Resumo em Português:

Resumo As mudanças climáticas no século XXI é uma realidade inconteste. Diversos efeitos e impactos vêm sendo registrados em várias regiões do planeta. Este trabalho tem por objetivo avaliar a associação do modelo hidrológico MHD-INPE ao modelo atmosférico Eta/CPTEC, a fim de simular o impacto de mudanças climáticas na Bacia Hidrográfica do Ribeirão Jaguara, localizada no sul do estado de Minas Gerais. Para tal fim, foram utilizados dois cenários (RCP4.5 e RCP8.5) de três modelos globais (HadGEM2-ES, MIROC5 e CanESM2), regionalizados pelo modelo Eta. Os resultados da calibração e validação mostraram uma boa performance MHD-INPE em simular a vazão da BHRJ. Após a correção de viés, as saídas dos cenários foram usadas como entrada no MHD-INPE. As projeções climáticas corrigidas dos cenários resultaram em predominante redução da precipitação ao longo do século. Os resultados das projeções da temperatura mostraram aumento consensual por parte dos modelos climáticos, em ambos os cenários. As estatísticas da curva de permanência das vazões advindas das simulações climáticas mostraram um bom desempenho do MHD-INPE na simulação do clima presente.

Resumo em Inglês:

Abstract Climate change in the 21st century is an undisputed reality. Several effects and impacts have been registered in society in several regions of the planet. This work objective is to evaluate an association of the hydrological model MHD-INPE with the atmospheric model Eta/CPTEC to simulate the impact of climate change in the Jaguara Creek Basin, located in the south of the state of Minas Gerais. For this purpose, two scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) of three global climatic models downscaled by the Eta model (HadGEM2-ES, MIROC5 and CanESM2) were used. The results of the calibration and validation shows a good performance of the MHD-INPE model in simulating the JCR daily discharge. The results of the scenarios were used as input to the MHD-INPE model after bias correction. Regarding the corrected climate projections, they resulted in a predominant reduction of the rainfall throughout the 21st century. The results of the projections of temperature showed an increase through the climatic models in both scenarios. The statistical of the flow duration curve (FDC) resulting from the simulations of the Eta model showed a good performance of the MHD-INPE in the simulation of the baseline period.

Resumo em Português:

Resumo A radiação solar é uma variável climatológica amplamente utilizada em estudos climáticos e pode ser mensurada por meio de estações meteorológicas. Devido ao alto custo e difícil manutenção dos equipamentos de mensuração, é possível estimá-la a partir de modelos matemáticos. Assim, o presente estudo objetivou calibrar e validar os parâmetros da equação de ångström-Prescott e de Hargreaves & Samani para realizar a estimativa da radiação solar incidente em Goiânia, Goiás. Dados históricos diários de temperatura máxima (Tmax; °C) e mínima (Tmin; °C), radiação solar incidente (Rs, MJ m-2 dia-1) e duração da insolação (n, h dia-1) da região foram utilizados. Os parâmetros foram calibrados para períodos mensais e sazonais empregando o método dos mínimos quadrados. Os parâmetros estimados foram validados por meio do índice de concordância (d), do coeficiente de correlação (r) e da raiz do erro quadrático médio (RMSE). O parâmetro kRs variou de 0,12 a 0,14 enquanto o parâmetro a variou entre 0,06 e 0,43 e o b de 0,16 a 0,72. As estimativas nos períodos sazonais apresentaram melhor desempenho quando comparadas aos mensais. Os índices obtidos demonstraram boas estimativas para os parâmetros nos períodos sazonais, sendo adequados para estimar a radiação solar no município de Goiânia.

