Geocomplexo: Interação de elementos naturais e sociais - Produção e expansão da cana-de-açúcar na bacia hidrográfica do rio Paranapanema - PR / SP

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Distribuição espacial dos incêndios em vegetação registrados pelo 2º Sub-Grupamento do Corpo de Bombeiros de Rio Claro/SP e o tempo atmosférico entre 2009 e 2013

Many fire occurrences in vegetation happen annually in the city of Rio Claro, causing material losses, environmental damage and discomfort to population. When identified the source, notes that the higher index is intentional, however, climatic factors such as wind speed, temperature, relative air humidity, rainfall, or even the local relief also affects in the spread and its devastating effects. Scientific studies that would assist the local community in the prevention and repression of them still are scarce. This way, the work has as objective contributes in the understanding of the relationship among the fire occurrences in vegetation registered (recorded) by Fire Department of Rio Claro/SP, and their relationships with the atmospheric time. To achieve this goal was made to build a database related to fires in vegetation during the years 2009-2013, and subsequently correlated with data of precipitation and relative humidity the air, provided by Center for Analysis and Planning Environmental (CEAPLA). The result identified the profile of the fires, the seasons of higher frequency, neighborhoods and districts with the highest number of records and correlate events with climatic factors that act in the ignition, propagation and control of fires in the Municipal district of Rio Claro/SP

Dinâmica das configurações de formação e inibição das chuvas no Rio Grande do Norte: caracterização hidroclimática do estado

This study aimed to evaluate the influence of the main meteorological mechanisms trainers and inhibitors of precipitation, and the interactions between different scales of operation, the spatial and temporal variability of the annual cycle of precipitation in the Rio Grande do Norte. Além disso, considerando as circunstâncias locais e regionais, criando assim uma base científica para apoiar ações futuras na gestão da demanda de água no Estado. Database from monthly precipitation of 45 years, ranging between 1963 and 2007, data provided by EMPARN. The methodology used to achieve the results was initially composed of descriptive statistical analysis of historical data to prove the stability of the series, were applied after, geostatistics tool for plotting maps of the variables, within the geostatistical we opted for by Kriging interpolation method because it was the method that showed the best results and minor errors. Among the results, we highlight the annual cycle of rainfall the State which is influenced by meteorological mechanisms of different spatial and temporal scales, where the main mechanisms cycle modulators are the Conference Intertropical Zone (ITCZ) acting since midFebruary to mid May throughout the state, waves Leste (OL), Lines of instability (LI), breeze systems and orographic rainfall acting mainly in the Coastal strip between February and July. Along with vortice of high levels (VCANs), Complex Mesoscale Convective (CCMs) and orographic rain in any region of the state mainly in spring and summer. In terms of larger scale phenomena stood out El Niño and La Niña, ENSO in the tropical Pacific basin. In La Niña episodes usually occur normal or rainy years, as upon the occurrence of prolonged periods of drought are influenced by EL NIÑO. In the Atlantic Ocean the standard Dipole also affects the intensity of the rainfall cycle in State. The cycle of rains in Rio Grande do Norte is divided into two periods, one comprising the regions West, Central and the Western Portion of the Wasteland Potiguar mesoregions of west Chapada Borborema, causing rains from midFebruary to mid-May and a second period of cycle, between February-July, where rains occur in mesoregions East and of the Wasteland, located upwind of the Chapada Borborema, both interspersed with dry periods without occurrence of significant rainfall and transition periods of rainy - dry and dry-rainy where isolated rainfall occur. Approximately 82% of the rainfall stations of the state which corresponds to 83.4% of the total area of Rio Grande do Norte, do not record annual volumes above 900 mm. Because the water supply of the State be maintained by small reservoirs already are in an advanced state of eutrophication, when the rains occur, act to wash and replace the water in the reservoirs, improving the quality of these, reducing the eutrophication process. When rain they do not significantly occur or after long periods of shortages, the process of eutrophication and deterioration of water in dams increased significantly. Through knowledge of the behavior of the annual cycle of rainfall can have an intimate knowledge of how it may be the tendency of rainy or prone to shortages following period, mainly observing the trends of larger scale phenomena

Modelagem da poluição difusa em uma bacia de drenagem urbana

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Energia eólica em alto mar: distribuição dos recursos e complementaridade hídrica

