Eficiência de estimadores, geradores e algoritmos na simulação de dados diários de precipitação pluviométrica utilizando a distribuição gama

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Mineração de dados para previsão de eventos extremos de precipitação

No presente trabalho foram desenvolvidos modelos de classificação aplicados à mineração de dados climáticos para a previsão de eventos extremos de precipitação com uma hora de antecedência. Mais especificamente, foram utilizados dados observacionais registrados pela estação meteorológica de superfície localizada no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro em Nova Friburgo RJ, durante o período de 2008 a 2012. A partir desses dados foi aplicado o processo de Descoberta de Conhecimento em Banco de Dados (KDD Knowledge Discovery in Databases), composto das etapas de preparação, mineração e pós processamento dos dados. Com base no uso de algoritmos de Redes Neurais Artificiais e Árvores de Decisão para a extração de padrões que indicassem um acúmulo de precipitação maior que 10 mm na hora posterior à medição das variáveis climáticas, pôde-se notar que a utilização da observação meteorológica de micro escala para previsões de curto prazo é suscetível a altas taxas de alarmes falsos (falsos positivos). Para contornar este problema, foram utilizados dados históricos de previsões realizadas pelo Modelo Eta com resolução de 15 km, disponibilizados pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC/INPE. De posse desses dados, foi possível calcular os índices de instabilidade relacionados à formação de situação convectiva severa na região de Nova Friburgo e então armazená-los de maneira estruturada em um banco de dados, realizando a união entre os registros de micro e meso escala. Os resultados demonstraram que a união entre as bases de dados foi de extrema importância para a redução dos índices de falsos positivos, sendo essa uma importante contribuição aos estudos meteorológicos realizados em estações meteorológicas de superfície. Por fim, o modelo com maior precisão foi utilizado para o desenvolvimento de um sistema de alertas em tempo real, que verifica, para a região estudada, a possibilidade de chuva maior que 10 mm na próxima hora.

Estudo da precipitação e seus impactos no município de Rio Claro: uma análise do ano de 2011

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise de impactos associados à precipitação na cidade de São Carlos/SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Variabilidade da precipitação pluviométrica nas regiões Sudeste e Sul do Brasil

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Utilização da técnica VxIAT para a determinação de volumes de precipitação na área central do Estado de São Paulo

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Variabilidade espacial e temporal de precipitação pluviométrica na bacia hidrográfica do Rio Mogi Guaçu

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Precipitação efetiva e interceptação em Caxiuanã, na Amazônia Oriental

O presente trabalho foi realizado na Estação Cientifica Ferreira Penna, dentro da Floresta Nacional de Caxiuanã, Melgaço, Pará, Brasil (01º 42" 30"S; 51º 31" 45"W; 60 m altitude). A região é uma floresta de terra firme, com vegetação densa e dossel com altura média de 35 m e árvores emergentes acima de 50 m, densidade de 450 a 550 árvores por hectare. O objetivo foi o de quantificar a precipitação total incidente acima do dossel, precipitação efetiva e precipitação interna, o escoamento da água pelos troncos e interceptação da precipitação pela vegetação no período de março a dezembro de 2004, quando foram realizadas 40 coletas semanais. Na medida da precipitação interna foram utilizados 25 pluviômetros, distribuídos aleatoriamente em um hectare, subdividido em cem parcelas de 10 x 10 m, os escoamentos pelos troncos foram medidos em sete árvores com diâmetros à altura do peito (DAP) representativos para as árvores da área. O estudo revelou uma precipitação efetiva de 905,4 mm e precipitação interna de 885,4 mm, um escoamento pelos troncos de 20 mm e uma interceptação de 248 mm, correspondendo, a 78,5%, 76,8%, 1,7% e 21,5% da precipitação acima do dossel, que foi de 1.153,4 mm, no período de estudo, respectivamente.

