Dissertations / Theses on the topic 'Atmosfera meteorologica'

Esta tese investiga a dinâmica e os padrões de circulação atmosférica dos eventos de nevada no Sul do Brasil, suas relações com os eventos El Niño - Oscilação Sul (ENOS) e a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP) e propõe um índice atmosférico diagnóstico para o fenômeno. Padrões de circulação atmosférica são identificados a partir da reanálise do NCEP-NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Oceanic and Atmospheric Administration) para o período 1948-2004. A variabilidade interanual e interdecadal das nevadas é avaliada através das freqüências do fenômeno. Na construção do índice atmosférico diagnóstico, utiliza-se as variáveis temperatura, pressão, altura geopotencial, divergência do vetor Q e água precipitável, do mesmo conjunto NCEP-NCAR, e o teste F para a validação do mesmo. Sete padrões de circulação atmosférica associados às nevadas são encontrados, quatro associados a processos ciclogenéticos, dois ao deslocamento continental do anticiclone móvel e um à presença de uma frente fria. O padrão principal, ocorrido em 47% dos casos, deve-se ao deslocamento continental de um anticiclone móvel na América do Sul associado à ciclogênese em torno de 35ºS e 40ºW. Ele ocorre predominantemente em anos de La Niña e ocasiona as nevadas mais abrangentes. Os anos de neutralidade climática dos eventos ENOS e a fase quente da ODP apresentam a maior freqüência de nevadas, aquelas precoces e tardias ocorrem preferencialmente em anos de La Niña. O índice diagnóstico proposto identifica a condição de nevada, com apenas um número, para a localidade de São Joaquim e está associado a uma probabilidade de ocorrência do fenômeno. Além disso, ele fornece indícios de que os principais processos físicos, responsáveis pelas nevadas, ocorrem nos baixos níveis atmosféricos entre 850 e 700 hPa, onde a atmosfera deve apresentar temperaturas negativas, água precipitável e movimento vertical de escala sinótica.
This dissertation aims at investigating the atmospheric circulation dynamics and patterns of during snowfalls in southern Brazil and their relation with ENSO and PDO events, and at elaborating a specific diagnostic atmospheric index for snowfall. Patterns of atmospheric circulation are identified based on the reanalysis of the NCEP-NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Oceanic and Atmospheric Administration) from 1948 to 2004. The inter-annual and inter-decade variability of the snowfalls is evaluated base don the frequency of this phenomenon. The variables of temperature, pressure, geopotential height, Q-vector divergence and precipitating water were used to construct the atmospheric diagnostic index from the same NCEP-NCAR set, and the F test for its validation. Seven patterns of atmospheric circulation associated to the snowfalls are found, being four related to cyclogenetic processes, two to the continental displacement of the transient anticyclone, and one to the presence of a cold front. The main pattern, which occurred in 47% of the cases, is due to the continental displacement of a transient anticyclone in South America associated to cyclogenesis around 35ºS and 40ºW. This pattern occurs mostly in La Niña years and causes broader snowfalls. The years of climatic neutrality of the ENOS events and the ODP warm phases present a higher snowfall frequency, and the early and late ones occur preferably in La Niña years. The proposed diagnostic index identifies the snowfall condition, with only one digit, for São Joaquim, and it is associated to a probability of occurrence of the phenomenon. Futhermore, it suggests that the main physical processes responsible for the snowfalls occur in low atmospherical levels, between 850 and 700 hPa, where the atmosphere must present negative temperatures, precipitating water and vertical movement of synoptic scale.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-06-21T22:32:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Ricardo_Luiz_Medina.pdf: 1787158 bytes, checksum: 2249b208a0421da59a9bc72f9bdbcc4b (MD5)
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Sem bolsa
Com o objetivo de realizar a medição do campo elétrico atmosférico vertical próximo à superfície da Terra na cidade de Pelotas, em condições de tempo bom (céu livre de nuvens), construiu-se um equipamento que utiliza como sensor uma antena do tipo dipolo rotativo, feita de aço inoxidável, de 30 cm de comprimento. Esta antena é acionada por um motor trifásico de 4 pólos (rotação de aproximadamente 1800 rpm). Após o sinal ser amplificado, utiliza-se um retificador síncrono e filtro passa baixa para separar o sinal gerado pelo campo elétrico atmosférico vertical do sinal gerado pelo campo elétrico atmosférico horizontal. O sinal resultante será digitalizado e aplicado à porta de entrada de um computador para realizar a aquisição dos dados gerados pelo equipamento. Estes dados possibilitarão, no futuro, estabelecer relações entre o valor do campo elétrico vertical atmosférico e os parâmetros meteorológicos, como por exemplo a temperatura global. O equipamento será instalado em estrutura de madeira de 3 m de altura. Os principais protótipos testados do instrumento que se propôs construir foram descritos e avaliados. Neste trabalho apresenta-se um estudo sobre a origem e a variação do campo elétrico atmosférico vertical em função da altitude e da hora do dia, do circuito elétrico global e dos mecanismos de eletrização das nuvens de tempestades. Incluiu-se, também, uma revisão dos tipos de instrumentos utilizados para a medição do campo elétrico atmosférico, desde o início do século XX.
An equipment was constructed for utilizing with the aim at performing the measurement of vertical atmospheric electric field next to the earth surface in Pelotas town, in fair-weather conditions (sky free of clouds) and it uses as a sensor a field mill of the rotating dipole type in stainless steel with 30 centimeter length. This aerial is set in motion by a three-phase motor with 4 poles (approximately 1800 rpm rotation). After the signal is amplified, a synchronous rectifier and a low-pass filter are utilized for separating the signal generated by the vertical atmospheric electric field from the one by the horizontal atmospheric electric field. The resulting signal will be digitized and applied to the inlet access of a computer for performing the data acquiring generated by the equipment. These data will enable to establish the relationship between the vertical atmospheric electric field value and the meteorological parameters in the future, for example, the global temperature. The equipment will be installed in wooden support of 3 meter height. The principal instrument prototypes tested which were proposed to construct, were described and evaluated. A study about the origin and the variation of the vertical atmospheric electric field according to the altitude and daytime, the global electric circuit and the mechanisms of thunderclouds electrization was made. It was also included a review of the instrument types utilized for the maeasurement of the atmospheric electric field since the 20th century starting.

Mestrado em Meteorologia e Oceanografia Física
O objectivo deste trabalho científico é o estudo do transporte vertical de momento linear horizontal (CMT) realizado pelas nuvens cumulus (Cu) em sistemas de nuvens convectivos sobre a região tropical dos oceanos. Para realizar este estudo, foram utilizadas as simulações tridimensionais do modelo explícito de nuvens (CRM) para os quatro meses de duração da campanha observacional TOGA COARE nas águas quentes do Pacífico ocidental. A aplicação de uma análise diária a vários campos simulados de modo a comparar, para um período de 10 dias, duas simulações em dois domínios espaciais diferentes: 64x64 e 256x256 nós, estabeleceu que o CMT não depende do domínio espacial. O teste realizado à parameterização do percurso de mistura colocou em evidência os fracos resultados desta parameterização na troposfera média, indicando que algumas parameterizações do CRM, nomeadamente do fluxo de massa da corrente ascendente da nuvem no CRM devem ser melhoradas. ABSTRACT: The aim of the proposed research is the investigation of vertical cumulus momentum transport (CMT) in tropical oceanic convective cloud systems. Our approach is to use a unique four month three-dimensional cloud resolving model (CRM) simulations of TOGA COARE - a major field experiment over the warm waters of the west Pacific. For the purpose of testing the CRM sensitivity to the spatial domain resolution, a daily mean analysis centered in a strong convection episode with substantial mean vertical shear was performed over several simulated fields, establishing that the CMT is insensitive to the domain size. The test applied to the skill of a downgradient mixing-length parameterization highlighted very poor results in the mid-troposphere, suggesting that some CRM parameterizations might be responsible for these results, namely in updraft cloud mass flux field, and should be refined.

Submitted by Dominick Jesus (dominickdejesus@hotmail.com) on 2015-12-15T15:56:48Z No. of bitstreams: 2 Tese_Cleo Quaresma Dias Junior.pdf: 4519077 bytes, checksum: 30e04b52b80678863b6e508902f3989e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)
Made available in DSpace on 2015-12-15T15:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Cleo Quaresma Dias Junior.pdf: 4519077 bytes, checksum: 30e04b52b80678863b6e508902f3989e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-09-14
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Were investigated the structure of turbulent flow above the Rebio-Jarú forest reserve, located in the state of Rondônia. For this, we used data measured in micrometeorological tower, collected during the wet season, in daytime and nighttime periods, and also performed numerical modeling using Large Eddy Simulation (LES). For daytime conditions some aspects of the average vertical wind profile above and within the forest canopy were analyzed. It is used the hyperbolic tangent function satisfactorily in order to obtain a functional shape for the vertical wind profile above and inside the canopy, which took into account the variability of the height of the inflection point in the vertical wind profile and the leaf area index, too. Furthermore, we obtained a robust linear relationship between the varying height of the inflection point and the characteristic time scale associated with the coherent organization of existing structures immediately above the forest canopy.For the nocturnal boundary layer situations, three different turbulent regimes were analyzed: regime 1) weak turbulence and low wind speed; regime 2) strong turbulence and high wind speed and regime 3) non-stationary turbulent events. It was noted that in the nocturnal boundary layer the highest frequency of occurrence is related with the first regime (95%), compared to regimes 2 and 3 (5% each). However, for regime-2’s situations, it was observed that the sensible heat flux is about 40 times higher compared to situations in which the regime 1 is dominant. Besides, in situations where the regime 2 is predominant, it was observed that the height of the inflection point, the length-scale associated with the wind-shear, the coherent structures’ time scale, and the dissipation rate of turbulent kinetic energy were significantly higher when compared to the respective values obtained in the regime 1, indicating the occurrence of strong turbulent mixing in the surface boundary layer in such situations. In addition, it was found that the episodes classified as regime 3 were essentially non-stationary. In applying LES was added a drag force into the model, representative of the rainforest canopy, in order to obtain simulations closer to reality. Its main goal was to investigate the occurrence of coherent structures above the Amazon rainforest. The results showed that the turbulent flow was sensitive to the presence of the forest canopy, with a well-defined inflection point on the vertical wind profile just above the canopy. Furthermore, the profiles of momentum flux and turbulent kinetic energy were similar to those obtained with experimental data. In the region between 1h and 4h (where h is the average height of the forest canopy) the observed values of several physical variables such as pressure, momentum fluxes, skewnesses of the wind velocity components, and vorticity are suggesting that coherent structures are organized in form of rolls, with symmetry axis perpendicular to the mean flow. The results reinforce the importance of considering the physical role of the inflection point on the vertical wind speed profile in the turbulent exchanges between forest and atmosphere.
Investigou-se a estrutura do escoamento turbulento acima da reserva florestal Rebio-Jarú, localizada no Estado de Rondônia. Para isso, utilizaram-se dados medidos em torre micrometeorológica, coletados durante a estação úmida, em períodos diurnos e noturnos, e também se recorreu à modelagem numérica usando-se Large Eddy Simulation (LES). Para condições diurnas foram analisados alguns aspectos do perfil vertical do vento médio acima e no interior do dossel florestal. Usou-se satisfatoriamente a função tangente hiperbólica com o objetivo de se obter um ajuste para o perfil vertical do vento acima e no interior do dossel florestal, o qual levou em conta a variabilidade da altura do ponto de inflexão no perfil vertical do vento e o índice de área foliar. Além disso, obteve-se uma relação linear robusta entre a variabilidade da altura do ponto de inflexão e a escala temporal associada à organização das estruturas coerentes existentes imediatamente acima da copa florestal. Para a camada limite noturna foram analisadas ocorrências de três diferentes regimes turbulentos: regime 1) fraca turbulência e baixa velocidade do vento; regime 2) forte turbulência e alta velocidade do vento e regime 3) eventos turbulentos não estacionários. Notou-se que na camada limite noturna amazônica a maior frequência de ocorrência é do regime 1 (95%), comparada aos regimes 2 e 3 (5% cada). Contudo, para situações do regime 2, observou-se que o fluxo de calor sensível é cerca de 40 vezes maior comparativamente às situações em que o regime 1 é dominante. Além do quê, em situações em que predomina o regime 2, observou-se que a altura do ponto de inflexão, a escala de comprimento de cisalhamento do vento, as escalas temporais das estruturas coerentes e a taxa de dissipação de energia cinética turbulenta foram consideravelmente maiores quando comparados aos respectivos valores obtidos no regime 1, indicando a ocorrência de forte mistura turbulenta na camada limite superficial. Também constatou-se que os episódios classificados como regime 3 foram essencialmente não-estacionários. Na aplicação do LES foi acrescentada uma força de arrasto no modelo, representativa da floresta amazônica, com o objetivo de se ter simulações o mais próximo da realidade. Seu objetivo foi o de investigar a ocorrência das estruturas coerentes acima da floresta amazônica. Os resultados mostraram que o escoamento turbulento foi sensível à presença do dossel florestal, com um nítido ponto de inflexão no perfil vertical do vento logo acima do dossel. Além disso, os perfis do fluxo de momento e de energia cinética turbulenta foram similares àqueles obtidos com dados experimentais. Na região entre 1h e 4h (onde h corresponde à ix altura média do dossel florestal) os valores de várias grandezas aí observadas, tais como pressão, fluxo de momento, skewnesses de componentes de velocidade do vento e vorticidade sugerem que as estruturas coerentes se organizam na forma de rolos, com eixo de simetria perpendicular ao escoamento médio. Os resultados reforçam a importância de se considerar a física do ponto de inflexão no perfil vertical de velocidade do vento nas trocas turbulentas entre floresta e atmosfera.

Orientador : Prof. Dr. Ricardo Carvalho de Almeida
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa: Curitiba, 25/11/2015
Inclui referências : f. 70-72
Resumo: A altura da camada limite atmosférica (h) é um parâmetro fundamental em modelagem atmosférica, sendo a dimensão vertical do domínio em modelos de dispersão de poluentes na atmosfera. As relações entre parâmetros meteorológicos e características da superfície é apenas parcialmente conhecida, implicando em dificuldades na obtenção dessa variável. Nesse trabalho empregamos uma rede neural artificial do tipo multilayer perceptron, com algoritmo de treinamento backpropagation, para a estimativa de h a partir de dados de superfície, obtidos em estações meteorológicas. A base de dados para treinamento foi desenvolvida para esse trabalho, a partir de perfis de propriedades obtidos por radiossondagens e disponibilzados pelo Stratosphere-troposphere Processes and their Role in Climate (SPARC). Foram testadas diversas combinações de dados de entrada, incluindo também parâmetros meteorológicos de altitude. A melhor configuração empregando apenas dados de superfície obteve bons resultados, com IOA = 0:9432 e r = 0:9017, sendo indicada sua aplicação para estimativa de h em localidades onde não estejam disponíveis informações de perfis de propriedades atmosféricas. Palavras-chave: Camada Limite Atmosférica, Redes Neurais Artificiais, radiossondagem.
Abstract: The Boundary layer height (h) is considered a fundamental parameter for atmospheric modeling and it is the vertical extension of models domain for pollutants dispersion. Despite its importance, the relations for obtaining h are still only partially understood, limiting the quality of models results. In this work we present the use of a multilayer perceptron artificial neural network for estimating h, applying surface parameters obtained in ground based meteorological stations. The network was trained using a backpropagation algorithm, and it was tested for many different combinations of input data. For that, we needed to develop a hole data base from radiosounding profiles, which were available in the SPARC's (Stratosphere-troposphere Processes and their Role in Climate) website. The best combination showed IOA = 0:9432 and r = 0:9017. Therefore, operation of an artificial neural network is recommended for estimating h when meteorological parameters profiles are not available. Keywords: Atmospheric boundary layer, Artificial neural networks, radiosounding.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-06-29T11:17:23Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9518576 bytes, checksum: cd26d54e74e8a302bdccda3db0ce819a (MD5)
Made available in DSpace on 2018-06-29T11:17:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9518576 bytes, checksum: cd26d54e74e8a302bdccda3db0ce819a (MD5) Previous issue date: 2018-03-02
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
A região Semiárida brasileira e a vegetação de caatinga sofrem constante mudança do uso da terra, devido ao processo de desmatamento para a extração de lenha e implantação de culturas agrícolas e pastagens, resultando em paisagens com distintos níveis de perturbação antrópica. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar as mudanças na interação biosfera-atmosfera do Domínio de Caatinga, com reflexos na transferência de água e de energia, condições micrometeorológicas, umidade do solo, interceptação de água pelo dossel, atributos físicos e químicos do extrato do solo e produção de serapilheira. Foram estudadas duas paisagens: área com vegetação de caatinga (CAA) e área desmatada adjacente (ADA), ambas situadas no Eixo Norte- Sul da região central do Estado de Pernambuco. O período experimental estendeu-se de 01 de novembro de 2014 a 31 de outubro de 2017, com a delimitação de períodos chuvosos, secos e transições, agrupados de acordo com o regime hídrico local. Foram instaladas torres de aço galvanizado em cada sítio para aquisição de dados micrometeorológicos. Assim, foram realizadas comparações das respostas das condições micrometeorológicas, da evapotranspiração real, e dos componentes do balanço de energia nos diferentes regimes hídricos e entre as superfícies, por meio do método do balanço de energia com base na razão de Bowen para estimar os fluxos diários, mensais e sazonais do calor sensível (H) e latente (LE). Dados de atributos físico-químicos dos sítios e climáticos da área de estudo foram avaliados por meio da aplicação das estatísticas descritiva e multivariada. O monitoramento da umidade volumétrica (θv) no perfil do solo foi realizado por uma sonda capacitiva, em um período total de 157 dias. Adicionalmente, foi examinado o particionamento das chuvas em precipitação interna (Pi), escoamento do tronco (Et) e interceptação pelo dossel (I) por espécies da vegetação de caatinga. Por fim, determinou-se a deposição mensal de serapilheira (total, por fração e por espécies), a taxa de decomposição e a exportação de nutrientes via material decíduo de espécies vegetais da caatinga. Os resultados indicaram que houve diferenças significativas na densidade de fluxos diurnos do saldo de radiação (R N ), LE, H e fluxo de calor no solo (G), com maiores médias na CAA, com exceção dos valores médios de G, provavelmente devido ao aumento do albedo na ADA. A evapotranspiração média na CAA e ADA foi de 2,19 e 1,97 mm, nesta ordem. Cerca de 48% do R N recebido foi utilizado no LE, 44% para H e 9% para G na CAA, versus 34% de R N para LE, 50% para H e 16% para G na ADA. Não houve diferença na maioria dos atributos físico-químicos do solo entre os dois sítios. Exclusivamente para o estudo da umidade do solo, uma terceira paisagem foi incluída, a palma forrageira. A θ v foi superior na caatinga (0,086 m³ m-³), intermediária na palma forrageira (0,064 m³ m-³), e inferior na área desmatada (0,045 m³ m-³). Para a vegetação de caatinga, a Pi e a Et representam 81,2% e 0,8% da precipitação total, enquanto a interceptação pelo dossel foi de 18%. A remoção da vegetação resultou em aumentos de 10% no escoamento superficial para locais desmatados, com maiores incrementos nos primeiros eventos de chuva. A Caatinga depositou em média 1.177 kg MS ha-¹ ano-¹ de serapilheira, sendo 56% de folhas; 24% de galhos; 15% de estruturas reprodutivas e, 5% de miscelânea. A taxa de decomposição da serapilheira foi de 0,33 Kg MS ha-¹ ano-¹, sendo exportados anualmente 23,76 kg ha-¹ de nutrientes. Conclui-se que a conversão da vegetação de caatinga em outras superfícies promoveu maior degradação de paisagens, ocasionando reduções do R N , com valores elevados de H e G, e ET ligeiramente reduzida na área desmatada. A remoção da vegetação de caatinga resultou em declínios da θv e perda de interceptação de água pelo dossel vegetativo. Em áreas de caatinga com intervenção antrópica, a perda de matéria seca depositada sobre o solo pode chegar a 1,18 ton. ha-¹ ano-¹.
The Brazilian semi-arid region and caatinga vegetation are constantly changing land use due to the deforestation process, the extraction of firewood and the implantation of agricultural crops and pastures, resulting in landscapes with different levels of anthropic disturbance. Thus, the objective of this research was to evaluate the changes in the biosphere-atmosphere interaction of the Caatinga domain, with a reflection on water and energy transfer, micrometeorological conditions, soil moisture, canopy water interception, physical and chemical attributes of soil extract and production of litterfall. Two landscapes were studied: area with caatinga vegetation (CAA) and adjacent deforested area (ADA), both located in the North- South Axis of the central region of the State of Pernambuco. The experimental period lasted from November 1, 2014, to October 31, 2017, with the delimitation of wet, dry and transitions periods, grouped according to the local of water regime. Galvanized steel towers were installed at each site for the acquisition of micrometeorological data. Thus, comparisons of the responses of micrometeorological conditions, real evapotranspiration and energy balance components in the different water regimes and between the surfaces were carried out, using the Bowen ratio energy balance method to estimate the daily, monthly and seasonal of the sensible (H) and latent (LE) heat fluxes. Physical and chemical attributes data of the sites and climatic conditions of the study area were evaluated through the application of descriptive and multivariate statistics. The monitoring of the volumetric moisture (θv) in the soil profile was carried out by a capacitive probe, in a total period of 157 days. In addition, partitioning of rains into throughfall (TF), stemflow (SF) and interception loss (IL) of caatinga vegetation species was examined. Finally, monthly deposition of litterfall (total, by fraction and by species), the rate of decomposition and the export of nutrients via deciduous material plant species of the caatinga were determined. The results indicated that there were significant differences in the diurnal flux density of the radiation net (R N ), LE, H and soil heat flux (G), with highest averages in the CAA, except for the mean values of G, probably due to the albedo increase in ADA. The mean daily evapotranspiration in the CAA and ADA was 2.19 and 1.97 mm, respectively. About 48% of the received R N was used in the LE, 44% for H and 9% for G in the CAA, versus 34% from R N to LE, 50% to H and 16% to G in ADA. There was no difference in most of the physical-chemical attributes of the soil between the two sites. Exclusively for the study of soil moisture, a third landscape was included, the forage cactus. The θv was highest in the caatinga (0.086 m³ m-³), intermediate in the forage cactus (0.064 m³ m-³), and lowest in the deforested area (0.045 m³ m-³). For the caatinga vegetation, the TF and SF represent 81.2% and 0.8% of the total precipitation, while the interception loss was 18%. The removal of vegetation resulted in 10% increases in ES for deforested sites, with highest increases in early rainfall events. The caatinga deposited on average 1177 kg DM ha-¹ year-¹ of litterfall, being 56% of leaves; 24% of branches; 15% of reproductive structures and 5% of miscellaneous. The litterfall decomposition rate was 0.33 kg DM ha-¹ year-¹ , with annual exportation of 23.76 kg ha-¹ of nutrients. It is concluded that the conversion of the caatinga vegetation to other surfaces promoted greater degradation of landscapes, causing reductions of the R N , with high values of H and G, and slightly reduced ET in deforested area. Removal of the caatinga vegetation resulted in declines of θ v and loss of interception of water through the canopy. In areas of caatinga with anthropic intervention, the loss of dry matter deposited on the soil can reach 1.18 tons ha-¹ year-¹.