Resumo em Inglês:

Abstract Solar radiation is a climatological variable widely used in climate studies and can be measured using meteorological stations. Due to the high cost and complex maintenance of measurement equipment, it is possible to estimate it using mathematical models. Thus, the present study aimed to calibrate and validate the parameters of the ångström-Prescott and Hargreaves & Samani equation to estimate the solar radiation incident in Goiânia, Goiás. Daily maximum temperature historical data (Tmax; °C) and minimum (Tmin; °C), incident solar radiation (Rs, MJ m-2 dia-1) and sunshine duration (n, h dia-1) in the region were used. The parameters were calibrated for monthly and seasonal periods using the least-squares method. The estimated parameters were validated using the Willmott index (d), the correlation coefficient (r), and the root of the mean square error (RMSE). The parameter kRs varied from 0.12 to 0.14, while the parameter a ranged between 0.06 and 0.43, and the b varied from 0.16 to 0.72. The estimates in the seasonal periods performed better when compared to the monthly ones. The obtained indices demonstrated satisfactory estimates for the seasonal periods' parameters, being adequate to estimate the solar radiation in the Goiânia.

Resumo em Português:

Resumo A principal limitação para estudos climáticos em escala regional no Brasil é a disponibilidade de dados meteorológicos observados em termos de quantidade, qualidade e da sua distribuição espacial. Dados de velocidade de vento de reanálises climáticas são utilizadas para diversos estudos de modelagem climatológica e hidrológica, porém a qualidade destes sobre o território brasileiro ainda é desconhecida considerando produtos de reanálises em escala diária e resoluções espaciais < 1°. Neste trabalho, a performance de 3 produtos de reanálises (ERA5, GLDAS 2.1 e MERRA-2) foi avaliada para a representação de dados de velocidade do vento superficiais em escala diária a partir de dados observacionais de 521 estações meteorológicas para o período de 2000-2018. A acurácia das reanálises foi avaliada considerando a sua capacidade em reproduzir a tendência, variabilidade média e sazonal e heterogeneidade espacial das séries observadas. Os conjuntos de reanálises analisados apresentam limitações e incertezas para simulação dos dados considerando a tendência e dispersão diária das séries observadas. Observa-se uma tendência de superestimativa das velocidades diárias das reanálises para as zonas climáticas brasileiras. A análise comparativa indica que os dados do ERA5 apresentaram uma maior acurácia para as zonas climáticas do país em termos de tendências médias e sazonalidades.

Resumo em Inglês:

Abstract A major limitation of regional climate studies in Brazil is related to the availability of meteorological datasets in terms of data quality, quantity, and its spatial density distribution. Wind speed data from climate reanalysis has been used as input in several studies for climate and hydrological modeling however the quality of these datasets over Brazilian territory remains unknown for daily datasets at spatial resolutions < 1°. In this study, the performances of 3 sets of reanalysis data (ERA5, GLDAS 2.1, and MERRA-2) are assessed in reproducing surface wind speed on a daily scale for the period of 2000-2018 using data from 521 meteorological stations as a baseline. The reanalysis's accuracy is evaluated by comparing simulated trends, mean and seasonal variability, and spatial heterogeneity of observation data. All 3 sets show several uncertainties in simulated wind speed concerning its trends and dispersion in daily intensity compared to observed series. Our results show the wind speed derived from reanalysis presents a significant increase in trends on daily wind speed throughout the Brazilian climate zones. From the results of the comparative analysis, the ERA5 dataset simulated more accurately wind speed daily trends and seasonality over the climate zones in Brazil.

Resumo em Português:

Resumo Em países em desenvolvimento, dentre os quais o Brasil, produtores rurais são susceptíveis a eventos extremos. O governo federal brasileiro criou programas de seguro rural para mitigar os efeitos desses eventos extremos, assim como a geada, um desses programas é intitulado “Programa de Subvenção ao Prêmio do Seguro Rural”. A geada é um fenômeno atmosférico que causa danos em plantas quando a baixas temperaturas excedem sua resistência ao congelamento. Este artigo procura verificar o nível de risco de geada no Brasil, ligando esses dados com as informações dos produtores que contrataram seguro rural contra esse tipo de sinistro. Para reduzir a possibilidade de vieses no cálculo do risco de geada, este artigo fez uso de duas bases de dados climatológicos com metodologias distintas. A maior parte do território brasileiro possui baixa probabilidade de ocorrência de geada. As bases de dados foram utilizadas para verificar a probabilidade de temperaturas abaixo de 2 ºC, os dados propostos pelo artigo de Sheffield demonstram que, em parte do território brasileiro, há menor probabilidade de geada do que os dados apresentados por Xavier. A despeito das bases de dados utilizadas, no Brasil há produtores que contratam seguros contra geada em áreas onde há riscos próximos de zero para o evento.

