Resumo em Português:

Resumo O entendimento dos processos de formação, bem como a previsibilidade das geadas, é de suma importância para evitar prejuízos socioeconômicos, principalmente nas regiões que são propícias a ocorrência do fenômeno, como nas Regiões Sul e Sudeste do Brasil. Dentre os diversos métodos de prever as geadas, destaca-se a modelagem numérica, a qual, para este estudo, utilizou-se o modelo regional WRF. Este modelo permite escolher o conjunto de parametrizações, o que torna possível avaliar aquelas que melhor reproduzem as condições atmosféricas. Neste trabalho a avaliação das parametrizações foi realizada a partir de cinco eventos de geada, abrangendo sete municípios da Região Sul do Brasil. O modelo foi executado com aninhamento de grade para três domínios (30, 10 e 3 km de resolução) e para três conjuntos de parametrizações. O resultado apontou o menor erro quando se utilizou o seguinte conjunto de parametrizações: Dudhia para onda curta, RRTM para onda longa, WDM6 para microfísica de nuvens e YSU para a camada limite planetária. Posteriormente, um índice de geada (IG) foi aplicado para determinar qual melhor conjunto reproduz as condições da ocorrência da geada. O mesmo conjunto de parametrizações mostrou um melhor ajuste, evidenciando que a microfísica de nuvens e a radiação possuem pesos mais significativos na previsão do fenômeno geada.

Resumo em Inglês:

Abstract Understanding the formation processes, as well as the predictability of frosts, is of paramount importance to avoid socioeconomic damage, especially in regions that are prone to the occurrence of the phenomenon, such as in the South and Southeast of Brazil. Among the various methods of forecasting frosts, numerical modeling stands out, which, for this study, used the regional model WRF. This model uses physical parameterizations to represent the sub-grid processes. The WRF allows to choose the parameterization set to be used, in this way, it is possible to evaluate the ones that best reproduce the atmospheric conditions. In this work, the evaluation of the parameterizations was carried out for a set of five cases, covering seven municipalities in the Southern Region of Brazil. The model was executed with grid nesting for three domains: 30, 10 and 3 km of resolution. and for three sets of parameterizations. The result showed that the smallest error was obtained when using the following set of parameterizations: Dudhia for short wave, RRTM for long wave, WDM6 for cloud microphysics and YSU for the planetary boundary layer. Subsequently, a frost index (GI) was applied to the data in order to determine which would better predict the conditions for the occurrence of frost. Again, the same set of parameterizations was better compared to the other sets, showing that the cloud and radiation microphysics have more significant weights in the forecast of the frost phenomenon.

Resumo em Português:

Resumo A presente pesquisa avaliou a distribuição espacial do risco de seca na bacia hidrográfica do lago Titicaca localizada em território peruano para uma escala de distrito, com base em perigo e vulnerabilidade. O perigo foi quantificado com o déficit de precipitação usando índice de Precipitação Padronizado (SPI, por suas siglas em inglês), para uma escala de tempo de três meses; e a vulnerabilidade foi obtida de acordo com os indicadores socioeconômicas e físicas da bacia. Os resultados mostram que a seca é fortemente modulada por condições anômalas de TSM dos oceanos circundantes, principalmente pela região do Pacífico. Na Bacia do Lago Titicaca, foi identificado que aproximadamente 50% dos distritos apresentam alto a muito alto risco de seca, localizados principalmente no Noroeste, centro-leste, e centro-sul da bacia. Esses distritos apresentam um maior déficit de precipitação e apresentam indicadores mais vulneráveis ao perigo de seca devido ao facto de depender economicamente de uma agricultura de sequeiro precária e de um sistema de pecuária extensiva e mista. Nesta área estão as províncias mais importantes da região alto-andino, como Puno, San Roman, Azángaro, Melgar e Carabaya, e destacam-se distritos como Puno e Juliaca considerado o capital econômico do departamento de Puno.