Mestrado em Meteorologia e Oceanografia Física
O clima da região da África equatorial é caracterizado por algumas das tempestades mais intensas associadas a convecção profunda. Esta convecção, na maior parte das vezes, deve-se a perturbações no campo do vento que se propagam para Leste ou para Oeste com velocidades típicas. Estas perturbações podem ser estudadas através do modelo de águas pouco profundas, conforme sugerido por Matsuno (1966), facto que vem sendo comprovado por diversos estudos com base em dados observados. Existem poucas publicações sobre as características de propagação de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) na região da África Equatorial. Porém, alguns dos estudos disponíveis revelaram que parte desses SCM é controlada por Ondas Equatoriais. Neste trabalho são analisados alguns dos aspectos dessas ondas, que estarão associados à formação e propagação de SCM que afectam a região. O período seleccionado para estudo inclui os meses de Março, Abril e Maio de 2012. Com base em dados simulados pelo Modelo WFR e dados OLR (Outgoing Longwave Radiation) das reanálises Era-Interim, identificaram-se eventos SCM e, através da análise da energia das ondas equatoriais e do campo da divergência da circulação projectada sobre essas ondas, foi possível identificar alguns eventos sugestivos da existência de acoplamento entre ondas equatoriais e sistemas convectivos. Identificaram-se eventos propagando-se para Oeste em associação com ondas de Rossby-gravíticas mistas e ondas gravítico-inerciais. No período entre 10 e 15 de Abril, observou-se a propagação para Leste de um sistema convectivo de larga escala, acoplado a ondas de Kelvin.
The climate of Africa Equatorial is characterized by some of the more intense storms associated with deep convection. This convection is most often due to disturbances in the wind field that propagates eastward or westward with typical speeds. These disturbances can be studied by the shallow water model, as suggested by Matsuno (1966), a fact that has been proven by several studies based on observed data. There are few publications on the propagation characteristics of Mesoscale Convective Systems (MCS) in the Africa Equatorial region. However, some of the existent studies have shown that some of the MCS are controlled by Equatorial Waves. In this study, some aspects of these waves, which are associated with the formation and propagation of MCS affecting the region Equatorial Africa are analysed. The period selected for this study involves the months of March, April and May 2012. Based on the data simulated by the WRF (Weather Research and Forecast) model, and on the OLR (Outgoing Longwave Radiation) of reanalysis ERA-Interim, it was possible to identify MCS events. By analysing the energy of equatorial waves and the divergence of the flow field projected on these waves, it was possible to identify some events suggesting the existence of equatorial waves coupled to the convection systems. The identified events include westward propagating SCMs associated with mixed Rossby-gravity waves and with westward propagating inertial gravity waves. It was also possible to identify a large-scale convection system propagating eastwards coupled with Kelvin waves in de period from 10 to 15 April.

In this work, a subsynoptic characterization of tropopause fold structures is derived from one-year of global, high resolution GFS (Global Forecasting System, 0.3 degrees) data analyses and 10 years of daily WRF (Weather Reasearch and Forecasting) mesoscale simulations at 30 km resolution initialized with the Japanese 25-year Re-Analysis (JRA-25, 1.125 degrees). The dynamical tropopause, defined as a constant potential vorticity surface (2 PVU), is an important meteorological concept that under adiabatic and frictionless conditions acts as a material barrier between the troposphere and the stratosphere. Deformations of this layer such as foldings have a relevant influence on midlatitude weather systems and are a major mechanism of extratropical stratosphere-troposphere exchange. In the vicinity of these stratospheric intrusions, large vertical and horizontal gradients of Potential Vorticity (PV) are found, so that high resolution data is required for a direct characterization of these structures. Based on a geometric definition of tropopause folds, a novel objective algorithm has been developed and applied over the 6-hour meteorological fields to unambiguously detect the presence of a folded dynamical tropopause. The methodology applied requires no assumptions on the dynamical origin of the folding, and it registers the main geometric features of each individual folded grid structure such as its horizontal dimensions, depth of penetration, thickness or the gap relative to the upper tropopause. The application of the fold detection algorithm has served to characterize the geographical distribution of folding features on a global basis using one year of GFS data, and on a regional basis using a more robust 10-year WRF climatology over Southwest Europe. The analysis corroborates the differences between subtropics and extratropics in tropopause fold characteristics and formation, and serves to identify the main synoptic upper-level scenarios that drive the intensification of these structures. The geographical distribution and annual variability of stratospheric intrusions detected with the GFS analyses are in line with existing climatologies, supporting the competence of the fold searching algorithm, but providing a more detailed portrait through the higher resolution of the GFS data. The 10-year WRF tropopause fold climatology shows a general good agreement with the one-year GFS observations, although WRF tropopause fold frequencies appear to be lower on average. This can be partly attributed to interannual variability, and partly to underestimation of the total folded area simulated by WRF relative to that observed by GFS, as revealed in individual tropopause fold case studies. Additionally, a product that uses a combination of geometric tropopause fold parameters has been generated (Stratosphere-Troposphere Transport Folding Index, STTFI) to estimate the regions of the globe where the largest amounts of stratospheric air are most likely to be irreversibly transferred into the troposphere due to deep tropopause fold intrusions. Despite its simplicity, the STTFI reproduces the most important features captured in existing Stratosphere-Troposphere Transport (SST) climatologies based on Lagrangian trajectory techniques. Finally, a detailed evaluation on the WRF model ability to simulate tropopause folds has been performed over an entire year (December 2007 - November 2008), with an eye at establishing the role of resolution enhancements at improving their simulation. Qualitative and quantitative comparisons between WRF results and both the initial JRA data and the GFS analyses have been performed over tropopause fold frequencies and individual tropopause fold events. The comparison demonstrates that the WRF forcing is in general able to forecast the main mesoscale features of the tropopause folds, significantly improving their representation with respect to the JRA coarse description of the initial state, particularly at midlatitudes. However, it has been observed that a poor definition of the initial conditions can be an important obstacle in tropopause fold performance, particularly under certain circumstances (e.g. rapidly traveling perturbations entering the domain) in some specific areas (e.g. close to the border of the simulation domain).
En aquesta tesi s'ha realitzat una anàlisi i una caracterització detallada sobre les estructures de plegament de la tropopausa (Tropopause Foldings en la literatura anglesa) utilitzant, per un costat, un any de dades globals de relativa alta resolució (0.3 graus) d'anàlisis del model GFS (Global Forescating System), i per l'altra, 10 anys de dades de simulacions numèriques diàries realitzades amb el model de mesoescala WRF (Weather Research and Forecasting) amb una resolució aproximada d'uns 30 km i inicialitzades amb les dades JRA-25 (Japanese 25-year ReAnalysis) que tenen una resolució grollera d'1.125 graus. La tropopausa és una capa fina de l'atmosfera que separa la troposfera de l'estratosfera, dues capes molt diferents en la seva estructura tèrmica, condicions dinàmiques i composició química. A la troposfera, per exemple, la temperatura disminueix amb l'altitud, els moviments verticals i la barreja hi són relativament freqüents, i l'aire pot contenir grans quantitats de vapor d'aigua mentre que l'ozó n'és generalment escàs. En canvi, a l'estratosfera la temperatura augmenta amb l'altitud, els moviments són bàsicament horitzontals, i l'aire està estratificat per capes, pobres en vapor d'aigua i relativament riques en concentració d'ozó, provinent de la capa d'ozó que es troba precisament en els primers 25 km de l'estratosfera. Per tant, la tropopausa representa una zona de transició i canvis abruptes entre aquestes dues capes, cosa que fa que jugui un paper molt important en l'intercanvi de substàncies i que presenti una gran sensibilitat a possibles canvis atmosfèrics. Tenint en compte les característiques dinàmiques, es pot definir la tropopausa com una superfície de valor constant de vorticitat potencial, típicament la superfície de 2 PVU (unitats de vorticitat potencial, on 1 PVU = 10' m2 s-1 K kg-1). D'aquesta manera l'aire troposfèric queda definit per valors baixos de vorticitat potencial (PV < 2) i l'estratosfèric per valors alts (PV > 2). Sota condicions de conservació adiabàtiques i sense fricció, aquesta tropopausa dinàmica actua com a una barrera física entre les dues capes. Deformacions importants d'aquesta superfície, com per exemple els plegaments de tropopausa, poden tenir una gran influència en el desenvolupament de fenòmens meteorològics a la troposfera i poden ser un dels mecanismes més importants d'intercanvi i transport de substàncies entre la troposfera i l'estratosfera als extratròpics. Aquests plegaments de tropopausa o intrusions estratosfèriques es caracteritzen per la presència de forts gradients de vorticitat potencial, especialment a les zones properes que limiten amb els seus contorns. Per aquest motiu és de suposar que per a una bona detecció i caracterització d'aquestes estructures, és necessària una bona resolució horitzontal i vertical de les dades. S'ha creat un algoritme objectiu per a la detecció d'aquests plegaments basant-se només en una definició purament geomètrica d'aquestes estructures i, per tant, sense fer cap suposició d'entrada sobre el seu origen dinàmic. D'aquesta manera l'algoritme, aplicat sobre els camps tridimensionals de les principals variables meteorològiques, és capaç de detectar la presència d'una tropopausa dinàmica plegada, i d'enregistrar-ne les seves principals característiques geomètriques com són: les dimensions horitzontals, el gruix de la intrusió, la profunditat de penetració o l'amplitud de l'arc (distància vertical entre les dues tropopauses que defineixen la presència d'un plegament). L'algoritme s'ha aplicat primerament sobre un any (desembre 2007 - novembre 2008) de dades d'anàlisi globals del model GFS amb el que s'ha pogut fer una caracterització geogràfica completa de plegaments de tropopausa per a l'hemisferi nord i sud. Els resultats, per una banda, es corresponen molt bé amb les climatologies existents, el que corrobora el bon funcionament de Seguidament, l'algoritme també s'ha aplicat sobre els 10 anys de simulacions realitzades amb el model de mesoescala WRF i s'ha construït una climatologia de plegaments molt més robusta sobre una regió força extensa del sud-oest d'Europa, amb la Península Ibèrica al centre del domini. Aquesta climatologia mostra una bona concordança amb els resultats obtinguts durant un any d'estudi amb les dades GFS, tot i que les freqüències de plegaments observades són en general més petites. Aquesta disminució és deguda, per una banda, a la variabilitat interanual, i per l'altra, a una subestimació generalitzada de l'àrea total detectada en els diferents casos de plegaments de tropopausa simulats amb el model WRF respecte dels observats amb les dades GFS. Tant l'anàlisi global com la climatologia regional corroboren les diferències entre els subtròpics i els extratròpics en la formació i característiques dels plegaments de tropopausa, i serveixen per a identificar els principals escenaris sinòptics que governen la intensificació d'aquests fenòmens. També s'ha generat un producte que utilitza una combinació dels diferents paràmetres geomètrics dels plegaments de tropopausa per a estimar les regions on és més probable que grans quantitats d'aire estratosfèric siguin transferides irreversiblement a la troposfera degut als casos més intensos de plegaments de tropopausa (STTFI: Stratosphere-Troposphere Transport Folding Index). Tot i la simplicitat del producte, l'STTFI reprodueix molt bé els trets més importants observats a les climatologies existents de transport estratosfera-troposfera basades en tècniques més complicades de trajectòries lagrangianes. Finalment, s'ha efectuat una avaluació detallada sobre la capacitat del model WRF per a simular plegaments de tropopausa, i amb l'objectiu d'avaluar també la importància dels increments en la resolució de les dades a l'hora de millorar la representació dels plegaments de tropopausa. S'han realitzat comparacions durant un any sencer (desembre 2007 - novembre 2008), tant qualitatives com quantitatives, dels resultats del WRF amb, per una banda, les dades de baixa resolució JRA utilitzades com a inicialització de les simulacions, i per l'altra banda, amb les dades GFS que tenen una resolució semblant a la de les simulacions WRF. A part de comparar les freqüències de plegaments i les seves característiques estacionals, també s'ha analitzat un ampli ventall de diferents casos d'estudi individuals. Els resultats demostren que el model WRF és en general capaç de pronosticar els principals trets mesoescalars dels plegaments de tropopausa, millorant significativament la seva representació en comparació amb la descripció més grollera que ofereixen les dades d'inicialització JRA, especialment a les latituds mitjanes. Tot i aquesta millora significativa, s'ha observat que una definició pobra de les condicions inicials pot ser un obstacle important per a un complet desenvolupament de les intrusions estratosfèriques, especialment en algunes circumstàncies (p.e. pertorbacions ràpides entrant en el domini de simulació) i en algunes regions concretes (p.e. prop dels límits del domini).

In questo lavoro si è affrontato lo studio degli indici di stabilità atmosferica prodotti da Eumetsat attraverso un algoritmo che sfrutta i dati del sensore SEVIRI a bordo del satellite geostazionario europeo MSG. L'obiettivo del lavoro è stato di valutare la loro efficacia nel prevedere fenomeni di precipitazione. Sono stati considerati i prodotti di giornate in cui intense precipitazioni hanno interessato l'Emilia-Romagna nell'estate del 2018 così da poter confrontare le stime da satellite di stabilità con i dati dei radar e delle stazioni meteorologiche. Quattro diversi indici sono stati considerati: Lifted Index, K-Index, Konvektiv Index e Maximum Buoyancy. L'analisi dei cinque casi di precipitazione è stata condotta analizzando l'evoluzione temporale delle mappe degli indici nelle ore antecedenti l'inizio della precipitazione, come misurata da alcune stazioni pluviometriche. In genere si è trovato che tutti gli indici testati evolvono durante la giornata su valori che descrivono un aumento della instabilità. Al primo formarsi della nuvolosità, tuttavia, il calcolo degli indici non viene più effettuato, e l'informazione non è più disponibile. In genere, comunque, si è notato che la precipitazione inizia dalle 3 alle 6 ore dopo che gli indici di stabilità hanno raggiunto il loro valore più critico. Invece si è notato che non vi è correlazione tra il valore degli indici prima della precipitazione e l'intensità della precipitazione. Questo lavoro ha mostrato l'utilità delle stime da satellite di indici di stabilità, in quanto consentono un monitoraggio della stabilità atmosferica con maggiore dettaglio spazio temporale rispetto agli indici calcolati da dati da radiosonde. Gli aspetti negativi sono l'impossibilità di aver il dato al primo presentarsi della nuvolosità e l'incertezza nella stima dei profili di temperatura e umidità.

Mestrado em Meteorologia e Oceanografia Física
Neste trabalho investigam-se as componentes da circulação atmosférica extratropical forçadas pelas anomalias das SSTs no Pacífico Tropical, dando-se particular atenção à circulação sobre a região Euro-Atlântica. Identificou-se os modos de variabilidade da altura do geopotencial, em diferentes níveis, e avaliou-se a conexão estatística entre esses modos de variabilidade. A análise foi realizada, considerando as reanálises do NCEP (1959 – 2008) e as reanálises 20th Century individualmente e em conjunto. O objectivo do estudo conjunto das séries das duas reanálises era dispor de séries temporais mais longas que permitissem atribuir significado estatístico aos resultados. O estudo efectuado sobre as reanálises foi repetido sobre duas simulações do clima passado (1860 a 1999) realizadas com o modelo HadCM3.0. Os resultados obtidos na análise dos dados simulados são consistentes com os resultados obtidos com base nas reanálises. A consistência entre os resultados, além de constituírem uma validação do modelo, dá confiança estatística aos resultados. Analisaram-se várias possibilidades para a comunicação do forçamento das SSTs do Pacífico Tropical à região Euro-Atântica: i) O sinal poderá ser comunicado pela troposfera através de ondas de Rossby barotrópicas; ii) via estratosfera, envolvendo a interacção entre ondas de Rossby baroclínicas e a corrente média zonal; iii) o sinal poderá resultar da sobreposição dos sinais comunicados via troposfera e via estratosfera. Dada a conexão estatística entre as variabilidades da circulação estratosférica e da circulação troposférica extratropicais, também se analisou a componente forçada da circulação troposférica linearmente desacoplada da circulação estratosférica. As técnicas de análise frequentemente utilizadas, ao longo do trabalho, foram a Análise em Componentes Principais e a análise de compósitos, mostrando-se a última particularmente útil na pesquisa de sinais não lineares. Os resultados obtidos mostram que, embora o sinal do ENSO comunicado via estratosfera possa ser fraco, a estratosfera exerce um efeito modulador significativo sobre o sinal do El Niño na região Euro-Atlântica. A análise dos dados simulados confirma a existência de uma componente não linear na resposta da circulação troposférica, sobre a região Euro-Atlântica, ao forçamento pelas SSTs do Pacífico Tropical. ABSTRACT: In this work we investigate the components of the extratropical atmospheric circulation forced by the anomalies of SSTs in the tropical Pacific, giving particular attention to the circulation of the Euro-Atlantic region. Was identified the modes of variability of the geopotential height at different levels, and evaluated the statistical connection between these modes of variability. The analysis was performed, considering the NCEP reanalysis (1959 - 2008) and the reanalysis 20th Century individually and together. The aim of studied the two sets of reanalysis, was to have longer time series that allow assigning statistical significance to the results. The study of reanalysis was repeated on two simulations of past climate (1860 to 1999), realized with the model HadCM3.0. The results obtained in the analysis of simulated data are consistent with the results obtained from the reanalysis. The consistency between the results, as well as being a validation of the model, gives statistical confidence to the results. We analyzed several possibilities for the communication of the forcing from the tropical Pacific SSTs to the Euro-Atlantic region: i) the signal may be communicated by the troposphere by barotropic Rossby waves; ii) by the stratosphere, involving the interaction between baroclinic Rossby waves and zonal mean circulation; iii) the signal may be a result from the superposition of signals sent from troposphere and from stratosphere. Given the statistical connection between the variability of the stratospheric circulation and the extratropical tropospheric circulation, also was analyzed the forced component of the tropospheric circulation linearly decoupled from the stratospheric circulation. The analytical techniques frequently used throughout the paper, were the principal components analysis and analysis of composites, showing the last particularly useful when searching for non-linear signals. The results obtained show that although the ENSO signal communicated through the stratosphere can be weak, the stratosphere has a modulating effect significant on the signal of El Niño in the Euro-Atlantic. The analysis of simulated data confirms the existence of a nonlinear component in the response of tropospheric circulation over the Euro-Atlantic region, to the forcing from the SSTs in the Pacific Tropical.

