Resumo em Português:

Experimentos específicos de modelagem numérica foram conduzidos para complementar diagnósticos empíricos realizados anteriormente dos mecanismos da circulação que relacionam anomalias na temperatura das águas superficiais do Pacífico equatorial em janeiro com as chuvas subsequentes em março-abril no Nordeste. Um gradiente térmico fraco (no sentido norte) no Atlântico favorece a uma posição mais meridional do cavado de baixa pressão, controlado hidrostaticamente, dentro do qual se encontra a Zona de Convergência Inter-Tropical (ITCZ), que é a principal fonte de chuvas para o norte do Nordeste. Além disso, águas anomalamente mais quentes no Pacífico equatorial em janeiro tendem a ser seguidas por secas no Nordeste. Pesquisas de caracter diagnóstico e de modelagem tem buscado estabelecer a causalidade nesta cadeia de eventos que interligam anomalias de temperatura nas águas superficiais do mar e precipitação. Durante anos de El Niño, aparece um trem de ondas na alta atmosfera que se estende do Pacífico equatorial oriental até o Atlântico norte tropical, afetando assim os campos de geopotencial e divergência na alta troposfera e, consequentemente, os movimentos ascendentes sobre o Atlântico. Tudo isto conduz a um fraco gradiente meridional de pressão no lado equatorial da célula de alta pressão do Atlântico norte, a alísios mais fracos no Atlântico norte e a um posicionamento da ITCZ mais ao norte, que são associados à seca no Nordeste. Os diagnósticos empíricos concordam com os experimentos de modelagem numérica.

Resumo em Inglês:

Targeted numerical modelling experimaents are conducted to complement the previous empirical diagnostics of circulation mechanisms leading from sea surface temperature (SST) departures in the equatorial Pacific in January to anomalies in the March-April rainy season of Brazil's Nordeste. A weak interhemispheric northward directed SST gradient in the Atlantic favors a more southerly position of the hydrostatically controlled low pressure trough, embedded in which is the Intertropical Convergence Zone (ITCZ), which is the main rainbearing system for the Nordeste. In addition, anomalously warm waters in the equatorial Pacific in January tend to be followed by Nordeste drought. The underlying chain of causalities has been explored by empirical diagnostics and numerical modelling. During El Nino years, an upper-tropospheric wave train extends from the equatorial eastern Pacific to the tropical North Atlantic, affecting the patterns of upper-tropospheric topography and divergence, and hence of vertical motion over the Atlantic. This leads to a weaker meridional pressure gradient on the equatorward flank of the North Atlantic subtropical high, weaker North Atlantic tradewinds, an anomalously far northerly ITCZ position and thus Nordeste drought. The previous empirical diagnostics are overall supported by the modelling experiments.

Resumo em Português:

Este trabalho analisa a incidência na temperatura e precipitação da forte circulação de oeste em aproximadamente 45ºS. A circulação é estimada por um índice zonal aplicado em 100º, 70º e 40ºW em 500hPa e a forte circulação diária pelas quais estes índices são menores do que a diferenta entre a média e o desvio padrão dos índices diários de 1989 a 1998. Quando a forte circulação de oeste é calculada em 100ºW, as anomalias de temperatura sobre o país são positivas em geral e maiores do que 1ºC no sul da Patagônia. As frequências de precipitação são maiores do que o normal no sul da Patagônia e no Oeste-Noroeste do país, e menor do que as áreas restantes. As anomalias de temperatura são positivas em praticamente toda a Argentina e os valores de precipitação são maiores do que o normal e estão praticamente confinados ao sul de 42ºS quando a circulacão de oeste é mais intensa em 70ºW.. Para as mesmas condicões de vento em 40ºW, as anomalias de temperatura são negativas na Patagônia e positivas no Nordeste e centro do país, enquanto as maiores frequências de precipitação são encontradas na maior parte do país exceto nas províncias de oeste. Os valores de temperatura e precipitação obtidos sob condicões analisadas podem ser previstos com mais de 69% de probabilidade quando o indice de 1 ou 2 dias precedentes forem negativos.