Resumo em Inglês:

Abstract The present research has assessed the spatial distribution of drought risk in the Titicaca Lake Basin located in Peruvian territory for a district scale, based on hazard and vulnerability. Drought hazard has been quantified with the deficit of precipitation using the Standardized Precipitation Index (SPI) for a time scale of 3-months, and the vulnerability has been obtained according to the socio-economic and physical indicators of the Basin. The results show that the drought is strongly modulated by anomalous SST conditions of the surrounding Oceans, mainly by the Pacific region. Over the Titicaca Lake Basin was identified that about 50% of districts present a high to very high risk of drought mainly, in the northwestern, central-east, and central-south of the Basin. These districts have a larger deficit of precipitation and showed indicators that are more vulnerable to the drought hazard due to that economically depends on precarious rainfed agriculture and an extensive and mixed livestock system. Within this area are the most important provinces of the high-Andean region, such as Puno, San Roman, Azángaro, Melgar, and Carabaya, and outstanding districts as Puno and Juliaca, considered the economic capital of the department of Puno.

Resumo em Português:

Resumo A relação entre a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e o Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) foi analisada durante 34 verões austrais, de acordo com as fases positivas, negativas e neutras do El Niño Oscilação Sul (ENOS). Anomalias das componentes zonais e meridionais do vento, foram calculadas com base na climatologia de 1979-2013 no nível de 200 hPa, e submetidos ao filtro de Lanczos nas bandas temporais de 20-90 dias e 200 dias passa baixa, com a intenção de destacar as variabilidades intrassazonal e interanual, através da análise observacional de três composições médias de ZCAS referentes às fases positiva, negativa e neutra do ENOS. As composições filtradas nas bandas intrassazonal e interanual revelam a intensificação do VCAN tanto para os casos de ZCAS-El Niño e de ZCAS-Neutras, enquanto que a variabilidade interanual durante eventos de ZCAS sob anos de La Niña inibem a ação do VCAN próximo do continente a partir de uma circulação anticiclônica na região.

Resumo em Inglês:

Abstract The relationship between the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) and the Upper Tropospheric Cyclonic Vortex (UTCV) was analyzed over 34 summers, with positive, negative and neutral phases of El Niño Southern Oscillation. Zonal and meridional wind components anomalies, calculated based on climatology between 1979-2013 at the level of 200 hPa, were submitted to the Lanczos filter for 20-90 days and 200 days low pass bands, with the intention of highlighting intraseasonal and interannual variability, ensuring three mean compositions of SCAZ referring to the positive, negative and neutral phases of ENSO. The compositions for the intraseasonal and interannual band reveal the intensification of the UTCV for both SACZ-El Niño and SACZ-Neutral, while the interannual variability during SACZ events under La Niña activity inhibit the formation of the UTCV near the continent due to anticyclonic circulation in the area.

Resumo em Português:

Resumo Os incêndios ocorrem devido às ações antrópicas e causam problemas socioambientais no Nordeste do Brasil (NEB). Portanto, este estudo avaliou a variabilidade espaço-temporal dos focos de calor (FC) nas três mesorregiões climáticas de Alagoas: Sertão, Leste e Agreste Alagoano. Os dados de FC foram obtidos do Banco de Dados de Queimadas (BDQueimadas) entre 1998-2020. A série temporal de FC foi submetida às análises estatísticas descritiva, exploratória e multivariada aplicada aos 102 municípios alagoanos. Com base no agrupamento hierárquico identificaram-se três grupos homogêneos (G1, G2 e G3) no Sertão e dois grupos homogêneos de FC no Agreste e Leste Alagoano (G1 e G2). Alguns municípios não formaram grupos (NA), tais como: Belo Monte (26,83 ± 25,87 focos), Limoeiro de Anadia (54,48 ± 38,65 focos), Penedo (262,83 ± 183,80 focos) e Coruripe (553 ± 369,40 focos). A variabilidade interanual dos FC em Alagoas está associada com atividades agrícolas, desmatamento, novas áreas para a criação de animais e colheita da cana-de-açúcar. Na avaliação espacial via densidade de FC por município utilizou-se o período total (1998-2020) e os anos de destaque na série temporal (2012 e 2019). O maior registro de densidade de FC no período total encontra-se na mesorregião do Leste Alagoano e não se descarta que os anos em destaque sejam influenciados pela ocorrência de seca e períodos de estiagens em Alagoas.