Una delle sfide scientifiche degli ultimi anni è avere dei modelli matematici più raffinati per simulare al meglio la dispersione di inquinanti in atmosfera. Il caso studiato affronta il problema di simulare la dispersione in atmosfera a lungo raggio di inquinanti radioattivi. Nel mondo ci sono centinaia di applicazioni mediche, industriali e accademiche che utilizzano potenti fonti radioattive, a cui si aggiunge anche il terrorismo radiologico, così cresce l’interesse da parte delle autorità internazionali competenti ad approfondire la tematica per stabilire maggiore sicurezza. Considerando un range di dispersione a lunga scala, per ricoprire anche aree intercontinentali è necessario che i dati meteo di input nei modelli siano accurati. I modelli invece prevedono dei sistemi di riferimento Lagrangiani. Nel seguente lavoro sono state analizzate le variazioni dovute all’utilizzo di due diversi dataset meteo su una simulazione di un avvenuto caso di emissione di Ru-106 già analizzato in ENEA. L’analisi ha evidenziato il peso della qualità dei dati meteo per la valutazione delle concentrazioni e della dispersione del plume radioattivo. Nel primo capitolo è stato trattato in modo generale l’inquinamento atmosferico per poi approfondire l’inquinamento radioattivo, analizzando le principali cause ed effetti. Nel secondo capitolo sono stati esposti i modelli matematici di dispersione in atmosfera, analizzando anche gli aspetti metereologici da parametrizzare e i modelli Lagrangiani. Nel terzo capitolo è stato approfondito il modello di dispersione Lagrangiano a particelle Flexpart, utilizzato per il calcolo delle simulazioni. Nel quarto capitolo è stato esposto il caso studio, analizzando attentamente le differenze tra i due dati meteo di input utilizzati nelle simulazioni. Nel quinto capitolo sono stati inseriti e analizzati i risultati ottenuti dalle simulazioni e nel sesto ed ultimo capitolo sono state redatte delle conclusioni del lavoro svolto.

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Áreas urbanas densamente povoadas situadas na região tropical são particularmente vulneráveis a eventos de chuva intensa. Na cidade de Salvador, capital do Estado da Bahia, vários fatores contribuem para a gravidade dos impactos causados por chuvas intensas: o relevo acidentado, a densidade populacional, a ocupação desordenada do solo, a diversidade e intensidade dos sistemas meteorológicos, dentre outros. Neste estudo as condições de estabilidade da atmosfera no mês (muito chuvoso) de abril de 2009 foram analisadas com o objetivo principal de investigar o grau de relação entre índices de estabilidade e a ocorrência de chuva na cidade. Dados de reanálise, imagens realçadas de satélite meteorológico, totais diários de precipitação e sondagens diárias de ar superior realizadas às 1200 UTC constituem a base de dados deste estudo. Métodos de análise meteorológica e análise multivariada são utilizados. No mês de estudo há dezessete dias com registro de precipitação, dos quais quatro com totais diários que ultrapassam 50 mm. Um evento que provocou chuva intensa em toda a cidade, cujo total pluviométrico é registrado no dia 19, é causado por uma linha convectiva que se forma sobre o Estado da Bahia, na latitude de Salvador, associada a um cavado frontal com forte cisalhamento horizontal e vertical do vento. O teor de umidade é elevado na baixa troposfera, antes e depois do evento. A aplicação da análise de componentes principais a nove índices de estabilidade resulta em um modelo de três componentes que explica 91,82% da variância total dos dados. A primeira componente é associada aos índices relacionados à variação vertical de umidade e temperatura, direção e velocidade do vento, a segunda componente aos índices relacionados à variação vertical de umidade, e a terceira componente ao índice K. A aplicação da análise de agrupamentos aos fatores rotacionados resulta em quatro grupos com características distintas. O Grupo 1 reúne dias com registro de chuva, dos quais três com eventos de chuva intensa. O Grupo 2 separa dias opostos sob o ponto de vista da precipitação. O Grupo 3 é constituído por dias com totais de precipitação muito baixos. No Grupo 4 estão dias com pouca ou nenhuma precipitação registrada, com exceção de um dia de chuva intensa. O índice K é o melhor na previsão de chuva no mês de estudo.
Heavily populated urban areas located in the tropical region are particularly vulnerable to intense rainfall events. In the city of Salvador, capital of Bahia State, several factors contribute for the severity of the impacts caused by intense rainfall: the complex topography, the population density, the disorderly human occupation, the diversity and intensity of meteorological systems, among others. In this study the atmospheric stability conditions in the (very rainy) month of April 2009 are analyzed with the main objective of investigating the degree of relationship between stability indices and rainfall occurrence in the city. Reanalysis data, enhanced meteorological satellite imagery, daily 24-hour rainfall totals and 1200 UTC daily upper air soundings are the basis for this study. Meteorological and multivariate analysis techniques are used. There are seventeen rainy days in the month of study among which four have daily rainfall totals higher than 50 mm. One event of heavy rainfall over the entire city whose rainfall total is registered on day 19, is caused by a convective line that forms over Bahia State, on the latitude of Salvador, associated to a frontal trough with strong horizontal and vertical wind shear. Moisture content is high in the lower troposphere, before and after the event. The application of principal component analysis to nine stability indices results in a three component model which explains 91.82% of the total variance in the data. The first principal component is associated with indices related to the vertical variation of moisture and temperature, wind direction and speed, the second component to the indices related to the vertical variation of moisture, and the third component to the K index. The application of cluster analysis to the rotated factors results in four groups with distinct characteristics. Group 1 has days with rain, among which there are three intense rainfall events. Group 2 has days with opposing characteristics in terms of precipitation. Group 3 is comprised by days with very low rainfall values. Group 4 has days with low rainfall total or rainfall absence, with exception of one intense rainfall day. The K index is the best in forecasting rainfall in the month of study.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama trumpalaikė ozono koncentracijos kaita ir jos priklausomybė nuo meteorologinių parametrų. Literatūros apžvalgoje aptariama ozono susidarymas, cheminės savybės, poveikis žmogaus sveikatai ir augalams. Atlikta 2000-2009 metais Preilos monitoringo stotyje gautų duomenų (vienos valandos vidurkiai) analizė. 2009 metų šiltuoju sezonu atliktas eksperimentas, sudaryta dešimties ir dviejų minučių vidurkių ozono koncentracijos ir meteorologinių parametrų duomenų bazė. Parametrų tarpusavio priklausomybė nustatyta panaudojant tiesinės regresijos metodą, apskaičiuoti koreliacijos koeficientai. Pasinaudojant Furje metodu atlikta ozono bei meteorologinių parametrų spektrinė analizė. Buvo rasti pagrindiniai dažnių pikai, kurie labiausiai išryškėja. Darbą sudaro 6 dalys: įvadas, literatūros apžvalga, matavimo prietaisai ir metodika, eksperimentinių tyrimų rezultatai, išvados ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 57 p. teksto be priedų, 38 paveikslai., 3 lentelės, 53 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.
In master final work the variation of short-term ozone concentration variations were analyzed. Ozone formation, chemical characteristics, impact on human health and plants were described. The study of the short- and long-term ozone concentration variations dependence on meteorological parameters is presented. The data of hourly parameters obtained at the monitoring station Preila during 2000-2009 years were analyzed. The 2 and 10 minutes average values of the ozone concentration and meteorological parameters were collected during experiment in warm season of 2009 year. The regression analysis was applied for the determination of the correlation coefficients between variables. The strongest relationship from the long-term variations was found between ozone concentration and temperature. The strongest relationship from the short-term variations was found between ozone concentration and wind speed. Structure: introduction, literary review, measurements instruments and methodology, experimental research results, conclusions and references. Thesis consists of: 57 p. text without appendixes, 38 pictures, 3 tables, 53 bibliographical entries. Appendixes included.

Doutoramento em Fisica
Apresenta-se uma avaliação de vários métodos de downscaling dinâmico. Os métodos utilizados vão desde o método clássico de aninhar um modelo regional nos resultados de um modelo global, neste caso as reanálises do ECMWF, a métodos propostos mais recentemente, que consistem em utilizar métodos de relaxamento Newtoniano de forma a fazer tender os resultados do modelo regional aos pontos das reanálises que se encontram dentro do domínio deste. O método que apresenta melhores resultados envolve a utilização de um sistema variacional de assimilação de dados de forma a incorporar dados de observações com resultados do modelo regional. A climatologia de uma simulação de 5 anos usando esse método é testada contra observações existentes sobre Portugal Continental e sobre o oceano na área da Plataforma Continental Portuguesa, o que permite concluir que o método desenvolvido é apropriado para reconstrução climática de alta resolução para Portugal Continental.
An evaluation of various methods of dynamic downscaling is presented. The methods used range from the classic method of nesting a regional model results in a global model, in this case the ECMWF reanalysis, to more recently proposed methods, which consist in using Newtonian relaxation methods in order to nudge the results of the regional model to the reanalysis. The method with better results involves using a system of variational data assimilation to incorporate observational data with results from the regional model. The climatology of a simulation of 5 years using this method is tested against observations on mainland Portugal and the ocean in the area of the Portuguese Continental Shelf, which shows that the method developed is suitable for the reconstruction of high resolution climate over continental Portugal.

Doutoramento em Física
O estado da arte dos modelos de previsão numérica e o continuamente crescente aumento da performance dos computadores permitem processar modelos de previsão do tempo em escalas espaciais e temporais muito altas. Em um futuro próximo espera-se, até mesmo, que permitam processa-los com a simulação numérica explícita da convecção da umidade. Entretanto, ressalta-se que a convecção é um processo dinâmico intrinsecamente caótico, com predictabilidade limitada, que impõe severas limitações devidas, entre outras que ainda são desconhecidas, a natureza dos espalhamentos e ocorrências imprevisíveis das células convectivas. Inúmeros são os parâmetros meteorológicos que podem ser produzidos com o processamento de modelos de previsão de tempo. Eles podem ser obtidos como resultados diretos do modelo ou serem determinados mediante o emprego de equações diagnósticas apropriadas. Além disso, são igualmente vários os meios disponíveis para análise para fins de emissão de uma previsão de tempo, pois estas têm grande dependência da escala espacial e temporal do modelo. Os modelos de previsão de tempo com grande resolução espacial, que vêm sendo crescentemente utilizados, são os modelos desenvolvidos com tecnologias que permitem prever precipitação de escala meso-beta e tempo superior até mesmo de 48 horas de antecedência. Entretanto, uma dificuldade é que, infelizmente, os sistemas convencionais de coleta de dados do presente permitem avaliar apenas as variações, em três dimensões da atmosfera, sobre escalas mais altas da mesoalfa. Mas, mesmo assim, esses dados são importantes, pois muitas variabilidades de mesoescala são extraídas das interações, entre os escoamentos de escala sinótica e as das de pequena escala da superfície da Terra com a atmosfera. As abordagens enfocam apresentações sobre as tecnologias espaciais que vem sendo utilizadas à obtenção da água precipitável da atmosfera e das simulações numéricas do modelo de mesoescala MM5. São descritos os sistemas de coleta de dados pelos instrumentos de bordo dos satélites heliossíncronos, especificamente na faixa do espectro eletromagnético das microondas, da série NOAA; DMSP e GPS. Enfoque especial é dado aos sondadores TOVS dos satélites da série NOAA à extração de perfil vertical da temperatura e da umidade da atmosfera e a aplicação dos mesmos no modelo de mesoescala. As simulações têm sido conduzidas com o MM5 considerando a análise de dados, de cerca de 5 anos, com freqüência de registros com intervalos de 10 minutos, coletadas por 58 Estações Meteorológicas Automáticas (EMA) de Portugal. Os dados do NOAA-18; que apresenta a mais nova tecnologia de sondador de microonda a bordo tem sido usado para extração de perfis verticais de temperatura e umidade da atmosfera, e a assimilação 4DVAR feita pelo MM5.
The state of the art in numerical weather prediction models and the continuously increase in computer performance allow to process weather forecast models at very high spaces and time resolutions. In a near future is even expected to allow processing them with explicit numerical simulation of moist convection. However, it is worth to note that convection is an intrinsically chaotic dynamic process, with limited predictability, which imposes severe limitations due to, among unknown others, a nature of the scattering and unpredictable occurrences of convective cells. There are a number of meteorological parameters which can produce with numerical weather forecasting models. They cam be obtained with direct model output or through using appropriate diagnostic equations. Besides that, there are equally several available means of analysis for the issue of weather forecasting, because these have a large space and time model dependencies. The weather forecasting models with a high space resolution, which have been increasingly used, are the models developed with technologies which capable of predicting precipitation on the meso-beta scale and on time scale even over 48 hours. However, a difficult is that, unfortunately, presently conventional data observing system only resolves three-dimensional variations of the atmosphere on the largest of the meso-alpha scales. However, even so, these are important data source, because much of the mesoscale variability is derived from the interaction, between synoptic scale flows and small-scale Earth-surface variability. The approaches focus on presentations of both space technologies which have been used to resolve the precipitable water of the atmosphere, and the MM5 mesoscale numerical model simulations. The data collecting systems by onboard instruments of the heliossynchronous satellites are described, especially over the microwave electromagnetic spectrum band, of the NOAA; DMSP and GPS series. Special focus is made on vertical temperature and humidity retrieval from NOAA series of satellites TOVS sounders and their applications on mesoscale model. The MM5 simulations have been conducted considering the rainfall data analysis, of about 5 years, with 10 minutes frequency interval records, collected by 58 Automatic Meteorological Stations (EMA) of Portugal. The satellite data from NOAA-18; which has the newest technology of microwave sounder onboard have been used to retrieval the temperature and the humidity vertical profiles, and the 4DVAR data assimilation made by MM5.
FCT
FSE
POCI-2010

Orientador : Prof. Dr. Luiz Carlos Matioli
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 10/12/2015
Inclui referências : f. 103-107
Área de concentração : Programação matemática
Resumo: Este trabalho tem por objetivo propor um sistema de identificação, monitoramento e previsão de tempestades elétricas em uma região de linha de transmissão de energia do Brasil utilizando apenas informações de descargas atmosféricas. Na etapa de identificação das tempestades é utilizada clusterização espacial/temporal das descargas, para o monitoramento são realizadas conexões entre clusters de acordo com a velocidade de deslocamento dos núcleos das tempestades e finalmente a previsão uma hora à frente é obtida por meio de extrapolação de dados. As variáveis das tempestades elétricas acompanhadas e previstas são: posição central (latitude e longitude), número médio de descargas por hora, distribuição espacial das descargas dentro das tempestades e média do valor absoluto do pico de corrente de descargas que compõem as tempestades. O sistema é calibrado por meio da otimização de um problema irrestrito baseado em índices de monitoramento e previsão. Exemplos práticos são apresentados para a região piloto, onde diversos gráficos ilustram o produto do sistema proposto. Palavras-chave: Análise de Agrupamento. Convergent Data Sharpening. Descargas Atmosféricas. Tempestades Elétricas. Previsão à Curto Prazo.
Abstract: This work aims to propose a system of identification, monitoring and forecasting of electrical storms on a region of Brazilian power transmission line using lightning information only. In the step of storms identification is used spatial/temporal lightning clustering, to monitoring are performed connections between clusters according to the displacement speed of the storms cores and finally the forecast one hour ahead is obtained by data extrapolation. The monitored and forecasted variables of the electrical storms are: center position (latitude and longitude), average number of lightning per hour, spatial distribution of lightning into the storms and average of the absolute value of the peak current of lightning that comprise the storms. The system is calibrated by optimizing an unrestricted problem based on monitoring and forecasting indexes. Practical examples are presented to the pilot region and several graphs illustrate the proposed system product. Key-words: Cluster Analysis. Convergent Data Sharpening. Lightning Strokes. Electrical Storms. Forecast Short Term.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-08-27T15:03:16Z No. of bitstreams: 1 DANILO ERICKSEN COSTA CABRAL – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2018.pdf: 3103151 bytes, checksum: 21c39f5e775ca2cffae4904318258171 (MD5)
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Analisou-se neste estudo a tendência anual e a média global da Água Precipitável (AP) no período de 1986 a 2016. Foram utilizados dados extraídos das reanálises do ERAInterim/ European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). A partir destes dados avaliou-se a distribuição espacial da tendência de Água Precipitável. Para a análise da tendência climática aplicou-se testes estatísticos de Mann-Kendall e t de Student observandose o comportamento das séries globais. Para a variável AP, foi encontrado o valor médio de 24,4mm para todo o período, correspondendo a um volume estimado para toda a atmosfera. Os resultados apontam tendências significativas de 0,0246; 0,0121 e 0,0203 mm/ano para o HN; HS e todo o Globo, respectivamente. Foi observada uma tendência positiva para algumas áreas do globo bem como outras negativas, resultando em uma distribuição não homogênea, denotando-se uma provável tendência de aumento do vapor d’água no globo.
In this study was analyzed the annual trend and the global mean of Precipitation Water (WP) from 1986 to 2016. Data extracted from the ERA-Interim / European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis were used. From these data was evaluated the Precipitation Water tendency spatial distribution. For the analysis of the climatic trend, Mann-Kendall and t-Student statistical tests were applied, observing the behavior of the global series. For the WP variable was found the average value of 24.4 mm for the whole period, corresponding to estimated volume for the whole atmosphere. The results indicate significant trends of 0.0246, 0.0121 and 0.0203 mm /year for HN; HS and the whole Globe, respectively. A positive trend was observed for some areas of globe as well as negative values, resulting the not homogeneous distribution, denoting a probable tendency to increase water vapor in the globe.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Programa de Pós-graduação em Geografia, Florianópolis, 2010
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Embora o clima de Santa Catarina seja caracterizado pela ocorrência de chuva em todos os meses do ano, o que se tem observado são períodos, muitas vezes, prolongados, com deficiência ou ausência total de chuva, caracterizando eventos de estiagem. Eventos estes, que entre os anos de 2001 e 2006, foram registrados de forma consecutiva e bastante prejudicial à economia catarinense, em especial da região Oeste do estado, que tem sua economia alicerçada basicamente no agronegócio. Com relação ao déficit de precipitação, alguns estudos apontam para a influência de fenômenos como La Niña ou da ZCAS posicionada do Sudeste para o Norte do país, porém são observados também distúrbios na circulação atmosférica no Sul do Brasil, que indicam a possível influência de bloqueios atmosféricos, e precisam ser melhor elucidados. Assim, esse trabalho objetivou identificar eventos de estiagem, bem como avaliar os fenômenos e/sistemas atmosféricos atuantes nestes, com o intuito de verificar seus possíveis causadores, assim como o nível de influência, as posições geográficas preferenciais e se há um padrão de circulação atmosférica nos diferentes casos de estiagem ocorridos entre 2001 e 2006. Para tanto, foram utilizados dados de pressão e anomalia de pressão a superfície, geopotencial e anomalia no nível de 500hpa, vento e jato nos níveis de 500 e 250hpa, provenientes de reanálises do NCEP/NCAR, com os quais foram gerados campos médios diários, além de dados de precipitação de estações meteorológicas administradas pela Epagri/Ciram, localizadas em quatro municípios do Oeste catarinense; da relação de eventos de La Niña e El Niño, disponíveis na home Page do NOAA e descrição das ocorrências de ZCAS, extraídas dos Boletins da Climanálise/CPTEC. Foram identificados os níveis de influência de cada evento previamente conhecidos por acarretar déficit de chuva no Sul do Brasil, como La Niña, dipolo de precipitação imposto pela posição da ZCAS e bloqueios atmosféricos. Os resultados mostram grande influência de bloqueios atmosféricos no regime de chuva da região de interesse, nos eventos de estiagem ocorridos neste estudo de caso. As estações de inverno e verão foram as que apresentaram maior ocorrência de bloqueios, seguidas da primavera e outono, respectivamente. Com relação ao padrão de circulação, não se identificou a mesma configuração para todos os eventos de estiagem, mas foram identificadas posições longitudinais de preferência de instalação de altas de bloqueio, nas estações de inverno e de verão.
Although the climate of Santa Catarina is characterized by the occurrence of rain in all months of the year, what has been observed periods are often prolonged, with disabilities or total absence of rain, characterizing drought events. These events, that between the years 2001 and 2006, were registered consecutively and very harmful to the economy of Santa Catarina, in particular the western of the state, which has its economy based primarily on agribusiness. With respect to rainfall deficit, some studies point to the influence of phenomenon such as La Niña or ZCAS positioned southeast to the North of the country, but are also found disturbances in the atmospheric circulation in southern Brazil, which indicate the possible influence of atmospheric blocking, and need to be better elucidated. Thus, this study aimed identify events of drought, as well as evaluating the phenomena or atmospheric systems active in these, in order to identify its possible causes, as well as the level of influence, preferred geographic locations and whether there is a pattern of atmospheric circulation in the different cases of drought occurred between 2001 and 2006. For this, data were used from pressure and surface pressure anomaly, geopotential and anomaly at the level of 500hPa, wind and the jet at 500 and 250hPa, from NCEP / NCAR, with which they were generated daily mean fields, in addition resulting in graphs of average data; data precipitation from meteorological stations managed by Epagri/Ciram, located in four counties of Western Santa Catarina; relationship of events La Niña e El Niño, available on the homepage of NOAA and description of the events ZCAS extracted from Climanálise/CPTEC Bulletins. Were identified levels of influence of each event previously known to cause a deficit of rain in southern Brazil, such as La Niña, precipitation dipole imposed by the position of the ZCAS and atmospheric blocking. The results show strong influence of atmospheric blocking in the rainfall regime in the region of interest, in the events of drought that occurred in this case study. The winter and summer stations were the same who had occurrences of blocking, followed by spring and autumn, respectively. With respect to the pattern of circulation, did not identify the same setting for all events of drought, but were identified preferred longitudinal positions of installing of blocking, in winter and summer.

