Letteratura scientifica selezionata sul tema "Atmosfera meteorologica"

ABSTRAK PENGARUH KONDISI ATMOSFERIK TERHADAP PERHITUNGAN PROBABILISTIK DAMPAK RADIOLOGI KECELAKAAN PWR 1000-MWe. Perhitungan dampak kecelakaan radiologi terhadap lepasan produk fisi akibat kecelakaan potensial yang mungkin terjadi di Pressurized Water Reactor (PWR) diperlukan secara probabilistik. Mengingat kondisi atmosfer sangat berperan terhadap dispersi radionuklida di lingkungan, dalam penelitian ini akan dianalisis pengaruh kondisi atmosferik terhadap perhitungan probabilistik dari konsekuensi kecelakaan reaktor. Tujuan penelitian adalah melakukan analisis terhadap pengaruh kondisi atmosfer berdasarkan model data input meteorologi terhadap dampak radiologi kecelakaan PWR 1000-MWe yang disimulasikan pada tapak yang mempunyai kondisi meteorologi yang berbeda. Simulasi menggunakan program PC-Cosyma dengan moda perhitungan probabilistik, dengan data input meteorologi yang dieksekusi secara cyclic dan stratified, dan disimulasikan di Tapak Semenanjung Muria dan Pesisir Serang. Data meteorologi diambil setiap jam untuk jangka waktu satu tahun. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa frekuensi kumulatif untuk model input yang sama untuk Tapak pesisir Serang lebih tinggi dibandingkan dengan Semenanjung Muria. Untuk tapak yang sama, frekuensi kumulatif model input cyclic lebih tinggi dibandingkan model stratified. Model cyclic memberikan keleluasan dalam menentukan tingkat ketelitian perhitungan dan tidak membutuhkan data acuan dibandingkan dengan model stratified. Penggunaan model cyclic dan stratified melibatkan jumlah data yang besar dan pengulangan perhitungan akan meningkatkan ketelitian nilai-nilai statistika perhitungan. Kata kunci: dampak kecelakaan, PWR 1000-MWe, probabilistik, atmosferik, PC-Cosyma ABSTRACT THE INFLUENCE OF ATMOSPHERIC CONDITIONS TO PROBABILISTIC CALCULATION OF IMPACT OF RADIOLOGY ACCIDENT ON PWR-1000MWe. The calculation of the radiological impact of the fission products releases due to potential accidents that may occur in the PWR (Pressurized Water Reactor) is required in a probabilistic. The atmospheric conditions greatly contribute to the dispersion of radionuclides in the environment, so that in this study will be analyzed the influence of atmospheric conditions on probabilistic calculation of the reactor accidents consequences. The objective of this study is to conduct an analysis of the influence of atmospheric conditions based on meteorological input data models on the radiological consequences of PWR-1000MWe accidents. Simulations using PC-Cosyma code with probabilistic calculations mode, the meteorological data input executed cyclic and stratified, the meteorological input data are executed in the cyclic and stratified, and simulated in Muria Peninsula and Serang Coastal. Meteorological data were taken every hour for the duration of the year. The result showed that the cumulative frequency for the same input models for Serang coastal is higher than the Muria Peninsula. For the same site, cumulative frequency on cyclic input models is higher than stratified models. The cyclic models provide flexibility in determining the level of accuracy of calculations and do not require reference data compared to stratified models. The use of cyclic and stratified models involving large amounts of data and calculation repetition will improve the accuracy of statistical calculation values. Keywords: accident impact, PWR 1000 MWe, probabilistic, atmospheric, PC-Cosyma

