Resumo em Português:

Resumo O objetivo geral desse estudo foi analisar as características físicas dos Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) na região Nordeste do Brasil entre os anos de 2008 e 2017. Para criar uma previsão do tempo a curto prazo, é necessário entender e detalhar esses sistemas, pois os CCM costumam causar fenômenos adversos, levando a perdas socioeconômicas para toda a sociedade. A identificação e escolha dos casos, assim como todos os cálculos de suas características físicas, foram realizadas com o auxílio de um algoritmo de análise e detecção automática de CCM, tomando como base as normas propostas por Maddox. Imagens do satélite METEOSAT no canal infravermelho realçado foram utilizadas como fonte de processamento do algoritmo. Foram identificados 65 sistemas, que ocorreram especialmente nas estações de outono e verão. Os CCM começaram a se desenvolver entre o final da noite e início da madrugada (entre 00 e 03 UTC). Houve um intervalo de aproximadamente quatro horas entre a gênese e o desenvolvimento máximo, quando atingem sua área de extensão máxima. A área de cobertura média destes CCM foi de aproximadamente 120.000 km2, havendo registro de um caso com área total em torno de 427.926 km2.

Resumo em Inglês:

Abstract The main purpose of this study was to analyze the Mesoscale Convective Complexes (MCC) physical characteristics over the Northeastern Brazil between 2008 to 2017. To create a short-term weather forecast, understanding and detailing of these systems is necessary. This is of great importance for the population, since MCC often cause adverse phenomena leading to socio-economic losses for the whole society. The MCC identification and all calculations of their physical characteristics were performed with the aid of an MCC automatic analysis and detection algorithm, based on the standards proposed by Maddox. METEOSAT satellites Infrared enhanced images were used for the processing algorithm. Sixty-five MCCs occurred mainly in the autumn and summer seasons were identified. MCC development started between late evening and early morning (between 00-03 UTC). An interval of approximately four hours was observed between genesis and maximum development, when MCC reach maximum extension area. The average coverage area of these MCCs was 120,000 km2, the largest of the reported cases had a total area of about 427,926 km2.

Resumo em Português:

Resumo Este estudo tem como principal objetivo avaliar a influência dos Distúrbios Tropicais (DT) do Hemisfério Norte (HN), associados com Ciclones Tropicais (CT), nos fenômenos de atmosfera estável no Nordeste do Brasil (NEB), de 2013 a 2015, a fim de melhorar o método de previsão do tempo nessa área. Informações sobre CT encontram-se no National Hurricane Center. Os fenômenos adversos no NEB foram investigados usando dados METAR e mapas SYNOP. A análise dos sistemas sinóticos baseou-se nas imagens dos satélites no canal infravemelho e nos mapas de diferentes variáveis. Os dados de reanálise foram do European Center for Medium-Range Weather Forecasts. Foram observados 9 DT durante a passagem dos CT. No mesmo período, nevoeiros e nevoas úmidas com precipitação foram registrados no NEB. Estes fenômenos foram associados aos cavados nos alísios resultado da passagem dos DT. Sobre NEB em altos níveis foi observada convergência entre as correntes do DT no HN e do cavado do ciclone extratropical no HS. Esse processo criou movimentos descendentes sobre NEB, os quais contribuíram no acúmulo de umidade em baixos níveis e formação dos fenômenos adversos. Os resultados confirmam o efeito dos DT no tempo do NEB e sua importância na previsão do tempo nesta região.

Resumo em Inglês:

Abstract The main aim of this study is to analyze an impact of Tropical Disturbs (TD) in the Northern Hemisphere (NH), associated with Tropical Cyclones (TC), on adverse phenomena in Northeast Brazil (NEB) in 2013 - 2015, in order to improve the weather forecasting method in this area. Information about TC was obtained from the National Hurricane Center. Adverse phenomena were studied using METAR and SYNOP data. The synoptic analysis was based on the satellite images and maps of different variables. Reanalysis data from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts were used. Nine TD were observed during the passage of TC. In the same period, fogs and mist with drizzle were recorded in the NEB. These phenomena were associated with the trough in the NEB created under the influence of TD in HN. The current from TD in NH converges with current from extratropical cyclone trough of the Southern Hemisphere at the high levels over the NEB. This convergence created sinking, contributed to the accumulation of moisture at the low levels and the formation of adverse phenomena. The results confirm the effect of TD in NH on the weather at the NEB and important for weather forecast in this region.

Resumo em Português:

Resumo A interação entre Corrente de Jato no Nordeste Brasileiro (CJNEB) e o Vórtice Ciclônico em Altos Níveis (VCAN) ainda não é bem estudada, assim como sua variabilidade interanual e sua relação com a precipitação. O objetivo deste estudo é determinar os padrões de circulação em eventos de VCAN com CJNEB nos anos de La Niña e El Niño, e também a conexão deles com as precipitações no Estado de Alagoas. Essas conexões foram analisadas durante 9 anos (1988-2000), divididos em períodos de El Niño, La Niña e Neutro. Neste período foram observados 140 VCANs, os quais 58% estavam associados a eventos de CJNEB e 26% localizados sobre o estado de Alagoas. Foram identificados 3 padrões de ocorrência de CJNEB, denominadas de Meridional (M), Zonal (Z) e Transversal (T). No estado de Alagoas, a CJNEB M é a mais frequente, principalmente em anos de El Niño. CJNEBs dos tipos Z e T ocorrem com menos frequência e raramente são observadas em anos de La Niña. Os resultados mostraram que nos eventos de CJNEB M, em 48% dos dias não se registraram precipitação, enquanto que nos eventos de CJNEB Z e T foram registrados dados precipitação em quase 96% dos dias.

Resumo em Inglês:

Abstract Interaction between Brazilian Northeast Jet Stream (BNEJS) and Upper Tropospheric Cyclonic Vortexes (UTCV) isn't still well known, as well as its seasonal variability and relation with rainfall pattern. This study's aim is to determine the air circulation patterns in UTCV events with BNEJS in La Niña and El Niño years and its connections with rainfall in the Alagoas State. These connections were analyzed for 9 years between 1988 and 2000 in El Niño, La Niña and Neutral years. NCEP Reanalysis data, rainfall data from 71 meteorological stations and satellite images were used. Fifty-eight percent of 140 observed UTCVs were associated with BNEJS events located in the Brazilian Northeast and 26%, located over the Alagoas State. Three types of BNEJS patterns, denominated as Meridional (M), Zonal (Z) and Transversal (T), have been identified. The M-type BNEJS was the most frequent in Alagoas State, especially in El Niño years. Z and T-types occurred less frequently and were rarely seen in La Niña years. The results showed that in the M-type BNEJS events in 48% of days were not registered precipitation, while Z and T events recorded rainfall in almost 96% of the days.

Resumo em Português:

Resumo Para melhorar nosso entendimento dos eventos extremos nas Bacias hidrográficas do rio Aguapeí e do rio do Peixe, utilizando análises estatísticas variadas, objetivou-se neste trabalho, detectar oscilações, sistemas ou fenômenos dominantes que influenciam na pluviometria e na ocorrência de eventos extremos nestas bacias, identificar tendências climáticas, e ainda detectar grupos que apresentam comportamento pluviométrico semelhante, utilizando o Método de agrupamento. Além disso, utilizou-se o SPI para análise de eventos extremos locais, cujas variações foram associadas ao El Niño-Oscilação Sul (ENOS) Canônico ou Modoki, e submeteu-se o índice de Prp às Análises de Ondaletas para identificar as causas climáticas da variabilidade pluviométrica. As análises das ondaletas identificaram picos significantes em 0,25 a 0,5 anos, embora uma escala de 22 anos predomine em quase todos os anos. Os anos com índices de precipitação elevados são decorrentes da associação de fenômenos de diferentes escalas temporais, como também, a falta destes, ocasionam anos de baixos índices pluviométricos. Foi constatada uma maior frequência de eventos de secas, contudo, a ocorrência de eventos chuvosos se mostrou de forma mais intensa. Os eventos de chuvas extremas ocorrem principalmente em anos de El Niño canônico, e eventos de secas leves em anos de La Niña Canônico.