The atmospheric boundary layer in stably-stratified conditions and over non-homogeneous terrain becomes a complex system with many interactions of physical processes occurring in a wide range of different spatial and temporal scales. During clear sky night-time or in any stably-stratified conditions intermittent turbulent events and gravity waves are usually present in the stable boundary layer (SBL), which can substantially modify the flow structure. In addition, the circulations in stable flows can be strongly driven by the underlying and surrounding topography, generating katabatic winds, density currents and low level jets, which in turn, trigger gravity waves and turbulence. This thesis aims to contribute to a better comprehension of some of the processes and phenomena occurring in the SBL and over complex terrain areas. In order to understand and quantify the unknown atmospheric processes one can distinguish three different procedures that are very well connected: theoretical descriptions, experimental campaigns and numerical modeling. The numerical models allow us to further understand the experimental data, to test the theoretical relationships or to simulate processes which are very difficult to measure. Principally, in this thesis we have used numerical models to deal with the uncertainties that arise in stably-stratified flows and over heterogeneous terrain and to explore the model capabilities and limitations to resolve them. These numerical weather prediction models (NWP) contain the primitive equations of the atmosphere to describe and forecast the flow motions and properties. In this thesis we have employed one of the worldwide known NWP model, the Weather Research and Forecasting (WRF) model, using two different approaches: the mesoscale approximation and the large eddy simulation (LES). While the mesoscale methodology has allowed us to investigate the flow circulation patterns in a wide range of scales, the LES approximation has enabled us to explicitly resolve the turbulence and describe its structure. In this thesis each methodology has been applied to investigate these different purposes. Using the WRF model with the mesoscale approach we have determined the origin of a density current that generated internal gravity waves over the "Centro de Investigaciones de la Baja Atmosfera"(CIBA) site. We have seen that the long distance mesoscale sea-breeze circulation and the night-time katabatic flows originated at the surrounding complex topography were the origin of the density current which generated displacement in the air parcels and periodic oscillations. In this thesis we have also investigated the vertical turbulence structure using the LES approximation of the WRF model. As a previous step, we have first validated the WRF-LES model in the SBL with a reference case by a comparison of the first and second order moments profiles. Using different wind speed initial conditions we reproduce neutrally and stably stratified flows. However, different from the reality, stably stratified flows are strongly coupled with the surface and turbulence is always maintained. We have shown how the turbulence intensity increases sharply with the wind speed at each height above ground but the rate of increase (slope) is not maintained, as we would expect. It seems that the the top domain potential temperature inversion affects the flow turbulence structure over the whole domain. Finally, we have studied topographically generated gravity waves over the Pyrenees and specifically simulated a trapped lee wave event using the mesoscale approximation with WRF. We have seen that the model is able to reproduce the gravity waves at the lee side of the mountain range with periodic oscillations in all magnitudes. We have seen that 1-km horizontal resolution is necessary to capture the wave field. We have also showed that upstream conditions have to be well represented to capture the adequate wave characteristics.
La capa límit atmosfèrica és la part més baixa de l'atmosfera terrestre on s'hi desenvolupa la vida humana. En condicions d'estratificació estable i sobre terreny no homogeni esdevé un sistema molt complex amb múltiples interaccions dels processos físics que hi tenen lloc. Per a entendre i quantificar algunes de les incerteses que planteja l'atmosfera a la capa límit en aquesta tesi principalment hem utilitzat eines de simulació numèrica. Els models numèrics permeten la comprensió més enllà de les dades experimentals, així com testejar les descripcions teòriques, a més de simular fenòmens que són molt difícils de mesurar. L'objectiu és, doncs, contribuir a la comprensió dels fenòmens que tenen lloc a la capa límit en condicions d'estratificació estable i sobre àrees de terreny complex i explorar les capacitats i les limitacions de la seva modelització numèrica. D'entre els principals resultats, fent ús del model WRF en l'aproximació de mesoscala, hem determinat l'origen d'una corrent de densitat que va donar lloc a ones de gravetat interna en la zona del Centro de Investigaciones de la Baja Atmósfera (CIBA). Hem vist que una massa d'aire amb origen de brisa marítima juntament amb els vents catabàtics originats a les cadenes muntanyoses del voltant són l'origen de la corrent de densitat que genera ones de gravetat al seu pas per l'àrea del CIBA. Per altra banda, hem explorat l'estructura vertical de la turbulència en condicions neutrals i estables fent ús del model WRF en l'aproximació LES (WRF-LES). S'han investigat els règims de intensitat de turbulència en funció de la velocitat del vent i s'ha obtingut una relació semblant a les observacions en situació de forta turbulència. Veiem les condicions de contorn del model a la superfície i al límit superior poden afectar molt significativament l'estructura dels remolins. Finalment, l'estudi de les ones de muntanya sobre la orografia complexa del Pirineu amb el model WRF en el mode mesoscalar ha permès avaluar la capacitat del model per a representar l'esdeveniment i la variació en els resultats en funció de les seves diferents opcions físiques i de configuració.

Este estudo apresenta uma análise da formação e desenvolvimento de um ciclone extratropical formado na costa sul do Brasil e como o acoplamento oceano-atmosfera influencia nesse fenômeno. Foi simulado um caso de Ciclone Extratropical no Atlântico sudoeste durante os dias 02 e 05 de setembro de 2006 através do sistema de modelagem numérica acoplada Coupled Ocean Atmosphere Wave Sediment Transport (COAWST) e outro experimento com o modelo numérico atmosférico Weather Research Forecast (WRF), para analisar o efeito do acoplamento entre modelos numéricos, assim como a dinâmica atmosférica e oceânica e os processos de interação oceano-atmosfera que ocorreram durante a passagem do CE. Foi observado como a instabilidade da Camada Limite Marinha Atmosférica, além dos efeitos de mesoescala do evento impactaram os fluxos de calor entre o oceano e a atmosfera. No setor frio do CE foi observada uma área com intensos fluxos de calor associada a esta instabilidade. Esta umidade do proveniente do oceano para a atmosfera é elevada para níveis superiores da atmosfera por ação da convergência de ventos em baixos níveis e é precipitada na forma de chuva. A TSM ativa no COAWST proporcionou resultados semelhantes aos dados de reanálise do Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) para os Fluxos de Calor Latente e Sensível, enquanto que os resultados do modelo WRF mostraram fluxos de calor mais intensos do que os dados do CFSR.
This study presents an analysis of the formation and development of an extratropical cyclone formed in the southern coast of Brazil and how the ocean-atmosphere coupling affects this phenomenon. Was simulated one extratropical cyclone case in the Southwest Atlantic occurred at 02 to 05 september 2006 with the coupled numerical model system Coupled Ocean Atmosphere Wave Sediment Transport (COAWST) and another experiment with the atmospheric numerical model Weather Research Forecast (WRF), to analyze the coupling effect between numerical models, as well the atmospheric and oceanic dynamics and the air-sea interaction processes during the passage of the extratropical cyclone. Was observed how the Atmospheric-Marine Boundary Layer Instability and the mesoscale effects of the event impact the heat fluxes between the ocean and atmosphere. One area with intense heat fluxes associated to that instability was formed in the cold sector of the extratropical cyclone. This moisture from the ocean to the atmosphere is elevated at high levels of the atmosphere by the action of the wind convergence in low levels and it was precipited in the form of rain. The active Sea Surface Temperature in the COAWST provided similar results when compared with the Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) data, while the WRF model results showed a more intense heat fluxes than the CFSR data.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2012-08-31T16:16:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_AspectosObservacionaisNumericos.pdf: 8633140 bytes, checksum: ae0eb67dfb1f399693e56e27a417b136 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5)
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FDB - Fundação Djalma Batista
Este estudo identificou dois fenômenos turbulentos noturnos sobre a região de Caxiuanã, na Amazônia Oriental, durante a estação seca: jatos de baixos níveis (JBNs) e rajadas de ventos, utilizando dados das campanhas de coleta de dados CiMeLA (estação seca de 2003) e COBRA-PARÁ (estação seca de 2006). Ambos foram analisados observacionalmente, no que diz respeito aos seus horários de ocorrência, intensidade, altura e duração, bem como a evolução noturna destas ocorrências. Verificou-se que a maioria dos eventos de JBNs observados foi acompanhada de queda na temperatura potencial equivalente e que as rajadas de vento exerceram uma importante influência sobre as trocas floresta-atmosfera. A gênese dos dois fenômenos também foi investigada. Notou-se, através do modelo de mesoescala BRAMS, que a origem dos jatos está possivelmente associada à brisa marítima e à intensificação dos ventos alísios de nordeste, baseado em resultados de testes de sensibilidade, que incluíram a retirada dos rios, da interface oceano-atmosfera, dos efeitos de downdrafts e do desflorestamento da região. Observou-se também que o processo de formação das rajadas está associado à existência da baía de Caxiuanã, cuja forma se assemelha a um lago, e à atividade convectiva local. Verificou-se que os dois fenômenos não existiram simultaneamente, exceto em uma única noite, o que pode ser explicado por efeitos de blindagem por cisalhamento, que impedem a propagação de turbulência para baixo, em direção à superfície, gerados pela presença de JBNs muito fortes. Esta pesquisa reflete a importância e complexidade dos fenômenos atmosféricos próximos à costa paraense.
This study identified two nocturnal turbulent phenomena above Caxiuanã region, in the eastern Amazonia, during its dry season: low level jets (LLJ) and wind gusts, using data from the field campaigns CiMeLA (dry season of 2003) and COBRA-PARÁ (dry season of 2006). Both of them were analyzed observationally, considering aspects such as time of occurrence, intensity, height and duration, as well as their nocturnal evolution. It was verified that most of the LLJ events were accompanied by a drop in equivalent potential temperature. It was also found that the wind gusts had an important influence over the forest-atmosphere exchanges. The genesis of these phenomena was also investigated. It was noted, using the mesoscale model BRAMS, that the origin of the jets is possibly associated to the sea breeze and the intensification of the northeasterly winds. These results were based on sensibility tests, which included the removal of the rivers, the ocean-continent interface, the effects of downdrafts and the deforestation of the region. It was observed that the origin of the wind gusts is associated to the existence of Caxiuanã bay, which resembles a lake, and to the local convective activity. Furthermore, it was found that both phenomena did not exist simultaneously, except for one single night. This can be explained by a shear-sheltering effect that impedes that propagation of the turbulence downward, to the surface. This effect is generated by the presence of strong LLJs. This research reflects the importance and complexity of the atmospheric phenomena near the coast of Pará.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
In this study sensible and latent heat fluxes as well as momentum flux were analysed in terms of similarity parameters. The intensity of the turbulence and the correlation functions are also studied. The data used in this work were collected in three differents sites and in differents seasons of the year. The topography of the sites are representatives of heterogeneous and non- heterogeneous conditions. In all sites micrometeorological towers instrumented with fast response sensors colleted data with a rate of 10 Hz. In order to analysis of the data a computacional program for the S-Plus software was developed. Results indicates that for very complex topography only the non- dimensinal standard deviation of humidity at stable conditions follow the Monin- Obukhov Similarity Theory. Under near homogeneous conditions all parameters presented in this study have a acceptable description in terms of similarity theory, except the correlation coeficient for the momentum flux.
Neste estudo os fluxos turbulentos de calor sensível, calor latente e momentum, parâmetros de intensidade da turbulência, são investigados em diferentes condições de estabilidade e topografia com o objetivo de verificar a validade da Teoria de Similaridade de Monin- Obukhov (TSMO). Os dados aqui analisados foram obtidos em experimentos micrometeorológicos nos sítios de Paraíso do Sul e Santarém, que caracterizam topografias quase homogêneas, e no sítio de Nova Roma do Sul que caracteriza terreno complexo. Os sítios de Nova Roma do Sul e Paraíso do Sul, localizam-se no estado do Rio Grande do Sul e o sítio de Santarém, no estado do Pará. Nestes três sítios torres micrometeorológicas equipadas com sensores de resposta rápida fornecem dados de velocidade do vento, temperatura e umidade do ar a uma freqüência de 10 Hz. Os resultados indicaram que em Nova Roma do Sul os parâmetros de intensidade da turbulência mecânica e térmica não seguem a TSMO, enquanto que apenas o desvio padrão de umidade, normalizado pela escala de umidade da camada superficial, somente em regime estável é parametrizado segundo a TSMO. Nos demais sítios estas funções adimensionais são adequadamente descritas em termos do parâmetro de estabilidade de Monin- Obukhov ( z L). Em Nova Roma do Sul, cuja superfície é heterogênea, os fluxos de calor sensível e latente, normalizados pelos desvios padrões das respectivas grandezas, não seguem a TSMO e somente o fluxo de momentum, normalizado pelos desvios padrões das velocidades horizontal e vertical, a TSMO é válida nos três regimes de estabilidade. Nos sítios com superfícies homogêneas os coeficientes de correlação dos fluxos turbulentos de calor sensível, latente e momentum são parametrizadas de acordo com a TSMO, enquanto que em Santarém, somente para o coeficiente de correlação do fluxo de momentum, o comportamento não pôde ser estimado com z L , ao contrário dos coeficientes de correlação do fluxo de calor latente e sensível.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-08-24T18:20:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EstudoObservacionalEventos.pdf: 1470915 bytes, checksum: 223c2a36d82b941ced56c22801e5ae3d (MD5)
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O objetivo do presente trabalho foi investigar os aspectos observacionais dos eventos de seca meteorológica e hidrológica na região de Marabá localizada no sudeste do Pará na Amazônia oriental. Utilizou-se uma base de dados mensais de precipitação e cota no período de 1971 a 2010. Os eventos de seca meteorológica foram selecionados através de índices de precipitação negativa (segundo a metodologia do índice de anomalia de chuva- IAC) e os eventos de seca hidrológica do rio Tocantins foram baseados em índices extremos de cota fluviométrica abaixo do normal (através da metodologia da anomalia padronizada). Para as condições de seca meteorológica, os eventos concentram-se em sua grande maioria nas categorias de seca Fraca (FRA) e Moderada (MOD), com maior frequência de seca FRA nos meses de Fevereiro (38%), Junho (37%) e Dezembro (34%), enquanto que a seca MOD é mais frequente em Agosto (39%), Setembro (42%) e Outubro (32%). Quanto aos eventos de seca hidrológica (cota fluviométrica abaixo do normal) do rio Tocantins, os resultados mostram que a ocorrência mensal dos eventos é aleatória e pode ser observado ao longo de todo ano, independente do mês ser de enchente ou vazante. A duração dos eventos não apresenta regularidade ao longo do período estudado. Quanto à estrutura dinâmica dos padrões oceânicos e atmosféricos de grande escala associados aos eventos de seca meteorológica e hidrológica observaram-se que os eventos estão relacionados com um padrão de aquecimento (El Niño) no Pacífico equatorial e condições de aquecimento no Atlântico tropical norte, cujas condições oceano-atmosféricas de grande escala propiciam a intensificação tanto do ramo descendente zonal da célula de Walker como do ramo descendente meridional da célula de Hadley, que induzem a inibição significativa da atividade convectiva, explicando consequentemente a ocorrência dos eventos de seca na região. Analisou-se também a relação entre os eventos de seca e o registro de focos de calor (queimadas) na região de Marabá, durante os anos de 2000 a 2009, sendo que a correlação em torno de 43% confirma a sinergia entre seca e queimada, ou seja, a floresta torna-se mais inflamável sob condições de déficit hídrico.
The objective of the present work is to investigate observational aspects of the meteorological and hydrological drought in the region of Marabá located in the southeast of Pará in eastern Amazon. We used precipitation and river stream monthly data for the 1971 to 2010 period. The meteorological drought events were selected from categories of the negative values based on methodology of the precipitation anomaly index-IAC. The hydrological drought events were selected from fluviometric data below normal based on standardized anomaly index. For the meteorological drought conditions, the events are concentrated mostly in the categories of Weak drought (FRA) and Moderate (MOD), with higher frequency of FRA events in February (38%), June (37%) and December (34%), while the MOD events are more frequent in August (39%), September (42%) and October (32%). For the hydrological drought events of the Tocantins River, the results show that the monthly occurrence of events is random and can be observed throughout the year, so that the duration of the events present no regularity over the period studied. The dynamic structure associated with meteorological and hydrological drought are related to a large-scale pattern of El Niño in the equatorial Pacific and warmer conditions in the tropical north Atlantic, whose large-scale ocean-atmospheric conditions present intensification in both the atmospheric descending branch of the zonal Walker cell and meridional Hadley cell, which induce significant inhibition of tropical convective activity, thus explaining the occurrence of drought events in the region. Furthermore, it was analyzed the relationship between the drought events and vegetation fires (burning) points in the Marabá region during years 2000 to 2009, and the correlation of around 43% confirms the synergy between drought and fire, ie, the forest becomes more flammable under conditions of hydric deficit.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese.pdf: 5590910 bytes, checksum: a89ccd96ade2b696f0e5b9163dc31bf5 (MD5) Previous issue date: 2006-11-13
Lagrangian stochastic models are a largely used tool in the study of passive substances dispersion inside the Atmospheric Boundary Layer. Its application is related to the trajectory computation of thousands of particles, that numerically simulate the dispersion of suspense substances in the atmosphere. In this study, the basic concepts related to the Lagrangian stochastic modelling are presented and discussed together with its main characteristics and its computational implementation, to the study of particles dispersion in the atmosphere. In a computational experiment, the obtained results are compared with observational data from the TRACT experiment, that took place in Europe in 1992. The input data needed for the dispersion model are extracted from simulations with the numerical weather forecast model RAMS. Dispersion over Rio de Janeiro region is also tested in a second experiment.
Modelos Lagrangianos estocásticos constituem ferramenta muito utilizada no estudo da dispersão de substâncias passivas na Camada Limite Atmosférica. Sua aplicação consiste em calcular a trajetória de milhares de partículas, que simulam numericamente a dispersão de uma substância em suspensão na atmosfera. Nesta tese, são apresentados e discutidos os conceitos básicos relacionados à Modelagem Lagrangiana Estocástica de Partículas, bem como suas principais características e sua implementação computacional, para o estudo da dispersão de partículas na atmosfera. Numa experimentação computacional, comparam-se os resultados obtidos com dados observacionais provenientes do experimento TRACT, realizado na Europa em 1992. Os dados de entrada necessários ao modelo de dispersão são extraídos de simulações do modelo de previsão numérica do tempo RAMS. A dispersão sobre o Estado do Rio de Janeiro é também testada em um segundo experimento.