The stabilization of energy supply in Brazil has been a challenge for the operation of the National Interconnected System in face of hydrological and climatic variations. Thermoelectric plants have been used as an emergency source for periods of water scarcity. The utilization of fossil fuels, however, has elevated the cost of electricity. On the other hand, offshore wind energy has gained importance in the international context and is competitive enough to become a possibility for future generation in Brazil. In this scenario, the main goal of this thesis was to investigate the magnitude and distribution of offshore wind resources, and also verify the possibilities of complementing hydropower. A data series of precipitation from the Climatic Research Unit (CRU) Blended Sea Winds from the National Climatic Data Center (NCDC/NOAA) were used. According to statistical criteria, three types of complementarity were found in the Brazilian territory: hydro × hydro, wind × wind and hydro × wind. It was noted a significant complementarity between wind and hydro resources (r = -0.65), mainly for the hydrographical basins of the southeast and central regions with Northeastern Brazil winds. To refine the extrapolation of winds over the ocean, a method based on the Monin-Obukhov theory was used to model the stability of the atmospheric boundary layer. Objectively Analyzed Air-Sea Flux (OAFLUX) datasets for heat flux, temperature and humidity, and also sea level pressure data from NCEP/NCAR were used. The ETOPO1 from the National Geophysical Data Center (NGDC/NOAA) provided bathymetric data. It was found that shallow waters, between 0-20 meters, have a resource estimated at 559 GW. The contribution of wind resources to hydroelectric reservoir operation was investigated with a simplified hybrid wind-hydraulic model, and reservoir level, inflow, outflow and turbine production data. It was found that the hybrid system avoids drought periods, continuously saving water from reservoirs through wind production. Therefore, from the results obtained, it is possible to state that the good winds from the Brazilian coast can, besides diversifying the electric matrix, stabilize the hydrological fluctuations avoiding rationing and blackouts, reducing the use of thermal power plants, increasing the production cost and emission of greenhouse gases. Public policies targeted to offshore wind energy will be necessary for its full development.

Impacts of the Madden-Julian oscillation on intraseasonal precipitation over northeast Brazil

Este estudo tem como objetivo investigar os impactos da oscilação de Madden-Julian (OMJ) na precipitação da região Nordeste do Brasil (NEB). Para tanto foram utilizados dados diários de precipitação baseados em 492 pluviômetros distribuídos na região e cobrindo um período de 30 anos (1981 − 2010). As análises através de composições de anomalias de precipitação, radiação de onda longa e fluxo de umidade, foram obtidas com base no índice da OMJ desenvolvido por Jones-Carvalho. Para distinguir o sinal da OMJ de outros padrões de variabilidade climática, todos os dados diários foram filtrados na escala de 20 − 90 dias; portanto somente dias classificados como eventos da OMJ foram considerados nas composições. Uma análise preliminar baseada apenas nos dados de precipitação foi feita para uma pequena área localizada no interior semiárido do NEB, conhecida como Seridó. Essa microrregião é uma das áreas mais secas do NEB e foi reconhecida pela Convenção das Nações Unidas para o Combate à Desertificação e Mitigação dos Efeitos das Secas como particularmente vulnerável à desertificação. Composições de anomalias de precipitação foram feitas para cada uma das oito fases da OMJ durante Fevereiro-Maio (principal período chuvoso da microrregião). Os resultados mostraram a existência de variações significativas nos padrões de precipitação (de precipitação excessiva à deficiente) associados à propagação da OMJ. A combinação dos sinais de precipitação obtidos durantes as fases úmidas e secas da OMJ mostrou que a diferença corresponde cerca de 50 − 150% de modulação das chuvas na microrregião. Em seguida, uma investigação abrangente sobre o papel da OMJ sobre toda a região Nordeste foi feita considerando-se as quatro estações do ano. Os resultados mostraram que os impactos da OMJ na precipitação intrassazonal do NEB apresentam forte sazonalidade. A maior coerência espacial dos sinais de precipitação ocorreram durante o verão austral, quando cerca de 80% das estações pluviométricas apresentaram anomalias positivas de precipitação durante as fases 1 − 2 da OMJ e anomalias negativas de precipitação nas fases 5 − 6 da oscilação. Embora impactos da OMJ na precipitação intrassazonal tenham sido encontrados na maioria das localidades e em todas as estações do ano, eles apresentaram variações na magnitude dos sinais e dependem da fase da oscilação. As anomalias de precipitação do NEB observadas são explicadas através da interação existente entre as ondas de Kelvin-Rossby acopladas convectivamente e as características climáticas predominantes sobre a região em cada estação do ano. O aumento de precipitação observado sobre a maior parte do NEB durante o verão e primavera austrais encontra-se associado com o fluxo de umidade de oeste (regime de oeste), o qual favorece a atividade convectiva em amplas áreas da América do Sul tropical. Por outro lado, as anomalias de precipitação durante o inverno e outono austrais apresentaram uma variabilidade espacial mais complexa. Durante estas estações, as anomalias de precipitação observadas nas estações localizadas na costa leste do NEB dependem da intensidade do anticiclone do Atlântico Sul, o qual é modulado em grande parte por ondas de Rossby. As características topográficas do NEB parecem desempenhar um papel importante na variabilidade observada na precipitação, principalmente nestas áreas costeiras. A intensificação do anticiclone aumenta a convergência dos ventos alísios na costa contribuindo para a ocorrência de precipitação observada à barlavento do planalto da Borborema. Por outro lado, o aumento da subsidência parece ser responsável pelos déficits de precipitação observados à sotavento. Tais condições mostraram-se típicas durante o predomínio do regime de leste sobre a região tropical da América do Sul e o NEB, durante o qual ocorre uma diminuição no fluxo de umidade proveniente da Amazônia.

