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Teses e Dissertações

Publicado Por: INPE
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		mtc-m21d.sid.inpe.br 808
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		INPE-18568-TDI/3211
		Gonçalves:2022:EsCoAm
		Estudo das condições ambientais aplicadas na parametrização de fração de nuvens para representar a interação entre nuvem-radiação
		Study of environmental conditions applied in the parameterization of cloud fraction to represent the cloud-radiation interaction
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2022-03-04
		Tese (Doutorado em Meteorologia)
		TDI
		135
		1
		12359 KiB
		Gonçalves, Layrson de Jesus Menezes,
		Bottino, Marcus Jorge (presidente),
		Kubota, Paulo Yoshio (orientador),
		Costa, Simone Marilene Sievert da (orientadora),
		Melo, Maria Luciene Dias de,
		Rosário, Nilton Manuel Évora do,
		layrsongoncalves@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		dados observacionais, modelagem climática, fração de nuvem, interação nuvem-radiação, BAM, observational data, climate modeling, cloud fraction, cloud-radiation interaction.
		Este estudo teve como objetivo compreender as relações entre as variáveis de larga escala (temperatura, omega e umidade relativa) e fluxo de radiação de onda curta e onda longa com a fração de nuvem combinando dados de modelagem de alta resolução e dados observacionais, visando o desenvolvimento de uma nova parametrização de fração de nuvens para obter uma melhor representação da nebulosidade em um modelo atmosférico global. Para isso, foi feito um estudo observacional e de modelagem de alta resolução, utilizando um Cloud Resolving Model (CRM) chamado de System for Atmospheric Modeling (SAM), com a finalidade de encontrar relações entre variáveis atmosféricas que pudessem ser usadas na nova parametrização de fração de nuvem. Foi desenvolvida uma parametrização de fração de nuvem baseada na distribuição de Weibull aplicada nas variáveis prognósticas de concentração de água líquida e gelo, que primeiramente, foi testada em um modelo de interação nuvem-radiação e por fim implementada e avaliada no Brazilian Atmospheric Model (BAM), em simulação climática global para o período de 1975 a 2010. Os resultados indicaram que as anomalias, em relação à média do dia anterior, de temperatura, umidade relativa e ômega, além do conteúdo de água, são variáveis que podem ser utilizadas na estimativa da fração de nuvem. A nova parametrização de fração de nuvem desenvolvida neste trabalho mostrou um bom desempenho na interação com os fluxos de radiação de onda curta e onda longa e as taxas de aquecimento para distintas regiões do planeta sob diferentes condições atmosféricas. A simulação climática com BAM utilizando a nova parametrização de fração de nuvem desenvolvida neste trabalho, mostrou uma melhor representação da distribuição espacial da nebulosidade e o seu impacto nos fluxos radiativos de onda longa e onda curta na superfície e topo da atmosfera, além mostrar consistência nos campos de precipitação e de temperatura do ar a 2 metros. ABSTRACT: This study aimed to understand the relationships between large-scale variables (temperature, omega and relative humidity) and short-wave and long-wave radiation flux with the cloud fraction by combining high-resolution modeling data and observational data, aiming at the development of a new cloud fraction parameterization to obtain a better representation of cloudiness in a global atmospheric model. For this, an observational and high-resolution modeling study was carried out, using a Cloud Resolving Model (CRM) called System for Atmospheric Modeling (SAM), in order to find relationships between atmospheric variables that could be used in the new parameterization of cloud fraction. A cloud fraction parameterization was developed based on the Weibull distribution applied to the prognostic variables of liquid water and ice concentration, which was first tested in a cloud-radiation interaction model and finally implemented and evaluated in the Brazilian Atmospheric Model (BAM), in a global climate simulation for the period from 1975 to 2010.The results indicated that the anomalies, in relation to the average of the previous day, of temperature, relative humidity and omega, in addition to the water content, are variables that can be used in the estimation of the cloud fraction. The new cloud fraction parameterization developed in this work showed a good performance in the interaction with shortwave and longwave radiation fluxes and heating rates for different regions of the planet under different atmospheric conditions. The climate simulation with BAM using the new cloud fraction parameterization developed in this work, showed a better representation of the spatial distribution of cloudiness and its impact on long-wave and short-wave radiative fluxes at the surface and top of the atmosphere, in addition to showing consistency in the fields of precipitation and air temperature at 2 meters.
		MET
		pt
		publicacao.pdf
		layrson.goncalves@inpe.br
		pubtc@inpe.br
		simone
		shown
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		Costa, Simone Marilene Sievert da,
		Kubota, Paulo Yoshio,
		http://mtc-m21d.sid.inpe.br/rep-/sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/02.28.18.10
	
	
		mtc-m21d.sid.inpe.br 808
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		8JMKD3MGP3W34T/45QKLUS
		sid.inpe.br/mtc-m21d/2021/11.17.15.31
		2022:04.05.12.08.42 urlib.net/www/2021/06.04.03.40 administrator
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		INPE-18530-TDI/3175
		Henkes:2022:ObMo
		Evolução de nuvens rasas à convecção profunda na estação seca na Amazônia Central: observação e modelagem
		From shallow to deep convective cloud evolution during the dry season in the Central Amazon
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2021-12-14
		Tese (Doutorado em Meteorologia)
		TDI
		117
		1
		22318 KiB
		Henkes, Alice Franciéli,
		Randow, Celso von (presidente) ,
		Fisch, Gilberto Fernando (orientador) ,
		Machado, Luiz Augusto Toledo (orientador) ,
		Campos Velho, Haroldo Fraga de ,
		Acevedo, Otávio Costa ,
		Dias Júnior, Cléo Quaresma,
		alice.henkes@inpe.br, alicehenkes@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		camada limite atmosférica, estação seca, transição matutina, fluxo de calor, energia cinética turbulenta, atmospheric boundary layer, dry season, morning transition, heat flux, turbulent kinetic energy.