Resumo em Inglês:

Abstract In developing countries, such as Brazil, farmers are susceptible to extreme events.The Brazilian federal government created insurance programs to mitigate extreme event effects, such as frost, called “Programa de Subvenção ao Prêmio do Seguro Rural”. Frost is an atmospheric phenomenon that causes damage to plants due to low temperatures that exceed their resistance to freezing. This paper seeks to verify the risk level of frost in Brazil, connecting this information with farmers, who contracted Rural Insurance to protect themselves from this extreme event. To reduce possible biases in calculating the frost probability, this study uses two climatological databases. The majority of the Brazilian territory has very low probabilities of this phenomenon occurring. In the databases used to verify the probability of a temperature below 2 °C, the data proposed by Sheffield paper, show that, in part of the Brazilian territory, there is less chance of frost than Xavier's data. Regardless of the database used, in Brazil, there are farmers who contract frost insurance in areas where the risks are close to zero.

Resumo em Português:

Resumo As equações IDF são essenciais no gerenciamento, projeto e operação de sistemas hídricos e podem ser obtidas por meio de dados pluviográficos e de dados pluviométricos. Neste trabalho, dados pluviométricos de precipitação máxima diária anual foram coletados da Agência Nacional de águas (ANA) para 31 cidades da mesorregião Sertão Pernambucano. Inicialmente, testes de hipóteses não paramétricos foram aplicados aos dados ao nível de significância de 5%. Em seguida, os dados foram ajustados a distribuições de probabilidade e os parâmetros das equações IDF foram determinados pelo método de desagregação das isozonas e interpolação logarítmica. As intensidades calculadas pelo método das isozonas e as intensidades calculadas pela equação IDF ajustada foram comparadas pelos coeficientes de eficiência (NSE) e o erro padrão de estimativa (EPE) percentual para avaliar o ajuste dos parâmetros. Por fim, as intensidades de equações IDF de dados pluviométricos e de dados pluviográficos foram comparadas a partir de índices estatísticos para algumas cidades. Os resultados revelaram que EPE variou de 2% a 7%, NSE foi acima de 0,98 e os índices estatísticos apresentaram um ótimo desempenho. Portanto, a metodologia de desagregação empregada é uma alternativa viável no ajuste de equações IDF na região estudada.

Resumo em Inglês:

Abstract IDF equations are essential in the management, design, and operation of water systems and can be obtained through pluviograph data and pluviometric data. In this work, annual daily maximum precipitation data were collected from the National Water Agency (ANA) for 31 cities in the Sertão Pernambucano mesoregion. Initially, non-parametric hypothesis tests were applied to the data at a significance level of 5%. Then, the data were fitted to probability distributions, and the parameters of the IDF equations were determined by the isozone disaggregation method and logarithmic interpolation. The intensities calculated by the isozone method and the intensities calculated by the adjusted IDF equation were compared by the efficiency coefficients (NSE) and the percentage standard error (EPE) to evaluate the adjustment of the parameters. Finally, the intensities of IDF equations for pluviometric and pluviographic data were compared using statistical indices for some cities. The results revealed that EPE ranged from 2% to 7%, NSE was above 0.98, and the statistical indices showed a great performance. Therefore, the disaggregation methodology used is a viable alternative for fitting IDF equations in the studied region.