Análise da variabilidade climática sobre a produtividade da soja no município de Bom Jesus (PI)

The climate is still main responsible for the variations soybean productivity (Glycine max (L.) Merrill), exerting a limiting action on these agricultural systems. The bomjesuense cerrado, this culture has proved, over the years, an increase of cultivated areas, however, productivity does not keep the same pace, going through periods of oscillations. Thus, although the crop is added to high technology, culture has great vulnerability to climatic adversities. Thus, the present study aims to analyze possible trends in meteorological variables, which can influence the soybean yield in Bom Jesus. For this purpose, different datasets were used, as follows: i) two periods of daily data (1984-2014 and 1974-2014), both obtained from the National Meteorological Institute (INMET); ii) climate normals from 1961-1990 as defined by INMET; iii) local agricultural production data of soybean-year (1997/1998 to 2012/2013) obtained from the Municipal Agricultural Production (PAM) dataset, which is management by Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE). The analysis procedures included calculations of climate normals for 1984 to 2014 period and some statistical applications, as follows: i) the Wilcoxon test, used to evaluate differences between climate normals (1961 to 1990 and 1984 to 2014); ii) the Mann-Kendall nonparametric test, in order to analyze the linear trend of agrometeorological variables (rainfall, maximum temperature, minimum temperature and diurnal range of temperature; iii) cluster analysis by Ward method and the Spearman correlation test (rs) to identify the relationship between agrometeorological variable and soybean annual productivity. We adopted a statistical significance level of 5%. The results indicate changes in seasonality of the 1984-2014 climatology with respect to past climatology for all variables analyzed, except for insolation and precipitation. However, the monthly analysis of precipitation indicate negative trend during October and positive trend in December, causing a delay in start of rainy season. If this trend is persistent this result must be considered in futures definitions of the soybean crop sowing date over the region studied. With Mann-Kendall test was possible to identify positive trends with statistical significance in maximum temperature for all month forming part of soybean cycle (from November to April), which in turn tends to cause adverse effects on crop physiology, and consequently impacts on the final yield. Was identified a significant positive correlation between soybean yield and precipitation observed in March, thus precipitation deficit in this month is harmful to the soybean crop development. No statistically significant correlation was identified among maximum temperature, minimum temperature, and DTR with annual soybean productivity due these range of meteorological variables are not limiting factors in the final soybean yield in Bom Jesus (PI). It is expected that this study will contribute to propose planning strategies considering the role of climate variability on soybean crop final yield.

Balanço hídrico em larga escala com imagens landsat 8 em agros-ecossistemas do submédio São Francisco.