Resumo em Inglês:

This paper analyzes the incidence on temperature and precipitation of strong circulation from the west in the neighborhood of 45ºS. Circulation is estimated by a zonal index applied at 100º, 70º and 40ºW at 500 hPa and the strong circulation days by those which indices are smaller than the difference between the mean and the standard deviation of the daily indices from 1989 to 1998. When strong circulation from the west is calculated at 100º W, temperature anomalies over the country are positive in general and higher than 1ºC in southern Patagonia. Precipitation frequencies are greater than normal in southern Patagonia and the WNW of the country, and smaller in the remaining areas. Temperature anomalies are positive in practically the whole of Argentina and precipitation values greater than normal are practically confined to the south of 42ºS when the circulation from the west is more intense at 70ºW. For the same wind conditions at 40ºW, temperature anomalies are negative in Patagonia and positive in the NE and center of the country, while the greatest precipitation frequencies are found in most of the country except the western provinces. Temperature and precipitation values obtained under the analyzed conditions can be forecast with more than 69% probability when the index on 1 or 2 previous days was negative.

Resumo em Português:

Este trabalho apresenta um modelo de previsão climatológica para o Número de Dias de Chuva (NDC) de algumas estações meteorológicas do Rio Grande do Sul, utilizando as Temperaturas da Superfície do Mar (TSM) como variáveis preditoras. Nesta pesquisa foram usados dois conjuntos de dados: o primeiro formado por dados mensais de NDC de 5 estações meteorológicas da metade sul do Estado, para o período de 1982 a 2005; o segundo, composto por dados de TSM, para o período de 1982 a 2005. A série foi dividida em dois períodos: o dependente, compreendendo o intervalo de 1982 a 2002, para determinação das equações preditivas, bem como os coeficientes de regressão, e o período independente, cujo intervalo foi de 2003 a 2005, para validação do modelo. Os dados de TSM foram utilizados para, através das equações de regressão, estabelecer as relações entre as variáveis. Para as duas regiões e para todos os meses analisados, obtiveram-se bons resultados na previsão de NDC. A série de dados prevista e a observada seguem um mesmo padrão de distribuição desta variável, embora existam alguns valores previstos que apresentam diferenças dos observados, essas não são significativas. No período independente, a série prevista mostra as maiores diferenças em relação aos valores observados.

Resumo em Inglês:

This study presents a climate forecasting model of the Number of Rainfall Days (NRD) for some meteorological stations in Rio Grande do Sul using the Sea Surface Temperatures (SST) as the predictable variables. Two sets of data were used in this research: the monthly data of NRD, which were obtained from 5 meteorological stations located in the southern half of Rio Grande do Sul, in the period of 1982 until 2005; and the SST data, measured in the same period. This series was divided in two periods: the dependent period is from 1982 to 2002, and it was used to determine the predictable equations and the regression coefficients; and the independent period, which is from 2003 to 2005, and was used to validate the model. The SST data were employed to establish the relations between the variables through the regression analysis. Good results were obtained in the prediction of the NRD for the regions and all the months analyzed. The predictable and observed data had a very similar distribution of the variables. Although there was some predictable values that differed from the observed ones, but these differences were not significant. The higher differences between the foreseen and the observed values occurred in the independent period.

Resumo em Português:

Este trabalho tem por o objetivo verificar possíveis influências das anomalias de temperatura da superfície do mar (TSM) no Pacífico Equatorial e no Atlântico Tropical durante os veranicos mais longos dentro da estação chuvosa das microrregiões do Estado da Paraíba. Foram utilizados dados de precipitação diária de postos pluviométricos distribuídos por toda a Paraíba, no período compreendido de 1º de janeiro de 1963 a 31 de dezembro de 1999, de anomalias mensais de TSM na área dos niños: Niño 1+2, Niño 3, Niño 3.4 e Niño 4, e de índices mensais do Atlântico Tropical Norte e Sul, de outubro de 1962 a dezembro de 1999 da base de dados do Centro Diagnóstico do Clima da NOAA. Foram calculadas e analisadas as correlações obtidas entre as anomalias de TSM e os veranicos e gráficos que mostram a variabilidade interanual dos maiores veranicos do estado da Paraíba. Os resultados obtidos mostraram que os veranicos das microrregiões do Litoral e Brejo são mais influenciados pelas condições de anomalias de TSM sobre o Atlântico Tropical, enquanto os veranicos das microrregiões do Cariri/Curimataú e Sertão, na parte central e oeste do Estado, são influenciados pelas anomalias de TSM do Pacífico Equatorial.