Resumo em Inglês:

Abstract In order to improve our understanding on the extreme events of the hydrographic basins of river Aguapeí and river Peixe, using a variety of statistical analyzes, the objective of this work was to detect oscillations, systems or dominant phenomena that influence rainfall and the occurrence of extreme events in these hydrographic basins, to identify climatic trends, and groups with similar rainfall behavior using the Cluster analysis. In addition, SPI was used to analyze local extreme events, the variations of which were associated with the El Niño- South Oscillation (ENSO) Canonico or Modoki, and the Prp index was subjected to Wave Analysis to identify the climatic causes of rainfall variability. The wavelet analyses identified significant peaks at the 0.25 and 0.5 years although a 22-year time scale predominates during almost all years. Years with high rainfall rates are due to the association of different time scale phenomena, whereas their absences cause low rainfall years. A higher frequency of drought events was found, however, the occurrence of rainy events was more intense. Extreme rainy events occur mainly in canonical El Niño years, and light drought events in canonical La Niña years.

Resumo em Português:

Resumo A escassez de dados pluviográficos em Alagoas, similar em muitas regiões do país, faz com que utilizem equações de regressão obtidas em outras regiões do Brasil para calcular o fator R da Equação Universal de Perda de Solo. O estudo tem por objetivos: i) definir uma equação para estimar a erosividade das chuvas baseada no índice EI30 e no coeficiente de chuva Rc, ii) validar o método de imputação de dados para a chuva e erosividade e iii) estimar espacialmente a erosividade nos períodos chuvoso, seco e transição para Alagoas. Utilizaram-se dados pluviométricos mensais de 54 estações no período (1960-2016). A equação utilizada apresentou correlação significativa entre os dados observados e estimados, de acordo com os coeficientes r (93%), R2 (87%) e RMSE (775,2 MJ.mm.ha−1.h−1.ano−1). A Krigagem Ordinária foi o melhor interpolador espacial. A isoerosividade mensal mostrou que os maiores índices de EI30 ocorreram entre abril e julho, período coincidente com a quadra chuvosa do estado. Na erosividade anual, os maiores registros estão situados no Leste Alagoano, próximas ao litoral. Destaque para as estações Satuba, Maceió, São Luiz do Quitunde e Flexeiras, categorizadas entre moderada e forte. Estes resultados auxiliarão no planejamento de práticas conservacionistas, principalmente em áreas de vulnerabilidade.

Resumo em Inglês:

Abstract The lack of rainfall data in Alagoas, similar in many regions of the country, makes them use regression equations obtained in other regions of Brazil to calculate the R factor of the Universal Soil Loss Equation. The study aims to: i) define an equation to estimate rainfall erosivity based on the EI30 index and the rain coefficient Rc, ii) validate the data imputation method for rain and erosivity and iii) spatially estimate erosivity in rainy, dry and transition periods to Alagoas. Monthly rainfall data from 54 stations in the period (1960-2016) were used. The equation used showed a significant correlation between the observed and estimated data, according to the coefficients r (93%), R2 (87%) and RMSE (775.2 MJ.mm.ha−1.h−1). The Ordinary Kriging was the best spatial interpolator. The monthly isoerosivity showed that the highest EI30 rates occurred between April and July, a period coinciding with the rainy season in the state. In annual erosivity, the largest records are located in eastern Alagoas, close to the coast. Highlight for the stations Satuba, Maceió, São Luiz do Quitunde and Flexeiras, categorized between moderate and strong. These results will assist in planning conservation practices, especially in areas of vulnerability.

Resumo em Português:

Resumo O impacto das mudanças climáticas nos padrões de precipitação e temperaturas máximas e mínimas da região Nordeste do Brasil é investigado com base na média dos resultados de quatro modelos climáticos globais, ECHAM5-OM da Alemanha, HADGEM2-ES do Reino Unido, BCM2 da Noruega e o CNRM-CM3 da França, para dois cenários de emissões de gases de efeito estufa, A1B e A2 que tiveram suas projeções futuras regionalizadas para o período 2021-2080 com o emprego da técnica de downscaling estatístico. A habilidade dos modelos em simular as condições do clima presente foi validada para o período de controle 1961-1990, apresentando resultados muito satisfatórios. Foi empregado o método dos análogos para realizar o downscaling estatístico e encontrar as relações preditor-preditando. Os resultados apontam para uma redução expressiva da precipitação nos respectivos períodos chuvosos das sub-regiões do Nordeste, e aumento das temperaturas máximas no primeiro semestre de forma mais significativa, com tendência a diminuição em extensas áreas do setor norte do Nordeste em meses do segundo semestre, principalmente para o cenário A2. Para as temperaturas mínimas os resultados apontam para tendência de aumento em todo o ano com destaque para os meses de inverno.

Resumo em Inglês:

Abstract The impact of climate change on precipitation and maximum and minimum temperatures patterns in the Northeast region of Brazil is investigated based on the mean results of four global climate models, ECHAM5-OM from Germany, HADGEM2-ES from the UK, BCM2 from Norway and the CNRM-CM3 of France, for two scenarios of greenhouse gas emissions, A1B and A2, that had their future projections regionalized for the period 2021-2080 using the statistical downscaling model. The ability of the models to simulate present climate conditions was checked for the 1961-1990 control period, presenting very satisfactory results, and validated for the period 1991-2000. The analogues method was employed to perform statistical downscaling and to find predictor-prediting relationships. The results point to a significant reduction in rainfall in the respective rainy periods of the northeastern subregions, and the highest temperatures increase in the first semester, with a tendency to decrease in large areas of the northern Northeast sector in the second semester, mainly for scenario A2. For the minimum temperatures the results show a tendency of increase in all the year with highlight for the winter months.

Resumo em Português:

Resumo Este estudo teve como objetivo estimar a variabilidade da concentração de nutrientes no estuário do São Francisco a partir de dados observados durante o verão e o inverno de 2014, e avaliar a influência da vazão, circulação e precipitação no balanço dos fluxos de nutrientes. A diferença marginal nas vazões (1.160 m3/s - verão; 1.260 m3/s - inverno) refletiu o pequeno papel da descarga do rio na variabilidade da carga de nutrientes. O aumento da carga de sedimentos de fevereiro (13189,70 T/mês) a julho (36088,56 T/mês) revelou que a alta precipitação (153,6 mm - inverno; 37,6 mm - verão) e a circulação interna podem ter contribuído para aumentar a carga de sedimentos em direção à foz do estuário. A forte velocidade da corrente em julho (~ 0,9 m/s) revelou um maior potencial para exportar águas estuarinas em direção à costa quando comparada à ~ 0,7 m/s (fevereiro). As concentrações e carga de nutrientes foram maiores durante o inverno, liderado pelo fosfato (3,70 μgL-1) e NID (83,64 μgL-1), seguida por (1,38 μgL-1 e 30,70 μgL-1 - verão), com exceção para silicatos com 4,20 mgL-1 (verão) e 3,59 mgL-1 (inverno). Apesar do controle ativo das vazões, a circulação interna, seguida pela precipitação local, foram consideradas os principais mecanismo responsáveis pelo aumento da carga de nutrientes no estuário.

Resumo em Inglês:

Abstract This study aimed to estimate the nutrients concentration variability in the São Francisco estuary from observed data during the summer and winter seasons of 2014 and to assess the influence of outflow discharges, circulation and precipitation on nutrients fluxes exchange. The marginal difference in the streamflow (1,160 m3/s - summer; 1,260 m3/s - winter) reflected the small role of the river discharge on the variability of the nutrients load. The increase in the sediments load from February (13189.70 T/month) to July (36088.56 T/month) revealed that high precipitation (153.6 mm - winter; 37.6 mm - summer) and internal circulation might have contributed to enhancing the sediment budge towards the estuary mouth. The strong current velocity in July (~0.9 m/s) revealed more potential to export estuarine waters towards the coast when compared to ~0.7 m/s (February). The concentrations and nutrients load were higher during the winter season led by phosphate (3.70 μgL-1) and NID (83.64 μg L-1), against (1.38 μgL-1 and 30.70 μgL-1 - summer), except for silicates with 4.20 mgL-1 (summer) and 3.59 mgL-1 (winter). Despite the active control of outflows, the internal circulation, followed by local precipitation, are considered the main mechanisms behind the increased nutrients load within the estuary.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho é avaliar as previsões climáticas regionais de precipitação sobre o Brasil durante a estação do inverno de 2018 através do modelo RegCM4.7 com diferentes inicializações, tanto espacial como em 5 áreas específicas. Para realizar alertas de possíveis anomalias abaixo/acima da normal climatológica, é necessário verificar a habilidade destes modelos em prever de forma antecipada a precipitação. O modelo RegCM4.7 foi conduzido com dados do modelo Global Climate Forecast System Version 2. As destrezas das previsões foram avaliadas de forma qualitativa e quantitativa, comparando resultados com os dados do Climate Prediction Center (CPC). Os resultados mostraram que o RegCM4.7 conseguiu prever de forma coerente a precipitação com alguns meses de antecedência para o trimestre junho, julho e agosto (JJA), com menores erros sobre as regiões Nordeste e Sudeste do Brasil, onde maiores erros foram identificados sobre os subdomínios AMZ e SUL. Observou-se que as correlações das previsões foram inferiores a 0,8 durante todos os experimentos e subdomínios, exceto para região do Nordeste que apresentou os maiores valores de correlação. De maneira geral, destaca-se que o modelo foi hábil em prever a distribuição espacial de precipitação com antecedência sobre todo domínio, porém com tendência de subestimar o observado.