Condições termodinâmicas de eventos de precipitação extrema em Belém-PA durante a estação chuvosa

As condições termodinâmicas de uma região são muito importantes para o desenvolvimento da convecção úmida profunda, principalmente nas regiões tropicais. Portanto, o objetivo deste trabalho foi o de entender e caracterizar o papel das condições termodinâmicas da atmosfera durante os eventos de precipitações extremas na estação chuvosa, no período de 1987 a 2007, em Belém (PA). Os resultados mostram que as precipitações extremas, em sua maioria (56%) apresentam um ambiente precursor com forte instabilidade, indicada pelos altos valores de CAPE (acima de 1000 J/kg) e valores significativos dos índices de instabilidade. Houve, contudo, eventos com baixos valores de CAPE na sondagem das 1200 UTC do dia do evento, mas valores maiores na véspera, o que indica que a chuva em questão pode ter começado na madrugada e ter perdurado por várias horas, atravessando a hora da sondagem, explicando a queda deste parâmetro. Os índices de instabilidade K, TT e LI apresentaram uma boa representação do ambiente, prognosticando as tempestades com chuvas fortes com índice de acerto de até 74%, se levados em conta os eventos em que todos os índices apontavam os mesmos resultados e indicavam forte instabilidade. As condições termodinâmicas de forte instabilidade ajudam a promover, mas não são as únicas responsáveis pelas tempestades convectivas com precipitações extremas.

Variabilidade da precipitação em tempo e espaço associada à Zona de Convergência Intertropical

Este estudo visa apresentar uma análise atmosférica da variabilidade espacial e temporal da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) nas cidades de Belém, Jakarta e Nairóbi, que estão localizadas sobre os continentes da América do Sul, Ásia e África, respectivamente. Para isso, foram utilizados dados diários de precipitação observada e radiação de onda longa para o período de 1999 a 2008, e aplicadas as técnicas matemáticas e estatísticas, como a média aritmética e a transformada em ondeletas Morlet. Em geral, os resultados indicam que do ponto de vista espacial, a precipitação mensal varia consideravelmente, pois as três cidades estudadas localizam-se em diferentes continentes da faixa tropical. Isto ocorre principalmente, durante os meses de Janeiro a Maio, período de maior atuação da ZCIT no hemisfério sul. As variações atmosféricas observadas, a partir dos escalogramas de fase, - de ondeleta indicam que as escalas interdecadal, anual, interanual e intrassazonal são moduladoras da precipitação. Tais escalas podem ser representadas pelos mecanismos oceano-atmosfera dos fenômenos El Niño Oscilação Sul e da oscilação intrassazonal de Madden e Julian. A contribuição destes fenômenos na distribuição da chuva nessas regiões é evidente durante o período estudado, sendo que Nairóbi, apesar de estar localizada em latitude semelhante à de Belém, apresenta pouca evidência do ciclo anual e forte na escala interdecadal. No caso de Belém e de Jakarta as oscilações de múltiescala de precipitação concentram-se nas escalas dos mecanismos moduladores da chuva associados com o ciclo anual e intrassazonal, durante todo o período.

Modelos acoplados do IPCC-AR4 e o gradiente meridional de temperatura da superfície do mar no Atlântico Tropical: relações com a precipitação no norte do nordeste do Brasil

Este artigo mostra como três modelos acoplados do Intergovernmental on Panel Climate Change - (IPCC-AR4), o FGOALS1.0G - LASG do Institute of Atmospheric Physics of China, o GISSER da National Aeronautics Space Admnistration (NASA) e o GFDL_CM2 da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), simularam a variabilidade do gradiente meridional de Temperatura da Superfície do Mar (TSM), entre os meses de fevereiro a maio, no Atlântico Tropical (1901-1999). A precipitação durante a estação chuvosa (fevereiro a maio) no setor norte do Nordeste do Brasil (NEB) foi também analisada pelos três modelos e comparada com as observações. Os modelos GISSER e FGOALS1.0G mostraram melhor desempenho na simulação do sinal do gradiente meridional de TSM no Atlântico Tropical para o período de 1901 a 1999. Destaca-se que os modelos apresentaram um melhor desempenho na simulação da tendência decadal, conseguindo explicar entre 50% a 80% da variabilidade do gradiente, com a TSM do setor sul sendo melhor simulada.