Resumo em Português:

Resumo A instalação de sistemas fotovoltaicos mostra-se uma alternativa promissora para a geração sustentável de energia elétrica. A realização de estudos de viabilidade de instalações fotovoltaicas é de extrema importância para se verificar a disponibilidade do recurso solar no local de instalação. Esta pesquisa tem como objetivo comparar os resultados da análise econômica de um sistema fotovoltaico com diferentes estimativas de geração de energia elétrica, utilizando diferentes bases de dados de irradiação solar. Tendo como objeto de estudo o sistema fotovoltaico do campus Floriano do IFPI, foram obtidos dados de irradiação solar a partir de diferentes bancos e softwares dedicados, e estimada a produção de energia elétrica. Esta foi comparada com os dados reais de geração, obtidos através do software de monitoramento dos inversores do sistema, e submetida a testes estatísticos. Para cada amostra foi realizado um estudo econômico, utilizando os conceitos da engenharia econômica. Os resultados mostram que a escolha da metodologia de cálculo das estimativas de geração pode influenciar diretamente nos resultados das análises de viabilidade, o que pode levar a escolhas erradas. Dependendo do tamanho do erro, problemas podem surgir durante a utilização do sistema a curto, médio e longo prazo.

Resumo em Inglês:

Abstract The installation of photovoltaic systems is a promising alternative for the sustainable generation of electricity. Carrying out feasibility studies for photovoltaic installations is extremely important to verify the availability of the solar resource at the installation site. This research aims to compare the results of the economic analysis of a photovoltaic system with different estimates of electricity generation, using different databases of solar irradiation. Having as object of study the photovoltaic system of the Floriano campus of the IFPI, solar irradiation data were obtained from different banks and dedicated software, and estimated the production of electricity. This was compared with the actual generation data, obtained through the monitoring software of the system's inverters, and submitted to statistical tests. For each sample, an economic study was carried out, using the concepts of economic engineering. The results show that the choice of methodology for calculating generation estimates can directly influence the results of the feasibility analyses, which can lead to wrong choices. Depending on the size of the error, problems can arise when using the system in the short, medium and long term.

Resumo em Português:

Resumo Neste estudo foi feita uma análise utilizando os dados de monitoramento da qualidade do ar para estações com ultrapassagens do padrão de ozônio, visando caracterizar a distribuição espacial e variação temporal deste poluente, nas principais regiões do Estado de São Paulo entre os anos de 2014 a 2019. O ozônio é um poluente secundário e depende da presença de seus precursores na atmosfera, os óxidos de nitrogênio e os compostos orgânicos voláteis. A Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) apresenta o maior número de ultrapassagens do Padrão de Qualidade do Ar (PQAr), principalmente devido à maior emissão dos precursores, um total de 875 ultrapassagens de 2014 a 2019. O Interior apresenta 331 ultrapassagens e a Região Metropolitana da Baixada Santista (RMBS) 24 ultrapassagens no mesmo período. Os anos com mais ultrapassagens são 2014 e 2019 para a RMSP, no verão e na primavera, 2014 e 2017 para o Interior, principalmente na primavera, e 2014, 2015 e 2016 para a RMBS, principalmente no verão. Os picos de ultrapassagem estão associados a condições propícias para a formação do ozônio: baixa precipitação, baixa nebulosidade, alta temperatura e alta incidência de radiação solar. Uma possível alternativa sugere que diminuições nas emissões veiculares sejam consideradas.

Resumo em Inglês:

Abstract In this study, an analysis was performed using the air quality monitoring data for stations with exceedances of the ozone, aiming to characterize the spatial distribution and temporal variation of this pollutant, in the main regions of the State of São Paulo between the years 2014 to 2019. Ozone is a secondary pollutant and depends on the presence of its precursors in the atmosphere: nitrogen oxides and volatile organic compounds. The Metropolitan Region of São Paulo (MRSP) presents the greatest number of the Air Quality Standard (AQS) exceedances, mainly due to a greater precursor emission, a total of 875 exceedances from 2014 to 2019. The countryside presents 331 exceedances and the Metropolitan Region of Baixada Santista (MRBS) presents 24 exceedances in the same period. The years with the most number of exceedances are 2014 and 2019 for the MRSP, in the summer and spring, 2014 and 2017 for the countryside, mainly during spring, and 2014, 2015, and 2016 for the MRBS, mainly during summer. The peaks of exceedances are associated with favorable conditions for ozone formation: low precipitation rates, low nebulosity, high temperatures, and high solar radiation incidence. A possible alternative suggests that decreases in vehicular emissions should be considered.