<p class="AbstractEnglish"><strong>Abstract:</strong> Flood events on Wednesday, September 26, 2018, in several sub-districts in the city of Padang showed different conditions with the Indonesian region in general which were in normal to drier conditions. One year earlier, precisely on September 9, 2017, there were floods in almost all areas of the city of Padang. This study aims to determine the atmospheric conditions during flood events from the climatological and meteorological side. The data used are monthly rainfall and a monthly number of Rainy Days (HH) from 1981-2018 from the Minangkabau Meteorological Station, as well as Himawari-8 Weather Satellite data. Satellite data is processed using Satellite Animation and Interactive Diagnosis (SATAID) software to obtain cloud cover analysis, cloud growth activities, and atmospheric lability levels. September 2017 and September 2018 are in the nature of normal rain with a percentage of 101% and 88%. The increase in the amount of rainfall in August 2017 to September 2017 is not significant at 27 mm compared to August 2018 to September 2018 which is significant at 148 mm. The number of rainy days in September 2017 and 2018 were 24 and 23 respectively, which showed that almost every day there was rain in those months. The meteorological analysis shows that there is convective cloud growth activity in the Padang area which is characterized by an unstable level of atmospheric stability which has the potential for moderate to heavy rainfall.</p><p class="KeywordsEngish"><strong>Abstrak:</strong> Kejadian banjir pada Rabu, 26 September 2018 di beberapa kecamatan di Kota Padang menunjukkan kondisi yang berlainan dengan wilayah Indonesia pada umumnya yang berada dalam kondisi normal hingga lebih kering. Satu tahun sebelumnya, tepatnya pada 9 September 2017 juga terjadi banjir hampir di seluruh wilayah Kota Padang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi atmosfer pada saat kejadian banjir dari sisi klimatologis dan meteorologisnya. Data yang digunakan adalah curah hujan bulanan dan jumlah Hari Hujan (HH) bulanan dari tahun 1981-2018 dari Stasiun Meteorologi Minangkabau, serta data Satelit Cuaca Himawari-8. Data satelit diolah menggunakan piranti lunak Satellite Animation and Interactive Diagnosis (SATAID) untuk mendapatkan analisis tutupan awan, aktivitas pertumbuhan awannya, dan tingkat labilitas atmosfer. September 2017 dan September 2018 berada pada sifat hujan normal dengan presentase 101% dan 88%. Peningkatan jumlah curah hujan bulan Agustus 2017 ke September 2017 tidak signifikan yaitu sebesar 27 mm dibandingkan Agustus 2018 ke September 2018 yang signifikan yaitu sebesar 148 mm. Jumlah hari hujan di bulan September 2017 dan 2018 berturut-turut sebesar 24 dan 23 yang menunjukkan bahwa hampir setiap hari terjadi hujan di bulan-bulan tersebut. Analisis secara meteorologis menunjukkan bahwa terdapat aktivitas pertumbuhan awan konvektif di daerah Padang yang ditandai dengan tingkat stabilitas atmosfer yang labil sehingga berpotensi terjadinya hujan sedang hingga lebat.</p>

A atmosfera neutra (ou troposfera) causa refração nos sinais de radiofrequência, que resulta em erros nas medidas do Global Navigation Satellite Systems (GNSS) empregadas no posicionamento geodésico. Já para a Meteorologia esse efeito pode representar medidas importantes da concentração dos constituintes atmosféricos, principalmente em regiões onde não se pode realizar sondagem atmosférica convencional, por meio de radiossondas acopladas a balões. Duas técnicas GNSS podem ser empregadas para isso. A primeira utiliza receptores em estações terrestres que fornecem estimativas do conteúdo integrado verticalmente de umidade na atmosfera neutra (Precipitable Water Vapor - PWV). A segunda, com receptores localizados em plataformas espaciais, com os quais obtém perfis atmosféricos de pressão, temperatura e umidade, na técnica conhecida como Rádio-ocultação GNSS. Essas medidas têm um potencial significativo para aplicações em previsões de curtíssimo prazo (30 minutos) de eventos extremos de precipitação (>35 mm). O objetivo principal deste artigo é realizar uma revisão do estado da arte da sinergia entre a Geodésia e a Meteorologia na modelagem da atmosfera neutra (neutrosfera), seu efeito no posicionamento GNSS e na estimativa dos constituintes atmosféricos e suas aplicações. Além disso, apresenta os aprimoramentos e novos desafios desenvolvidos na modelagem do atraso para o posicionamento de alta acurácia.

A radiação solar de ondas curtas (ROC) que penetra na atmosfera, depende principalmente da turbidez atmosférica e da cobertura de nuvens. Realizou-se um estudo sobre a variabilidade da profundidade óptica da atmosfera sobre Maceió, AL, utilizando-se dados de radiação solar incidente no topo da atmosfera e emitida na superfície, de onda longa (ROL), cobertura de nuvens, água precipitável e precipitação, retirados do conjunto de dados de Reanálise do NCAR/NCEP. O ciclo anual da profundidade óptica estimada com esses dados foi comparado com os dados de radiação global medidos no Departamento de Meteorologia da UFAL (1997-1999). Nos meses de janeiro a junho de 1997, Maceió teve cerca de 60 a 80% de cobertura por nebulosidade e durante os meses de abril a julho, período chuvoso para Maceió, ocorreu maior cobertura de nuvens, cerca de 70 a 80% da cobertura do céu, aumentando a atenuação de ROC, sendo que as maiores concentrações de ROC foram verificadas no ano de 1999 (La Niña) com um máximo de 10 mm d-1 de precipitação. Os valores de transmissividade totalizadora calculados em função do espalhamento Ryleigh pelo vapor d'água, oscilaram de 0,30 a 0,47.