Resumo em Inglês:

This paper has the objective of verifying the possible influences of the anomalies of sea surface temperature (SST) in the Equatorial Pacific and in the Tropical Atlantic on the duration of the largest dry spell of the rainy season of the micro-regions of the Paraíba State. Daily precipitation data of the rain gauge stations distributed in the all sectors of Paraíba, for the period from January 1, 1963 to December 31, 1999, the monthly anomalies of SST in the area of the niños: Niño 1+2, Niño 3, Niño 3.4 and Niño 4, and monthly indices of North and South Tropical Atlantic, for the period from October, 1962 to December, 1999, obtained from the Diagnostic Center of Climate of the NOAA were used in this study. Correlations and graphs obtained between the anomalies of SST and the dry spell are analyzed. The results obtained showed that the dry spells of the micro-regions of the Coast and Swamp areas are more influenced by the conditions of anomalies of SST on Tropical Atlantic, while the dry spells of the micro-regions of Cariri/Curimataú and Interior, in the central part and west of the State are influenced by the SST of Equatorial Pacific.

Resumo em Português:

Esta pesquisa foi realizada na bacia hidrográfica do rio Paraíba com a finalidade de identificar a variação espacial e temporal das chuvas intensas de 1, 2, 3, 4 e 5 dias. Os resultados obtidos mostraram concentração de valores máximos da variação espacial das chuvas intensas no leste da sub-bacia do Baixo Paraíba, Sul da sub-bacia do rio Taperoá e centro-norte da sub-bacia do Alto Paraíba. A análise da variação temporal revelou que os meses de maiores ocorrências de chuvas intensas na bacia em estudo são: janeiro, fevereiro, março e abril. Em seguida, as chuvas intensas foram ajustadas à função distribuição de probabilidade de Gumbel. O teste Kolmogorov-Smirnov foi utilizado para verificar a qualidade desses ajustes.

Resumo em Inglês:

This research was accomplished in the Paraíba river basin for to identify the space and temporal variability of the rains intense of 1, 2, 3, 4 and 5 days. The obtained results showed concentration of maximum values of the space variation of the rains intense in the east of the subbasin of Low Paraíba, south of the subbasin of the river Taperoá and center-north of the subbasin of High Paraíba. The analysis of the temporal variation did reveal that the months of larger occurrences of rains intense in the basin in study are: January, February, March and April. Soon after, the rains intense they were adjusted to the probability distribution function of Gumbel. The test Kolmogorov-Smirnov was used to verify the quality of those fittings.

Resumo em Português:

A sensibilidade da parametrização de convecção tipo cumulus é investigada com o uso do modelo de circulação geral da atmosfera (MCGA) CPTEC/COLA. Este modelo tem sido usado no CPTEC/INPE desde 1995 com o esquema Kuo de convecção para previsões de tempo e sazonal climática. Neste estudo, dois conjuntos de integrações são realizados usando-se temperatura da superfície do mar (TSM) climatológica como condição inferior de contorno, do verão do Hemisfério Sul (Dezembro, Janeiro e Fevereiro). Cinco integrações partindo de condições iniciais diferentes são usadas para cada conjunto. O estudo foi dividido em dois grupos, um deles usando esquema de convecção modificado de Arakawa-Schubert Relaxado, que tem modificações na física da convecção (ARAS) e um outro que usou o esquema Kuo (KUO). Os resultados de circulação atmosférica e da precipitação simulada pelo modelo são comparados com os dados de re-análises do NCEP/NCAR e com a precipitação do conjunto CMAP. Os resultados são analisados principalmente sobre a América do Sul, e também sobre o Hemisfério Sul para verificar a resposta do MCGA, comparado-se com as observações quando diferentes esquemas de convecção são usados. O esquema modificado de Arakawa-Schubert Relaxado reduz os erros em várias áreas América do Sul, quando se compara com os resultados da versão usada previamente, Arakawa-Schubert Relaxado (RAS). Sobre grande parte das áreas da América do Sul o esquema KUO apresenta erros menores que o ARAS. Sobre o oceano Pacífico Tropical, Sudeste do Brasil e Sul do Nordeste do Brasil o esquema ARAS apresenta melhores resultados.