Índices de extremos climáticos e tendências da precipitação anual e sazonal na Amazônia Oriental

Baseado no conjunto de dados diários de precipitação e temperatura do ar de oito estações meteorológicas sobre o Pará, pertencentes ao INMET, disponíveis no período 1961-2007, foram calculados índices de extremos climáticos através da metodologia estatística do software RClimdex. Utilizando-se ainda um conjunto de dados mensais de precipitação de 134 estações pluviométricas da Amazônia oriental, provenientes da ANA e INMET, foram analisadas as tendências anual e sazonal num período de 25 a 37 anos (1970-2009), através da aplicação da estatística não-paramétrica (teste de Mann-Kendall e método de Sen). E por fim, utilizaram-se dados de desmatamento do PRODES/INPE no período 2000-2007, para analisar a possível influência do desmatamento nas tendências de precipitação anual e sazonal do Pará. Considerando os índices de extremos climáticos referentes aos dados diários de precipitação, constatou-se que a variabilidade interanual dos índices possui relações com os episódios ENOS e as fases do Dipolo do Atlântico. Para os extremos climáticos de temperatura evidenciaram-se reduções sistemáticas dos dias frios (TX10p) e aumentos sistemáticos da mínima da máxima temperatura (TXN), da percentagem de noites quentes (TX90p) e da temperatura máxima da máxima (TXX). Os resultados das tendências da precipitação anual usando os testes não-paramétricos evidenciaram que do total de 134 estações, em torno de 51% apresentam tendências positivas e 41% tendências negativas sobre a Amazônia oriental. Contudo, essas tendências anuais “mascararam” de certa forma as tendências sazonais, cujos resultados mostraram-se mais diversificados, explicando melhor os aspectos da variabilidade climática regional. Para o trimestre MAM, observaram-se 99 estações (74%) com tendências positivas, indicando que a quantidade de precipitação durante o período chuvoso principal vem aumentando sistematicamente durante a última década. Em DJF, notaram-se 45 estações (34%) com tendências positivas e 78 estações (58%) com tendências negativas. Por outro lado, nos trimestres que englobam o período seco ou menos chuvoso verificaram-se tendências sazonais predominantemente negativas, com 84 estações (62%) em JJA e 89 estações (66%) em SON. Portanto, a evidência observacional de que a precipitação do período seco encontra-se em diminuição gradativa nas últimas décadas corrobora com a hipótese de que o desmatamento associa-se com a redução da precipitação em escala regional, porém sugere-se que isso ocorra em escala de tempo sazonal.

Aspectos regionais da variabilidade de precipitação no estado do Pará: estudo observacional e modelagem climática em alta resolução

O objetivo do presente trabalho foi agregar diferentes redes de estações meteorológicas de superfície para a criação de um novo banco de dados integrado, a partir do qual foi gerada uma climatologia recente (1978-2007) para a precipitação do estado do Pará em alta resolução espacial – 30 km, permitindo melhor identificar a variabilidade climática regional, sobretudo influenciada pelos aspectos da fisiografia e em função de mecanismos climáticos de grande escala dos oceanos Pacífico e Atlântico. Buscou-se, ainda, estabelecer uma configuração otimizada do modelo climático RegCM3 utilizando duas diferentes parametrizações de cumulus: RegCM3/Grell e RegCM3/MIT. Foram realizadas 26 simulações (1982/83 a 2007/08) durante a estação chuvosa na Amazônia oriental (dezembro a maio) para cada esquema de parametrização convectiva, utilizando 30 km de resolução espacial. O modelo mostrou-se capaz de capturar os sinais de anomalia na presença de forçantes climáticas extremas, como o El Niño-Oscilação Sul e o dipolo do Atlântico. O RegCM3/MIT obteve ótimo desempenho na região de Altamira/PA e performance razoável nos setores Nordeste (região de Belém), Leste ( região de Marabá), Sudeste (região de Conceição do Araguaia), e Noroeste (região de Tiriós). O RegCM3/Grell destacou-se nas regiões Nordeste, Leste, Sudeste e Noroeste, com desempenho razoável. O setor Norte (região de Macapá) foi o mais problemático, com pouca ou nenhuma sensibilidade apresentada pelo modelo. Embora o RegCM3 tenha obtido resultados razoáveis na maior parte do domínio, foram detectados erros sistemáticos nas simulações, com viés seco para o RegCM3/Grell e viés úmido para o RegCM3/MIT na porção Sul e viés seco na porção Norte. Estas características denotam a necessidade de ajustes às condições regionais dos esquemas de convecção.