Mestrado em Didáctica - Ciências para Educadores de Infância e Professores do 1º/2º CEB
A dissertação apresentada é uma “Contribuição para o Conhecimento do Estado Físico da Água na Atmosfera”, que é considerada na temática “A água na Natureza” leccionada no 5ºano de escolariedade. Espera-se que a dissertação possa ser um excelente contributo para o conhecimento de fenómenos físicos que envolvem os três estados da água e que acontecem diariamente, e que estes possam ser transpostos para a sala de aula quando se aplica o método construtivista. Espera-se, ainda, que os alunos sejam capazes de interpretar as atividades experimentais vivenciadas e que são relacionadas com o estado físico da água. Assim os alunos serão capazes de interpretar fisicamente o que visualizam, transpondo as novas aprendizagens para os contextos da natureza, como exemplo. As atividades apresentadas e sugeridas serão um alicerce para o enriquecimento de estratégias de ensino e aprendizagem que serão realizadas em contexto de sala de aula e visualizadas no dia a dia a céu aberto, pelos alunos. Os resultados obtidos são muito interessantes e encorajadores e mostram que as estratégias usadas foram adequadas para o desenvolvimento de competências e construção do conhecimento dos alunos.
The presented dissertation is a "Contribution to the Knowledge of the Physical State of Water in the Atmosphere", which is considered in the theme "Water in Nature" lectured in the 5th grade. It is expected that the dissertation can be an excellent contribution to the knowledge of physical phenomena involving the three states of water as they happen daily, and that they can be translated into the classroom when applying the constructivist method. It is also hoped that students are able to interpret the physical state of water related experimental activities. Thus students will be able to interpret physically viewing, by transposing the new learning to the contexts of nature, as an example. The activities presented and suggested are a foundation for the enrichment of teaching and learning strategies that will be held in the context of the classroom and viewed on a daily basis in the open, by the students. The results are very interesting and encouraging and show that the strategies used were appropriate for developing skills and building student´s knowledge.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-09-21T15:55:45Z No. of bitstreams: 1 MILLA NÓBREGA DE MENEZES COSTA – TESE (PPGMet) 2017.pdf: 8613459 bytes, checksum: 281a0bab0ad8f525e13dfcc4b7c9ea81 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-09-21T15:55:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MILLA NÓBREGA DE MENEZES COSTA – TESE (PPGMet) 2017.pdf: 8613459 bytes, checksum: 281a0bab0ad8f525e13dfcc4b7c9ea81 (MD5) Previous issue date: 2018-04-20
Capes
Fatores ambientais contribuem para a instabilidade atmosférica em qualquer parte do globo terrestre. E extremamente importante compreendê-los, pois estes fatores são vitais para elaborar previsões climatológicas concisas. O estado da Paraíba tem sido muito estudado cientificamente devido às irregularidades pluviométricas, entretanto ainda há poucos estudos relacionados ao fato de como os sistemas meteorológicos atuam diretamente na estrutura vertical da atmosfera deste estado, e consequentemente prejudicam a previsão climatológica. Este trabalho objetivou caracterizar a estrutura da atmosfera deste estado para ampliar o conhecimento cientifico relacionado a isto que é escasso e de forma inovadora utilizando dados da reanálise aplicados no programa computacional em linguagem Python. Foram selecionadas cidades em diferentes mesorregiões do estado, como Alhandra (litoral), Areia (brejo), Campina Grande (agreste), Taperoá (cariri) e Catolé do Rocha (sertão). Neste estudo foram utilizados dados observacionais de precipitação mensal entre 1980 e 2016 e diárias do ano de 2016, obtidos da Agência Executiva de Gestão das Águas do Estado da Paraíba (AESA), dados da reanálise ERA ÍNTERIM resolução 0.125° X 0.125 obtidos no sistema do European Center for Médium Range Weather Forecasting (ECMWF), imagens do satélite GOES 13 provenientes do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais em parceria com o Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE), e linhas de correntes (componentes do vento u e v, nos niveis de pressão: 1000, 850, 700, 500, 200mb) que foram plotadas. Foi aplicada a metodologia da Análise de Ondeletas com dados mensais, e com dados diários, equações de verificação da estrutura da atmosfera, índices de instabilidade, e o programa SHARPpy (Skew-T and Hodograph Analysis Research Program — Python) utilizando dados da reanálise como dados de entrada no programa. Este programa foi utilizado como teste neste trabalho. Os resultados mostraram, na Análise de Ondeletas, que entre 1980 a 2016 o ciclo anual apresentou confiança de 95% com relação à precipitação versus o tempo. Entretanto as escalas menores, 0.25 (intrasazonal, I a 2 meses), maior que 0.25 (sazonal, 3 meses), 0.50 (semi-anual, 6 meses) também mostraram relevância, indicando que a maior precipitação se concentra nestas escalas. Os histogramas revelaram que os dados médios observados e dados da reanálise conseguem captar informações equivalentes, validando assim, utilização dos dados da reanálise de superfície e ar superior. Entretanto, vale salientar que a reanálise não foi capaz de detectar precipitação intensa diária. Na análise dos aspectos meteorológicos, cada dia específico que foi selecionado mostrou influência de diversos sistemas meteorológicos como Alta Subtropical, Alta da Bolívia, Alta dos Açores, ZCIT, VCAN, sistema convectivo, entre outros. O programa SHARPpy, foi utilizado como teste para analisar a configuração da estrutura da atmosfera para cada uma das cidades e dias escolhidos no trabalho, possibilitou a identificação de sistemas meteorológicos que estavam atuando e influenciando a atmosfera nas grande, meso e micro escalas sob condições de ocorrência de precipitação ou não. Assim, mostrou coerência em seus resultados, no sentido de que o perfil da atmosfera era representativo das condições de tempo. Logo, foi detectado interação entre sistemas atuantes, indicando acoplagem entre estes. E a orografia mostrou-se de grande importância e impacto no perfil vertical da atmosfera local.
Environmental factors contribute to atmospneric instability in any part of the globe. It is extremely important to understand them, as these factors are vital to concise weather forecasting. The state of Paraíba has been shidied scientifically due to its rainfall irreguiarities; however, there are stilt few studies on how meteorological systems act on the vertical síruciure u f íhe aíinospíiere o f íhis region, anu iheir coiisequeriuv hartniiig effecís on climatological forecasts. This work aims to characterize the structure o f the atmosphere of Paraíba in order to expand the scarce scientific knowledge on it by using data from tlie reanalysis applied to the computational program in the language Python. Cities were selected tíi uiffeiciii iíiesoíegioiis of the state, such as Alhandra (coastal), Areia (brejo - wetlaiids), Campina Grande (agreste - semi moist), Taperoá (Cariri - dry) and Catolé do Rocha (Sertão - backlands). For the present study, monthly observationaí data on precipitation were used between 1980 - 2016 and 2016; whereas daily data were provided by the Executive Agency resolution 0.125 ° X 0.125, which were obtained from the European Center for Médium Range Weather Forecasting (ECMWF), as well as from GOES 13 satellite images provided by the National Institute for Space Research in partnership with the Center for Weather at the pressure leveis: 1000, 850, 700, 500, 200mb) that were plotted. The Wavelet Analysis methodology with its monthly data was applied in addition to daily data, atmospheric structure verification equations, instability índices, and the SHARPpy program (Skew-T and program data. This program was used as a test for the present work. The results showed that, between 1980 and 2016, the annual cycle revealed a 95% assurance in relation to precipitation versus time. However, the smaller scales, 0.25 (intrasazonal, 1 to 2 months), greater than 0.25 that higher precipitation is concentrated on these scales. The histograms reveal that the observed mean data and reanalysis data can capture equivalent information, thus validating the use of surface and upper air reanalysis data in the present study. However, it is worth the meteorological aspects on each specífic day that was selected revealed the influence of several meteorological systems such as High Subtropical, High of Bolívia, High of the Azores, ITCZ, VCAN, convective system, among others. And the SHARPpy program that was used as a test to analyze the configuration of the aUnosphere structure for the cities on the selected days in the work, allowed the identification of meteorological systems that were acting and influencing the atmosphere at great, meso and micro scales under conditions of precipitation or not. Thus, it has displayed coherence as to its results, in the sense that the profíle of the atmosphere was representative of the weather conditions. Therefore, interaction between active systems was detected, indicating coupling between them. And the orography was found to be of greater importance and impactful considering the vertical profíle of thelocal atmosphere.

This study had as objective to show the importance of the spectral characteristics obtained by the physical properties of clouds measured by the METEOSAT geostationary satellite that helps on the understanding and prediction of severe storms. The study area was Brazil s southeastern because this region is located in a transition range between the mid-latitude temperate climate and the low latitudes warm climate and, therefore, becomes an area that has influence of various meteorological phenomena. With the strong topography and the proximity to the Atlantic Ocean, is a severe storms, strong winds and continuous rainfall favorable zone. It were used MSg datanot only by the images been captured from 15 in 15 minutes, but also because the SEVIRI radiometer on board of the European satellite has 12 multispectral channels that generate twenty times more information than the previous generation radiometers of the same. Were generated qualitative information of the atmospheric events in RGB color compositions, spectral response analysis and differences in the water vapor multispectral channels. The obtained results indicated that the RGB color composition (WV6.2μm - WV7.3μm; IR3.9μm - IR10.8μm; NIR1.6μm - VIS0.6μm) characterizes in a satisfactory way the convection in thunderstorms, showing when the system is in dissipation, stabilization or increasing, but is indicated only for storms occurring during the day and when analyzed the 3 RGB compositions (standard for air mass and convection) generate more information than analyzing only 1 of them. For the first case study, the values of the channel difference of the water vapor that were indicated as critical values with a trend to storm formation were of 4 to 13 ºC and for the second study case were of 8 to 13 °C.
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este trabalho teve por objetivo mostrar a importância que as características espectrais obtidas por meio das propriedades físicas das nuvens medidas pelos satélites geoestacionários METEOSAT que auxilia a previsão e compreensão de tempestades severas. A região de estudo foi o sudeste brasileiro por essa região encontrar-se em uma faixa de transição entre o clima temperado das latitudes médias e o clima quente das latitudes baixas e, por isso, se torna uma área que tem influência de vários fenômenos meteorológicos. Com a topografia acentuada e a proximidade com o Oceano Atlântico, é uma zona propicia a tempestades severas, vendavais e chuvas contínuas. Foram utilizados os dados do MSG não apenas pelas imagens serem captadas de 15 em 15 minutos, mas também, porque o radiômetro SEVIRI a bordo desse satélite europeu possui 12 canais multiespectrais que geram vinte vezes mais informações do que os radiômetros da geração anterior do mesmo. Foram geradas informações qualitativas dos eventos atmosféricos nas composições coloridas RGB, análise da resposta espectral e diferenças dos canais multiespectrais de vapor de água. Os resultados obtidos indicaram que a composição colorida RGB (WV6.2µm WV7.3µm; IR3.9µm IR10.8µm; NIR1.6µm VIS0.6µm) caracteriza de maneira satisfatória a convecção em tempestades, mostrando quando o sistema está-se dissipando, estabilizado ou intensificando, porém é indicada apenas para as tempestades que ocorrem durante o dia e quando analisada as 3 composições RGB (padrão, para massas de ar e convecção) geram mais informações do que analisando apenas 1 delas. Para o 1° estudo de caso os valores da diferença de canais do vapor de água que foram indicados como valores críticos propícios a formação de tempestades foram de 4 a 13°C e para o 2° estudo de caso foram de 8 a 13°C.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_daniel_schuch.pdf: 1534096 bytes, checksum: 7a0aa04f35343a826f68cb23af11d80d (MD5) Previous issue date: 2011-09-23
The present work shows an analytical solution for the two-dimensional advectiondiffusion equation applied to the dispersion of pollutants released in the Atmospheric Boundary layer. The problem is solved by the combination of the Laplace Transform and GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique) techniques. This solution has no limitations regarding the turbulent diffusion coefficients and wind profile depending on the height. An arbitrary source is added to the advectiondiffusion equation to model the process of first order chemical reactions. The concentration fields obtained computationally are compared with experimental data available in the literature.
Esta dissertação apresenta uma solução analítica para a equação de advecçãodifusão bidimensional aplicada a dispersão de poluentes lançados na Camada Limite Atmosférica (CLA). A resolução do problema será com o uso das técnicas da Transformada de Laplace e GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique). Esta solução é válida para qualquer coeficiente de difusão turbulenta e perfil de vento dependentes da altura. Um termo fonte arbitrário é adicionado à equação de advecção-difusão para modelar o processo de reação química de primeira ordem. Os campos de concentração obtidos computacionalmente são comparados com dados experimentais e da literatura.