Resumo em Inglês:

The sensitivity of cumulus convection parameterizations is investigated using the CPTEC/COLA Atmospheric General Circulation Model (AGCM) with T62L28 resolution. This model has been used at CPTEC/INPE since 1995 with the Kuo convective scheme for weather and seasonal climate forecasts. In this study, two sets of integrations are performed using climatological Sea Surface Temperature (SST) of the Southern Hemisphere summer season (December, January and February) as bottom boundary conditions. Five integrations with different initial conditions are applied for each ensemble. The study was divided in two groups, one using the adjusted Relaxed Arakawa-Schubert convection scheme considering modifications in the convection physics (ARAS) and the other one using the Kuo convection scheme (KUO). The atmospheric circulation and precipitation model results are compared with NCEP/NCAR reanalysis data and CMAP precipitation data. The results are analyzed mainly over South America and also for the Southern Hemisphere to verify the model response compared to observed data when different convection scheme is applied. The adjusted scheme for RAS suggested in this study, reduced errors in several areas of South America, when comparing with the previous version. Over most of South America areas KUO gives smaller errors than ARAS. Over tropical Pacific Ocean, Southeastern Brazil and south of northeast Brazil, ARAS scheme shows better results.

Resumo em Português:

Neste trabalho são analisados os resultados de um conjunto de simulações que permite avaliar as variações climáticas no Holoceno Médio (HM) com relação ao clima atual na América do Sul (AS). Utiliza-se o MCGA do CPTEC com resolução T062 e 28 níveis na vertical (T062L28). Realizaram-se as simulações climáticas a partir da modificação dos parâmetros orbitais e da concentração de CO2 para valores típicos do HM. Os resultados foram comparados com simulações do PMIP e com os indícios paleoclimáticos na América do Sul, para avaliar a resposta do MCGA à variação dos parâmetros climáticos característicos do HM e avaliar diferenças do clima no presente e HM. Observou-se um comportamento mais úmido no nordeste da AS no HM. Na região central, sul e sudeste do continente o HM foi marcado por uma redução da precipitação. Quanto à temperatura verificou-se um sinal de resfriamento no HM que concorda com as evidencias paleoclimáticas observacionais. Observou-se um aumento da intensidade do fluxo médio do vento em 850 hPa, sobre o continente, no HM, devido diminuição na variação sazonal da insolação no Hemisfério Sul, que leva a menores gradientes de temperatura. Também se verificou a intensificação da circulação da alta subtropical do Atlântico Sul e enfraquecimento da circulação de norte a leste dos Andes durante todas as estações do ano. Esse enfraquecimento tem impacto significativo no transporte de umidade da bacia Amazônica para a bacia do Prata, e consequentemente sobre a formação da ZCAS.

Resumo em Inglês:

An ensemble of climate simulations with the CPTEC T062L28 AGCM is performed in order to obtain the present and Mid-Holocene (MH) climate in South America. The climatological characteristics simulated by the model are compared with PMIP models and paleoclimate records, and emphasis is given to the Southern Hemisphere and South America (SA). The orbital parameter and the CO2 concentration are changed for typical MH values. In general, the model simulations indicate a wetter Northeast. In the central region, south and southeast of the continent, the MH climate was marked by reduced precipitation in comparison with the present model climate. A cooling signal is observed in the MH according to the paleoclimatic evidences. A increase of the intensity of the 850 hPa flow over the continent is produced by the model in the MH climate in comparison with the present model climate. The South Atlantic subtropical high intensity is increased and less intense climatological northerly flow east of the Andes during all seasons. This weakening of the northerly flow has a significant impact on the moisture transport from the Amazon to the La Plata basin, and consequently over the SACZ.