Resumo em Inglês:

Abstract Fires occur due to anthropic actions and cause socio-environmental problems in Northeast Brazil (NEB). Therefore, this study evaluated the spatiotemporal variability of fire focis (FF) in the three climatic mesoregions of Alagoas: Arid Zone, East and Hinterland Alagoano. FF data were obtained from the Queimadas Database (BDQueimadas) between 1998-2020. The FF time series was submitted to descriptive, exploratory, and multivariate statistical analysis applied to 102 municipalities in Alagoas. Based on the hierarchical grouping, three homogeneous groups were identified (G1, G2 and G3) in the Arid Zone and two homogeneous groups of FF in the Hinterland and East Alagoas (G1 and G2). Some municipalities did not form groups (NA), such as: Belo Monte (26.83 ± 25.87 foci), Limoeiro de Anadia (54.48 ± 38.65 foci), Penedo (262.83 ± 183.80 foci) and Coruripe (553 ± 369.40 foci). The interannual FF variability in Alagoas is associated with agricultural activities, deforestation, new areas for animal husbandry and sugarcane harvest. In the spatial evaluation via FF density per municipality, the total period (1998-2020) and the years highlighted in the time series (2012 and 2019) were used. The highest FF density record in the total period is found in the East Alagoas mesoregion and it is not ruled out that the highlighted years are influenced by the occurrence of drought and dry periods in Alagoas.

Resumo em Português:

Resumo O crescimento da área irrigada no Cerrado afeta o volume de água captado nas bacias hidrográficas, influenciando diretamente na disponibilidade e alocação dos recursos hídricos. Em bacias com predominância da agricultura irrigada, torna-se fundamental a compreensão da variação espaço-temporal da evapotranspiração real de uma cultura (ETR), para o mais assertivo planejamento e gerenciamento dos reservatórios. Considerando o potencial de cultivo do trigo no Cerrado, o estudo tem por objetivo estimar a demanda hídrica da cultura nas safras de 2018 e 2019, por meio dos modelos SEBAL e SSEBop. Em comparação com o método da razão de Bowen, o SEBAL apresentou variações de R2 entre 0,86 e 0,72, tendo seu desempenho classificado como satisfatório. O RMSE determinado foi de 0,50 mm d−1 em 2018 e de 0,42 mm d−1 em 2019. O modelo SSEBop expressou melhor desempenho nas duas safras, com variabilidade de R2 entre 0,95 e 0,78, representando de forma mais adequada a ETR com RMSE menor, de 0,25 mm d−1 e 0,41 mm d−1, respectivos aos ciclos de 2018 e 2019. A configuração simplificada do SSEBop e o bom desempenho nas condições verificadas, tornam o modelo uma ferramenta apropriada, podendo contribuir para um planejamento hídrico eficiente na região.

Resumo em Inglês:

Abstract The growth of the irrigated area in the Cerrado affects the volume of water captured in the hydrographic basins, directly influencing the availability and allocation of water resources. In basins with predominance of irrigated agriculture, it is essential to understand the spatio-temporal variation of the real evapotranspiration of a crop (ETR), for a more assertive planning and management of the reservoirs. Considering the wheat cultivation potential in the Cerrado, the study aims to estimate the crop's water demand in the 2018 and 2019 harvests, using the SEBAL and SSEBop models. Compared to the Bowen ratio method, SEBAL presented R2 variations between 0,86 and 0,72, and its performance was classified as satisfactory. The RMSE determined was 0,50 mm d−1 in 2018 and 0,42 mm d−1 in 2019. The SSEBop model expressed better performance in both seasons, with R2 variability between 0,95 and 0,78, representing more adequately the ETR with lower RMSE, of 0,25 mm d−1 and 0,41 mm d−1, corresponding to the 2018 and 2019 cycles. The simplified configuration of the SSEBop and the good performance under the conditions verified, make the model an appropriate tool, which can contribute to an efficient water planning in the region.

Resumo em Português:

Resumo O Gridpoint Statistical Interpolation (GSI) é o sistema de assimilação de dados utilizado no Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) desde 2013 e atualmente integra, de maneira acoplada ao Brazilian Global Atmospheric Model (BAM), o Sistema de Modelagem Global (SMG). Por meio da abordagem variacional aplicada ao SMG, esse sistema permite assimilar de forma direta dados de radiância, os quais são atualmente o sistema de observação que apresenta o maior impacto positivo para a melhoria da qualidade das Previsão Numérica de Tempo (PNT) em escala sinótica. Com intuito de detalhar as particularidades necessárias para a assimilação desses dados e evidenciar sua importância para a qualidade dos produtos obtidos ao utilizar o SMG, o presente estudo destaca os principais pontos do tratamento dos dados de radiância dentro do GSI e apresenta resultados de um experimento usando dados do sensor AMSU-A a bordo de diversos satélites para descrever o comportamento espacial e temporal dos dados assimilados, em termos quantitativos e qualitativos. Usando os dados de radiância como referência, em uma comparação da previsão de curto prazo do modelo com as análises, observa-se que essas últimas apresentam uma diminuição dos erros indicando a eficiência do processo de assimilação de radiância, com impacto positivo na assimilação de outras bases de dados, como os da Rádio Ocultação GNSS aqui avaliados. Esse impacto deve contribuir para a melhoria da qualidade dos produtos de PNT gerados pelo CPTEC, o que deverá ser avaliado na continuidade dessa pesquisa.