Resumo em Inglês:

Abstract The main objective of this study was to evaluate the regional climate forecasts of precipitation over Brazil during the winter season of 2018 through the RegCM4.7 model. It was used with different initializations, both spatial and in five specific areas. To emit alerts of possible below/above climate normal anomalies is necessary the verification these model abilities in predicting precipitation. The RegCM4.7 model was used with Global Climate Forecast System Version 2 global model data. The forecast quality was evaluated qualitatively and quantitatively, comparing its results with Climate Prediction Center (CPC) analysis data. The RegCM4.7 model was able to predict precipitation consistently a few months in advance for the june, july and august quarter (JJA), with minor mistakes over the northeastern and southeastern Brazil. However, the biggest errors were identified over the northern and southern regions. Prediction correlations were less than 0.8 during every experiments and subdomains, except for the Northeast region that presented the highest correlation values. In general, it stands out that RegCM4.7 was able to predict the spatial distribution of precipitation in advance over every domain, but with a tendency to underestimate what was observed.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do uso de Redes Neurais Artificiais (RNA) para a classificação de uso do solo da Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba - SE, a partir de uma imagem de sensoriamento remoto. Uma classificação pelo método Máxima Verossimilhança foi realizada para ser comparada com as classificações geradas por RNA, uma vez que o primeiro método já é consolidado na literatura. Para avaliar a eficiência das classificações foram analisados o índice Kappa, Exatidão Global e Raiz do Erro Médio Quadrático (REMQ). A classificação por Máxima Verossimilhança obteve índice Kappa de 0,95 e Exatidão Global de 96,43%. A RNA cuja arquitetura se mostrou mais eficiente obteve índice Kappa de 0,93, Exatidão Global de 94,14% e REMQ oscilando entre 0,35 e 0,45 durante suas 10000 iterações, sendo o valor estipulado como ótimo igual a 0,10. As RNA se mostraram eficientes na classificação de uso de solo a partir de imagens de sensoriamento remoto, tendo em vista que os resultados dos parâmetros de acurácia apresentaram valores que indicam uma concordância quase perfeita na classificação realizada por seis das oito arquiteturas de RNA testadas. Dessa forma os produtos gerados podem ser utilizados como ferramenta técnico-gerencial para a gestão ambiental da área de estudo.

Resumo em Inglês:

Abstract The objective of this work was to evaluate the efficiency of the use of Artificial Neural Networks (ANN) for the classification of land use of the Japaratuba River Basin - SE, from a remote sensing image. A classification by the Maximum Likelihood method was performed to be compared with the classifications generated by ANN, since the first method is already consolidated in the literature. To assess the classifications efficiency, the Kappa Index, Global Accuracy and Root Mean Square Error (RMSE) were analyzed. The Maximum Likelihood classification obtained Kappa Index of 0.95 and Global Accuracy of 96.43%. The ANN architecture more efficient obtained a Kappa Index of 0.93, Global Accuracy of 94.14% and RMSE oscillating between 0.35 and 0.45 during its 10,000 iterations, while the value stipulated as excellent was 0.10. The ANN proved to be efficient in the classification of land use from remote sensing images, since the results of the accuracy parameters showed values ​​that indicate an almost perfect agreement in the classification performed by six of the eight ANN's architectures tested. Thus the generated products can be used as a technical-managerial tool for the environmental management of the study area.

Resumo em Português:

Resumo As cidades brasileiras vêm crescendo de forma desordenada e sofrendo conturbados processos antropogênicos, o que transforma de forma severa a atmosfera local, influenciando na qualidade de vida da sociedade. Esta pesquisa tem por finalidade a análise da variação de temperatura através do uso de sensoriamento remoto, buscando identificar ilhas de calor e frescor, sua origem e a variação espaço-temporal, tendo como área de estudo o município de São Paulo, uma grande cidade com densidade demográfica de 7.398,26 hab/km2 e mais de 12.000.000 de habitantes. Optou-se por utilizar de imagens do satélite Landsat 5 e da metodologia do algoritmo SEBAL para cálculo de temperatura da superfície. Os resultados encontrados evidenciam que a variação de temperatura da superfície vem sofrendo aumento com o passar dos anos, o município de São Paulo, a presença de grandes zonas industriais, o crescimento urbano desordenado, a presença de impermeabilização do solo através de revestimento asfáltico, são alguns dos fatores que contribuem para o surgimento de ilhas de calor. Também ficou evidenciada a presença de zonas de frescor, boa parte delas em áreas arborizadas, o que colabora para a redução da temperatura e melhoramento da condição de vida da população.

Resumo em Inglês:

Abstract Brazilian cities have been growing in a disorderly manner and undergoing a disturbed anthropogenic process, which severely transforms the local atmosphere, influencing the quality of life of society. The purpose of this research is to analyze the temperature variation through the use of remote sensing, seeking to identify heat and freshness islands, their origins and the space-behavioral variation, having as study area the Municipality of São Paulo, a large city with population density of 7,398.26 inhabitants/km2 and more than 12,000,000 inhabitants. We opted to use Landsat 5 satellite images and SEBAL algorithm methodology for surface temperature calculation. The results show that the surface temperature variation has been increasing over the years, the city of São Paulo, the presence of large industrial zones, the disordered urban growth, the presence of soil sealing through asphalt coating, are some of the factors that contribute to the emergence of heat islands. It was also evidenced the presence of freshness zones, most of them in wooded areas, which contributes to reducing the temperature and improving the living conditions of the population.

Resumo em Português:

Resumo Alterações no uso e ocupação do solo das cidades tem consequências diretas no campo térmico urbano, cujas características físicas e microclimáticas tornam-se atrativos à convivência humana. Esta pesquisa teve como objetivo analisar a variação de um índice biometeorológico e estudar quantitativamente o ciclo diurno do conforto térmico humano em Maceió-AL, por meio de dados horários disponibilizados pela estação meteorológica automática do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) entre os anos de 2004 a 2015. Em média, observa-se sensação de conforto das 00 às 09 horas UTC; das 11 às 20 UTC prevalece a sensação de desconforto térmico pelo calor. A partir das 21 UTC o desconforto devido ao calor vai apresentando uma diminuição e o conforto começa a aumentar, prevalecendo essa sensação, não sendo identificados casos de desconforto ou estresse devido ao frio. é comum, a depender da época do ano, ocorrência de horas de estresse pelo calor entre 10 a 19 UTC, com maior frequência das 15 às 17 UTC. Apesar de constatados desconforto e estresse por calor, predomina na maior parte das horas do dia condições de conforto, não sendo observados em todo o período de estudo nenhum caso de desconforto por frio.

Resumo em Inglês:

Abstract Changes in land use and occupation in cities have direct consequences in the urban thermal field, whose physical and microclimate characteristics become attractive to human coexistence. This research aimed to analyze the variation of a biometeorological index and to quantitatively study the diurnal cycle of human thermal comfort in Maceió-AL, using hourly data provided by the automatic meteorological station of the National Institute of Meteorology (INMET) between the years 2004 to 2015. On average, there is a feeling of comfort from 00 to 09 UTC; from 11 to 20 UTC the sensation of thermal discomfort by heat prevails. After 21 UTC, the discomfort due to heat decreases and comfort begins to increase, with this feeling prevailing, with no cases of discomfort or stress due to the cold being identified. It is common, depending on the time of year, for hours of heat stress between 10 to 19 UTC, more frequently from 15 to 17 UTC. Despite discomfort and heat stress, comfort conditions prevail in most hours of the day, with no case of discomfort due to cold being observed throughout the study period.