Resumo em Português:

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo para estimar a direção e velocidade do vento na baixa troposfera, com base no deslocamento de nuvens. O vento em baixos níveis é estimado a partir de um método automático, que utiliza como dados, as imagens dos canais visível e infravermelho próximo (3,9 µm), ambos do satélite geoestacionário GOES-12. Para a estimativa do vento em baixos níveis, durante o período diurno, utilizou-se o canal visível e para o período noturno o canal infravermelho próximo. O alto contraste entre os albedos da superfície e o das áreas cobertas por nuvens, facilita a detecção das nuvens e o seu rastreamento durante o dia. Na detecção das nuvens baixas no período noturno, as imagens do canal infravermelho próximo mostraram-se mais eficazes do que as dos canais infravermelho janela e vapor d'água. Embora, sobre a região continental a aplicação do método tenha sido insatisfatória, devido à falta de homogeneidade das superfícies continentais, sobre os Oceanos foi possível estimar o vento com êxito. Este trabalho descreve em detalhes os métodos utilizados para determinar a altura dos vetores, o controle de qualidade e a validação feita com os dados do NCEP.

Resumo em Inglês:

This study presents the development and results of an automated tool for the estimation of lower-tropospheric wind speed and direction based on cloud motion. This tool uses visible and near infrared (3.9µm) images from the geostationary GEOS-12 satellite. The visible band's high spatial resolution and contrast between low clouds and land surface were highly beneficial from tracking cloud motions. For nocturnal detection of low clouds, the near infrared channel performed better than both the infrared window and water vapor channels. The estimation of wind-related variables was obtained successfully over oceanic surface. However, over land, given surface heterogeneity, wind retrieval was not successful and only a few wind vectors were retrieved. The study presents the methodology used to assess cloud-base height, quality-control techniques, and validation whit NCEP data.

Resumo em Português:

Experimentos utilizando sistemas de observação global, foram realizados excluindo um ou mais tipos de observação do esquema global de assimilação de dados/previsão de tempo do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - CPTEC/INPE (Global Physical-space Statistical Analysis System - GPSAS). Estes experimentos indicam como efetivamente as observações são usadas no GPSAS. Os sistemas de observação testados foram o conjunto de dados convencionais, que incluem informações de superfície (estações em superfície, bóias, navios e plataformas oceânicas) e de ar superior (radiossondagem, aeronaves e balões piloto), os sistemas de sondagem Advanced TIROS-N/NOAA Operational Vertical Sounder (ATOVS) e AQUA, composto pelos sensores Atmospheric Infrared Sounder e Advanced Microwave Sounding Unit (AIRS/AMSU), dados de vento de satélite, estimados a partir do deslocamento de nuvens (Cloud Track Wind), dados de vento em superfície sobre o oceano (QuikScat) e água precipitável (Total Precipitation water - TPW). Todos os sistemas testados mostram um impacto positivo na qualidade da previsão. Os dados convencionais têm um maior impacto na região do Hemisfério Norte devido à maior disponibilidade dessas informações sobre esta região. Por outro lado, as sondagens AIRS/AMSU são fundamentais para uma boa previsão sobre o Hemisfério Sul. Sobre a América do Sul, os perfis inferidos pelo sistema de sondagem AQUA contribuem com a mesma ordem de grandeza dos dados convencionais e apresentam um impacto positivo para todos os períodos de previsões analisados. Dados de vento e água precipitável estimados por satélites têm maior impacto nas regiões tropical e da América do Sul, nas primeiras horas de previsão (1-3 dias). Todavia, a utilização de um conjunto completo de observações é crucial para se obter, operacionalmente, uma boa condição inicial do estado atmosférico para ser utilizada nos modelos de previsão numérica de tempo do CPTEC/INPE.

Resumo em Inglês:

A series of data withholding experiments was conducted at Center for Weather Forecasting and Climate Studies of the National Institute for Space Research (CPTEC/INPE), with the Global Physical-space Statistical Analysis System (GPSAS) - a combination of the Spectral Atmospheric Global Circulation Model (CPTEC/COLA) with the Physical-space Statistical Analysis System (PSAS). These experiments indicate how efficiently the observations are used in the particular assimilation system. The observation tested were from conventional data (SYNOP, BUOY, SHIP, radiosonde, aircraft, pilot balloons), and satellite data (ATOVS and AIRS/AMSU retrievals, QuikScat wind, Cloud Track Wind and Total Precipitation Water from SSM-I sensor). All observing systems tested have a notable positive impact on the forecast performance. The conventional data have a large impact on North Hemisphere region and it is associated the high density of these information in this region. On the other hand, the AIRS/AMSU retrievals had the largest impact in the Southern Hemisphere. Over the South America, AIRS/AMSU retrievals contribute with the same order of magnitude as conventional data and have a positive impact on all range forecast (1-5 day). Wind and TPW satellite-derived data had the largest impact in the tropical and South America regions at short (1-3 day) range forecast. However, the use of the major observing system it is crucial to obtain operationally a good initial condition of the atmospheric state for initializing of the numerical weather models at CPTEC/INPE.