Resumo em Inglês:

Abstract The Gridpoint Statistical Interpolation (GSI) is the data assimilation system used in the Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC) of the National Institute for Space Research (INPE) since 2013 and is currently part of the Brazilian Global Atmospheric Model (BAM), the GLobal Modeling System (SMG). Through the variational approach applied to the SMG, this system allows for the direct assimilation of radiance data, which currently represents the greatest impact for obtaining a better Numerical Weather Forecast (NWP) quality on a large scale. In order to detail the particularities necessary for the assimilation of these data and call attention to its importance for the quality of the products obtained using the SMG, this study highlights the main points of the treatment of radiance data within the GSI and presents results of an experiment using AMSU-A sensor data on board several satellites to describe the spatial and temporal behavior of the assimilated data, in quantitative and qualitative terms. Using the radiance data as a reference, in a comparison of a short-term forecast of the model with the analyses, it is observed that the latter shows a decrease in error indicating the efficiency of the radiance assimilation process, with a positive impact on the assimilation of other databases, such as the GNSS Concealment Radio evaluated here. This impact should contribute to improving the quality of the PNT products generated by CPTEC, which should be evaluated in the continuation of this research.

Resumo em Português:

Resumo Há uma grande variação climática regional no RS, maior estado produtor de arroz do Brasil, o que ocasiona diferentes respostas em produtividade de grãos, tornando a época de semeadura, o fator determinante da produção anual. O objetivo do trabalho foi avaliar cultivares de arroz irrigado, com diferentes ciclos de desenvolvimento, em função da época de semeadura. Dois experimentos foram conduzidos na região central e zona sul do RS, avaliando a produtividade de grãos em oito épocas de semeadura (a partir de 01/09 até 15/12) com cultivares distintas em função do ciclo: super precoce, precoce, médio e tardio. Foram quantificados a soma térmica, bem como a velocidade de estabelecimento. As semeaduras antecipadas (até 01/10) podem prejudicar o estande inicial e o estabelecimento da cultura é atrasado conforme a antecipação da semeadura. A diferença da necessidade de acúmulo de soma térmica entre os ciclos é mais contrastante do subperíodo emergência-diferenciação da panícula e a época de semeadura para o RS variam conforme o ciclo, sendo 15/09 a 01/10 para o melhor período para semeadura de cultivares tardias, 01/10 a 15/10 para ciclo médio, 01/10 a 15/11 para precoce e 15/11 para super precoce e a temperatura apresenta tanto impacto quanto a radiação solar, na produtividade da cultura.

Resumo em Inglês:

Abstract There is a great regional climatic variation in RS, the largest rice producing state in Brazil, which causes different responses in grain yield, making the sowing time, the determining factor of the annual production of this cereal. This study aimed to evaluate flooded rice cultivars with different development cycles as a function of sowing date and the agroecological sub-region of RS. Two experiments were carried out in the Central and Southern region of RS, evaluating grain yield in eight sowing dates (from 09/01 to 12/15) with cultivars from four different maturation cycles: super short, short, medium and long. The thermal sum was quantified for the main stages of the crop, as well as the speed of establishment at all dates. Early sowing (until 10/01) can harm the initial stand and the establishment of the culture is delayed according to the anticipation of sowing. The difference in the need for thermal sum accumulation between cycles is more contrasting from the emergence- panicle differentiation subperiod and the sowing date for RS, differs according to the cycle being 09/15 to 10/01 for long cultivars, 10/01 to 10/15 for medium, 10/1 to 11/15 for short and 11/15 for super short.

