distribution was selected as the most adequate for the regional frequency analysis. The regional quantiles estimated by the adjusted distribution were coherent with the spatial differences verified in the descriptive statistic. For a given return period of 50 years, the region composed by Cascavel and Toledo stations showed the most severe winds, with 41,9 and 44,8 ms-1, respectively. In the West winds vary from 35,3 to 39,7 ms-1, in the Central from 28,8 to 38,2 ms-1, in the North from 26,4 to 36,6 ms-1 and in the Coast from 21,4 to 30,6 ms-1. The results of this study are innovator since the wind probabilities were estimated using a short dataset, however with good quality and temporal resolution.
  • MANNGA: A Robust Method for Gap Filling Meteorological Data Artigo

    Ventura, Thiago Meirelles; Martins, Claudia Aparecida; Figueiredo, Josiel Maimone de; Oliveira, Allan Gonçalves de; Montanher, Johnata Rodrigo Pinheiro

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Este trabalho apresenta o método Mannga (Multiple variables with Artificial Neural Network and Genetic Algorithm), desenvolvido para preencher falhas em dados meteorológicos. A ideia principal é preencher as falhas baseando-se nos valores de outras variáveis meteorológicas medidas no mesmo momento, uma vez que as variáveis meteorológicas possuem forte relação entre si. Testes foram executados para mostrar a performance do Mannga comparado com outros dois métodos comumente utilizados na área. Os resultados alcançados atingiram uma boa precisão, principalmente relacionado ao desafio de preencher valores em dados que ocorrem em sequência. As principais vantagens do Mannga são a sua flexibilidade em manipular diferentes tipos de dados meteorológicos, a habilidade de selecionar as melhores va­riáveis para auxiliar no preenchimento das falhas e a capacidade de lidar com falhas sequenciais. Além disso, o método está disponível publicamente na linguagem de programação Java.

    Abstract in English:

    Abstract This paper presents Mannga (Multiple variables with Artificial Neural Network and Genetic Algorithm), a method designed for gap filling meteorological data. The main approach is to estimate the missing data based on values of other meteorological variables measured at the same time in the same local, since the meteorological variables are strongly related. Experimental tests showed the performance of Mannga compared with other two methods typically used by researches in this area. Good results were achieved, with high accuracy even for sequential failures, which is a big challenge for researchers. The core advantages of Mannga are the flexibility of handling different types of meteorological data, the ability of select the best variables to assist the gap filling and the capacity to deal with sequential failures. Moreover, the method is available to public use with the Java programming language.
  • SPEI and Hurst Analysis of Precipitation in the Amazonian Area of Brazil Artigo

    Vega, Humberto Millán; Lima, Jakeline Rabelo; Cerniak, Samuel Nogueira

    Abstract in Portuguese:

    Resumo A floresta amazônica controla, em certa medida, o ciclo hidrológico global. Os objetivos do presente trabalho foram (i) investigar padrões hidrológicos em uma área maior da floresta tropical brasileira por meio do SPEI baseado em 9-meses e (ii) buscar correlação de longo ou curto prazo dentro do número de dias com precipitaçãoe chuva mensal. Os conjuntos de dados foram coletados de 15 estações meteorológicas que abrangem uma grande área da floresta amazônica. Além disso, calculamos os valores de SPEI a partir de séries temporais mensais de precipitação e de temperatura media e determinamos os expoentes de Hurst a partir de séries temporais padronizadas de dias com precipitaçãoe séries mensais de precipitação. No primeiro caso, o SPEI foi determinado em uma escala temporal de 9 meses, enquanto os expoentes de Hurst foram calculados a partir da análise de escala re-escalonada. O percentual de valores de SPEI na classe normal variou de 59,8% (Peixe, TO) a 69,7% (Tarauaca, AC). O expoente de Hurst variou de 0,382 (Diamantino, MT) a 0,636 (Tefé, AM) e correlacionou-se positivamente com os dados de precipitação media. Isso indica uma tendência persistente de padrões úmidos no futuroem algumas áreas. A análise de Hurst de dias com precipitação e chuva mensalpode ser uma ferramenta adicional para interpretar dados de precipitação.