CAPES
Este trabalho teve como objetivo avaliar determinação química inorgânica de amostras de material particulado atmosférico inalável nas frações fina e grossa. Foram coletadas amostras de aerossol em 2013 e 2014 em sítios localizados nas cidades de Londrina e Maringá. As amostras foram coletadas diariamente (24h) em duas campanhas: inverno e verão. Para a coleta foi utilizado um amostrador dicotômico com filtro de fibra de quartzo com tamanho de 47 mm por 2 µm de porosidade, 97% de eficiência e com retenção de partículas de até 0,3 µm. Foi realizada a quantificação da massa do material particulado atmosférico através do método gravimétrico, sendo que para Londrina o MP2,5 e MP2,5-10 representam, respectivamente 29,2% e 70,8% do material particulado atmosférico na campanha de inverno (2013), 30,9% (MP2,5) e 69,1% (MP2,5-10) na campanha de verão (2013) e 35,9% (MP2,5) e 64,1% (MP2,5-10) na campanha de inverno 2014. Em Maringá o percentual foi de 42,0% (MP2,5) e 58,0% (MP2,5-10) para a campanha de inverno (2014) e 28,8% (MP2,5) e 71,2% (MP2,5-10) para a campanha de verão (2014). A razão PM2,5/PM10 foi em média de 0,3 para ambas as cidades, demonstrando que são áreas urbanas em desenvolvimento. A análise das espécies inorgânicas majoritárias solúveis em água (NO3-, SO42- e Cl-), associadas ao MP2,5-10 foram quantificadas por cromatografia de íons no Laboratório LACA da Universidade Estadual de Londrina e a maior contribuição em todas as campanhas foi do NO3-. As razões NO3-/SO42- acima de 1,0 indicam a contribuição do tráfego local. As análises dos metais associados ao MP2,5 foram realizadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) na Universidade Federal de Santa Catarina. As concentrações de Zn, Pb, Cu e Mn encontrados em todas as campanhas indicam a contribuição das fontes móveis para o MP2,5. A concentração de BCe no MP2,5 foi determinada por refletância e as maiores concentrações de BCe foram encontradas nas campanhas de inverno. Em Geral, Londrina apresentou as maiores concentrações das espécies analisadas, quando comparado com Maringá. Além disso, a análise das trajetórias das massas de ar indicou o transporte de poluentes provenientes principalmente das queimadas da região sudeste do país.
This study aimed to determine the concentration and inorganic chemical composition of samples from airborne particulate matter inhaled in fine and coarse fractions. Aerosol samples were collected in 2013 and 2014, from sites located in the cities of Londrina and Maringa, in the state of Paraná, Brazil. The samples were collected daily (24h) in two campaigns: winter and summer. For the collection, was used a dichotomous sampler with quartz fiber filter with 47 mm in size and 2 µm porosity, 97% efficiency, retaining particles of up to 0.3 µm. Quantification of the airborne particulate matter mass was performed by gravimetry method. The results from Londrina to PM2.5 and MP2,5-10 represent, respectively, 29.2% and 70.8% of airborne particulate matter in the winter campaign (2013), 30.9% (PM2.5) and 69.1 % (MP2,5-10) in the summer campaign (2013), and 35.9% (PM2.5) and 64.1% (MP2,5-10) in the winter 2014 campaign. In the city of Maringa, the results presented the percentage of 42.0% (PM2.5) and 58.0% (MP2,5-10) for the winter season (2014), and 28.8% (PM2.5) and 71.2 % (MP2,5-10) for the summer season (2014). The PM2.5/PM10 ratio was on average 0.3, demonstrating that both cities are developing urban areas. Analysis of the major soluble inorganic species in water (NO3-, SO42- and Cl-) associated with MP2,5-10 were quantified by ion chromatography at the LACA Laboratory in the State University of Londrina, with the largest contribution found in all campaigns was to NO3-. The NO3-/SO42- ratios above 1.0 indicate the local traffic contribution. The analysis of metals associated with PM2.5 was carried out by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS) in the Federal University of Santa Catarina. The Zn, Pb, Cu and Mn concentrations found in all campaigns indicate the contribution of mobile sources to PM2.5. The concentration of BCe in PM2.5 was determined by reflectance, with higher BCe concentrations being found in winter campaigns. In general, Londrina presented the highest concentrations from the species analyzed when compared to Maringá. In addition, the analysis of the air mass trajectories indicated the transportation of pollutants coming mainly from fires in the southeastern region of the country.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-29Bitstream added on 2014-06-13T19:57:54Z : No. of bitstreams: 1 nascimentojunior_l_me_prud.pdf: 1944728 bytes, checksum: 6ad68e938888356cc23e58c4b8907c7c (MD5)
L'objectif de ce mémoire est d'analyser la variabilité des précipitations dans l'État du Paraná. Deux dimensions analytiques ont été prises en considération : a) l'influence spatio-temporelle de l’Oscillation Décennale du Pacifique - ODP; et b) l'impact des événements extrêmes. Les séries de données historiques de 1947 à 2011 et de 1976 à 2011 ont été utilisées, conjointement aux données de 63 stations pluviométriques réparties dans tout l'État. Les données brutes font référence aux précipitations mensuelles et au nombre de jours de pluie – NDC, qui ont été ensuite regroupées aux échelles trimestrielles, saisonnières et annuelles. Des techniques de statistiques classiques ont été utilisées pour calculer la variabilité, observer les tendances, les ruptures, les corrélations linéaires et des techniques géostatistiques pour les processus d'interpolation spatiale. Outre les indices climatiques des téléconnexions climatiques, ont été utilisées également les données et les informations des catastrophes enregistrées par la Défense Civile, les données de production agricole et du débit des fleuves Tibagi, Ivaí, Piquri et Iguaçu. Les impacts des pluies ont été mis en relation à la fois par rapport à l’influence de l'ODP, et également en fonction des pluies et des événements de précipitations extrêmes. Ces impacts ont été envisagés à travers une discussion basée sur un modèle tridimensionnel du territoire et par l’approche de Géographie du Climat. Les résultats ont montré des corrélations significatives concernant les précipitations de printemps, d'automne et à l’échelle annuelle. Les valeurs de corrélations positives... (Résumé complet accès électronique ci-dessous)
O objetivo desta dissertação é analisar a variabilidade das chuvas no Estado do Paraná, considerando duas dimensões analíticas: a) a influência espaçotemporal da Oscilação Decadal do Pacífico e; b) as repercussões dos impactos dos eventos extremos. As séries históricas utilizadas foram de 1947 a 2011 e de 1976 a 2011, com dados de 63 postos pluviométricos distribuídos por todo o estado. Os dados primários se referem aos valores mensais de chuva e número de dias com chuva agrupados nas escalas trimestrais, sazonais e anuais. Foram utilizadas técnicas estatísticas para cálculo da variabilidade, observação de tendências, rupturas, correlações lineares, e técnicas geoestatísticas para processos de interpolação espacial. Além das oscilações e dos índices climáticos das teleconexões, foram utilizados, também, dados e informações de desastres da Defesa Civil, de Produção Agrícola e de vazão fluvial dos rios Tibagi, Ivaí, Piquri e Iguaçu. Os impactos foram relacionados tanto em relação à influência da ODP, quanto às chuvas e aos eventos extremos de chuva, discutindo-os sob o viés de três dimensões do território, com a abordagem da Geografia do Clima. Os resultados indicaram correlações significativas para chuva no outono, primavera e na escala anual. Para os números de dias com chuva as correlações foram positivas, principalmente na primavera. Na análise espacial, correlações positivas foram detectadas no oeste e noroeste, e negativas no leste e litoral do estado. Nas análises de rupturas e tendências, os dados apresentaram o período de 1990 a 1995 como o principal momento de transição dos valores de pluviométricos e, de 1990 a 2003 para os números de dias com chuva...
This dissertation’s aims to analyze the Paraná State rainfall variability. It was considerated two analytical dimensions: a) the Pacific Decadal Oscillation influence, and b) the extreme events impacts. With two rainfall data series - from 1947 to 2011 and from 1976 to 2011, it was utilizated 63 stations distributed throughout the Paraná state. This datas refers to the monthly rainfall and the number of days with rain – NDC. This data were grouped in trimester, seasonal and annual series. With tecniques statistics it was calculate the variability, observing trends, rupture, linear correlations and geostatistics - to spatial interpolation processes. Besides fluctuations and teleconnections index, it was data and information disaster in civil defence, agriculture production and Tibagi, Ivaí, Piquri and Iguaçu rivers flows. The impacts were related both in relation to ODP influence, and to extreme rainfall events. The impacts were discussed them three territory dimensional and the Geography of Climate approach. The results indicated significant correlations for rainfall in spring, autumn and annual scale, and spring to NDC series. In spatial analysis, some positive correlations were found in the west and northwest, and negative in the east and the coastal. In the rupture analysis, the period of 1990 by 1995 as the main transition to rainfall... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_george_ulguim_pedra.pdf: 14504738 bytes, checksum: f86f801b6a4ad397c5376ffc71c034f5 (MD5) Previous issue date: 2011-03-28
Rio Grande do Sul (RS) has a large annual temperature range is characterized by hot summers and cold winters, being strongly influenced by weather systems in middle and high latitudes. Many studies suggest climate change on Earth, particularly to the anomalous increase in temperature in recent decades. The large thermal variations interfere directly in agricultural production, trade and tourism, affecting the region's economy. The main objective of this research was to identify the main patterns of wind speed at 850hPa layer. This layer is slightly above the surface outside of each boundary, and thus with little influence of urban effects. Knowing the correlation of patterns of wind speed with variations of monthly minimum temperatures throughout the year in RS, identify and compare the adjustment functions of temporal trends linear and nonlinear, and list the possible influence of large swings over the Pacific Ocean these variations regional, especially during extreme. To study the atmospheric oscillations were used in data grid point wind speed at 850hPa over South America, which were applied the technique of spectral decomposition defined principal components. We used monthly minimum temperature data from 24 stations well distributed spatially in RS. The results showed that the patterns of oscillations Main circulation in the lower atmosphere over South America are strongly associated with variations of wind speed in regions of the Polar Jet, Subtropical Jet and the trade winds in the Equatorial Pacific. Core Standards of the wind speed did not correlate significantly with the minimum temperatures in March, June, July and September. During other months the correlation coefficients were significant, especially the months of January, April, May and October. The northern state of RS presented highlight this relationship, with the months of April and May the most significant. The trend of monthly minimum temperatures for the meteorological station of Irai shown for all months of the year, the biggest adjustment function non-linear time in comparison with the linear. The index of the Pacific Decadal Oscillation function showed nonlinear fitting, revealing very similar function to the main circulation patterns of the wind at 850hPa and adjustments of nonlinear functions of minimum temperatures in Iraí (RS). Faced with the obvious relations between the oscillations of the wind circulation at 850hPa with the changes in the surface equatorial Pacific / North, we can expect that the trends in minimum temperatures in RS for these next two decades suffer on average more negative than oscillations positive, especially during summer and autumn, although it indicates increased temperature in early spring.
O Rio Grande do Sul (RS) apresenta grande amplitude térmica anual caracterizada por verões quentes e invernos frios, sendo influenciado fortemente por sistemas atmosféricos de latitudes médias e elevadas. Muitas pesquisas apontam alterações climáticas na Terra, especialmente no sentido de crescimento anômalo da temperatura nestas últimas décadas. As grandes variações térmicas interferem diretamente na produção agrícola, no comércio e no turismo, afetando a economia da região. Os objetivos principais desta pesquisa foram: Identificar os principais padrões de velocidade de vento na camada de 850hPa. Esta camada está ligeiramente acima da superfície, fora da cada limite e, portanto, com pequena influência dos efeitos urbanos; conhecer a correlação destes padrões de velocidade do vento com variações das temperaturas mínimas mensais ao longo do ano no RS, identificar e comparar as funções de ajuste de tendências temporais lineares e não lineares e relacionar as possíveis influências das grandes oscilações oceânicas do Pacífico sobre estas variações regionais, especialmente nos períodos extremos. Para estudar as oscilações atmosféricas foram usados dados em ponto de grade da velocidade do vento em 850hPa sobre a América do Sul, aos quais foram aplicadas a técnica de decomposição espectral definida como Componentes Principais. Foram utilizados dados de temperatura mínima mensal de 24 estações bem distribuídas espacialmente no RS. Os principais resultados mostraram que os Padrões de Oscilações Principais da circulação na baixa atmosfera sobre a América do Sul estão fortemente associados às variações de velocidade do vento nas regiões do Jato Polar, Jato Subtropical e os ventos Alísios no Pacífico Equatorial. Os Padrões Principais da velocidade do vento não apresentaram correlações significativas com as temperaturas mínimas nos meses de março, junho, julho e setembro. Nos demais meses os coeficientes de correlação foram significativos, especialmente os meses de janeiro, abril, maio e outubro. A região norte do Estado do RS apresentou destaque nesta relação, sendo os meses de abril e maio os mais significativos. A tendência temporal das temperaturas mínimas mensais para a estação meteorológica de Irai mostrou, para todos os meses do ano, maior ajuste para a função temporal não linear na comparação com a linear. O índice de Oscilação Decadal do Pacífico apresentou função de ajuste não linear, revelando ser bastante semelhante aos principais padrões de circulação do vento em 850hPa e aos ajustes das funções não lineares das temperaturas mínimas em Iraí (RS). Frente às relações evidentes entre as oscilações da circulação do vento em 850hPa com as oscilações na superfície do Oceano Pacífico Equatorial/Norte, pode-se esperar que as tendências das temperaturas mínimas no RS para estas próximas duas décadas sofram, em média, mais oscilações negativas do que positivas, principalmente nos meses de verão e outono, apesar de indicar aumento de temperatura no começo de primavera.

Orientador: Luiz Fernando Sapucci
Coorientador: João Francisco Galera Monico
Banca: Dirceu Luis Herdies
Banca: Daniele Barrocá Marra Alves
Resumo: O posicionamento com o GNSS (GNSS - Global Navigation Satellite System) é atualmente a técnica mais utilizada para se obter a localização sobre a superfície terrestre ou próxima a essa. Depois dos efeitos causados pela ionosfera, a refração que o sinal sofre ao ultrapassar a neutrosfera pode ser considerada como uma das maiores fontes de erro no sinal, a qual gera um atraso no mesmo, denominado Atraso Zenital Troposférico (em inglês, Zenithal Tropospheric Delay - ZTD). Esse atraso gera erros no posicionamento GNSS, quando não é devidamente modelado. Os modelos de Previsão Numérica de Tempo (PNT) são boas alternativas para minimizar esse problema, pois geram previsões do ZTD em uma grade regular. No Brasil está operacional no CPTEC/INPE um processo que gera tais previsões com resolução espacial de 15 km. No entanto, na elaboração da atual versão não se utiliza o melhor banco de dados atmosféricos sobre a América do Sul, o que é possível de se obter... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The positioning with the GNSS (GNSS - Global Navigation Satellite System) is the most used technique to obtain a location over terrestrial surface or close to it. After the effects generated by Ionosphere, the refraction that the signal suffers when it goes through the neutrosphere can be considered as one of the largest error sources in the signal, in which is generated a delay, called Zenithal Tropospheric Delay (ZTD). When the ZTD are not modeled, significant errors in the GNSS positioning are observed, Numerical Weather Prediction models are good alternatives to minimize this problem, because these models generate ZTD predictions in a regular grid. A process for the propose of generating ZTD predictions with 15 km of resolution is operational at CPTEC/INPE. However, in this version it is not utilized the best atmospheric data base over the region, which is possible to obtain with data... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-25Bitstream added on 2014-06-13T18:47:29Z : No. of bitstreams: 1 gouveia_taf_me_prud.pdf: 2080620 bytes, checksum: 367cc204a50707c9b093fb251e4a76d9 (MD5)
O posicionamento com o GNSS (GNSS – Global Navigation Satellite System) é atualmente a técnica mais utilizada para se obter a localização sobre a superfície terrestre ou próxima a essa. Depois dos efeitos causados pela ionosfera, a refração que o sinal sofre ao ultrapassar a neutrosfera pode ser considerada como uma das maiores fontes de erro no sinal, a qual gera um atraso no mesmo, denominado Atraso Zenital Troposférico (em inglês, Zenithal Tropospheric Delay - ZTD). Esse atraso gera erros no posicionamento GNSS, quando não é devidamente modelado. Os modelos de Previsão Numérica de Tempo (PNT) são boas alternativas para minimizar esse problema, pois geram previsões do ZTD em uma grade regular. No Brasil está operacional no CPTEC/INPE um processo que gera tais previsões com resolução espacial de 15 km. No entanto, na elaboração da atual versão não se utiliza o melhor banco de dados atmosféricos sobre a América do Sul, o que é possível de se obter...
The positioning with the GNSS (GNSS - Global Navigation Satellite System) is the most used technique to obtain a location over terrestrial surface or close to it. After the effects generated by Ionosphere, the refraction that the signal suffers when it goes through the neutrosphere can be considered as one of the largest error sources in the signal, in which is generated a delay, called Zenithal Tropospheric Delay (ZTD). When the ZTD are not modeled, significant errors in the GNSS positioning are observed, Numerical Weather Prediction models are good alternatives to minimize this problem, because these models generate ZTD predictions in a regular grid. A process for the propose of generating ZTD predictions with 15 km of resolution is operational at CPTEC/INPE. However, in this version it is not utilized the best atmospheric data base over the region, which is possible to obtain with data... (Complete abstract click electronic access below)

A albufeira de Alqueva alterou significativamente a paisagem da região e tem impactos no clima ainda pouco documentados. A albufeira, localizada no rio Guadiana, com uma área de 250 quilómetros quadrados, é um grande laboratório natural para o estudo da interacção entre lagos e a atmosfera e foi objecto de estudo no âmbito do projecto ALOP (ALentejo: sistemas de Observação e Previsão). Nesta dissertação, tratamos e analisamos séries de dados das variáveis meteorológicas recolhidas em estações meteorológicas instaladas tanto em Alqueva, numa plataforma flutuante sobre o reservatório e nas margens, como na área circundante no período entre Maio de 2017 e Abril de 2019. Os resultados mostram algumas diferenças notáveis neste período de estudo, entre a estação sobre o lago e as outras estações da região, que se acentuam à medida que a distância ao lago é maior; Abstract: Meteorological characterization in Alqueva: Data processing and analysis. The Alqueva reservoir has significantly changed the landscape of the region and has impacts on the climate that are still poorly documented. The reservoir, located on the Guadiana River, with an area of 250 square kilometres, is a large natural laboratory for the study of the interaction between lakes and the atmosphere and has been studied in the framework of the ALOP (ALentejo: Observation and Forecasting systems) project. In this work we treat and analyse data-series of weather variables collected in meteorological stations installed in Alqueva, on a floating platform over the reservoir and in its shores, and in its surrounding area in the period between May 2017 and April 2019. The results show some exceptional differences during this study period, between the station over the lake and the others in the region, that increase as the distance to the lake increases.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-14T10:58:52Z No. of bitstreams: 1 EWERTON CLEUDSON DE SOUSA MELO - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 4714414 bytes, checksum: 399def91bcd71b3e8a00a6b001dcfd4b (MD5)
Made available in DSpace on 2018-08-14T10:58:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EWERTON CLEUDSON DE SOUSA MELO - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 4714414 bytes, checksum: 399def91bcd71b3e8a00a6b001dcfd4b (MD5) Previous issue date: 2011-06-30
CNPq
Neste trabalho a versão 6.0 do modelo numérico RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) é usada com o objetivo principal de simular a influência da expansão agrícola nas trocas de água e energia em áreas de Caatinga, e quantificar os efeitos das mudanças na cobertura e uso da terra na geração de circulações termicamente induzidas e na atividade convectiva. Os cenários de uso da terra investigados neste estudo foram construídos para representar condições ambientais nativas (sem influências antrópicas), e com alterações decorrentes da construção da represa de Sobradinho, e da expansão de atividades agrícolas e irrigação em região de clima semiárido. O ambiente atmosférico de grande escala é caracterizado pela estrutura dinâmica e termodinâmica típica da área central de um vórtice ciclônico de altos níveis (VCAN). A escolha do período de estudo teve como objetivo garantir condições ambientais com ampla diversidade agrícola em áreas de Caatinga (culturas de sequeiro e agricultura irrigada), e pouca nebulosidade. A evolução temporal da precipitação convectiva acumulada nas simulações da expansão agrícola mostra diferenças marcantes nos efeitos da agricultura de sequeiro e vegetação irrigada. O aumento na taxa da evapotranspiração nas áreas irrigadas eleva consideravelmente o teor de umidade nos baixos níveis da troposfera, reduz a temperatura do ar e diminui a precipitação convectiva. A descontinuidade na umidade e tipo de cobertura vegetal modifica a intensidade e distribuição dos fluxos turbulentos que são importantes na formação dos gradientes de pressão que geram circulações de brisa (brisa lacustre e de vegetação), de forma que o domínio nos transportes verticais de calor e água passa a ser da mesoescala. Verificou-se que as principais forçantes locais na determinação da distribuição espacial dos fluxos turbulentos e da chuva convectiva foram a topografia e a descontinuidade no teor de umidade do solo. Com relação a estabilidade atmosférica percebeu-se a existência de uma relação quase linear entre a Energia Potencial Convectiva Disponível (CAPE) e a temperatura potencial equivalente.
In this work the version 6.0 of the numerical model RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) is used with the main objective of simulating the influence of agricultural expansion on the water and energy exchange in Caatinga vegetation areas, and to quantify the effects that changes on soil use and coverage have on the generation of thermally induced circulations and convective activity. The scenarios of soil use investigated are designed to represent native environmental conditions (without anthropogenic influences) and with alterations due to the implementation of the Sobradinho reservoir, and the expansion of agricultural activities and irrigation in a semiarid climate area. The large scale atmospheric ambient is characterized by the dynamic and thermodynamic structure typical of the central area of an upper level cyclonic vortex. The period of study was chosen aiming at environmental conditions with largely diversified agricultural use in Caatinga vegetation areas (agriculture with and without irrigation), and almost cloudless skies. The temporal evolution of the accumulated convective precipitation in the numerical simulations of the agricultural expansion shows large differences in the effects of agriculture with and without irrigation. The irrigated areas higher evapotranspiration rate causes a substantial increase in the moisture content in the lower troposphere, and lower the air temperature and convective precipitation.