		Esta pesquisa teve o objetivo de investigar a evolução da Camada Limite Atmosférica (CLA) da Amazônia nos regimes convectivos com transição de nuvens cumulus rasas para profundas (ShDeep) e sem transição, ou seja, com apenas formação de nuvens convectivas cumulus rasas (ShCu) durante a estação seca do projeto Green Ocean Amazon (GoAmazon) 2014-2015. Na análise observacional deste trabalho, os estágios da CLA nas condições ShDeep, desde o período noturno até a fase da camada de mistura com nuvens, são apresentados em comparação com o regime ShCu. As condições dinâmicas e termodinâmicas da atmosfera, perfis verticais e variáveis próximo à superfície foram utilizados para comparar os dois regimes de nuvens para cada estágio da evolução da CLA. As observações mostram que a duração do estágio de transição matutina é menor nos dias ShDeep, associado com o maior conteúdo integrado da umidade e intenso cisalhamento do vento nas primeiras horas da manhã. Dessa forma, o início da CLA convectiva (camada bem misturada) ocorre mais cedo do que nos dias ShCu. Durante o estágio de crescimento rápido, os movimentos verticais mais intensos na camada sub-nuvem favorecem o aprofundamento CLA através do qual uma parcela de ar pode alcançar o nível de condensação por levantamento, favorecendo o desenvolvimento de nuvens convectivas. Na segunda parte deste trabalho, dois casos de estudo foram analisados com simulações numéricas em alta resolução com o modelo Mesoescale Non-Hydrostatic model  Meso-NH. Os resultados das simulações mostraram que o local e o momento do início das nuvens convectivas foram criticamente influenciados pela distribuição vertical da umidade na CLA. Além disso, o efeito brisa de rio mostrou ser crucial para o desenvolvimento de nuvens rasas para a região analisada. Com relação a transição matutina, as simulações com o Meso-NH foram consistentes com as observações, mostrando um início da CLA convectiva mais cedo no caso ShDeep. A simulação indica que a transição mais rápida para o início da CLA convectiva pode ser atribuída a produção mecânica e produção térmica de energia cinética turbulenta (TKE), associada ao maior fluxo de calor sensível na superfície no processo de erosão da inversão noturna. O início mais cedo da CLA convectiva, devido às condições ambientais mais propícias, mostrou ter um importante efeito no movimento vertical, TKE e instabilidade no estágio de crescimento rápido da CLA convectiva. Nessa condições, a fase de crescimento da CLA e a formação de nuvens rasas são fortemente modulados pela instabilidade e pela energia total disponível na CLA, enquanto que a umidade na atmosfera livre é determinante na transição de nuvem convectiva rasa para profunda. ABSTRACT: This work aimed to investigate the Amazonian Atmospheric Boundary Layer (BL) on shallow convective days (ShCu) and shallow-to-deep convective days (ShDeep) during the dry season using a suite of ground-based measurements from the Observation and Modeling of the Green Ocean Amazon (GoAmazon 2014/5) Experiment and modeling results. In the observational analysis, the BL stages in ShDeep days, from the nighttime to the cloudy mixing layer stage, are then described in comparison with ShCu days. Atmospheric thermodynamics and dynamics, environmental profiles, and near-surface variables were employed to compare these two distinct situations for each stage of the BL evolution. Results show that the decrease in time duration of the morning transition on ShDeep days is associated with high humidity and well-established vertical wind shear patterns in the early morning hours. Therefore, the onset of full convection (e.g, well-mixed layer) is earlier on the ShDeep conditions. During the rapid growth stage, vertical mixing in the deeper BL will entrain moist air into the BL through which the air parcel can reach the LCL (thus causing the first cell of shallow cumulus to emerge) and thus favoring deep convection. In the second part of this work, two case studies were analyzed with A 200-m grid spacing LES run with the Mesoescale Non-Hydrostatic model  Meso-NH. The results of the simulations showed that the location and timing of convective cloud onset were critically influenced by the vertical distribution of moisture in the BL. In addition, the river breeze effect has been shown to be crucial for the development of shallow clouds for the analyzed region. In terms of the morning BL condition, the Meso-NH is consistent with the observations, showing an earlier onset of convective CLA on ShDeep case. The simulation results indicates that the sorter morning transition to the onset of convective CLA can be attributed to mechanical production and thermal production of turbulent kinetic energy (TKE), associated with the higher surface sensible heat flux in the erosion process of the nocturnal inversion. Earlier onset of convective BL, due to more favorable environmental conditions, has been shown to have an important effect on vertical motion, TKE, and instability in the rapid growth stage of convective BL. Under these conditions, the BL growth phase and shallow cloud formation are strongly modulated by instability and the total available BL energy, while higher humidity above the BL favors the evolution from shallow to deep cumulus clouds.