Resumo em Português:

Resumo Este artigo avalia a aplicabilidade e efetividade da ferramenta estatística “Convergência e Divergência de Médias Móveis” (MACD) à previsibilidade das vazões médias anuais do Rio Paraná medidas na cidade de Corrientes-Argentina, com amplitude temporal de 100 anos. Esta técnica é amplamente utilizada no mercado financeiro para previsão de tendências e reversões em valores de commodities e ações, tendo sofrido ajustes para uso nesse estudo. às médias móveis exponenciais (EMA) do oscilador, atribuíram-se períodos correspondentes a ciclos astronômicos que produzem efeitos na variável climatológica em estudo: o Ciclo solar de Schwabe, de periodicidade de 11,2 anos, o Ciclo Nodal Lunar, de 18,6 anos, e o Ciclo Apsidal Lunar, de 8,85 anos. Há um crescente entendimento científico de que tais parâmetros cíclicos astronômicos exercem influência no clima terrestre, inclusive sobre oscilações oceano-atmosféricas de escala global, como a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP) e a El Niño-Oscilação Sul (ENOS), que, por sua vez, sabidamente se relacionam à variável, a qual é resposta das condições de pluviometria que levam águas a dois dos rios mais importantes da bacia do Prata: o Paraná e o Uruguai. Propriedades específicas da MACD obtiveram desempenho considerável na predição de tendências de aumento/diminuição em diversos períodos nessa série centenária de vazões. Encoraja-se a aplicação da MACD a outras variáveis climáticas, como precipitação, PNM e TSM, de modo a efetivá-la como mais uma ferramenta a fornecer esteio às previsões climáticas.

Resumo em Inglês:

Abstract This article assesses the applicability and effectiveness of the statistical tool “Convergence and Divergence of Moving Averages” (MACD) to the predictability of the average annual flow of the Paraná River measured in the city of Corrientes-Argentina, with a time span of 100 years. This technique is widely used in the financial market for forecasting trends and reversals in commodities and stock prices. Given the versatile nature of this technique, its parameters were easily adapted to be implemented in this study. The periods assigned to the exponential moving averages (EMA), an inherent parameter of the oscillator, allude to astronomical cycles that produce effects on the climatological variable in the addressed timescale, namely, the Schwabe Solar Cycle, with a periodicity of 11.2 years, the Lunar Nodal Cycle, of 18.6 years, and the Apsidal Lunar Cycle, of 8.85 years. There is a growing scientific understanding that such astronomical cyclical parameters do influence the terrestrial climate, especially via the modulation of ocean-atmospheric oscillations of global scale, such as the Pacific Decadal Oscillation (ODP) and El Niño-Oscilação Sul (ENOS), which are known to be related to the variable in study, which, in turn, is responsive to the rainfall conditions that supply water to two of the most important rivers in the La Plata basin: Paraná and Uruguay. Specific properties of MACD obtained considerable performance in predicting trends of increase/decrease in several periods of that centennial data series of river flow. The use of MACD for other climate variables, such as rainfall, Sea Level Pressure and Sea Surface Temperature, is highly encouraged, in order to consummate it as an additional tool to improve confidence in climate prediction.

Resumo em Português:

Resumo Identificar áreas com um potencial risco de degradação ambiental por processos antrópicos ou naturais é importante para a gestão sustentável dos recursos naturais, principalmente nas regiões semiáridas do nordeste brasileiro. O presente estudo teve como objetivo avaliar o índice de erosão (EI30) e avaliar seus extremos na Bacia Hidrográfica do Apodi/Mossoró (BHAM) localizada no estado do Rio Grande do Norte, através da teoria dos valores extremos e associar com o padrão de chuva da região. Foram utilizados dados de precipitação da Agência Nacional das águas (ANA) e do Projeto Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Foram utilizados os critérios de informação de Akaike (AIC) e o critério bayesiano de Schwarz (BIC) para seleção de modelos matemáticos que explicam os extremos de erosividade, aliados a avaliação da correlação entre EI30 e o coeficiente de chuva (Rc). A estação meteorológica Felipe Guerra na BHAM apresentou os melhores resultados para gerar o efeito hidrológico do EI30 com dados TRMM. Conclui-se que os dados TRMM podem ser de grande avalia para estimar o EI30 onde não há dados observacionais, além disso o EI30 acompanha a sazonalidade da precipitação e foi classificado como moderado, cujos maiores valores acontecem no período de fevereiro a maio.

Resumo em Inglês:

Abstract Identifying areas with a potential risk of environmental degradation by anthropic or natural processes is important for sustainable management of natural resources, especially in the semiarid regions of northeastern Brazil. Rain erosivity is given by the Universal Soil Loss Equation (EUPS) which relates the erosive capacity of rainfall and its ability to disintegrate by the impact of the particle surface. The present study aimed to evaluate the erosion index (EI30) and to evaluate the EI30 extremes in the Apodi/Mossoró watershed through the theory of extreme values and to associate with the rainfall pattern of the region. For this, precipitation data from the Agência Nacional das águas (ANA) and the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) project were used. Among several methodologies for the selection of mathematical models that explain the extremes of erosivity, this research used the Akaike Information Criteria (AIC) and the Schwarz Bayesian Criterion (BIC), together with the correlation assessment at EI30 and the coefficient of rain (Rc). Thus, Felipe Guerra station presented the best results to generate the hydrological effect of the EI30 in the basin with TRMM data. It can be concluded that TRMM data can be of great value for the estimation of the EI30 where observational data is not available. Moreover, the EI30 follows the precipitation seasonality and was classified as moderate whose highest values occur from February to May.

Resumo em Português:

Resumo A avaliação da vulnerabilidade da população é uma análise dos impactos esperados, modelagem de risco, exposição, sensibilidade e falta de capacidade de adaptação de uma região ou de um setor específico aos efeitos de eventos climáticos extremos. A vulnerabilidade engloba uma variedade de conceitos incluindo sensibilidade ou suscetibilidade a danos e falta de capacidade para lidar e adaptar. Uma forma de analisar estes aspectos tão diferenciados é através de um processo estocástico, como a probabilidade condicional. Neste artigo, apresenta-se um modelo conceitual para avaliar a vulnerabilidade da população ao clima, levando em conta uma das regiões susceptíveis brasileiras, a Nordeste. Os resultados mostram que o indicador proposto IVPopS apresenta a região central semiárida mais vulnerável, além de uma avaliação detalhada em cada componente do indicador. áreas produtivas como Petrolina-PE estão com índices elevados de risco (0,604), exposição (0.863), sensibilidade (0,910), enquanto a incapacidade de adaptação está com índices baixos (0,002).

Resumo em Inglês:

Abstract The population's vulnerability assessment is an analysis of the expected impacts, risk modeling, exposure, sensitivity and lack of adaptability of a specific region or sector to the effects of extreme weather events. The vulnerability encompasses a variety of concepts including sensitivity or susceptibility to harm and a lack of ability to cope and adapt. One way to analyze these very different aspects is through a stochastic process, such as conditional probability. In this article, a conceptual model is presented to assess the population's vulnerability to the climate, taking into account one of the susceptible regions of Brazil, the Northeast. The results show that the proposed indicator IVPopS presents the most vulnerable central semi-arid region, in addition to a detailed assessment in each component of the indicator. Production areas such as Petrolina-PE have high levels of risk (0,604), exposure (0,863), sensitivity (0,910), while the inability to adapt is low (0.002).

Resumo em Português:

Resumo A Evapotranspiração (ET) é a segunda variável mais importante do ciclo hidrológico e influencia inúmeros processos da atmosfera. Desta forma, é interessante estudar as mudanças desta variável sob o contexto das mudanças climáticas antropogênicas e da constante ocorrência de secas no Nordeste Brasileiro (NEB). Foram analisadas as tendências da ET no NEB entre 1980 e 2016 a partir de dados em grade com alta resolução de 0.25° x 0.25º, constituindo 2071 pontos no NEB. Uma análise de agrupamentos mostrou que é plausível dividir a região em quatro grupos homogêneos. O grupo 1 é referente a área do semiárido na porção central do NEB. O grupo 2 é a faixa que circunda o semiárido. O grupo 3 localiza-se ao norte do Maranhão e o 4 na costa e noroeste do NEB. Analisando-se a tendência média da ET, observa-se que os grupos 2, 3 e 4 apresentaram tendências significativas de aumento da ET de 2,7 mm/ano, 3,51 mm/ano e 2,57 mm/ano, respectivamente. Em análise ponto por ponto, a porção central do NEB e semiárido apresentaram tendências positivas de ET anual (~0.8 mm/ano), enquanto o litoral noroeste e uma parte da região central da Bahia apresentaram tendências negativas (~1 mm/ano). Tais resultados devem estar associados as recentes tendências de temperatura e chuvas observadas no NEB, com impactos importantes nos núcleos de desertificação observados em muitas áreas da região, servindo de alerta a gestores ambientais e de recursos hídricos.