Resumo em Português:

Resumo Os eventos hidrológicos extremos ganharam notoriedade nas últimas décadas e, por isso, elementos preconizados de auxílio à tomada de decisão são importantes. Neste contexto, o estudo se concentrou em analisar o comportamento temporal dos registros máximos de chuva e de vazão anotados na cidade de Rio Branco, Acre, além da análise de frequência, destacando os quantis de referência e suas referidas probabilidades de recorrência. Os resultados apontaram para uma tendência linearmente ascendente, tanto para a vazão quanto para a precipitação pluviométrica, entretanto, não significativa segundo os testes de Mann-Kendall e Spearman Rho (α = 5%), ou seja, concluiu-se pela ocorrência de alterações nos padrões hidrológicos em Rio Branco, ainda que estatisticamente não significativa. Contudo, alerta-se para a precocidade de se atribuir a causa principal de tal alterações (ações antrópicas ou naturais). No tocante à análise de frequência, verificou-se que a distribuição de Gumbel é apropriada ao ajuste dos dados estudados e, com isso, pode-se determinar o quantil de vida útil associado ao risco hidrológico e ao tempo de vida útil de uma empreitada com vistas ao planejamento de ações frente aos impactos de eventos extremos, sobretudo num cenário de inundações severas.

Resumo em Inglês:

Abstract Extreme hydrological events have gained notoriety in recent decades, thus recommended elements of decision-making assistance are important. In this context, this study focused on analyzing the temporal behavior of the maximum rainfall and waterflow recorded in the city of Rio Branco, Acre (Brazil), in addition to analyzing their frequencies, highlighting the reference quantiles and their reported probabilities of recurrence. The results pointed to a linearly upward trend, both for flow and rainfall, but these differences were not statistically significant according to the Mann-Kendall and Spearman Rho tests (α = 5%), leading to the conclusion for the occurrence of changes in hydrological patterns in Rio Branco, although statistically non-significant. However, it is warned to the precocity of attributing the main cause of such changes to either anthropic or natural actions. Regarding frequency analysis, it was found that Gumbel distribution is proper to the adjustment of the studied data, thus, it is possible to determine the lifetime associated with hydrological risk and the useful lifespan of a project aiming at planning actions in the face of the impacts of extreme events, especially in a scenario of severe floods.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho tem por finalidade analisar a variabilidade climática e a sua relação com a dengue. O trabalho procurou correlacionar os dados meteorológicos coletados no site Instituto Nacional de Meteorologia - INMET relativo ao período de janeiro de 2014 a dezembro de 2019 e os dados do Sistema de Monitoramento Diário de Agravos (SIMDA) da Secretaria de Saúde de Fortaleza. Como resultado verificou-se que as variáveis meteorológicas que mais influenciam os casos de dengue na capital cearense são: velocidade do vento, temperatura mínima, temperatura máxima e precipitação e que o município de Fortaleza/Ce demonstra condições propícias para proliferação do mosquito Aedes aegypti no período em estudo.

Resumo em Inglês:

Abstract This work aims to analyze climate variability and its relationship with dengue. The work sought to correlate the meteorological data collected on the National Institute of Meteorology - INMET for the period from January 2014 to December 2019 and the data from the Daily Health Monitoring System (SIMDA) of the Health Department of Fortaleza. As a result, it was found that the meteorological variables that most influence dengue cases in the capital of Ceará are: wind speed, minimum temperature, maximum temperature and precipitation and that the municipality of Fortaleza/Ce demonstrates favorable conditions for the proliferation of the Aedes aegypti mosquito in the period under study.