		MET
		pt
		publicacao.pdf
		alice.henkes@inpe.br
		pubtc@inpe.br
		simone
		shown
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		originalauthor yes
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		Machado, Luiz Augusto Toledo ,,
		Fisch, Gilberto Fernando ,,
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		mtc-m21d.sid.inpe.br 808
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		INPE-18546-TDI/3191
		HernándezBaños:2022:AsDaAs
		Assessment of the data assimilation framework for the prototype Rapid Refresh Forecast System to represent convection over mid- and tropical latitudes
		Avaliação da estrutura de assimilação de dados para o protótipo do Sistema de Previsão de Atualização Rápida para representar convecção sobre latitudes médias e tropicais
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2021-12-10
		Tese (Doutorado em Meteorologia)
		TDI
		161
		1
		33358 KiB
		Hernández Baños, Ivette,
		Aravéquia, José Antonio (presidente), ,
		Sapucci, Luiz Fernando (orientador), ,
		Vendrasco, Eder Paulo ,
		Dias, Pedro Leite da Silva ,
		Nance, Louisa,
		ibanos90@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		Rapid Refresh Forecast System, convective scale data assimilation, convection, gridpoint statistical interpolation, Amazon coastal squall lines, Sistema de Previsão de Atualização Rápida, assimilação de dados em escala convectiva, convecção, sistema de interpolação em ponto de grade, linhas de instabilidade costeiras da Amazônia.
		The NOAA next generation rapidly-updated, convection-allowing ensemble forecast system, or Rapid Refresh Forecast System (RRFS), is under development and aims to replace the current operational suite of convection-allowing models of the NCEP in the next operational upgrade. In this study, the data assimilation framework for the prototype RRFS is investigated through the simulation of a typical spring squall line over central US and an Amazon coastal squall line case during the 2020 Amazon dry season. The hybrid three dimensional ensemblevariational data assimilation (3DEnVar) algorithm and various configurations in the Gridpoint Statistical Interpolation (GSI), which is the current data assimilation component of RRFS, are assessed for their impacts on RRFS analyses and forecasts of the two squall line cases. A domain of 3 km horizontal grid-spacing is configured for each case study and rapid update analysis cycles are performed. Conventional and unconventional observations from the Global Data Assimilation System (GDAS) are assimilated and GDAS 80 member ensemble forecasts are used for the ensemblebased background error covariance (BEC). Results from the case study over central US show that a baseline RRFS run without data assimilation is able to represent the observed convection, but with stronger cells and large location errors. With data assimilation, these errors are reduced, especially in the 4 and 6 h forecasts using 75 % of the ensemble BEC and with the supersaturation removal function activated in GSI. Convection is greatly improved when using planetary boundary layer pseudo-observations, especially at 4 h forecast, and the bias of the 2 h forecast of temperature is reduced below 800 hPa. Lighter hourly accumulated precipitation is predicted better when using 100 % ensemble BEC in the first 4 h forecast, but heavier hourly accumulated precipitation is better predicted with 75 % ensemble BEC. On the other hand, over northern South America, a methodology is firstly applied for the case selection using ForTraCC, which showed to be appropriate for the identification of main convective systems associated with these squall lines. Results from the numerical simulations show that RRFS is able to capture the main large scale patterns with a correct positioning of the precipitating systems as analyzed using the CMORPH precipitation estimates. When using data assimilation, the precipitation coverage along the coast is improved and lower RMSE and bias values of the 3 h forecast of 2 m temperature and 2 m dew point temperature are shown during the night hours. Increasing the localization radius in the ensemble-based BEC shows analysis increments with more flow dependent characteristics, however the impact on the forecasts of surface observations is neutral to negative. Overall, the results provide insight into current capabilities of the RRFS data assimilation system and identify configurations that should be considered as candidates for the first version of RRFS. Although further testing and evaluation are warranted in addition to the options tested here, data assimilation proves to be crucial to improve short term forecasts of storms and precipitation in RRFS over both regions. RESUMO: A próxima geração do Sistema de Previsão de Atualização Rápida (RRFS) por conjunto e convecção permitida da NOAA, está em desenvolvimento e visa substituir o conjunto operacional atual de modelos com convecção permitida do NCEP na próxima atualização operacional. Neste estudo, a estrutura de assimilação de dados para o protótipo RRFS é investigada através da simulação de uma linha de instabilidade típica da primavera sobre o centro dos EUA e um caso de linha de instabilidade costeira da Amazônia durante a estação seca de 2020 na Amazônia. O algoritmo de assimilação de dados híbrido em três dimensões por conjunto-variacional e varias configurações no GSI, que é a componente de assimilação de dados atual do RRFS, são avaliados nas análises e previsões do RRFS nos dois casos de linhas de instabilidade. Um domínio com 3 km de espaciamento de grade horizontal é configurado para caso de estudo e ciclos de análise com atualização rápida são realizados. Dados convencionais e não convencionais do Sistema de Assimilação de Dados Global (GDAS) são assimilados bem como as previsões do conjunto de 80 membros do GDAS são usados para a BEC baseada no conjunto. Os resultados do estudo sobre o centro dos EUA mostram que o experimento sem assimilação de dados usado como controle é capaz de representar a convecção observada, mas com células mais fortes e grandes erros de localização. Com a assimilação de dados, esses erros são reduzidos, especialmente nas previsões de 4 e 6 h usando 75 % da matriz de covariância dos erros do background advinda do conjunto (BEC) e com a função de remoção de supersaturação ativada no GSI. A representação da convecção é melhorada ao usar pseudo-observações da camada limite planetária, especialmente às 4 h de previsão, e o viés da previsão de 2 h da temperatura a 2 m é reduzido abaixo de 800 hPa. A previsão de precipitação acumulada em 1 h mais fraca apresenta melhor resultado ao usar o 100 % da BEC nas primeiras 4 h de previsão, mas a previsão da precipitação acumulada horária mais intensa apresenta melhor resultado com 75 % da BEC. Por outro lado, no norte da América do Sul, inicialmente é aplicada uma metodologia para a seleção de casos utilizando o ForTraCC, que se mostrou adequado para a identificação dos principais sistemas convectivos associados a essas linhas de instabilidade. Os resultados das simulações numéricas mostram que o RRFS é capaz de capturar os principais padrões de grande escala com um correto posicionamento dos sistemas de precipitação, conforme estimativas de precipitação CMORPH. Ao usar a assimilação de dados, a cobertura de precipitação ao longo da costa é melhorada e menores valores RMSE e viés na previsão de 3 h de temperatura e temperatura de ponto de orvalho a 2 m são mostrados durante a noite e madrugada. O aumento do raio de localização da BEC mostra incrementos de análise com características mais dependentes do fluxo, no entanto, o impacto nas previsões de observações de superfície resultou ser de neutro para negativo. No geral, os resultados fornecem uma visão sobre a presente habilidade do sistema de assimilação de dados no RRFS e identifica configurações que devem ser consideradas como candidatas para a primeira versão do RRFS. Embora mais testes e avaliações sejam necessários, além das opções testadas aqui, a assimilação de dados prova ser crucial para melhorar as previsões de curto prazo de tempestades e precipitação no RRFS em ambas as regiões.