Os sinais GNSS sofrem refração ao se propagarem pela atmosfera neutra, introduzindo o atraso troposférico, que pode chegar a cerca de 25 m, nas medidas de distância entre os satélite e o receptor. Devido às características da atmosfera neutra, é conveniente dividir o atraso troposférico em duas componentes: a hidrostática e a úmida. Modelos que requerem informações de pressão, temperatura e umidade relativa do ar, tais como o desenvolvido por Hopfield, podem ser utilizados para minimizar os efeitos desta camada da atmosfera nos sinais GNSS, sobretudo da componente hidrostática. As informações meteorológicas podem ser obtidas a partir de sensores meteorológicos, modelos de previsão numérica do tempo (PNT), redução de dados de uma atmosfera padrão ou de modelos empíricos, como o modelo de pressão e temperatura global (Global Pressure and Temperature - GPT) que foi desenvolvido na Universidade de Viena, Áustria. Dentre as opções citadas, a última se destaca devido à facilidade de uso. Esta pesquisa apresenta uma comparação entre as grandezas produzidas pelo modelo GPT com dados observados em dez estações meteorológicas automáticas (EMA) do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), localizadas em diferentes regiões do Brasil. Os experimentos foram conduzidos com dados do ano de 2010. Análises acerca da diferença de pressão e da diferença de temperatura mostram que o modelo GPT calcula as grandezas meteorológicas com acurácia de 4,3 hPa e 4,5 °C, respectivamente.

Meteorologi skala mikro α adalah meteorologi yang kejadian waktunya < 1 jam dengan wilayah jangkauan radiusnya < 2 km. Penelitian di Staklim Bogor ini menghitung stabillitas skala mikro dengan Bilangan Richardson (Ri) yang mampu mengklasifikasikan stabilitas dan proses konveksi, dengan menghitung stabilitas dinamis berdasarkan data angin dan suhu pada level 4 meter, 7 meter, dan 10 meter untuk tanggal 1 – 10 April 2019. Hasil analisis dari nilai bilangan Ri, dengan 30 kali pengamatan untuk kondisi 1 menurut Stull (1988), terjadi kondisi netral 20 kali, 8 kali unstabil, dan 2 kali stabil. Sedangkan untuk kondisi 2, terjadi konveksi bebas 14 kali, konveksi paksa 10 kali, dan netral 6 kali. Selama 30 periode pengamatan terjadi hujan 9 kali kejadian dengan masa konveksi bebas 3 kali, konveksi paksa 3 kali, dan saat kejadian netral 1 kali.