Resumo em Português:

Resumo O estudo investigou as concepções de estudantes e professores de três escolas públicas do munícipio de Maracanaú no Ceará sobre a importância dos conteúdos ministrados e as práticas pedagógicas usadas nas aulas de climatologia no ensino fundamental. A pesquisa foi realizada através da aplicação de questionários estruturados. Os resultados obtidos foram analisados usando estatística descritiva (distribuição de frequência) e discutidos usando-se reflexões teóricas sobre a aplicação de metodologias ativas em sala de aula. Assim, concordando com estudos publicados sobre essa temática, os resultados encontrados evidenciam a importância da ministração desses conteúdos através de práticas pedagógicas inovadoras e de atividades interdisciplinares que possam contribuir positivamente com processo de ensino-aprendizagem dos conteúdos ministrados nas aulas de climatologia.

Resumo em Inglês:

Abstract The study investigated the conceptions of students and teachers from three public schools in the municipality of Maracanaú in Ceará about the importance of the contents taught and the pedagogical practices used in climatology classes in elementary school. The research was carried out through the application of structured questionnaires. The results obtained were analyzed using descriptive statistics (frequency distribution) and discussed using theoretical reflections on the application of active methodologies in the classroom. Thus, in agreement with published studies on this topic, the results found show the importance of providing these contents through innovative pedagogical practices and interdisciplinary activities that can positively contribute to the teaching-learning process of the contents taught in climatology classes.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste estudo é avaliar os termos da equação da tendência da energia cinética do distúrbio (K’) nas previsões de 24 h e 48 h dos modelos regionais BRAMS, WRF e ETA. Estes modelos foram integrados operacionalmente no Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC). O período de avaliação foi de 1 de junho a 31 de agosto de 2016, sendo que o domínio utilizado foi a região da América do Sul. A resolução horizontal dos modelos é de 5 km e a temporal é de 6 horas. As condições iniciais e de contorno foram obtidas do Global Forecast System (GFS) do National Centers for Environmental Prediction (NCEP), com resolução horizontal de 0,25°. Os modelos foram inicializados apenas com a análise das 1200 UTC. Os modelos foram integrados com a versão não-hidrostática, sendo que o WRF utilizou a parametrização cumulus de Kain-Frisch, o ETA a parametrização culumus de Betts-Miller e o BRAMS Grell e Freitas. Em geral, os três modelos subestimam K’ nas latitudes médias, principalmente sobre os oceanos, porém o ETA é o que menos subestima e o WRF o que tem o maior viés negativo. Com relação aos termos de conversão baroclínica e barotrópica, além do termo de convergência do fluxo ageostrófico, os três modelos apresentam um padrão semelhante aos das análises numéricas do GFS.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this study is to evaluate the terms of the eddy kinetic energy (K’) equation in the 24 h and 48 h forecasts of the regional models BRAMS, WRF and ETA. These models were operationally integrated at the Weather Forecast and Climate Studies Center (CPTEC). The evaluation period was from June 1 to August 31, 2016 and the domain was the region of South America. The horizontal resolution of the three models is 5 km and the temporal is 6 h. The initial and boundary conditions were obtained from the Global Forecast System (GFS) of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP), with a horizontal resolution of 0.25°. The models were initialized only with the analysis of 1200 UTC. The non-hydrostatic version of the three models was run, with WRF using Kain-Frisch cumulus parameterization, ETA Betts-Miller culumus parameterization and BRAMS Grell and Freitas. In general, the three models underestimate K‘ in mid-latitudes, mainly over the oceans, however, ETA is the one that underestimates the least and WRF the most. Regarding the terms of baroclinic and barotropic conversion, in addition to the term of ageostrophic flow convergence, the three models have a similar pattern of these three terms with that of GFS numerical analysis.