Resumo em Inglês:

Abstract Evapotranspiration (ET) is the second most important variable in the hydrological cycle and influences several atmospheric processes. Therefore, the scientific interest in studying changes in that variable under the context of climate change and the usual occurrence of droughts in the Northeast of Brazil (NEB) is particularly valid. ET trends in the NEB were analysed from high resolution grid data (0.25°x0.25°) for the period between 1980 and 2016, comprising 2071 points in the NEB. A cluster analysis has shown that the region is climatically divisible into four homogenous groups. Group 1 represents the semiarid area in the central portion of the NEB. Group 2 is formed by the non-contiguous lands that surround the semiarid region. Group 3 is located in the north of Maranhão, whereas Group 4 is composed of patches spreading mostly over the eastern coast and the northwest of the NEB. By analysing the mean ET trend, it is possible to observe that groups 2, 3 and 4 show significant upward trends of 2.7 mm/year, 3.51 mm/year and 2.57 mm/year, respectively. According to a step-by-step analysis, the central (semiarid) area of the NEB presented a positive ET trend (~0.8 mm/year), whilst the northwestern coast and part of central Bahia showed negative trends (~ -1 mm/year). Such results may be linked to recent temperature and rainfall trends observed in the NEB, with important impacts for the desertification nuclei observed in many parts of the region, which represent a warning for environmental and water resources managers.

Resumo em Português:

Resumo Esta pesquisa teve como objetivo calibrar e validar um modelo agrometeorológico de penalização por déficit hídrico aplicado à cultura do algodão herbáceo em 23 municípios da região Nordeste. Os resultados mostraram diferentes cenários, com produtividades variando de extremamente baixas, com média anual inferior a 500 kg/ha, a extremamente altas, com média anual superior a 3500 kg/ha. O processo de calibração do modelo agrometeorológico levou em consideração o nível de produtividade máxima tecnológica, estimada a partir de um ajuste estatístico baseado na série de dados das produtividades reais observadas, permitindo simulações satisfatórias dos valores disponibilizados pelo IBGE. Nos municípios com produtividades muito baixas até 500 kg/ha, a produtividade média observada (PMO) e simulada (PSO) foi de 333 e 361 kg/ha com erro médio absoluto (EMA) de ±56 kg/ha, para municípios com produtividades baixas entre 500 e 1000 kg/ha, a PMO e PSO foi de 774 e 814 kg/ha com EMA de ±172 kg/ha, nos municípios com produtividades medianas entre 1000 e 2000 kg/ha foi de 1358 e 1400 kg/ha com EMA de ±198 kg/ha, e nos municípios com altas produtividades, acima de 2000 kg/ha, a PMO e PSO foi de 3233 e 3357 kg/ha com EMA de ±319 kg/ha, respectivamente.

Resumo em Inglês:

Abstract This research aimed to calibrate and validate an agrometeorological model of penalization for water deficit applied to the herbaceous cotton culture in 23 municipalities in the Northeast region. The results showed different scenarios, with yield varying from extremely low, with an annual average of less than 500 kg/ha, to extremely high, with an annual average of more than 3500 kg/ha. The calibration process of the agrometeorological model took into account the level of maximum technological productivity, estimated from a statistical adjustment based on the data series of the actual observed yield, allowing satisfactory simulations of the values made available by IBGE. In municipalities with very low yield up to 500 kg/ha, the average observed (AOY) and simulated (ASY) yield was 333 and 361 kg/ha with mean absolute error (MAE) of ± 56 kg/ha, for municipalities with yield between 500 and 1000 kg/ha, the AOY and ASY was 774 and 814 kg/ha with MEA of ± 172 kg/ha, in the municipalities with median yield between 1000 and 2000 kg/ha, the AOY and ASY was 1358 and 1400 kg/ha with MAE of ± 198 kg/ha, and in municipalities with high yield, above 2000 kg/ha, the AOY and ASY was 3233 and 3357 kg/ha with MAE of ± 319 kg/ha, respectively.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho teve como objetivo principal gerar cenários climáticos futuros, e avaliar os impactos na produtividade do algodão herbáceo através de um modelo agrometeorólogico, quando comparada com a produtividade atual observada. Um downscaling estatístico foi empregado para obter as series futuras das variáveis meteorológicas necessárias para o cálculo da produtividade, obtido com um modelo agrometeorólogico devidamente calibrada para a realidade do algodão na região semiárida do Nordeste brasileiro. As series temporais das variáveis meteorológicas tiveram suas falhas devidamente preenchidas e passaram por um rigoroso sistema de controle de qualidade. As projeções futuras calculadas para os cenários climáticos A1B e A2, dos modelos ECHAM5-OM e HadGEM2-ES foram unanimes em apontar redução significativa das chuvas e aumento das temperaturas. A evapotranspiração, consequentemente, também apresenta tendência de aumento para o horizonte futuro estudado, de 2020 a 2080. Como impacto para a cultura do algodão, prevê-se, para 23 municípios estudados do semiárido nordestino, redução significativa da produtividade, que pode ser reduzida a aproximadamente metade da produtividade atual observada.

Resumo em Inglês:

Abstract This paper had as its primary objective the generation of future climatic scenarios and the evaluation of impacts over the productivity of upland cotton through an agrometeorological model, when compared to the current productivity observed. A statistical downscaling was used to obtain the future series of meteorological variables needed for the calculation of productivity, obtained with an agrometeorological model appropriately calibrated for the reality of cotton in the semi-arid region of Northeast Brazil. The time series of the meteorological variables had their flaws properly completed and went through a rigorous quality control system. The future projections calculated for the climatic scenarios A1B and A2, of the models ECHAM5-OM and HadGEM2-ES were unanimous in pointing out the significant reduction in rainfall and temperature rising. The evapotranspiration, consequently, also presents an upward trend for the future horizon studied, from 2020 to 2080. As impact for the cotton crop, is predicted, for the 23 studied municipalities of the northeast semi-arid, a significant reduction in productivity, which can be reduced to approximately half of the current observed productivity.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho é analisar a variação anual e os efeitos do modo de variabilidade atmosférica El Niño (Canônico e Modoki) na Coluna Total de Ozônio (CTO) sobre o Nordeste Brasileiro (NEB) entre 1997 e 2018 utilizando dados dos sensores Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) e Ozone Monitoring Instrument (OMI). Foi constatada uma variação mensal média em toda área estudada com comportamento típico de domínio do ciclo anual na variabilidade sazonal, apresenta valor mínimo no mês de maio e máximo em outubro. Observou-se uma tendência de decaimento na série dos valores médios durante o período analisado. Análises de agrupamento revelaram que diferentes regiões da NEB possuem comportamentos e valores médios de CTO diferenciados. Análise de ondeletas expôs ciclos de doze meses de duração atuando na CTO em toda área estudada, ciclos de seis meses, demonstrando que o ciclo semianual domina a variabilidade sazonal em menores latitudes, e ciclos de dois-três anos, representando a importante atuação da Oscilação Quase Bienal (OQB). As médias das anomalias mostram que eventos El Niño afetam a CTO causando, predominantemente, diminuição de seus valores. Esses eventos em modalidade Modoki tem maior potencial em afetar a CTO que os Canônicos com anomalias negativas de maior intensidade.

Resumo em Inglês:

Abstract The objective of this work is to analyze the annual variation and the effects of the atmospheric variability mode El Niño (Canonical and Modoki) on the concentration of the Total Ozone Column (TOC) on the NEB between 1997 and 2018 using data generated by the sensors Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) and Ozone Monitoring Instrument (OMI). An average monthly variation was observed, with typical behavior of the annual cycle domain in the seasonal variability, presenting a minimum value in May and maximum in October. There was a declining trend in the series of average values for the entire area. Cluster analysis revealed that different regions of the study area have slightly different behaviors and mean values of the total ozone column. Wavelet analysis was used, which exposed cycles of twelve months in length throughout the studied area, six-month cycles, demonstrating that the semi-annual cycle dominates seasonal variability in lower latitudes, and also two to three years cycles, representing the important performance of the Quasi-Biennial Oscillation (QBO). Anomaly averages show that El Niño events affect TOC causing predominantly a decrease in their values. These Modoki events have a greater potential to affect TOC variations than canonical events, with negative anomalies of greater intensity.