		MET
		en
		publicacao.pdf
		ivette.banos@inpe.br
		pubtc@inpe.br
		simone
		shown
		urlib.net/www/2012/11.12.15.10
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		Sapucci, Luiz Fernando ,,
		http://mtc-m21d.sid.inpe.br/rep-/sid.inpe.br/mtc-m21d/2021/12.09.17.38
	
	
		mtc-m21d.sid.inpe.br 808
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		sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/04.19.12.02
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		sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/04.19.12.02.01
		2022:08.11.06.52.35 sid.inpe.br/bibdigital@80/2006/04.07.15.50 administrator
		INPE-18557-TDI/3202
		Mandú:2022:ClOnCa
		Climatologia de ondas de calor e de frio no Brasil e relações com as fases do El Niño Oscilação Sul
		Climatology of heat and cold waves in Brazil and relations with El Niño Southern oscillation phases
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2022-03-25
		Dissertação (Mestrado em Meteorologia)
		TDI
		111
		1
		37316 KiB
		Mandú, Tiago Bentes,
		Reyes Fernadez, Julio Pablo (presidente),
		Kayano, Mary Toshie (orientadora),
		Souza, Rita Valeria Andreoli de,
		Cavalcanti, Iracema Fonseca De Albuquerque,
		tiagobentes1@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		climatologia, oscilação Sul, distribuição de temperatura, climatology, southern oscillation, temperature distribution.
		Eventos extremos de temperatura causam efeitos adversos em inúmeros segmentos da sociedade, como por exemplo na saúde e bem estar do ser humano, agricultura, pecuária, demanda hídrica e de energia elétrica. Os episódios de ondas de calor (OC) (ondas de frio-OF) são extremos prolongados de temperatura, definidos como períodos de dias consecutivos de calor (frio) exacerbado. O objetivo do trabalho foi avaliar as principais características climatológicas das OC e OF no Brasil e avaliar suas relações com o El Niño-Oscilação Sul (ENOS). Foram utilizados dados diários de temperatura máxima, média e mínima do ar provenientes de estações meteorológicas convencionais para o período de 1961 a 2019, que foram submetidos a consistência destes registros a fim de remover dados espúrios. Regiões homogêneas foram identificadas através da análise de agrupamento da temperatura compensada do ar. As séries temporais de temperatura máxima e mínima do ar das regiões foram utilizadas na identificação dos episódios de OC e OF, respectivamente. As fases do ENOS foram identificadas trimestralmente usando o Oceanic Niño Index. As análises foram realizadas a partir de estatísticas descritivas, testes de hipóteses e transformadas em ondeletas. A regionalização de 4 grupos foi adequada, pois concorda com as características térmicas, climatológicas e topográficas de cada área. Os eventos de OC e OF apresentaram maior ocorrência na porção centro-sul do país, com alta variabilidade interanual em todos os grupos. Tendências positivas estatisticamente significativas foram notadas para as OC na região tropical do país e negativas para as OF em todo o Brasil. A análise de ondeletas indicou a escala de tempo dominante de 4 anos para os dois extremos, com aumento de eventos de OC durante a fase quente do ENOS na região tropical e diminuição na porção subtropical, sendo notado o inverso para as OF. Espera-se que esses resultados possam colaborar para o melhor entendimento destes extremos de temperatura no país. ABSTRACT: Extreme temperature events cause adverse effects on numerous segments of society, such as human health and well-being, agriculture, livestock, water demand and electricity. Episodes of HeatWaves (HW) (Cold Waves-CW) are prolonged extremes of temperature, defined as periods of consecutive days of exacerbated (heat) cold. The objective of this work was to evaluate the main climatological characteristics of the HW and CW in Brazil and to evaluate their relationship with the El Niño-Southern Oscillation (ENSO). Daily maximum, average and minimum air temperature data from conventional weather stations for the period from 1961 to 2019 were used, which were submitted to consistency of these records in order to remove spurious data. Homogeneous regions were identified through air temperature using cluster analysis. The time series of maximum and minimum mean air temperature of the regions were used to identify the episodes of HW and CW, respectively. The ENSO phases were identified quarterly using the Oceanic Niño Index. The analyzes were performed using descriptive statistics, hypothesis tests and wavelet transform. The regionalization of 4 groups was adequate, as it agrees with the thermal, climatological and topographical characteristics of each area. HW and CW events were more frequent in the south-central portion of the country, with high interannual variability in all groups. Statistically significant positive trends were noted for HW in the tropical region of the country and negative trends for CW throughout Brazil. Wavelet analysis indicated the dominant time scale of 4 years for both extremes, with an increase in HW events during the hot ENSO phase in the tropical region and a decrease in the subtropical portion, with the inverse being noted for the CW. It is hoped that these results can contribute to a better understanding of these temperature extremes in the country.