Resumo em Português:

A partir de fontes aparentes de calor e do sumidouro aparente de umidade, foram investigadas as características da circulação atmosférica de grande escala, nas regiões Norte e Nordeste do Brasil (NEB), relacionadas com a variabilidade da temperatura da superfície do mar (TSM) nos oceanos Atlântico e Pacífico Tropicais. Foram utilizados dados mensais das variáveis temperatura, umidade específica, componente zonal e meridional do vento e altura geopotencial (gpm) gerados pelo National Centers for Environment Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR). Os dados utilizados encontram-se espaçados numa grade de 2,5°x 2,5° latitude e longitude, para os níveis padrão de 925 a 100 hPa. Além disso, também foram utilizados dados de TSM, numa grade de 2°x2° de latitude e longitude. Foram escolhidos quatro episódios de El Niño-Oscilação Sul (ENOS) e quatro de padrão de dipolo. O estudo refere-se ao trimestre de fevereiro-abril do período chuvoso. Durante os episódios quentes (frios), El Niño e dipolo positivo (La Niña e dipolo negativo), a atmosfera das áreas 1 e 2 (área 1 - centro Norte e área 2 - centro do Nordeste do Brasil) apresentaram-se menos (mais) úmidas. As variações observadas acima (abaixo) da média na energia estática seca, foram mais fortes durante os anos de El Niño (La Niña) do que durante os anos de dipolo positivo (dipolos negativos). Foram encontradas, menores (maiores) áreas de convergência de energia estática em baixos níveis e divergências em altos níveis durante os anos de El Niño (La Niña). Durante a fase positiva (negativa) dos dipolos, a faixa de convergência de energia estática sobre o Oceano Atlântico, foi observada mais ao norte (ao sul). A região Amazônica, apesar da atuação dos episódios de El Niños, La Niña, dipolos positivos e negativos, comportou-se como um sumidouro de vapor d'água. Já, região do NEB, como uma fonte aparente de vapor d'água durante os anos de El Niño e dipolo positivo e sumidouro para os anos de La Niña e Fase negativa do dipolo.

Resumo em Inglês:

Some aspects of the large scale atmospheric general circulation, in the North and Northeast Brazil, which are related to the Sea Surface Temperature (TSM) of the Tropical Atlantic and Pacific oceans were investigated from the apparent heat source and the humidity sink. Were utilized the monthly data variables temperature, specific humidity, zonal and meridional wind components and geopotential height from National Centers for Environment Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR). The used data are spaced in a grating of 2.5°x 2.5° latitude and longitude, for the standard levels from 925 to 100 hPa. Besides, the used are TSM data from a 2° x 2° latitude and longitude grid. Four episodes of ENSO and four of dipole pattern were selected. The study refers to the rainy quarter period of February to April. During the warm (cold) episodes of El Niño and positive dipole (La Niña and negative dipole) the atmosphere over the areas 1 and 2 (1-Noth and 2- Northeast of Brazil) were less (more) humid. The observed above (below) mean variations in the dry static energy were more stronger during the El Niño (La Niña) years when compared to the years of positive dipole (negative dipole). Smaller (larger) areas of convergence of dry static energy in the lower levels and divergence in the upper levels during the years of El Niño (La Niña) were encountered. During the positive (negative) dipole phases the convergence band of static energy over the Atlantic Ocean was observed more towards north (south). The Amazon region behaved as an apparent water vapor sink during the episodes of El Niño, La Niña and dipoles positive and negative. The Northeast Brazil region behaved as an apparent water vapor source during the episodes of El Niño and positive dipole years and as a sink during the episodes of La Niña and negative dipole year.