<p class="AbstractEnglish"><strong>Abstract:</strong>. There was a fire in the land and forest of the Gunung Merbabu National Park in Semarang Regency, Central Java. The fire burned the land on Sunday, October 14 2018 afternoon, the area of land in the forest area of Mount Merbabu which was burned reached 100 hectares. The number is predicted to increase because the flames have not been extinguished. Fires in the Mount Merbabu National Park not only damage the forest ecosystem. The fire also decided the pipeline of clean water flowing to a number of hamlets in Batur Village. Land and forest fires are supported by meteorological drought, so studies need to be done to find out the magnitude of meteorological factors that support forest fires and the extent of burning areas. This research was conducted by analyzing the results of meteorological observations obtained from AWS (Automatic Weather Station) installed not far from the slopes of Mount Merbabu, including AWS Pakem Yogyakarta, AWS Borobudur Magelang, AWS Undip Semarang. In addition to the analysis of surface observation data, this study also analyzes the atmospheric conditions of surface wind maps, Rainy Days, and observations of satellite images during the occurrence of land and forest fires in Mount Merbabu National Park.</p><p class="KeywordsEngish"><strong>Abstrak:</strong> Terjadi kebakaran lahan dan hutan Taman Nasional Gunung Merbabu di Kabupaten Semarang, Jawa Tengah. Api membakar lahan pada Minggu 14 Oktober 2018 sore, luas lahan di kawasan hutan Gunung Merbabu yang terbakar mencapai 100 hektar. Jumlah itu diprediksi bertambah karena kobaran api belum berhasil dipadamkan. Kebakaran di Taman Nasional Gunung Merbabu tidak hanya merusak ekosistem hutan. Kebakaran juga memutuskan jaringan pipa air bersih yang mengalir ke sejumlah dusun di Desa Batur. Kebakaran lahan dan hutan tersebut didukung oleh faktor kekeringan meteorologi, sehingga perlu dilakukan kajian untuk mengetahui besarnya faktor meteorologi yang mendukung terjadinya kebakaran hutan serta meluasnya area yang terbakar. Penelitian ini dilakukan dengan analisis hasil pengamatan meteorologi yang didapatkan dari AWS <em>(Automatic Weather Station) </em>yang terpasang tidak jauh dari lereng Gunung Merbabu, antara lain AWS Pakem Yogyakarta, AWS Borobudur Magelang, AWS Undip Semarang. Selain analisis dari data hasil pengamatan permukaan, penelitian ini juga melakukan analisis kondisi atmosfer peta angin permukaan, Hari Tanpa Hujan, serta pantauan citra satelit saat terjadinya kebakaran lahan dan hutan di Taman Nasional Gunung Merbabu.</p>

DKI Jakarta merupakan pusat dari pemerintahan dan ekonomi di Indonesia. Pesatnya aktivitas penduduknya tentu saja menyebabkan adanya polutan penyebab pencemaran udara, dimana beberapa parameternya adalah CO2 dan CH4. Meningkatnya jumlah polutan tersebut akan membahayakan lingkungan terutama kesehatan manusia serta dapat menjadi gas rumah kaca di atmosfer dengan masa hidup panjang, terutama CO2. Tinjauan terhadap parameter meteorologi sangat penting, karena mempengaruhi tingkat konsentrasi CO2 dan CH4 di atmosfer. Oleh sebab itu, perlu dilakukan analisis keterkaitan antara parameter meteorologi dengan konsentrasi CO2 dan CH4 di DKI Jakarta. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah statistika deskriptif untuk melihat sebaran secara temporal dari polutan CO2 dan CH4 terhadap waktu dan hubungannya dengan parameter meteorologi (suhu, kelembaban, curah hujan dan kecepatan angin). Lokasi pengamatan terletak di BMKG Pusat yaitu Kemayoran. Periode data yang digunakan adalah 2008-2017. Hasil pengolahan data menunjukkan konsentrasi CO2 tertinggi pada periode MAM dan terendah pada periode JJA. Konsentrasi CH4 tertinggi pada periode DJF dan terendah pada periode JJA. Stabilitas atmosfer yang tinggi dan kecepatan angin yang rendah serta tidak sedikit curah hujan menyebabkan konsentrasi CO2 dan CH4 tinggi di lokasi pengamatan. Perhitungan statistika deskriptif memerlihatkan adanya pengaruh dari musiman dalam menghasilkan rata-rata konsentrasi polutan. Kecepatan angin menyebabkan penurunan konsentrasi CO2 sebanyak 83%, dan 17% lainnya disebabkan oleh faktor lain. Faktor curah hujan sebesar 45% mempengaruhi penurunan konsentrasi CH4 di Kemayoran. Sebesar 45% faktor kelembapan juga mempengaruhi konsentrasi CH4. Jadi kenaikan konsentrasi CH4 dipengaruhi oleh faktor curah hujan dan kelembapan, dan lainnya dipengaruhi faktor lain. Penurunan konsentrasi CH4 dipengaruhi kecepatan angin sebesar 44%, dan sebesar 56% disebabkan oleh faktor lainnya