Resumo em Português:

Resumo Este estudo apresenta a segunda etapa da avaliação espaço-temporal das tendências a longo prazo nos valores da Coluna Total de Ozônio (CTO) sobre o Nordeste Brasileiro (NEB) durante a atuação do modo de variabilidade atmosférica El Niño - Oscilação Sul (ENOS), com foco na fase La Niña (modalidades Canônica e Modoki). O objetivo é analisar a variação anual e os efeitos desse fenômeno na região de estudo no período entre 1997 e 2018. Os dados utilizados são provenientes de sensoriamento remoto, gerados pelos sensores Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) e Ozone Monitoring Instrument (OMI), disponibilizados pela National Aeronautics and Space Administration (NASA), e analisados através de médias, valores de anomalias e diagramas hovmoller. Foi constatado que eventos La Niña provocam, predominantemente, aumento na concentração de ozônio sobre o NEB. Nos períodos de atuação desse modo de variabilidade a desaceleração da Circulação Brewer-Dobson (CBD) é causada pela intensificação dos ventos alísios gerando acúmulo de ozônio na região tropical. Entre as duas modalidades, fenômenos Modoki apresentam esse efeito mais intensificado. O maior (+6,5) e menor (-3,0) valor médio mensal de anomalia obtidos ocorreram durante sua atuação, registrados na região norte do NEB em julho e setembro, respectivamente.

Resumo em Inglês:

Abstract This study presents a second stage of the spatio-temporal assessment of long-term trends in ozone concentrations in Northeast Brazil (NEB) under the influence of the El Niño - South Oscillation (ENSO) with emphasis on the La Niña phase (Canonical and Modoki). The objective is to analyze the annual variation and the effects of this phenomenon in the Total Ozone Column (TOC) over the NEB, between 1997 and 2018. The data come from remote sensing, generated by the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) and Ozone Monitoring Instrument (OMI) sensors, made available by National Aeronautics and Space Administration (NASA), and analyzed using mean, anomaly values and hovmoller diagrams. It was found that La Niña events cause, predominantly, an increase in the concentration of ozone over the NEB. During periods of action of this mode of variability, the deceleration of Brewer-Dobson circulation (CBD) is caused by the intensification of trade winds, generating ozone accumulation in the tropical region. Between the two modalities, Modoki show this effect more intensified. The highest (+6.5) and lowest (-3.0) average monthly anomaly values obtained occurred during his performance, recorded in the northern region of NEB in July and September, respectively.

Resumo em Português:

Resumo O monitoramento dos parâmetros biofísicos de uma determinada região é de suma importância para sua população, tendo em vista os impactos causados por fenômenos climáticos de grande escala e a sazonalidade dos sistemas meteorológicos que afetam a região. Portanto, o objetivo do estudo é analisar a sazonalidade dos parâmetros biofísicos índice de Vegetação por Diferença Normalizada (IVDN) e temperatura da superfície terrestre (TST) assim como, sua interação com a chuva no Estado de Alagoas para os anos de 2001 e 2016 sobe influência de La Niña. Foram utilizados produtos de IVDN e TST do sensor MODIS, satélite TERRA, processados através do software Qgis 2.18.3. Inicialmente, foram realizados cálculos com os fatores de ajuste nas imagens de IVDN e TST, e posteriormente foram elaborados os mapas temáticos. Os resultados obtidos mostram um aumento no último trimestre do ano de 2016 nas classes de vegetação rala e solo exposto e uma diminuição da vegetação densa em relação ao ano de 2001, nas demais classes houve uma variabilidade sazonal da cobertura vegetal. Os mapas de TST apresentam correlação forte com o IVDN, mostrando uma relação inversamente proporcional entre os parâmetros. Na precipitação verificou-se a sua influência direta na resposta do IVDN e TST, devido ao tipo de vegetação encontrado na região.

Resumo em Inglês:

Abstract The monitoring of the biophysical parameters of a given region is of paramount importance for its population, in view of the impacts caused by large-scale climatic factors and the seasonality of the meteorological systems that affect the region. Therefore, the objective of the study is analyzing the seasonality of the biophysical parameters Index of Vegetation by Normalized Difference (IVDN) and Land surface temperature (LST) as well, TST interaction with rainfall in the State of Alagoas for the years 2001 and 2016 rises under the influence of La Niña. IVDN and TST product TST from the MODIS sensor, TERRA satellite, were processed using the Qgis 2.18.3 software. Initially, calculations were performed with the adjustment factors in the IVDN and TST images, and later the thematic maps were prepared for the analyzes. The result TST obtained show an increase in the last quarter of 2016 in the classes of thin vegetation and exposed soil and a decrease in dense vegetation compared to 2001, in the other classes there is a seasonal variability of the vegetation cover. TST maps have direct influence with IVDN, showing an inversely proportional relationship between the parameters. In precipitation, TST direct influence on the response of IVDN and TST was verified, due to the type of vegetation found in the region.

Resumo em Português:

Resumo Neste estudo, um modelo de downscaling estatístico (MDE) baseado na metodologia de análogos foi usado para projetar padrões futuros de precipitação e temperatura na cidade de Maceió, litoral leste do Nordeste (9,7° S; 35,7° W; 64,5m), e avaliar seus impactos na produtividade da cana de açúcar. Dados observados históricos foram usados para o downscaling da precipitação e temperatura usando diferentes modelos climáticos globais (CanESM2, CNRM-CM5, IPSL-CM5A-MR, GFDL-ESM2M, MIROC-ESM, MPI-ESM-MR, e NorESM1-M) em relação ao período de referencia (1961-1990), e, em seguida, para cenários futuros de 2021 a 2080. Os dados foram analisados em decêndios, mesmo passo de tempo do modelo agrometeorológico usado para a cultura. Ao contrário do que se esperava, a combinação de redução das chuvas e aumento da evapotranspiração nos cenários futuros não diminuiu a estimativa da produtividade, com previsão de aumento. A este fato pode-se atribuir que a redução das chuvas previstas, mais acentuadas no período chuvoso, não serão decisivas para a diminuição da produtividade, pois na maioria dos modelos climáticos há previsão de aumento das chuvas no período seco de setembro a dezembro, crítico para o crescimento inicial da cultura, que tem calendário de plantio a partir do primeiro decêndio de setembro.

Resumo em Inglês:

Abstract In this study, a statistical downscaling model (SDSM) based on the analogous methodology was used to project future patterns of precipitation and temperature in the city of Maceió, east coast of northeastern Brazil (9.7° S; 35.7° W; 64.5m), and to evaluate its impacts on sugar cane yield. Historical observed data were used for downscaling precipitation and temperature using different global climate models (CanESM2, CNRM-CM5, IPSL-CM5A-MR, GFDL-ESM2M, MIROC-ESM, MPI-ESM-MR, and NorESM1-M) in relation to the reference period (1961-1990), and then for future scenarios from 2021 to 2080. The data were analysed in a ten days period, the same time step as the agrometeorological model used for culture. Contrary to what was expected, the combination of reduced rainfall and increased evapotranspiration in future scenarios did not decrease the estimate of yield, with an increase forecast. This effect can be attributed to the fact that the reduction in predicted rainfall, which was more pronounced in the rainy season, was not decisive for the decrease in yield, since in most MCGs there is a forecast of increased rainfall in the dry period from September to December, which is crucial for the initial growth of the crop, which has a planting schedule from the first ten-day period of September.

Resumo em Português:

Resumo Um dos fatores mais importantes em qualquer programa de gerenciamento dos recursos hídricos é ter o conhecimento sobre os processos naturais que regulam o ciclo hidrológico. O objetivo desse estudo foi realizar a estimativa da Evapotranspiração de referência (ETo) na bacia hidrográfica do Baixo São Francisco (BSF), com uso do método de Penman-Monteith (PM) recomendado pela Food and Agriculture Organization (FAO), no período de 2009 a 2018. O primeiro passo da pesquisa foi realizar o preenchimento de falhas em dados de superfície, utilizando o método estatístico média preditiva (Predictive Mean Matching-PMM). Após validação desse método, pôde-se estimar a ETo pelo método PM-FAO, onde observou-se que a dinâmica temporal da ETo na maior parte das localidades de estudo segue um padrão semelhante, tendo apenas valores diferentes nos seus máximos e mínimos. Com relação aos valores médios diários de ETo, Pão de Açúcar, em Alagoas, teve o maior valor na região de estudo, 4,69 mm.dia−1 e Arapiraca, também em Alagoas, o menor valor com 4,18 mm.dia−1. A média do total anual acumulado de ETo do BSF para o período foi de 1635,23 mm.ano−1. A baixa ETo observada durante o período chuvoso (abril a julho) está associada às temperaturas mais baixas. O trabalho obteve bons resultados, se comparado com outros estudos já realizados no BSF.