		MET
		pt
		publicacao.pdf
		luis.cpv@hotmail.com
		simone
		shown
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		not transferred
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		Kayano, Mary Toshie,
		http://mtc-m21d.sid.inpe.br/rep-/sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/04.19.12.02
	
	
		mtc-m21d.sid.inpe.br 808
		{isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S}
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		sid.inpe.br/mtc-m21d/2021/12.28.13.48
		2022:04.07.17.23.03 urlib.net/www/2021/06.04.03.40 administrator
		sid.inpe.br/mtc-m21d/2021/12.28.13.48.45
		2022:08.06.21.39.51 urlib.net/www/2021/06.04.03.40 administrator {D 2022}
		INPE-18525-TDI/3170
		Nunes:2022:InOzEs
		Influência do ozônio estratosférico nos efeitos dinâmicos e radiativos relacionados à formação de bloqueios atmosféricos no Hemisfério Sul
		Influence of stratospheric ozone on dynamic and radiative effects related to the formation of atmospheric blockings in the Southern Hemisphere
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2021-12-16
		Tese (Doutorado em Meteorologia)
		TDI
		255
		1
		102474 KiB
		Nunes, Mateus Dias,
		Bonatti, José Paulo (presidente),
		Coelho, Simone Marilene Sievert da Costa (orientadora) ,
		Kubota, Paulo Yoshio (orientador) ,
		Cavalcanti, Iracema Fonseca de Albuquerque ,
		Dias, Pedro Leite da Silva ,
		Peres, Lucas Vaz,
		mateus.nunes@inpe.br, nunes.mateusdias@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		trocas estratosfera-troposfera, tropopausa, anticiclone, ondas de Rossby, cut-off low, exchanges stratosphere-troposphere, tropopause, anticyclone.
		Os estudos sobre o impacto que os gases traço possuem sobre a atmosfera são amplamente abordados em avaliações sazonais e climáticas. Entretanto, o impacto que as variações de gases como o ozônio, principalmente quando na estratosfera, tem sobre os sistemas meteorológicos em escala de tempo, ainda são pouco exploradas. Com base nessa premissa, a pesquisa teve como objetivo analisar a influência da variabilidade do ozônio estratosférico no comportamento dos processos dinâmicos e radiativos que afetam a formação dos sistemas de bloqueios atmosféricos no Hemisfério Sul (HS). A pesquisa foi dividida em dois grandes grupos de estudo (observacional e experimental), onde o observacional é dividido em mais duas etapas: avaliação dos conteúdos nas reanálises e relação ozônio e bloqueios. Na primeira etapa do estudo observacional, a fim de verificar qual reanálise representava os conteúdos de ozônio mais realísticos, utilizou-se sete reanálises globais, sendo elas as Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS), Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), ECMWF Re-Analysis Interim (ERA-I), ECMWF Re-Analysis 5 (ERA-5), Japanese 55-year Reanalysis (JRA-55), Monitoring Atmospheric Composition and Climate (MACC) e Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications (MERRA-2) e mais dois sensores de referência (merge) para o perfil de ozônio a European Space Agencys Climate Change Initiative (ESA-CCI) e SPARC Data Initiative (SDI) e um merge para a Coluna Total de Ozônio (CTO) o Multi-Sensor Reanalysis II (MSR-II). O estudo observacional buscou a partir de dados de sensores à bordo de satélites e reanálises, caracterizar os padrões espaciais e temporais do ozônio estratosférico no HS, e sua relação com sistemas de bloqueios atmosféricos. A partir de 10 anos de observações (2003-2012) foram avaliados os resultados sob análises estatísticas (médias, desvios padrão, e correlações) que mostraram que a reanálise ERA-5 apresentou os mais consistentes resultados dos conteúdos de ozônio. Já a segunda etapa observacional, utilizou avaliações diagnósticas a partir dos dados da reanálise de melhor desempenho da primeira etapa observacional, a ERA- 5. Para encontrar os eventos de bloqueio no Hemisfério Sul, foi utilizado um índice meridional baseado nas diferenças de altura geopotencial entre os anos de 2000-2015 nos meses de Junho-Julho-Agosto. Com isso, foram identificados dezenove eventos de bloqueio do tipo diplo na região do Pacífico Sudeste (120°W-80°W e 35°S-65°S). Essa etapa da pesquisa teve como objetivo identificar os padrões atmosféricos associados com trocas na Troposfera Superior e Estratosfera Inferior e a relação entre o ozônio estratosférico e o bloqueio atmosférico. Para descrever os processos que ocorrem no acoplamento estratosfera-troposfera, foram avaliados o fluxo de massa e as taxas de aquecimento e resfriamento radiativo em níveis elevados da atmosfera. Observou-se que a intrusão de uma estratosférica é caracterizada por anomalias de vorticidade potencial e uma alta concentração de ozônio estratosférico na coluna atmosférica, associado aos Cut-off Lows (COLs). Já nas regiões de altas pressões, os conteúdos de ozônio são associados com as quebras anticiclônicas das ondas de Rossby e a amplificação de cristas geradoras das altas pressões de bloqueio. Análises de significância estatística mostraram que as anomalias dos conteúdos de ozônio em altos níveis, ao serem defasados com relação ao primeiro modo de variabilidade da altura geopotencial, mostram que há um a perturbação primeiro no campo de ozônio que favorece a formação dos bloqueios no PSE. Já no estudo experimental, foram selecionados quatro eventos dos quais fazem parte dos dezenove encontrados no PSE na segunda etapa do estudo observacional. Utilizando o modelo global do Centro de previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), o Brazilian Global Atmospheric Model (BAM), foram simulados os quatro eventos de bloqueio, visando a avaliação da sensibilidade do modelo em reproduzir as trocas entre a baixa estratosfera e a alta troposfera, as taxas de aquecimento devido as perturbações no