Penelitian ini mengkaji lebih dalam kondisi angin dan kelembapan udara pada saat musim hujan dan musim kemarau di Manado dengan menggunakan data di lapisan permukaan dan data udara atas dari Stasiun Meteorologi Sam Ratulangi Manado. Tujuan utama dari penelitian ini adalah mendapatkan hubungan antara kondisi angin dan kelembapan lapisan atas terhadap lapisan permukaan, sehingga dapat memprakirakan kondisi angin dan kelembapan lapisan permukaan dengan berdasarkan keadaan lapisan atas. Metode yang digunakan adalah mengkomponenkan angin dalam arah utara-selatan dan timur-barat, selanjutnya mencari keterkaitan dengan menggunakan teknik korelasi. Hasil penelitian ini menunjukkan pada saat musim hujan angin pada lapisan 1500 m dan angin di lapisan permukaan memiliki arah yang sama dan saling menguatkan untuk komponen timur-barat (zonal) dengan koefisien korelasi r=0,56, sedangkan pada saat musim kemarau angin pada lapisan 1500 m dan angin di lapisan permukaan memiliki arah yang sama dan saling menguatkan untuk komponen utara-selatan (meridional) dengan koefisien korelasi r=0,45. Keterkaitan yang cukup kuat antara angin dengan kelembapan terjadi pada komponen V (meridional) yaitu, pada saat musim hujan, semakin besar kecepatan angin komponen negatif (utara) semakin besar pula kelembapan udara di lapisan permukaan, dengan koefisien korelasi benilai positif r=0.40. Pada saat musim kemarau, semakin besar kecepatan angin komponen positif (selatan) semakin kecil kelembapan udara di lapisan permukaan, dengan koefisien korelasi bernilai negatif r=— 0,48.This study examined the wind and humidity condition in the rainy season and dry season in Manado by using the data in surface layer and upper air data from the Sam Ratulangi Meteorological Station. The primary objective of this study was to find the relationship between wind condition and upper layer humidity to surface layer, using correlation technique, in order to predict wind condition and humidity of the surface layer based on the condition of the upper layer. The results showed that, during the rainy season, the wind at layer 1500 m and surface layer had the same direction and mutually reinforced for the east-west component (zonal) with correlation coefficient r=0.56, whereas during the dry season, wind at layer 1500 m and at surface layer had the same direction and mutually reinforced for the north-south component (meridional) with correlation coefficient r=0.45. A relationship between wind and humidity was found at V component (meridional), which was, at rainy season, the higher the wind speed of negative component (north) the higher the humidity at surface layer with positive correlation coefficient r=0.40. At dry season, the higher the wind speed of positive component (south), the lower the humidity at the surface layer, with negative correlation coefficient r=—0.48.

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)
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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.

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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.

A cadeia mineral da Vale ao longo do Corredor Norte, localizado no leste da Amazônia, entre os estados do Pará e Maranhão, ocorre a céu aberto e está frequentemente exposta aos fenômenos atmosféricos indutores de mau tempo, como tempestades, incidência de raios, rajadas de vento, etc. Neste sentido, o presente relatório técnico teve como objetivo evidenciar os impactos das condições atmosféricas ao longo da cadeia mineral, com ênfase nos sítios de Carajás e no Terminal Marítimo Ponta da Madeira (TMPM). A abordagem foi conduzida com base na análise de dados meteorológicos e na percepção de empregados da Vale alocados em ambos os sítios. Os resultados demonstraram que o Corredor Norte da Vale é influenciado por sistemas atmosféricos, que atuam em diferentes períodos do ano conforme a região. A climatologia regional da precipitação demonstrou uma sazonalidade marcante, com períodos chuvosos e secos distintos entre Carajás e o TMPM, característica que é considerada no planejamento logístico e operacional da Vale, como constatado nas entrevistas com alguns empregados da Vale. Os resultados capturados em tais entrevistas evidenciaram que as condições atmosféricas estão diretamente associadas a atividades da Vale, como citado por gerências operacionais e manutenção, por exemplo. Além disso, a percepção do entrevistado da gerência de segurança ocupacional, monitorar e prever a eventos meteorológicos vai muito além da questão da produção, mas principalmente no ato de salvaguardar a vida dos empregados da Vale, bem como das comunidades que residem em áreas de mineração. Particularmente no TMPM, a criação de um Comitê de Umidade para a mitigação dos impactos atmosféricos na cadeia mineral, como foco em ações para os próximos períodos chuvosos, reforça que a Vale tem dedicado atenção na redução as incertezas em relação aos eventos meteorológicos danosos às suas operações, bem como tem investido em tecnologias aplicadas ao monitoramento e previsão de tempo. Os resultados encontrados no presente relatório técnico corroboram com o uso de tecnologias em meteorologia, capazes de diagnosticar o estado momentâneo da atmosfera, de modo que as informações relevantes sejam disponibilizadas no formato de alertas aos usuários interessados.