Resumo em Inglês:

Abstract One of the most important factors in any water resource management program is having the knowledge about the natural processes that regulate the hydrological cycle. The aim of this study was to estimate the reference Evapotranspiration (ETo) in the Baixo São Francisco watershed (BSF), using the Penman-Monteith (PM) method recommended by the Food and Agriculture Organization (FAO), in the period 2009 to 2018. The first step of the research was to fill in gaps in surface data, using the statistical predictive mean method (Predictive Mean Matching-PMM). After validation of the method, it was possible to estimate ETo using the PM-FAO method, where it was found that the temporal dynamics of ETo in most study locations follow a similar pattern, having only different values in their maximums and minimums. Regarding the average daily ETo values, Pão de Açúcar, in Alagoas, had the highest value in the study region, 4.69 mm.day−1 and Arapiraca, also in Alagoas, the lowest value with 4.18 mm.day−1. The average of the accumulated annual total of ETo of the BSF for the period was 1635.23 mm.year−1. The low ETo observed during the rainy season (April to July) is associated with lower temperatures. The work obtained good results, if compared with other studies already conducted in lower San Francisco.

Resumo em Português:

Resumo Nas extremidades de zonas frontais que atingem o Nordeste brasileiro (NEB), em alguns eventos, desenvolve-se convecção, e em outras frentes isso não ocorre. Os eventos em que ocorre convecção profunda sobre o NEB, estão associados a eventos de precipitação intensa e possíveis transtornos associados. Por isso, o objetivo geral é analisar as diferenças dos processos dinâmicos e termodinâmicos nestes eventos e obter os padrões de circulação. Foram utilizados dados de reanálise do modelo global do NCEP/NCAR e imagens de satélite do canal infravermelho para o período de dez anos (2000-2009). Durante este período, foram identificadas 103 zonas frontais no NEB. O maior número das frentes foi detectado nos anos de 2002 e 2007 (14 e 13, respectivamente) e o menor, nos anos de 2004 e 2005 (5 e 6, respectivamente). A atividade convectiva na extremidade frontal foi formada em 68 eventos (Grupo 1, G1), e em 35 eventos foi identificada banda de nebulosidade pouco ativa (Grupo 2, G2). A análise termodinâmica foi baseada na análise de dados de radiossondagens em 5 estações do NEB e a instabilidade foi avaliada pela Convective Available Potencial Energy (CAPE) e índices de instabilidade K, Total Totals (TT) e Lifted index (LI). CAPE e LI mostraram as maiores diferenças entre os casos de G1 e G2. Os eventos do G1 foram encontrados durante todas as estações do ano, porém mais frequentes durante o verão (33 casos), nas transições fria (19 casos) e quente (14 eventos) e 1 evento no inverno. Os eventos do G2 foram mais frequentes durante o inverno (22 eventos), 7 eventos foram observados nas transições frio e quente e não foram observados durante o verão. Foram elaborados os padrões da circulação em G1 e G2 em baixos, médios e altos níveis. Sistemas sinóticos do G1 criaram confluência das correntes em baixos e médios níveis sobre o NEB, todavia no G2 foi observada circulação anticiclônica. Em altos níveis a presença do VCAN, ou de um cavado intenso, foi típico para G1.Os padrões de circulação e conclusões sobre utilização de índices de instabilidade pode facilitar na previsão de desenvolvimento de convecção na extremidade frontal.

Resumo em Inglês:

Abstract At the extremities of frontal zones, which pass in the Northeastern Brazil (NEB), convection and intense rainfall in some events were developed and, in other fronts, were not. Therefore, the general objective is to analyze the differences in dynamic and thermodynamic processes in these events and to create circulation patterns. Reanalysis data from the global NCEP / NCAR model and satellite infrared images were used for the period of ten years (2000-2009). During the studied period, 103 frontal zones were identified in the NEB. The highest number of the fronts was detected in 2002 and 2007 (14 and 13, respectively) and the lowest in 2004 and 2005 (5 and 6, respectively). Convective activity at the front extremities was formed in 68 events (Group 1, G1) and in 35 events a low active cloud band was identified (Group 2, G2). The thermodynamic was based on the analysis of radiosonde data in the 5 meteorological stations of NEB and instability was evaluated by CAPE and instability indexes K, TT and LI. CAPE and LI showed the greatest differences in G1 and G2. G1 events were found during all seasons of the year, but, more frequently, they were detected during the summer (33 cases), in the cold (19 cases) and hot (14 events) transitions and 1 event in the winter. The G2 events were more frequent during the winter (22 events), 7 events were observed in the cold and hot transitions and none was observed during the summer. Circulation patterns in G1 and G2 were developed at the low, medium and high levels. Synoptic systems of G1 created confluence of currents at the low and medium levels over the NEB, however, in G2, an anticyclonic circulation was observed. The presence of Upper Tropospheric Cyclonic Vortex (UTCV) or an intense trough was typical for G1 at the high levels. Circulation patterns and conclusions about the use of instability indices can facilitate the forecast of the convection development at the frontal extremities.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho pretende avaliar o comportamento da EOA (espessura ótica dos aerossóis) sobre regiões da América do Sul (Cone Sul, Amazônia legal, do Nordeste do Brasil e Sul do Brasil), com característica climáticas diversas, analisando seu comportamento médio para o período dos anos de 2005 a 2019. Os dados são coletados pelo sensor OMI (Ozone monitoring Instrument) da NASA (National Aeronautics and Space Administration) a bordo do satélite Aura com resolução espacial de 1° x 1° e resolução temporal diária. Dos dados utilizados foram feitas médias e percentis, foi observado que existe um comportamento sazonal nos locais analisados, com maiores valores (0,35 e 0,34) encontrados nas estações secas e menores nas estações chuvosas (0,15 e 0,16). Ao analisar sistemas que influenciam e os períodos de chuva e de seca das regiões, foi observado a relação da concentração de aerossóis com a precipitação, pois os valores máximos de aerossóis acontecem nas estações secas e esse padrão se repete em todas regiões com exceção da região Nordeste onde fatores além dos climatológicos parecem ter uma maior influencia. é levantada como uma das hipóteses a influencia antropogênica tendo em vista os altos níveis de emissões das grandes capitais no litoral da região.

Resumo em Inglês:

Abstract This work aims to evaluate the behavior of AOD (aerosol optical depth) over South American regions (Southern Cone, Legal Amazon, Northeastern Brazil and Southern Brazil), with different climate characteristics, analyzing their average behavior for the period from 2005 to 2019. The data are collected from OMI (Ozone Monitoring Instrument) sensor of NASA (National Aeronautics and Space Administration) aboard the Aura satellite with spatial resolution of 1° x 1° and daily temporal resolution. From the data used, were made averages and percentiles, it was observed that there is a seasonal behavior in all the analyzed locations, with highest values (0.35 and 0.34) being found in the dry seasons and lowest in the rainy seasons (0.15 and 0.16). When analyzing influencing systems and the periods of rain and drought in the regions, it was possible to observe the relationship between the concentration of aerosols and precipitation, as the maximum values of aerosols occur in the drier seasons and this pattern is repeated in all regions except from the Northeastern region where other factors than climatological seem to have a greater influence, the anthropogenic influence is one of the hypotheses due to the location of the largest capitals of the region at the coast.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho é melhorar a previsão da velocidade do vento usando o modelo atmosférico de mesoescala Weather Research and Forecasting (WRF) e Rede Neural Artificial (RNA) não linear auto regressiva com entrada externa (NARX), sem entrada externa (NAR). A acurácia dos prognósticos foi aferida com dados observados (OBS) mensurados a cada 10 min, em uma torre anemométrica de 50 m de altura, localizada em Craíbas região Agreste de Alagoas. A estatística univariada indicou que os prognósticos representaram bem a evolução temporal do vento no período estudado (abril de 2015). As velocidades médias, máximas e mínimas de OBS foram de 5,26 m.s−1, 12,29 m.s−1 e 0,01 m.s−1, nesta mesma sequência, os prognósticos variaram entre (5,18 m.s−1 a 5,41 m.s−1), (11,58 m.s−1 a 13,92 m.s−1) e (0,01 m.s−1 a 0,36 m.s−1). Na análise bivariada as métricas estatísticas utilizadas para averiguar a acurácia das previsões resultaram no seguinte: Desvio médio (-0,31 a 0,04 m.s−1); Raiz do desvio quadrático médio (1,14 a 1,27 m.s−1); Desvio percentual absoluto médio (22 a 23%); E coeficiente de correlação (0,63 a 0,72). Esses resultados, apesar de considerar um período curto de dados, indicam o potencial de aplicação da RNA e WRF na previsão da velocidade do vento.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this work is to improve wind speed forecasting, using the atmospheric mesoscale model Weather Research and Forecasting (WRF) and Artificial Neural Network (ANN) nonlinear auto regressive (with external input - NARX and without external input - NAR). The accuracy of the predictions was measured with observed data (OBS) measured every 10 min in an anemometric tower 50 m high, located in Craíbas (dry region of Alagoas State). The univariate statistics indicated that the forecasting represented well the wind temporal evolution in the studied period (April 2015). The average, maximum and minimum OBS speeds were 5.26 m.s−1, 12,29 m.s−1 and 0,01 m.s−1. Predictions ranged from 5.18 m.s−1 to 5.41 m.s−1 for the average, 11.58 m.s−1 to 13.92 m.s−1 for the maximum and 0.01 m.s−1 to 0.36 m.s−1 for the minimum. On the bivariate analysis, the statistical metrics used resulted in the following: Mean Error (ME) from -0.31 m.s−1 to 0.04 m.s−1; The root mean square error (RMSE) from 1.14 m.s−1 to 1.27 m.s−1; Mean Absolute Percentage Error (MAPE) from 22 to 23%; Correlation coefficient from 0.63 to 0.72. These results, despite considering a short period of data, indicate the potential for applying ANN and WRF in forecasting wind speed.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho avaliou as queimadas e os incêndios na Região Metropolitana de Maceió (RMM) via dados de focos de calor (FC) disponíveis no BQueimadas para no período de 1999 a 2019. A série temporal de focos calor foi submetida às análises estatísticas descritivas e multivariadas (Análise de Agrupamento - AA) juntamente com Vegetation Health Index (VHI) aplicadas aos FC nos municípios da RMM. Com base no agrupamento hierárquico identificaram-se três grupos homogêneos (G1, G2 e G3) de FC e o município de Atalaia que não se agrupou (NA). Os Grupos G1 (145,5 ± 7,77 FC) e G2 (28,5 ± 44 FC) apresentaram similaridades quanto à sazonalidade dos FC. Enquanto o Grupo G3 (91 ± 7,07 FC) que inclui a capital Maceió, apresentou distribuição irregular espacialmente. Toda a variabilidade dos FC está associada às atividades agrícolas vigentes na RMM. Mas também, à negligência de ateio de material inflamável sobre a vegetação propicia aumento de incêndios e queimadas, principalmente na colheita da cana-de-açúcar.

Resumo em Inglês:

Abstract This work evaluated the burnings and fires in the Maceió Metropolitan Region (MMR) via Fire Foci (FF) data available in BQueimadas for the period 1999 to 2019. The FF time series was submitted to descriptive and multivariate statistical analysis (Cluster Analysis - CA) together with the Vegetation Health Index (VHI) applied to the fire foci in the municipalities of MMR. Based on the hierarchical grouping, three homogeneous groups (G1, G2 and G3) of FF were identified and the municipality of Atalaia was not grouped (NA). Groups G1 (145.5 ± 7.77 FF) and G2 (28.5 ± 44 FF) presented similarities regarding the seasonality of the foci. While Group G3 (91 ± 7.07 FF), which includes the capital Maceió, presented irregular distribution spatially. All the variability of the FF is associated with the agricultural activities in the MMR. But also, the negligence of atheism of flammable material on the vegetation propitiates an increase of fires and burns, mainly in the sugarcane harvest.

Resumo em Português:

Resumo Modelos empíricos chuva-vazão vêm sendo cada vez mais usados nas últimas décadas, devido a indisponibilidade de dados de entrada dos modelos conceituais, e à confiabilidade, rapidez, e menor complexidade destes modelos. Neste contexto, foi aplicada a técnica de Regressão por Componentes Principais (RCP) na simulação das vazões médias mensais de oito estações fluviométricas na Bacia Hidrográfica do Xingu (BHX), pertencente a grande bacia hidrográfica amazônica. Na BHX se encontra a usina hidroelétrica de Belo Monte, além de importantes áreas de preservação ambiental. Demonstra-se na pesquisa o grau de relação entre a precipitação e vazão, entrada e resposta do modelo chuva-vazão baseado em RCP, e os respectivos graus de defasagem com eficiência preditiva. A RCP apresentou bons resultados na simulação das vazões mensais em todas as estações selecionadas, caracterizando bem a dinâmica das séries temporais com resultados ótimos nos períodos de estiagem (maio a outubro) e tendência a leve subestimativa nos períodos chuvosos (novembro a abril). Tais resultados utilizando a precipitação observada na simulação das vazões da BHX permitem concluir que um bom sistema de previsão climática para a precipitação sazonal poderá inferir um grau preditivo importante para as vazões com até três meses de antecedência.

Resumo em Inglês:

Abstract Empirical rainfall-streamflow models have been increasingly used in recent decades, due to the unavailability of input data from conceptual models, and the reliability, speed, and less complexity of these models. In this context, the Principal Component Regression technique (PCR) to simulate the monthly average streamflow of eight river stations in the Xingu River Basin (XRB) was applied, which belongs to the large Amazon basin. The XRB has the Belo Monte hydroelectric plant, as well as important areas of environmental preservation. The degree of relationship between rainfall and streamflow, input and response of the rainfall-streamflow model based on PCR is shows in the research and the respective degrees of lag with predictive efficiency. The PCR showed good results in the simulation of the monthly streamflow in all the selected stations, characterizing well the dynamics of the time series with excellent results in the dry periods (May to October) and a tendency to slightly underestimate in the rainy periods (November to April). These results, using the rainfall observed for streamflow simulation in the XRB, allow us to conclude that a good climate forecasting system for seasonal rainfall can infer an important predictive degree for streamflow up to three months in advance.

Resumo em Português:

Resumo O cultivo de milho em regime de sequeiro no estado de Alagoas é determinado pela variabilidade climática, especialmente sob as recorrentes secas que influenciam a recarga dos recursos hídricos em toda a região Nordeste do Brasil. Uma das formas de minimizar o risco de perdas é estabelecer uma janela climática ótima para o plantio. Nessa pesquisa utilizou-se um modelo agrometeorológico de penalização por déficit hídrico para simular a produtividade em todos os municípios de Alagoas no período de 1980 a 2015. A alta correlação entre simulações e observações, e o erro médio absoluto baixo para estações de referência validaram o modelo. Há diferentes janelas favoráveis ao plantio, mais curta no sertão durante o mês de abril, entre o terceiro decêndio de março e o terceiro decêndio de maio no agreste, e entre o primeiro decêndio de março e o segundo decêndio de junho no leste alagoano. Em média, as perdas relativas de produtividade no sertão são de 45%, no agreste de 40% a 45%, e em torno de 20% no leste. Estes resultados podem auxiliar o Zoneamento Agrícola de Risco Climático de Culturas do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a estabelecer um calendário mais criterioso para a semeadura do milho no estado de Alagoas.

Resumo em Inglês:

The cultivation of corn under a rainfed regime along the state of Alagoas is deeply influenced by climate variability, especially when considering the recurring droughts affecting the entire Northeast region of Brazil. One way of minimizing the risk of losses is establishing a climate window that is optimal for the sowing time. This study resorted to an agrometeorological model of damages by water deficit to simulate the productivity in every municipality of Alagoas from 1980 to 2015. The high correlation between simulations and observations, and the low absolute mean error for reference stations validated the model. There are different windows favourable to planting, shorter in the hinterland during the month of April, between the third ten days of March and the third ten days of May in the wild, and between the first ten days of March and the second ten days of June in eastern Alagoas. On average, relative productivity losses are about 45% in “Sertão”, 40-45% in “Agreste”, and around 20% in the coast. Such results can aid the Brazilian Ministry of Agriculture, Livestock, and Supply, in the elaboration of its Agricultural Climate Risk Zoning of Crops, potentially resulting in a more considerate calendar for corn sowing in Alagoas.