The Southwest Atlantic Ocean is characterized, in winter, by the presence of an oceanographic front between the Brazil Current (BC) and the Brazilian Coastal Current (BCC). The BC/BCC oceanographic front generates intense thermal horizontal gradients between cold waters of the southern Brazilian continental shelf, dominated by the BCC, and the offshore warm waters, dominated by the BC. This study analyses, for the first time in the known literature, the coupling mechanisms between the ocean and the atmosphere from observational data taken simultaneously during an oceanographic research cruise in the southern Brazilian coast during 11-21 June 2014. In this field experiment, atmospheric radiosondes were launched and hydrographic stations were taken to measure the ocean s temperature and salinity. The study area was chosen based on the local thermal gradients presented by the BC/BCC front. Five oceanographic transects were performed perpendicular to the coast starting at the locality of Paranaguá (Paraná State) and ending in Chuí (Rio Grande do Sul State).The winter meteorological and oceanographic features were considered in the determination of ship s route. The installation of a micrometeorological tower at the bow of the ship allowed the realization of direct measurements of heat, momentum and CO2 fluxes. This study analyses the large scale meteorological conditions and explores the behavior of the marine atmospheric boundary layer using radiosondes data taken in situ. In the period when the data were collect, typical winter conditions were observed in the study area, like the cold front passage associated to an incursion of a post-frontal cold air mass and an extratropical cyclone formation. Meteorological and oceanographic measurements performed by the instruments installed on the ship were utilized to estimate the heat fluxes through bulk formulas method. This estimates were lately compared to the heat fluxes measured directly by the sensors installed in the of the ship s bow. Measurements were obtained using the Eddy Covariance method, broadly used in micrometeorological research. To obtain the turbulent fluxes at the ocean-atmosphere interface adjustments in the observational data are necessary due to the ship s motion. During most of the study period, the sea surface temperature was higher than the air temperature, thus generating a heat transfer from the ocean to the atmosphere. The heat fluxes were commonly positive on both sides of the BC (warm)/BCC (cold) oceanographic front. However, there was some difference on the heat fluxes magnitude between the two sides of the front with more intense heat exchange on the BC side. The present results show that the intense thermal horizontal gradients between the BC and the BCC waters that occur during winter in the southern coast of Brazil, the transient atmospheric systems and the air thermal advection have an important role on the marine atmospheric boundary layer modulation and on the heat and CO2 fluxes between the ocean and the atmosphere. Meteorological and oceanographic observations are fundamental to widen our understanding of the processes occurring at the ocean-atmosphere interface which are known to have primary importance on weather and climate forecast.
O Oceano Atlântico Sudoeste é caracterizado, no inverno, pela presença de uma frente oceanográfica entre a Corrente do Brasil (CB) e a Corrente Costeira do Brasil (CCB). A frente oceanográfica CB/CCB gera intensos gradientes horizontais termais entre as águas frias da plataforma continental do Sul do Brasil, dominadas pela CCB, e águas quentes do oceano profundo, dominadas pela CB. Esse trabalho analisa, pela primeira vez na literatura conhecida, os mecanismos de acoplamento entre o oceano e a atmosfera a partir de dados observacionais da atmosfera e do oceano que foram tomados simultaneamente durante um cruzeiro de pesquisa oceanográfica na costa sul do Brasil entre 11 a 21 de junho de 2012. Nesse experimento, foram lançadas radiossondas atmosféricas e realizadas estações hidrográficas para medidas de temperatura e salinidade do oceano. A área de estudo foi escolhida com base no gradiente termal local apresentado pela frente CB/CCB. Foram realizados cinco transectos perperndiculares à costa sul do Brasil, iniciando-se na localidade de Paranaguá (PR) até o Chuí (Rio Grande do Sul). As características oceanográficas e meteorológicas de inverno foram consideradas na determinação da derrota do navio. A instalação de uma torre micrometeorológica na proa do navio permitiu a realização de medições diretas dos fluxos de calor, momentum e CO2. Este estudo analisa as condições meteorológicas de grande escala e investiga o comportamento da camada limite atmosférica marinha a partir dos dados in situ das radiossondagens. No período em que os dados foram coletados foram observadas condições atmosféricas típicas de inverno, como a passagem de frente fria associada à incursão de uma massa de ar frio pós-frontal e a formação de ciclone extratropical. Observações meteorológicas e oceanográficas realizadas pelos instrumentos instalados no navio foram utilizadas para estimar os fluxos de calor pelo método bulk formulas. Essas estimativas foram comparadas aos fluxos medidos diretamente pelos sensores instalados na proa do navio. As medidas são obtidas utilizando o método de Covariância de Vórtices, usado amplamente em pesquisas micrometeorológicas. Para obter os fluxos turbulentos na interação oceano-atmosfera são necessárias correções nos dados observados devido ao movimento do navio. Durante a maior parte do período estudo, a temperatura da superfície do mar esteve maior do que a temperatura do ar, gerando uma transferência de calor do oceano para atmosfera. Os fluxos de calor foram, geralmente, positivos em ambos os lados da frente oceanográfica CB (quente)/CCB (frio). Contudo, há diferença na magnitude dos fluxos de calor entre os dois lados da frente com a troca foi mais intensa no lado da CB. Os resultados apresentados mostram que os intensos gradientes horizontais termais entre as águas da CB e da CCB que ocorrem durante o inverno ao largo da costa do RS, os sistemas transientes e as advecções térmicas têm um papel importante na modulação da camada limite atmosférica marinha e nos fluxos de calor e CO2. Observações meteorológicas e oceanográficas são fundamentais para ampliar o entendimento dos processos que ocorrem na interface oceano-atmosfera e tem importância primária para a previsão do tempo e clima.

Understanding the interactions between ocean and atmosphere in regions of oceanographic fronts is of vital importance for the improvement of numerical models for weather and climate forecasting. In the South Atlantic Ocean (SAO) the meeting between the warm waters of the Brazil Current (BC) and the cold waters of the Malvinas (Falkland) Current (MC) in the region known as the Brazil-Malvinas Confluence (BMC), results in intense mesoscale oceanic activity and, for this reason, this region is considered one of the most energetic of the Global Ocean. The interactions resulting from the thermal contrast in regions oceanographic fronts of the OAS are investigated in this work through estimates of heat fluxes based on data collected in situ and by satellite. The results of this study show that the response to the thermal contrasts found in the ocean is in the form of heat fluxes and these fluxes are critical in modulating the atmospheric boundary layer (ABL). Estimation based on data collected in situ show that in the warm side (north) of the oceanographic front the fluxes are more intense (latent heat: 62 W/m² and sensible heat: 0.6 W/m²) than in the cold side (south) (latent heat: 5.8 W/m² and sensible heat: -13.8 W/m²). In the South Atlantic Current (SAC) along the 30° S parallel, heat fluxes are directly related to the meandering characteristic of the current. The data collected in situ, in addition to allow heat flux estimates at a better spatial resolution, were used to develop a new method for estimating the heat energy exchanged between the atmosphere and the ocean caused by the presence of mesoscale oceanic structures. This methodology consists in the comparison of a radiosonde profile taken over waters of the structure of interest and another taken over waters which do not belong to this structure. The methodology was used to estimate the heat energy transfer between the atmosphere and the ocean over the top of three structures sampled in the OAS. The estimation of the heat energy transferred by a warm eddy detached from the BC points to an energy in the latent (sensible) form of 1.6 1017 J (-2.8 1016 J) which corresponds to approximately 0.011 % of the total heat energy of the eddy transferred to the atmosphere during the field experiment and 0.78 % transferred during the supposed lifetime of the eddy (3 months). Along the CSA two oceanic structures were studied: (i) a cold meander that receives from the atmosphere energy in the latent (sensible) form of 1.4 106 J/m2 (5.4 105 J/m2), and (ii) warmer waters associated with a detached eddy from the Agulhas Current (AC) that transfer to the atmosphe heat energy of approximately 4 106 J/m2 an 5.7 106 J/m2 in the latent and sensible forms, respectively. The estimation of heat energy transfer on top of mesoscale oceanic structures clearly demonstrate the importance of these structures for the heat exchanges between the ocean and the atmosphere and must be taken into account in future works about this subject in the SAO.
A compreensão das interações entre oceano e atmosfera em regiões de frentes oceanográficas é de vital importância para o melhoramento de modelos numéricos de previsão do tempo e clima. No Oceano Atlântico Sul (OAS) o encontro entre as águas quentes da Corrente do Brasil (CB) com as águas frias da Corrente das Malvinas (CM), na região denominada Confluência Brasil-Malvinas (CBM), resulta em intensa atividade oceânica de mesoescala e, por esse motivo, essa região é considerada uma das mais energéticas do Oceano Global. As interações resultantes do contraste termal ao longo de regiões de frentes oceanográficas no OAS são investigadas neste trabalho através de estimativas de fluxos de calor baseadas em dados de satélite e dados coletados in situ. Os resultados do trabalho demonstram que a resposta aos contrastes termais encontrados no oceano se dá na forma de fluxos de calor e que esses fluxos são fundamentais na modulação da Camada Limite Atmosférica (CLA). As estimativas com base em dados coletados in situ demonstram que no lado quente (norte) da frente oceanográfica os fluxos são mais intensos (calor latente: 62 W/m² e calor sensível: 0,6 W/m²) que nos lado frio (sul) (calor latente: 5,8 W/m² e calor sensível: -13,8 W/m²). Na Corrente Sul Atlântica (CSA), ao longo do paralelo de 30° S, os fluxos de calor estão diretamente relacionados a característica meandrante da corrente. Os dados coletados in situ, além de possibilitarem estimativas de fluxo de calor com uma melhor resolução espacial, foram usados no desenvolvimento de uma nova metodologia para estimativa da energia calorífica trocada entre oceano e atmosfera em virtude da presença de estruturas oceânicas de mesoescala. Essa metodologia consiste na comparação entre um perfil de radiossonda tomado sobre águas da estrutura de interesse e outro tomado sobre águas que não pertencem a essa estrutura. A metodologia desenvolvida foi utilizada para determinar a transferência de energia calorífica entre oceano e atmosfera em três estruturas amostradas no OAS. A estimativa da energia calorífica transferida por um vórtice quente desprendido da CB aponta para uma energia na forma latente (sensível) de 1,6 1017 J (-2,8 1016 J) que corresponde a aproximadamente 0,011 % da energia calorífica total do vórtice transferida durante o experimento de campo e de 0,78 % da energia do vórtice transferidos durante o tempo suposto de vida do vórtice (3 meses). Ao longo da CSA, duas estruturas oceânicas foram estudadas: (i) um meandro frio que recebe da atmosfera uma energia na forma latente (sensível) de 1,4 106 J/m2 (5,4 105 J/m2) e (ii) águas mais quentes associadas a um vórtice desprendido da Corrente das Agulhas (CA) que transferem para a atmosfera uma energia calorífica de aproximadamente 4 106 J/m2 e 5,7 106 J/m2 nas formas latente e sensível, respectivamente. As estimativas da transferência de energia calorífica sobre estruturas oceânicas de mesoescala demonstram claramente a importância destas nas trocas de calor entre o oceano e a atmosfera e devem ser levadas em consideração em trabalhos futuros sobre o tema no OAS.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2012-09-10T14:35:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoDistribuicao.pdf: 7839629 bytes, checksum: c2ae057aad3bdaaceb07a1c80d3af09c (MD5)
Approved for entry into archive by Irvana Coutinho(irvana@ufpa.br) on 2012-09-10T14:35:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoDistribuicao.pdf: 7839629 bytes, checksum: c2ae057aad3bdaaceb07a1c80d3af09c (MD5)
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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este trabalho utilizou os dados de precipitação do período de janeiro de 2000 a setembro de 2007 da torre micrometeorológica localizada na Estação Científica Ferreira Pena (ECFP) em Caxiuanã e foram comparados com o algoritmo 3B42 que combina dados de satélites no canal de microoondas para ajustar aqueles do canal infravermelho. Adicionalmente foi feita uma análise da distribuição temporal e espacial da precipitação na Amazônia Oriental utilizando os dados de cinco algoritmos estimadores de precipitação: O Geostationary Environmental SalellitePrecipitation lndex (GPI); o 3B42; 3A12 e 3A25 que são os algoritmos provenientes dos sensores de microondas e do radar meteorológico à bordo do satélite Tropical Rainfall MeasuringMission (TRMM); e o Global Precipitation Climatology Center (GPCC) de janeiro de 1998 a dezembro de 2007. A comparação entre o algoritmo 3B42 com os dados do pluviógrafo da torre mostrou que o estimador 3B42 superestima a precipitação em relação aos dados da torre para todo o período de estudo. Os períodos mais chuvosos foram os trimestres de março-abril-maio (MAM) e dezembro-janeiro-feveireiro (DJF) e os períodos menos chuvosos foram setembro-outubro-novembro (SON) e junho-julho-agosto (JJA). Esta sazonalidade da precipitação se apresenta principalmente devido à influência da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), que contribui de maneira apreciável para a modulação da estação chuvosa na região. A comparação trimestral entre o algoritmo 3B42 e pluviógrafo da torre, mostra que o algoritmo 3B42 superestimou (subestimou) a precipitação em relação ao pluviógrafo em MAM e JJA (DJF e SON); e DJF é o trimestre que apresenta as estimativas de precipitação com valores mais aproximados a precipitação medida na torre micrometeorológica de Caxiuanã. Na média mensal o 3B42 subestima a precipitação de outubro a janeiro e superestima em relação as dados medidos na torre, de março a agosto. O algoritmo3B42 superestimou (subestimou) a precipitação noturna (matutina e vespertina) do ciclo diurno em relação ao pluviógrafo da torre, nas vizinhanças de Caxiuanã. No entanto ambos estimadores mostraram que em média o horário de maior precipitação é por volta das 1800hora local (HL). Além disso, as análises do ciclo diurno médio sazonal indicam que em DJF nos horários de 0900 HL, 1500 HL e 1800HL têm os valores de precipitação estimada pelo algoritmo3B42 mais aproximados aos valores da precipitação medida pontualmente em Caxiuanã. Os meses de novembro a fevereiro têm um máximo principal de precipitação no período vespertino, tanto na torre como no algoritmo 3B42. No período de maio à julho o horário os máximos diurnos de precipitação passam do período da tarde para os da noite e madrugada,modificando o ciclo diurno em comparação aos demais meses. A comparação entre os cinco algoritmos na Amazônia Oriental mostrou diferentes comportamentos entre os estimadores. O algoritmo GPI subestimou s precipitação em relação aos demais algoritmos na região costeira do Amapá e Guiana Francesa e superestimou na região central da Amazônia. Tanto o algoritmo 3A12 quanto o 3A25 apresentaram menor precipitação que os demais algoritmos. O algoritmo 3842, por ser uma combinação de várias estimativas baseadas no canal de microondas e infravermelho, apresenta padrões semelhantes a Figueroa e Nobre (1990). No entanto, o GPCC mostra menos detalhes na distribuição espacial de precipitação nos lugares onde não há pluviômetros como, por exemplo, no Noroeste do Pará. As diferenças entre os algoritmos aqui considerados podem estar relacionados com as características de cada algoritmo e/ou a metodologia empregada. As comparações pontuais de precipitação de um pluviômetro com a média numa área com dados provenientes de satélites podem ser a explicação para as diferenças entre os estimadores nos trimestres ou ciclo diurno. No entanto não se descartam que essas diferenças sejam devidas à diferente natureza da precipitação entre as subregiões, assim como a existência de diferentes sistemas que modulam o ciclo diurno da precipitação na Amazônia Oriental.
This work used precipitation data during January 2000 to September 2007 from the gauge on the micrometeorological tower located in the Ferreira Pena Scientific Station in the Caxiuanã forest. This data was compared with the 3B42 algorithm, an estimate based on microwave to ajust infrared measurements. Additionally, the comparisons were extended do the Eastern Amazonia using five algorithms: The Geostationary Environmental Satellite Precipitation Index (GPI); the 3B42; 3A12 and 3A25 that are based on the sensors of microwave and radar from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite; and the Global Precipitation Climatology Center (GPCC), from January 1998 to December 2007.The comparison between the 3B42 estimates with the gauge showed that the 3B42 algorithm overestimates the precipitation from the gauge for all period. The rainy trimonthly periods were in March-April-May (MAM) and December-January-February (DJF) and the less rainy periods were September-October-November (SON) and June-July-August (JJA), This seasonality of precipitation is caused by the different meteorological systems over the region, especially the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) which modulates the rainy season over the region. The seasonal analyses showed that the 3B42 algorithm overestimates (underestimates) the rainfall compared with the gauge in MAM and JJA (DJF and SON); and DJF is the quarter what the estimates of precipitation is closer regarding the gauge measure in micrometeorology tower of Caxiuanã. In the monthly averages, the 3B42 algorithm underestimates the rainfall from October to January and overestimates from Mach to August compared to the gauge. The 3B42 algorithm overestimated (underestimated) the nocturnal (the morning and the afternoon) precipitation compared to the gauge in the six grids around Caxiuanã Reservation. However, both data showed the maximum period of precipitation of the diurnal cycle around 18:00 local time (LT). Also, the analysis of diurnal cycle seasonal average indicate what in DJF to 0900 LT, 1500 LT and 1800 LT have a precipitation estimated for 3B42 algorithm closer to gauge measured punctually in Caxiuanã.. The months of November to February have a major maximum of precipitation in the afternoon in both datasets. In the period from may to July the maximum of precipitation becomes nocturnal and in the early morning, changing the diurnal cycle compared to the other months. The comparisons between the five algorithms over the Eastern Amazonia showed different behaviors among the estimators. The GPI algorithm underestimated the precipitation compared to the other algorithms in the Amapá state and French Guyana; and overestimated in central area of Amazonia. Both estimators from TRMM satellite the 3A12 and 3A25 algorithms, presented less precipitation than the other algorithms. The 3B42 algorithm presented similar pattern of precipitation as that showed by Figueroa e Nobre (1990). However, the GPCC estimator showed less details in the spatial distribution of rainfall in the Northwest of Pará state. The differences between the algorithms here considered might be related to the characteristics of each algorithm and/or the methodology used. The comparison between a locally data from the gauge with the averaged data from satellites might be the explanation for the discrepancies in the seasons or in the diurnal cycle. However, the differences could be due to the differences of the nature of precipitation among the subregions; as systems modulating the diurnal cycle of rainfall over the Eastern Amazonia.