    Abstract in English:

    Abstract Amazon rainforest controls, to some extent, the global hydrological cycle. The objectives of the present work were (i) to investigate hydrologicalpatterns in a larger regionof the Brazilian rainforestthrough 9-month SPEI series and (ii) to search for long or short-term correlation within the number of days with precipitation by monthand accumulated monthly rainfall. Data sets were collected from 15 meteorological stations spanning a large area of the Amazonian rainforest in Brazil. We computed SPEI values from monthly precipitation and monthly meantemperature time series and determined Hurst exponents from detrendedtime series of days with precipitationand accumulated monthly rainfall. In the first case SPEI was determined on a 9-month timescale while Hurst exponents were calculated from rescaled range analysis. Percentage of SPEI values in the near normal class (-1 ≤SPEI ≤ 1) ranged from 59.8% (Peixe, TO) to 69.7% (Tarauaca, AC). The Hurst exponent varied from 0.382 (Diamantino, MT) to 0.636 (Tefé, AM) and correlated positively with the monthly meanrainfall. This indicates a persistenttrend of wet patterns in the futurein some areas. Hurst analysis of days with precipitation and monthly rainfallcould be an additional tool for interpreting rainfall data.
  • Impacts of Future Climate Predictions on Second Season Maize in an Agrosystem on a Biome Transition Region in Mato Grosso State Article

    Andrea, Maria Carolina da Silva; Dallacort, Rivanildo; Barbieri, João Danilo; Tieppo, Rafael Cesar

    Abstract in Portuguese:

    Resumo As alterações climáticas promovem variações nos elementos climáticos necessários para o crescimento e desenvolvimento das culturas agrícolas, como temperatura e chuvas, potencialmente impactando os níveis de produtividade. O objetivo deste estudo foi avaliar projeções futuras do clima, oriundas do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, e seus impactos sobre o milho de segunda safra em uma região do estado de Mato Grosso. Experimentos de campo na safra 15/16, compreendendo diferentes datas de semeadura e maturidade de híbridos em condições de sequeiro, foram utilizados para ajuste do modelo de desenvolvimento de cultura e posterior simulação dos experimentos. As simulações envolveram período histórico (1980-2010) e futuros (2010-2100) combinados com práticas locais de manejo da cultura. Os resultados mostraram decréscimos de 50-89% na produtividade de grãos, com os cená­rios mais pessimistas na data de semeadura mais tardia no final do século. Decréscimos na duração do ciclo da cultura e na eficiência do uso da água foram observados, indicando os impactos negativos das altas temperaturas e condições mais secas projetadas para o desenvolvimento da cultura. Os resultados evidenciaram a inviabilidade de se praticar as épocas de semeadura mais tardias na segunda safra para o milho em condições futuras, indicando a necessidade de adequação das práticas de manejo para que o sistema de produção de cultivo de culturas em sucessão seja possível.

    Abstract in English:

    Abstract Climate change promotes variations in climatic elements necessary for crop growth and development, such as temperature and rainfall, potentially impacting yields of staple crops. The objective of this study was to assess future climate projections, derived from Intergovernmental Panel on Climate Change, and their impacts on second season maize in a region of Mato Grosso state. Field experiments in the 15/16 season comprising different sowing dates and hybrids maturities in rainfed conditions were used for crop model adjustment and posterior simulation of experiments. Crop simulations comprised historical (1980-2010) and future (2010-2100) time frames combined with local crop management practices. Results showed decreases of 50-89% in grain yields, with the most pessimistic scenarios at the latest sowing date at the end of the century. Decreases in the duration of crop cycle and in the efficiency of water use were observed, indicating the negative impacts of projected higher temperatures and drier conditions in crop development. Results highlight the unfeasibility of practicing late sowing dates in second season for maize in the future, indicating the necessity of adjusting management practices so that the double-cropping production system is possible.
  • Errata Errata

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