Resumo em Português:

Resumo O Nordeste Brasileiro (NEB) apresenta, como característica marcante, a irregularidade em acumulados de precipitações, o que é decorrência de vários fatores, tais como as características ambientais e de sistemas atmosféricos. Análises estatísticas adequadas são necessárias para ter conhecimento dos níveis de retorno da precipitação em uma região e são muito importantes para auxiliar ações para prevenção de desastres naturais causados por chuvas máximas. O objetivo dessa pesquisa consistiu em apresentar os níveis de retorno da precipitação máxima diária (PMD) em todo o estado da Paraíba, o qual está localizado na NEB. O conjunto de dados foi composto por 238 estações pluviométricas, abrangendo o período de 1994 a 2020. Para a modelagem estatística foi ajustada a distribuição Gumbel, por meio do método da máxima verossimilhança. Os resultados indicaram que o Sertão Paraibano apresentou as maiores estimadas da PMD nos meses de janeiro a março, com volumes superiores a 75 mm. A Mata Paraibana apresentou as maiores estimativas da PMD nos meses de abril a junho, com valores superiores a 125 mm no mês de junho em regiões litorâneas. As informações obtidas sobre os níveis de retorno da PMD são relevantes e podem ser de grande auxílio na implementação de políticas públicas, visando a diminuição dos impactos causados pelas chuvas intensas.

Resumo em Inglês:

Abstract Brazilian Northeast (NEB) presents, as a striking feature, the irregularity in rainfall accumulations, which is due to several factors, such as environmental characteristics and atmospheric systems. Adequate statistical analyzes are necessary to have knowledge of the return levels of precipitation in a region and are very important to assist actions to prevent natural disasters caused by maximum rainfall. The objective of this research was to present the levels of return of maximum daily rainfall in the entire state of Paraíba, which is located in the NEB. The dataset consisted of 238 rainfall stations, covering the period from 1994 to 2020. In the statistical modeling, the Gumbel distribution was adjusted using the maximum likelihood method. The results indicated that Sertão Paraibano presented the highest estimated PMD in the months from January to March, with volumes greater than 75 mm. Mata Paraibana presented the highest PMD estimates in the months from April to June, with values greater than 125 mm in the month of June in coastal regions. The information obtained on the levels of return of maximum daily rainfall is relevant and can be of great help in the implementation of public policies, aimed at reducing the impacts caused by intense rains.

Resumo em Português:

Resumo Dados espacializados de precipitação diária são úteis para diversas aplicações relacionadas à meteorologia aplicada e à hidrologia, tais como a detecção de mudanças climáticas, estudo de inundações, e compreensão da interação do clima com os processos hidrológicos e biogeoquímicos. Contudo, cada espacialização da chuva deve ser avaliada para uma determinada região específica antes de sua ampla utilização. Nesse sentido, o presente trabalho objetivou, para as bacias hidrográficas do sul do Espírito Santo (bioma Mata Atlântica), a avaliação de métodos de interpolação espacial, a criação de uma base de dados espaciais de precipitação diária em formato grid, e a comparação desta base com outras bases de dados de precipitação diária em formato grid. A avaliação dos interpoladores foi feita por meio de validação cruzada, na qual o método da Distância Angular Ponderada (ADW) apresentou melhor desempenho. A aplicação do ADW, para todos os dias do período entre 1980 e 2018, originou uma base de dados de precipitação diária em formato grid com resolução espacial de 0,01°. A base de dados criada teve desempenho semelhante à de XAVIER para a representação espacial das chuvas na região, sendo melhor que as demais avaliadas.

Resumo em Inglês:

Abstract Spacialized daily precipitation data are useful for several applications related to Applied meteorology and hydrology, such as detecting climate change, studying floods, and understanding the interaction of climate with hydrological and biogeochemical processes. In addition, each spatialization of rain must be analyzed for a given region. In this sense, the work aimed for the hydrographic basins of the South of Espírito Santo, the evaluation of spatial interpolation methods, the creation of a spatial database of daily precipitation in a grid format, and the comparison of this base with other daily precipitation databases in a grid format. The hydrographic basins were chosen because they are located within the Atlantic Forest biome. The evaluation of the interpolators was carried using means of cross-validation, in which the Weighted Angular Distance (ADW) method presented the best performance. The application of ADW for every day of the period between 1980 and 2018, originated a database of daily precipitation in a grid format and with a spatial resolution of 0.01 °. The database created had a performance similar to that of XAVIER for the spatial representation of rainfall in the region, being better than others also evaluated.