Distribuição de raios, precipitação e casos de tempestades severas na Amazônia Oriental

O objetivo deste é analisar a relação entre raios e precipitação, sobre diferentes tipos de superfície terrestre e através de estudos de caso de tempestades severas, durante o período de dezembro de 2006 à dezembro de 2008. Os estudos foram feitos dentro de uma área definida pelas coordenadas geográficas 0° a 6° S e 50° a 47° W, abrangendo partes dos estados do Pará, Maranhão e extremo norte de Tocantins.Essa região de estudo foi escolhida por estar localizada em uma área central em relação à localização dos sensores da rede de detecção de raios do Sistema de Proteção Amazônia (RDR-SIPAM) e que contém a maior parte das linhas de transmissão de energia elétrica da região. Os dados de chuva foram coletados por 46 pluviômetros digitais das estações meteorológicas do INMET e HIDROWEB- ANA. Nas análises dos dias de tempestades severas, também foram utilizados dados de pluviômetro de alta resolução temporal operado pela CPRM em Belém. Para classificação dos tipos de superfície e em particular da cobertura vegetal, foram utilizadas as informações de banco de dados sobre Recursos Naturais do IBGE. Para um melhor detalhamento sobre a relação entre raios, precipitação e tipos de superfície, a área de estudo foi dividida em três sub-áreas que possuem características fisiográficas distintas. A Área 1 inclui a Ilha do Marajó e a grande massa d'água da foz do Rio Amazonas e oceano Atlântico próximo. A Área 2 possui 60% de cobertura por floresta. A Área 3 tem 62% de cobertura por áreas agrícolas e/ou pastagens. Os sistemas meteorológicos de larga escala produtores de chuva e raios foram analisados tanto para as 3 áreas consideradas, como nos casos de tempestades severas em torno de Belém. Nessas tempestades foi observado, em quase todos os casos, que os raios antecedem as chuvas. Em geral ficou evidenciada a influencia sazonal na densidade de ocorrência de raios sobre os diferentes tipos de superfície. Todavia, esse trabalho também mostrou que as condições meteorológicas determinam mais amplamente as magnitudes dessa variável. Isso pode ser observado com bastante clareza nos estudos de casos de tempestades severas, onde a ZCIT e as LI`s são fatores determinantes da precipitação e conseqüentemente dos raios ocorridos em Belém.

Circulação atmosférica e precipitação pluviométrica na Bacia do Itajaí - SC: um estudo climatológico aplicado

The work is guided by the detailing of the Itajaí river basin, SC, rainfall dynamics at the annual, seasonal and monthly levels, allowing us to identify different responses that each location gives to the regional atmospheric circulation, particularly the rainfall. In this sense, we are aiming at approaching the concept of rhythm, which must be obtained at the daily level. The analysis at different climate scales was possible through isohyetal maps, trend lines, and Schroeder pluviographs. Moreover, we established the flow rate of the air masses by means of the Venn diagram. This data made it possible to assess the behavior of rains on that site and the reason why it is the stage of major flooding, as occurred in November 2008. The relatively mountainous topography combined with the frequent invasions of the Atlantic Polar Front, which often stop over the region, generate events of that magnitude, with high volumes accumulated in short periods of time. Such extreme events reinforce the idea of the search for the succession of types of weather to the detriment of averages that tend to abstract the reality