campo de ozônio estratosférico. Estas perturbações foram em torno dos desvios padrões dos eventos curtos e longos no PSE. os resultados mostram boa consistência nas análises físicas e nas significâncias estatísticas no que tange o impacto das variações do ozônio na formação dos bloqueios atmosféricos no PSE. ABSTRACT: Studies on the impact that trace gases have on the atmosphere are widely covered in seasonal and climatic assessments. However, the impact that variations in gases such as ozone, especially when in the stratosphere, have on meteorological systems on the time scale, are still little explored. Based on this premise, the research aimed to analyze the influence of stratospheric ozone variability on the behavior of dynamic and radiative processes that affect the formation of atmospheric blocking systems in the Southern Hemisphere (HS). The research was divided into two large study groups (observational and experimental), where observational is divided into two more stages: content evaluation in reanalysis and the ozone and atmospheric blokings relationship. In the first stage of the observational study, to verify which reanalysis represented the most realistic ozone contents, seven global reanalyses were used, namely the Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS), Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), ECMWF Reanalysis. Interim Analysis (ERA-I), ECMWF Re-Analysis 5 (ERA-5), Japanese 55-year Reanalysis (JRA- 55), Monitoring Atmospheric Composition and Climate (MACC) and Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications (MERRA -2), and two more reference sensors (merge) for the ozone profile of the European Space Agencys Climate Change Initiative (ESA-CCI) and SPARC Data Initiative (SDI) and a merge for the Column Total Ozone (CTO) o Multi-Sensor Reanalysis II (MSR-II). The observational study sought, from sensor data aboard satellites and reanalysis, to characterize the spatial and temporal patterns of stratospheric ozone in the HS, and its relationship with atmospheric blocking systems. From 10 years of observations (2003-2012), the results were evaluated under statistical analyzes (means, standard deviations, and correlations) which showed that the ERA-5 reanalysis presented the most consistent results of ozone contents. The second observational stage, on the other hand, used diagnostic assessments based on data from the best performance reanalysis of the first observational stage, ERA-5. To find the blocking events in the Southern Hemisphere, a southern index based on the differences in geopotential height between the years 2000-2015 in the months of June-July-August was used. Thus, nineteen Dipole-type blocking events were identified in the Southeast Pacific region (120°W-80°W and 35°S-65°S). This stage of the research aimed to identify the atmospheric patterns associated with exchanges in the Upper Troposphere and Lower Stratosphere and the relationship between stratospheric ozone and atmospheric blockings. To describe the processes that occur in the stratospheretroposphere coupling, the mass flux and the rates of radiative heating and cooling at high levels of the atmosphere were evaluated. It was observed that a stratospheric intrusion is characterized by potential vorticity anomalies and a high concentration of stratospheric ozone in the atmospheric column, associated with Cut-off Lows (COLs). On the other hand, in regions of high pressure, the ozone contents are associated with anticyclonic breaks in Rossby waves and the amplification of ridges generating the high blocking pressures. Analyzes of statistical significance showed that the anomalies of ozone contents at high levels, when lagged concerning the first mode of geopotential height variability, show that there is a first disturbance in the ozone field that favors the formation of atmospheric blockings in the PSE. In the experimental study, four events were selected, which are part of the nineteen found in the PSE in the second stage of the observational study. Using the global model of the Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC), the Brazilian Global Atmospheric Model (BAM), the four blocking events were simulated, aiming to assess the sensitivity of the model in reproducing the exchanges between the lower stratosphere and the upper troposphere, heating rates due to disturbances in the stratospheric ozone field. These perturbations were around the standard deviations of short and long events in the PSE. the results show good consistency in the physical analyzes and statistical significance regarding the impact of ozone variations in the formation of atmospheric blockings in the PSE.
		MET
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		mateus.nunes@inpe.br
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		Kubota, Paulo Yoshio ,,
		Coelho, Simone Marilene Sievert da Costa ,,
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		INPE-18535-TDI/3180
		Pizzochero:2022:CoPrPa
		Contribuição dos principais padrões de teleconexões extratropicais do Hemisfério Sul para a variabilidade climática da América do Sul
		Contribution of the main extratropical teleconnections patterns of the Southern Hemisphere to the climate variability in South America
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2021-12-09
		Dissertação (Mestrado em Meteorologia)
		TDI
		129
		1
		29327 KiB
		Pizzochero, Renan Martins,
		Coelho, Caio Augusto dos Santos (presidente),
		Cavalcanti, Iracema Fonseca de Albuquerque (orientadora),
		Vasconcellos, Fernanda Cerqueira,
		renan.martins@inpe.br, renan18martins@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		teleconexão, trem de onda, PAS, MAS, variabilidade climática, teleconnection, wave train, PSA, SAM, climate variability.