Mestrado em Meteorologia e Oceanografia Física
Neste trabalho procedeu-se ao cálculo do integral vertical do transporte meridi-onal de energia na atmosfera, utilizando dados das reanálises ERA-Interim do European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF), para o perí-odo compreendido entre janeiro de 1979 e dezembro de 2012. Uma vez que as reanálises ERA-Interim não conservam a massa da atmosfera, propõe-se uma correção para o transporte meridional, integrado zonalmente e verticalmente. A correção foi aplicada individualmente aos transportes de calor sensível, calor latente e de energia potencial. Os resultados mostram a importância da aplica-ção do método de correção aqui proposto, para a obtenção de melhores estima-tivas do transporte meridional de energia na atmosfera, bem como para a dimi-nuição dos fluxos de energia através do equador. Os valores do transporte e dos fluxos através do equador obtidos neste trabalho, são comparáveis aos de ou-tros trabalhos, que aplicaram métodos de correção diferentes. Obteve-se ainda a decomposição estatística do transporte das várias formas de energia (sem correção ao fluxo de massa) nas circulações transiente, estacionária e meridio-nal média. Com os dados do transporte meridional de energia corrigido, calcularam-se os compósitos do transporte de energia para eventos de El Niño e para eventos de La Ninã. Os resultados mostram que grande parte da variabilidade do transporte de energia devida a estes eventos está associada a variações de intensidade da célula de Hadley, sendo o transporte maior durante períodos de El Niño e em dezembro-janeiro-fevereiro (DJF). Procedeu-se também ao cálculo das correla-ções cruzadas entre as anomalias do transporte de energia e os índices tempo-rais do modo anular do Hemisfério Norte aos 1000 hPa (Oscilação Ártica (AO)) e aos 50 hPa (associado a variações da intensidade do vórtice polar estratosfé-rico). Os resultados sugerem que o deslocamento para latitudes mais elevadas dos sistemas de tempo, acompanhando alterações de amplitude e/ou fase das ondas planetárias em resposta a variações da intensidade do vórtice polar, po-derá funcionar como um dos mecanismos para o estabelecimento da fase posi-tiva da AO. Este resultado contraria a ideia prevalecente na literatura de que é a variabilidade da AO que modula as trajetórias dos sistemas de tempo. O índice da AO será apenas a manifestação estatística dos processos que determinam a variabilidade da circulação na baixa troposfera. Por fim, para validar os resulta-dos das correlações anteriores, calcularam-se os compósitos das anomalias di-árias do transporte de vapor de água, para períodos em que se observa uma intensificação rápida da AO, tendo-se chegado às mesmas conclusões que na análise das correlações cruzadas.
In this work the vertically integrated meridional energy transport by the atmos-phere was computed using ERA-Interim reanalysis data from the European Cen-tre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF). The data covers a period of 34 years, from January 1979 to December 2012. Since ERA-Interim reanalysis have errors associated with mass conservation, in this work it is proposed a cor-rection method for the mass flux divergence in the evaluation of the vertically integrated meridional energy transport. This transport was obtained for the sen-sible heat, latent heat, potential energy and total energy (sum of the previous forms of energy, plus kinetic energy). The results show the importance of imple-menting the correction method here proposed, to obtain better estimates of the meridional energy transport in the atmosphere and reduction of the cross equa-torial mass fluxes. The values of the transport and cross equatorial fluxes, ob-tained in this study are comparable to those of other studies that applied different correction methods. The transport was also statistically decomposed into contri-butions from transient, stationary and mean meridional circulations (without mass flux correction). With the data from the corrected energy transport, the composites of the energy transport onto El Niño and La Niña events were computed. The results show that much of the variability of the energy transport due to this events is associated with variations in the intensity of the Hadley cell, and that the largest values of transport occur during El Niño periods in DJF. Cross-correlations between daily anomalies of the energy transport and temporal index of the annular modes at 1000 hPa (associated with Arctic Oscillation variability (AO)) and 50 hPa (asso-ciated with stratospheric polar vortex intensity) were also obtained. The results show that the northward displacement of the weather systems and changes in amplitude/phase of planetary waves in response to the variations in stratospheric polar vortex intensity, could work as one of the mechanisms for the establishment of the AO positive phase. This result contradicts the idea that AO variability mod-ulates transient weather systems trajectories. The AO index may be only the ex-pression of the processes that determine the variability of the circulation in the low troposphere. Finally, to validate the results of the cross-correlations, the daily transport anomalies were composited for the periods of strong intensification of the AO, leading to the same conclusions as in the cross-correlations analysis.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabricio Batista Borges.pdf: 1546340 bytes, checksum: 1d8be2583a092a34d256d749548325ef (MD5) Previous issue date: 2010-04-04
Meteor wind measurements obtained from São João do Cariri B and Cachoeira Paulista SP, Brazil, obtained during the period from August 2004 to July 2006 were used to examine Variations in atmospheric tides and winds in the mesopause region of the equatorial and low Latitudes in the southern hemisphere. The results for the mean wind were compared with the HWM 93 and HWM 07 models (Horizontal neutral wind model) and the results of Atmospheric tides with GSWM 02 model (Global Scale Wave Model). From the analysis of These data it was observed that the mean wind, as well as diurnal fluctuations, showed Temporal and in altitude variations for both the zonal and to the south for both the localities investigated. Mean zonal winds for the region of the S. J. do Cariri show a structure that is characterized by a semi annual oscillation, with a flow westward most of the time, in accordance with HWM 07 model. The mean zonal wind at C. Paulista is eastward in the most time and presents a semi annual variation in the 80 90 km altitude range and an annual variation in the altitudes above, in which some aspects are in accordance with HWM 93 and 07 models. The amplitudes of the mean meridional winds were weaker than zonal and present An annual variation for both sites, which are in accordance with HWM 93 model, however the HWM 07 do not reproduce the observed behavior. The meridional diurnal tide amplitudes Showed semi annual variation with maximum of the up to 65 m/s during February April and August September. The vertical wavelength estimated reached values between 21.2 and 27.5 Km at S. J. do Cariri, smaller than the GSWM 02, whereas to C. Paulista the vertical Wavelength were determined between 24 and 31.9 km, near of the GSWM 02 model, but More than the diurnal tide meridional wavelength for Cariri.
Medidas de vento meteóricos obtidos em São João do Cairi-PB e Cachoeira Paulista-SP Brasil, realizadas durante o período compreendido entre agosto de 2004 a julho de 2006, foram usadas para investigar as variações nas marés atmosféricas e nos ventos meteóricos na região da mesopausa equatorial e de baixas latitudes do hemisfério sul. Os resultados obtidos para os ventos médios foram comparados com os modelos HWM 93 e HWM 07 (Horizontal Neutral Wind Model) e os resultados das marés atmosféricas com GSWM 02 (Global Scale Wave Model). A partir da análise destes dados, foi possível observar que os ventos médios, Assim como as oscilações diurnas, apresentaram variação temporal e em função da altura, tanto para a componente zonal como para a meridional para ambas as localidades investigadas. Os ventos médios na direção zonal para região de S. J. do Cariri mostram uma estrutura que é Caracterizada por uma oscilação semi anual, apresentando um escoamento para oeste na maior Parte do tempo, semelhante com o modelo HWM 07. Já o vento médio zonal verificado na Região de C. Paulista é predominante para leste com variação semi anual entre 80 e 90 km e Anual nas altitudes acima, semelhante em alguns aspectos com os modelos HWM 93 e 07. O Escoamento médio na direção meridional apresenta amplitudes menores do que as do zonal e Oscilação anual para ambas as localidades, a qual é semelhante com o modelo HWM 93, Porém o modelo HWM 07 não reproduz o comportamento observado. As amplitudes da maré Diurna para a componente meridional mostraram variação semi anual com máximos de até 65 m/s em fevereiro abril e agosto setembro. Comprimentos de onda vertical para a componente meridional foram estimados entre 21,2 e 27,5 km para S. J. do Cariri, menores do que as observadas pelo modelo GSWM 02, enquanto que para C. Paulista os comprimentos de onda assumiram valores entre 24 e 31,9 km, próximos aos previstos, porém maiores do que os de Cariri.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-08-24T18:45:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EvapotranspiracaoRegionalUtilizando.pdf: 2819806 bytes, checksum: 832e6d56e6ea933acaf7df6dc5ac22db (MD5)
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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
A evapotranspiração (ET) foi espacializada através do algoritmo SEBAL para uma região de floresta primária na Amazônia Oriental (Caxiuanã, Pará). Para tal, utilizaram-se dados observacionais da torre micrometeorológica (localizada no interior desta floresta) em combinação com dados de origem orbital (imagens Modis/Acqua). Os primeiros resultados indicaram que, apesar da superestimativa, o SEBAL reproduz qualitativamente bem o padrão da variabilidade mensal da evapotranspiração para a região, principalmente para os meses da estação seca; em relação ao quantitativo, os resultados revelaram haver necessidade de acurácia no algoritmo. Para isso, calibrou-se o SEBAL a partir do saldo de radiação (Rn), com ajustes no albedo, na emissividade atmosférica e emissividade da superfície. As estimativas de ET geradas a partir deste SEBAL modificado apresentaram melhorias significativas na reprodução da variabilidade diária da evapotranspiração para a região, principalmente nos meses da estação chuvosa. Isto é, os ajustes realizados no algoritmo mostraram que as taxas de ET estimadas tornaram-se muito mais semelhantes às relatadas na literatura para a Amazônia, concordando melhor com a evapotranspiração observada. Através do SEBAL modificado foi possível também mapear o albedo, o saldo de radiação, o NDVI e a própria ET para duas vegetações distintas, encontradas dentro dos limites de Caxiuanã. A estimativa espacial destes parâmetros biofísicos foi coerentemente reproduzida para as duas vegetações, demonstrando que se o SEBAL modificado for aplicado a dados temporal e espacial de alta resolução, esta técnica pode ser rotineiramente utilizada, tornando-se uma ferramenta fundamental no monitoramento de necessidades hídricas e atmosféricas.
The evapotranspiration (ET) was spatialized using SEBAL algorithm for a region of primary forest in the eastern Amazon (Caxiuanã, Pará). To this end, we used observational data of micrometeorológica tower (located in this forest) in combination with orbital source data (Modis/Acqua images). In qualitative terms, the first results indicated that, despite the overestimation, the SEBAL plays well the pattern of variability monthly evapotranspiration for the region, mainly for the months of dry season; as to quantitative terms, the results revealed there’s need for accuracy in the algorithm. Thus, we calibrated the SEBAL from net radiation (Rn), with adjustments in the albedo, atmospheric and surface emissivity. Estimates of ET generated from this modified SEBAL presented significant improvements in reproduction of daily variability of evapotranspiration for the region, especially in the days of the rainy season. That is, the settings made in the algorithm showed that the rates of ET estimated became more similar to those reported in the literature for the Amazon, agreeing better with evapotranspiration observed. Using the modified SEBAL was can also map the albedo, net radiation, NDVI and ET for two distinct vegetation in Caxiuanã. Spatial estimation of biophysical parameters was consistently played for the two vegetation types, demonstrating that if the SEBAL modified is applied to temporal and spatial data of high resolution, this technique can be routinely used, becoming a fundamental tool in the monitoring of atmospheric and water needs.

This dissertation deals with the problematic of the free space optical link availability determination. For the presumption of the free space optical link unavailability we have to know statistical distribution of the atmospheric attenuations. In this work is also presented the measurement of these atmospheric attenuations with the specially designed optical link. Measurement is using switching of the two separate transmitters with wavelengths of 830 nm and 1550 nm. Presented statistic distribution let us determine the suitability of the link in the chosen locality during its design. Comparison of our measurement with other models like model based on the meteorological visibility is also presented. The last part of this work is focused on the preconditions for the hi-speed network bit error rate determination. Sample of the bit error rate measurement obtained by our designed bit error rate tester is attached.

Mestrado em Meteorologia e Oceanografia Física
Este trabalho tem como objetivo a comparação da intensidade, frequência e distribuição de um conjunto de índices de estabilidade atmosférica simulados entre o clima histórico (1986-2005) e um cenário climático (2081-2100) na Península Ibérica. Considerou-se o cenário de emissão de gases RCP8.5. Estes índices avaliam a instabilidade atmosférica que é um elemento fundamental e percursor no desenvolvimento de tempestades. Através dos seus valores limite, é possível estimar alterações na probabilidade de ocorrência de eventos extremos que se poderão desenvolver no clima futuro, relativamente ao histórico. Primeiro, utilizou-se um conjunto de simulações do WRF com dois forçamentos: reanálises do ERA-Interim e um modelo do Max Planck Institute. De seguida, foram calculados diferentes índices de estabilidade. A validação do modelo consistiu no cálculo das médias sazonais, da sua diferença e das respetivas PDFs dos índices simulados pelo WRF-MPI e WRF-ERA. Verifica-se uma sobrestimação do CAPE, SHR6km (vento de corte) e SWEAT simulados pelo WRF-MPI. No entanto, nos campos dos índices simulados pelos dois forçamentos para o período histórico, verifica-se que os padrões espaciais são semelhantes apesar das diferenças na intensidade. Como as alterações climáticas dos índices são avaliadas através de diferenças, estas discrepâncias não invalidam a utilização do modelo no futuro. Posteriormente foram estudadas as alterações climáticas dos índices através da comparação entre o clima histórico e futuro. Estima-se um aumento da intensidade do CAPE e uma diminuição (aumento) da frequência de eventos com intensidade reduzida (elevada). Estas alterações são robustas no verão e outono. Também é esperado um aumento da intensidade do SHR6km na primavera e inverno tal como da frequência de SHR6km elevado nestas estações e uma redução da intensidade e da frequência de eventos com SHR6km elevado nas restantes. Haverá um possível aumento robusto da intensidade do SWEAT no verão e outono, bem como da frequência destes valores. Concluindo, será provável um aumento da frequência dos ambientes favoráveis ao desenvolvimento de tempestades, devido a uma maior intensidade e probabilidade de ocorrência de valores extremos do CAPE e do SWEAT. No entanto, a redução do SHR6km, poderá diminuir a organização das tempestades e o seu tempo de vida.
The purpose of this study is to compare the intensity, frequency and distribution of several atmospheric stability indices simulated between the historical climate (1986-2005) and a climate scenario (2081-2100) in the Iberian Peninsula. It was considered the gases emission scenario RCP8.5. These indices evaluate the atmospheric instability which is a basic and precursor ingredient needed for thunderstorm development. By using their threat values, it is possible to estimate the changes in the occurrence probability of extreme events which may develop in the future climate, relatively to the historical. First, it was used a WRF simulation ensemble driven by two forcings: ERA-Interim reanalysis and a Max Planck Institute model. Then, it was calculated a group of different stability indices. The model validation consisted on the calculus of the seasonal means, their differences and the respective PDFs of the indices simulated by WRF-MPI and WRF-ERA. It is verified an overestimation of CAPE, SHR6km (wind shear) and SWEAT simulated by WRF-MPI. However, in the indices fields simulated by both forcings, for the historical period, it is verified that the spatial patterns are similar, although differences in intensity. As the climate changes are evaluated by differences, these discrepancies don’t invalidate the model utilization in the future. Afterwards it was studied the climate changes of the indices by comparing the historical and future climate. In the future, it is estimated an increase of CAPE intensity and a decrease (increase) of the frequency of events with low (high) intensity. These changes are robust in the summer and autumn. It is also expected an increase of SHR6km intensity in spring and winter, just as of high SHR6km frequency in those seasons and a decrease of intensity and frequency of events with high SHR6km on the other seasons. There will be a robust increase of SWEAT intensity in the summer and autumn, as well as the frequency of those values. Concluding, it will probably occur an increase of the frequency of favorable environments to the development of thunderstorms, due to the increase of the intensity and occurrence probability of extreme CAPE and SWEAT values. However, the decrease of SHR6km, may reduce the thunderstorms organization and their lifetime.

This work is dealing with the design and implementation of an embedded system for aerology measuring. The aim of the system is to monitor atmospheric states during an ascent in the suspension under an meteorological balloon.   First of all, attention is given to the Earth's atmosphere and its quantities, then an overview of existing systems for performing aerological measurements. The core of the work is focused on the choice of measurement techniques and the selection of suitable measuring elements for a given scenario. The aerological probe is using atmospheric sensors HIH-8131-021-001, MS5611-01BA03 and PT1000-550 for temperature sensing, while GNSS data is received using the MAX-M8Q-0 module and the measured data is stored on a microSD card and transmitted in parallel using the MTX2-434.650-10 radio module. The system is controlled by STM32L1 from STMicroelectronics programmed in C using  HAL abstraction layer.

Lagrangian stochastic models are a largely used tool in the study of passive substances dispersion inside the Atmospheric Boundary Layer. Its application is related to the trajectory computation of thousands of particles, that numerically simulate the dispersion of suspense substances in the atmosphere. In this study, the basic concepts related to the Lagrangian stochastic modelling are presented and discussed together with its main characteristics and its computational implementation, to the study of particles dispersion in the atmosphere. In a computational experiment, the obtained results are compared with observational data from the TRACT experiment, that took place in Europe in 1992. The input data needed for the dispersion model are extracted from simulations with the numerical weather forecast model RAMS. Dispersion over Rio de Janeiro region is also tested in a second experiment.
Modelos Lagrangianos estocásticos constituem ferramenta muito utilizada no estudo da dispersão de substâncias passivas na Camada Limite Atmosférica. Sua aplicação consiste em calcular a trajetória de milhares de partículas, que simulam numericamente a dispersão de uma substância em suspensão na atmosfera. Nesta tese, são apresentados e discutidos os conceitos básicos relacionados à Modelagem Lagrangiana Estocástica de Partículas, bem como suas principais características e sua implementação computacional, para o estudo da dispersão de partículas na atmosfera. Numa experimentação computacional, comparam-se os resultados obtidos com dados observacionais provenientes do experimento TRACT, realizado na Europa em 1992. Os dados de entrada necessários ao modelo de dispersão são extraídos de simulações do modelo de previsão numérica do tempo RAMS. A dispersão sobre o Estado do Rio de Janeiro é também testada em um segundo experimento.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2012-08-30T15:39:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_AnaliseModelagemHidrometeorologica.pdf: 9271076 bytes, checksum: d5501103fcd4ad16c0e800e8c9eaf8d0 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5)
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ADA - Agência de Desenvolvimento da Amazônia
CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Esta pesquisa objetivou desenvolver um modelo estatístico de previsão de vazão para Marabá - PA, bem como avaliar a estrutura dinâmica atmosférica associada aos extremos do regime hidrológico da bacia do rio Tocantins. O modelo hidrológico de regressão linear múltipla utilizou as séries de observações fluviométricas e pluviométricas obtidas no banco de dados da ANA. Os testes de validação do modelo estatístico com coeficiente de Nash acima de 0,9 e erro padrão de 1,5 % e 5% nos períodos de cheia e estiagem, respectivamente, permitem que as previsões de vazão em Marabá possam ser geradas com antecedência de 2 a 4 (3 a 5) dias para o período da cheia (estiagem). Através da técnica de composições considerando todos os anos com registro de vazão acima/muito acima e abaixo/muito abaixo do normal, obtidos pela metodologia dos percentis, investigaram-se as características regionais da precipitação e a estrutura dinâmica atmosférica em cada mês (Novembro a Abril). As composições dos anos com vazão acima/muito acima mostraram que a precipitação sobre a bacia foi acima do normal em todos os meses, sendo que os padrões de grande escala indicaram a configuração associada ao fenômeno La Niña no Pacífico e condições de resfriamento no Atlântico Sul; intensificação tanto do ramo ascendente zonal da célula de Walker como do ramo ascendente meridional da célula de Hadley; intensificação da Alta da Bolívia posicionada mais a leste e anomalias negativas de ROL associadas à atuação conjunta da ZCAS e ZCIT. Inversamente, as composições dos anos com vazão abaixo/muito abaixo evidenciaram a predominância de precipitação abaixo do normal em toda bacia hidrográfica, a qual se associou com as condições de aquecimento (El Niño) sobre o Pacífico, Atlântico sul aquecido, célula de Walker e Hadley com enfraquecimento dos movimentos ascendentes, posicionamento da Alta da Bolívia mais a oeste com anomalias positivas de ROL indicando inibição da atividade convectiva tropical. Adicionalmente, uma análise quantitativa dos impactos sócio-econômicos sobre os principais núcleos da cidade de Marabá revelou que aproximadamente 10 mil pessoas (5% da população) são atingidas pela cheia do rio Tocantins com custos nas operações de enchente acima de R$ 500.000,00, considerando o caso de 2005.
The objectives of the present work is to develop a statistical model to predict discharge or flow in Marabá-PA, as well assess the atmospheric dynamic structure associated with the extreme hydrological regime observed in the Tocantins river basin. The hydrological model based on multiple linear regressions uses time series derived from fluviometric and pluviometric stations which are obtained from ANA database. Validation tests of the statistical model with Nash coefficient above 0.9 and standard error of 1.5% and 5% during flood and drought periods, respectively, allow generating predictions of discharge with antecedence of 2 to 4 days (3 to 5 days) for the flood (drought) period. Through composites technique considering all years with record of above/very above discharge and below/very below discharge in Marabá, obtained from percentiles method, it was investigated the precipitation characteristics in basin scale and the dynamic aspects observed in each month (November to April). The composites of years with above/very above discharge showed that the rainfall on the basin was above normal in all months, and the large-scale patterns indicated a configuration associated with La Niña phenomenon over Pacific and cooling conditions over South Atlantic; intensification of both zonal/meridional ascending branch of the Walker/Hadley cell; intensification of the Bolivian High anomalously placed eastward and negative ROL anomalies associated with the joint occurrence of ZCAS and ZCIT. Conversely, the composites of years with below/very below discharge showed a predominance of precipitation below normal throughout basin, which was associated with the conditions of warming (El Niño) over Pacific, and also warm TSM anomalous over South Atlantic, cell of Walker and Hadley with weak upward movement, the positioning of the High Bolivia westward with positive ROL anomalies indicating inhibition of tropical convective activity. Additionally, a quantitative analysis of the socio-economic impacts in the main centers of Marabá revealed that approximately 10 thousand (5% of the population) people are affected by Tocantins river floods with costs in the flooding operations above R$ 500.000,00, considering the 2005 case.

The aim of this thesis is to study the methods of a free space optical link design and its application in the communication technologies. The thesis describes possible intrusive influences on the transmitted optical signal, which are the signal noise, atmospheric attenuation and atmospheric turbulences. The thesis is particulary focused on the influence of the atmospheric turbulences and atmospheric attenuation on the optical beam.

This thesis is about wind shear and its influence on aviation. There is wide theoretical description of wind shear and it’s implemented into aviation practice. There are also methods of observation, forecasting and reporting, for both pilots and meteorologist described. In this thesis, pilots can find useful recommendations for dealing with wind shear during the flight. Every reader can also read about famous aviation accidents and look at models of weather that caused those accidents. At the end of thesis there are analyses of a rawiosonde measurements related to wind shear reports. This whole thesis is focused on increasing awareness of wind shear in aviation from angle of view of both pilots and aviation meteorologist.

The thesis consists of 95 pages and 41 pages of enclosure. Pictures, charts and colour graphs are included. The thesis and the enclosure contain data presented in charts and from the charts graphs have been made. Also, internal material provided by the Czech Hydrometeorological Institute, České Budějovice 7, Antala Staška 1177/32 is incorporated, as well as data from two amateur weather-stations situated in České Budějovice and Hluboká nad Vltavou. The objective of this work is to explain and describe measuring apparatus and methods used in meteorology. The work also compares results gained from a professional weather-station with those from an amateur one.