Doze imagens Landsat 8 foram usadas em conjunto com uma rede de onze de estações agrometeorológicas para a modelagem em larga escala de indicadores do balanço hídrico nos agrosecossistemas da bacia hidrográfica do Submédio São Francisco, compostos por vegetação natural e culturas irrigadas. O algoritmo SAFER foi usado para a obtenção da evapotranspiração (ET), a qual foi usada em conjunto com dados de precipitação (P) interpolados. Para a classificação da vegetação e caracterização dos indicadores, o algoritmo SUREAL foi aplicado na determinação da resistência da superfície (rs) sendo valores limites de rs usados na separação em culturas agrícolas e espécies da Caatinga. Nas condições naturais mais úmidas do início do ano, as taxas de evapotranspiração na vegetação natural foram em torno de 30% daquelas para culturas irrigadas, enquanto que nas mais secas estas ficaram em torno de 6%. Considerando-se todo o ano, as culturas irrigadas consumiram cinco vezes mais água que as espécies da Caatinga, uma quantidade extra de 870 mm ano-1. Maiores cautelas com relação ao manejo de irrigação devem ser tomadas no período climaticamente mais seco do ano, devido ao aumento da retirada da água do Rio São Francisco, criando maiores possibilidades de conflitos entre os setores agrícolas e outros usuários da água.

Spatio-temporal modeling of data imputation for daily rainfall series in homogeneous zones.

Spatio-temporal modelling is an area of increasing importance in which models and methods have often been developed to deal with specific applications. In this study, a spatio-temporal model was used to estimate daily rainfall data. Rainfall records from several weather stations, obtained from the Agritempo system for two climatic homogeneous zones, were used. Rainfall values obtained for two fixed dates (January 1 and May 1, 2012) using the spatio-temporal model were compared with the geostatisticals techniques of ordinary kriging and ordinary cokriging with altitude as auxiliary variable. The spatio-temporal model was more than 17% better at producing estimates of daily precipitation compared to kriging and cokriging in the first zone and more than 18% in the second zone. The spatio-temporal model proved to be a versatile technique, adapting to different seasons and dates.

VULNERABILIDADE AGRÍCOLA DA PRODUÇÃO DE SOJA NA REGIÃO METROPOLITANA DE LONDRINA – PR: ANALISE DA SAFRA DE 2005/06

A produção de soja na região norte do estado do Paraná é responsável por contribuir imensurávelmente com a balança comercial do estado do Paraná, sabe-se que a soja possue um papel fundamental na economia agrícola da região norte do estado do Paraná onde se localizam as cidades de Cambé, Ibiporã, Londrina, Rolândia e Tamarana. O clima não é somente uma variável que marca o ritmo das estações do ano, é um fenômeno natural produzido pelo sistema Sol-Atmosfera-Terra, e exerce grande influência nas atividades humanas. Na agricultura, o clima pode ser aliado ou inimigo no plantio, no desenvolvimento, na produção e no rendimento final de grãos. Dessa forma, ao enfocar a soja como cultura líder na balança comercial brasileira, deve-se levar em consideração sua fisiologia que a define sendo uma cultura de verão, justamente pelo fato de germinar apenas com temperaturas superiores a 13º C. Para analisar possíveis interferências pluviométricas na cultura da soja, foram coletados dados de precipitação pluviométrica e de rendimento de soja das safras de 2005/06, 2006/07, 2007/08, 2008/09 e 2009/10. Os mapas cartográficos foram desenvolvidos segundo tais dados e contrapostos com o intuito de favorecer a análise dos resultados obtidos. Neste artigo, foram feitas analises especificamente das safras de 2005/06, sendo uma contribuição preliminar. O município de Londrina, tanto pela sua área territorial, quanto pelos investimentos no setor agrícola, destaca-se na produção de soja, exceto na safra de 2005/06, cujo rendimento final do grão foi inferior ao do município de Cambé. A precipitação média do mês de janeiro para o município de Londrina apresenta-se com média mensal de 76 mm, isso pode ser justificado pela ocorrência de um período de estiagem em janeiro de 2006 que afetou o município de Londrina, contribuindo com uma redução considerável no rendimento final da soja para o município.

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.