		Variabilidade climática indica variações no estado médio do clima em várias escalas temporais, tais como subsazonal (10 a 30 dias), intrassazonal (30 a 90 dias), sazonal (entre estações), interanual (entre anos), multidecenal (entre décadas). As teleconexões indicam relações climáticas entre lugares distantes, sendo responsáveis por algumas variabilidades no sistema terrestre, tanto no Hemisfério Norte (HN) quanto no HS (HS). Os Modos Anulares são os principais modos de variabilidade climática da região extratropical, atuando em ambos os hemisférios. Eles descrevem uma anomalia no campo de pressão, entre regiões de latitudes médias e latitudes polares, indicando um padrão "gangorra" Norte- Sul de massa atmosférica. No HS é chamado de Modo Anular Sul (MAS). O padrão Pacífico América do Sul (PAS) é um trem de onda de baixa frequência que se estende do Pacífico Sul até a América do Sul (AS). Entender a relação entre padrões de teleconexão que afetam a AS é de grande importância para compreender a variabilidade e a dinâmica do clima nesse continente. Para esse estudo, foram utilizadas saídas diárias da Reanálise ERA-Interim, dados de Radiação de Onda Longa Emergente (ROL) do National Center for Atmospheric Research (NCAR) e dados diários de precipitação do Climate Prediction Center/National Oceanic and Atmospheric Administration (CPC/NOAA). Anomalias diárias para cada variável foram calculadas, usando a climatologia de 1981 a 2010. As anomalias foram filtradas utilizando o filtro de Lanczos nas bandas de 10 a 30 e 45 a 90 dias. O método de Funções Ortogonais Empíricas foi aplicado ao geopotencial em 700 hPa e 200 hPa para obter os modos de variabilidade e as respectivas séries das amplitudes nas duas escalas temporais. Foram selecionados os extremos positivos e negativos de cada modo das séries das amplitudes de altura geopotencial em 700 hPa e altura geopotencial em 200 hPa para as duas bandas de variabilidade. Compostos de variáveis atmosféricas foram calculados visando entender a relação entre as teleconexões e a variabilidade das variáveis atmosféricas. Foram obtidas as configurações atmosféricas em casos de máximas amplitudes das principais teleconexões extratropicais do HS em duas bandas de variabilidade, com o entendimento da interação entre os modos (centros de ação comuns e intensidade das correntes de jato). As duas escalas de variabilidade apresentaram configurações distintas com relação aos centros de ação, embora o padrão dominante tenha sido o MAS e os outros dois modos representarem trens de onda de Rossby. Na variabilidade subsazonal, o centro mais intenso nas latitudes médias do modo anular se localiza sobre o Oceano Pacífico, enquanto na variabilidade intrassazonal, sobre o Oceano Índico. Na escala subsazonal, os trens de onda são zonais, enquanto na escala intrassazonal apresenta o padrão típico do PAS. Compostos de casos com amplitudes extremas dos modos indicaram características opostas nas fases opostas dos modos nos campos de anomalias de geopotencial, ROL e precipitação sobre a AS. Nos compostos dos dois modos verificou-se que a presença do MAS intensifica a influência dos trens de onda sobre a AS, com impactos nas anomalias de precipitação. ABSTRACT: Climate variability indicates variations in the mean climate state at various time scales, such as subseasonal (10 to 30 days), intraseasonal (30 to 90 days), seasonal (between seasons), interannual (between years), multidecadal (between decades). Teleconnections indicate climatic relationships between distant places, being responsible for variabilities in the terrestrial system, both in the Northern Hemisphere (NH) and in the Southern Hemisphere (SH). The Annular Modes are the main modes of climate variability in the extratropical region, acting in both hemispheres. They describe an anomaly in the pressure field, between regions of mid-latitudes and polar latitudes, indicating a North- South "see-saw" pattern of atmospheric mass. In the SH it is called Southern Annular Mode (SAM). The Pacific South America (PSA) is a low-frequency wave train that extends from the South Pacific to South America (SA). Understanding the relationship between teleconnection patterns that affect SA is of great importance to understand the variability and dynamics of climate on this continent. For this study, daily outputs from the ERA-Interim Reanalysis, Outgoing Longwave Radiation (OLR) data from the National Center for Atmospheric Research (NCAR) and daily precipitation data from the Climate Prediction Center/National Oceanic and Atmospheric Administration (CPC)/NOAA were used. Daily anomalies for each variable were calculated using the climatology from 1981 to 2010. Anomalies were filtered using the Lanczos filter in the bands from 10 to 30 and 45 to 90 days. The method of Empirical Orthogonal Functions was applied to the geopotential at 700 hPa and 200 hPa to obtain the modes of variability and the respective series of amplitudes on the two time scales. The positive and negative extremes for each mode of the amplitudes of geopotential height at 700 hPa and geopotential height at 200 hPa series were selected for the two variability bands. Composites of atmospheric variables were calculated in order to understand the relationship between teleconnections and the variability of atmospheric variables. Atmospheric configurations were obtained in cases of maximum amplitudes of the main extratropical HS teleconnections in two variability bands, with the understanding of the interaction between the modes (common action centers and jet stream intensity). The two variability scales presented different configurations regarding the action centers, although the dominant pattern was the SAM and the other two modes represented Rossby wave trains. In the subseasonal variability, the most intense center in the middle latitudes of the annular mode is located over the Pacific Ocean, while in the intraseasonal variability, over the Indian Ocean. In the subseasonal scale, the wave trains are zonal, while in the intra-seasonal scale, it presents the typical pattern of the PSA. Composites of cases with extreme amplitudes of the modes indicated opposite characteristics in the opposite phases of the modes in the fields of geopotential anomalies, OLR and precipitation over SA. In the composites of the two modes, it was verified that the presence of the SAM intensifies the influence of the wave trains on SA, with impacts on the precipitation anomalies.