Avaliação dos dados decendiais de precipitação e temperatura máxima e mínima do ar simulados pelo modelo ECMWF para o estado de São Paulo

The weather and climate has a direct influence in agriculture, it affects all stages of farming, since soil preparation to harvest. Meteorological data derived from automatic or conventional weather stations are used to monitor these effects. These meteorological data has problems like difficulty of data access and low density of meteorological stations in Brazil. Meteorological data from atmospheric models, such as ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecast) can be an alternative. Thus, the aim of this study was to compare 10-day period precipitation, maximum and minimum air temperature data from the ECMWF model with interpolated maps from 33 weather stations in Sao Paulo state between 2005 and 2010 and generate statistical maps pixel by pixel. Statistical index showed spatially satisfactory (most of the results with R 2 > 0.60, d > 0.7, RMSE < 5°C and < 50 mm; Es < 5°C and < 24 mm) in period and ECMWF model can be recommended for use in the Sao Paulo state.

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

Estudo termodinâmico da precipitação de parafinas em petróleos brasileiros

Um dos grandes desafios enfrentados pela indústria do petróleo é reduzir o impacto causado pela cristalização indesejável de hidrocarbonetos parafínicos de elevada massa molar em tubulações e equipamentos de produção. A cristalização de parafinas em petróleo é normalmente detectada através da determinação da temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), que pode ser estimada através de modelagem termodinâmica com base na composição do petróleo. Os objetivos deste trabalho são: estudar os principais modelos termodinâmicos adotados para descrever a precipitação de parafinas; verificar a validade desses modelos para os petróleos brasileiros e determinar qual modelo é o mais adequado para esses óleos. Para tanto, três formas de cálculo da razão entre as fugacidades das fases sólida e líquida e cinco modelos para calcular os coeficientes de atividade dos componentes em cada fase são aplicados aos dados de composição de vinte e três petróleos brasileiros. Os resultados mostram que o modelo ideal de múltiplas fases sólidas e o modelo de Escobar-Remolina geram valores bastante abaixo da TIAC experimental. Para os modelos de única fase sólida ideal, de Won e de Coutinho, foi possível observar que: a) a grande maioria dos erros é negativa; b) que estes se distribuem melhor em torno de zero quando se utiliza a correlação de Coutinho para o cálculo dos valores de i; c) os valores de erro médio para os modelos de Coutinho, de Won e ideal com única fase sólida se equivalem, qualquer que seja o modelo utilizado para o cálculo de i, exceto para o caso em que todos os compostos presentes na fase líquida podem precipitar; d) os valores obtidos através do modelo de Coutinho apresentam erro sistemático em relação ao modelo ideal de única fase sólida; e) as diferentes formas de se calcular a razão entre as fugacidades da fase sólida e líquida (i) influenciam fortemente a capacidade preditiva dos modelos, o que não era esperado; f) o perfil do primeiro cristal formado nos petróleos é influenciado pelas moléculas mais pesadas presentes nos resíduos, o que mostra a necessidade de se desenvolver metodologias precisas e robustas de caracterização de resíduos; g) a inclusão de uma estimativa para a composição dos resíduos efetivamente melhorou o desempenho dos modelos em petróleos médio; h) em petróleos pesados, houve um aumento do erro de previsão da TIAC devido à pouca ou nenhuma quantidade de parafinas nos resíduos desses óleos. A necessidade de uma melhor caracterização dos resíduos de petróleos é corroborada pelo fato da TIAC calculada pelos modelos ser, via de regra, mais baixa que a TIAC experimental e pela melhora no desempenho dos modelos quando se estimou a composição dos resíduos, em petróleos médios

Um modelo distribuído de precipitação/escoamento superficial. Aplicação à Ribeira de Alportel em condições de cheia

Este artigo apresenta um modelo de precipitação/escoamento superficial que toma em consideração o fenómeno distribuído em toda a área da bacia. A metodologia é válida para todos os pontos da bacia, encosta ou linha de água, pelo que o modelo apresentado é uma ferramenta de análise adequada para a previsão das modificações induzidas na relação precipitação/escoamento superficial devido a modificações antrópicas ou não na bacia hidrográfica. Além disso, este modelo possibilita uma abordagem do controlo de cheias não só pela intervenção no leito como é usual, mas também pelo reordenamento da bacia, práticas de conservação do solo e alteração do seu uso. O modelo desenvolvido é aplicado à bacia hidrográfica da Ribeira de Alportel, exemplo que serve para aferir os dados por retro-análise, comparando os caudais obtidos pela simulação com os caudais medidos na estação hidrométrica de Bodega. Deste modo, é possível prever para possíveis cenários de alteração das condições da bacia hidrográfica qual a futura resposta da bacia hidrográfica a eventos pluviométricos.