		MET
		pt
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		pubtc@inpe.br
		renan.martins@inpe.br
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		Cavalcanti, Iracema Fonseca de Albuquerque,
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		INPE-18527-TDI/3172
		Quispe:2022:EsNu
		Importância de fatores físicos na ocorrência de dois eventos hídricos extremos na região Amazônica: Um estudo numérico
		Importance of physical factors in the occurrence of two extreme hydrological events in the Amazon region: A numerical study
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2021-11-29
		Tese (Doutorado em Meteorologia)
		TDI
		159
		1
		18060 KiB
		Quispe, David Pareja,
		Gonçalves, Luis Gustavo Gonçalves de (presidente) ,
		Fernandez, Julio Pablo Reyes (orientador) ,
		Gan, Manoel Alonso ,
		Rocha, Rosmeri Porfirio da ,
		Reboita, Michelle Simões,
		davidp157@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		eventos extremos, seca, chuvoso, separação de fatores, RegCM4, extreme events, drought, flood, factor separation.
		O modelo RegCM4 foi usado para investigar a influência de três fatores físicos na ocorrência de dois eventos extremos (seco de 2004-05 e chuvoso de 2008-09) na bacia Amazônica (BA). Para examinar o papel da temperatura da superfície do mar (TSM), gases do efeito estufa (GEE), umidade do solo (SM) e suas sinergias sobre a precipitação, o método de separação de fatores foi usado. Para isso, foi feita uma simulação continua de 34 anos com o RegCM4 sobre o domínio CORDEX da América do Sul (AS). O modelo foi forçado com a reanálise ERA-Interim (EIN15). A princípio, avaliamos o desempenho do RegCM4, sobretudo as variáveis associadas a circulação atmosférica, ao balanço de radiação à superfície e ao ciclo hidrológico. Apesar de algumas deficiências, o modelo reproduziu bem o padrão geral das variáveis analisadas em comparação com as observações (EIN15, CLARA2 e CRU/PERSIANN). Na segunda parte, o período de dezembro-fevereiro foi selecionado para avaliar os dois eventos extremos. A avaliação foi feita a partir de uma rodada de longo prazo, chamado de experimento controle. Os resultados mostraram que o RegCM4 pode reproduzir a distribuição espacial e temporal das anomalias negativas da precipitação no período de seca entre 2004-05 e as anomalias positivas no período chuvoso de 2008-09 sobre a BA, o que indica que o RegCM4 é útil para simular eventos hidro-climáticos extremos. Finalmente, os experimentos de sensibilidade considerando a importância relativa dos três fatores diretos e seus efeitos combinados foram realizados. Para cada experimento, a média do conjunto de cinco membros foi usado na análise. Os resultados para o evento extremo seco, no verão austral de 2004-05, mostraram que os fatores diretos da TSM e GEE e o sinergismo entre os três fatores desempenham um papel muito importante na ocorrência da seca na BA. O fator TSM é o mais importante contribuindo com aumentos de precipitação superiores a 50%, enquanto o fator GEE contribui com aumentos próximos a 30%. Isto mostra que o fator TSM foi o principal fator que favoreceu a ocorrência do episódio seco 2004-05 na BA. A sinergia dos três fatores também contribuíram com aumentos de precipitação próximo a 50% nas regiões do centro e sul da BA. Além disso, sugere-se que as condições mais úmidas do solo podem reduzir a intensidade dos eventos secos. Os resultados para o evento extremo chuvoso, no verão austral de 2008-09, mostraram que o efeito direto do fator GEE foi o mais importante, apresentando grandes extensões com reduções de precipitação de até -30% na BA. O fator TSM também contribui com reduções de precipitação superiores a 20%, porém, apresentam menor extensão aos observados no experimento do fator GEE. O efeito combinado dos três fatores apresentaram reduções de precipitação de até -30%, com extensão semelhante aos observados no experimento do fator GEE. Isto indica que no caso chuvoso, a sinergia dos três fatores (TSM, GEE e SM) é importante junto ao fator GEE. Em todos os experimentos de sensibilidade, a T2m apresentou efeitos de sinal positivo nas regiões onde reduções de precipitação prevaleceram, e o sinal contrário foi observado em regiões com aumentos de precipitação. Uma vez que as interações não lineares não podem ser bem avaliadas, mais estudos são necessários para entender melhor os mecanismos dominantes envolvidos. ABSTRACT: The RegCM4 model was used to investigate the influence of three physical factors on the occurrence of two extreme events (2004-05 drought and 2008-09 flood) in the Amazon basin (AB). To examine the role of sea surface temperature (SST), greenhouse gases (GHG), soil moisture (SM) and their synergies on precipitation the factor separation method was used. For this purpose, a 34-years simulation was performed with RegCM4 on the CORDEX domain of South America (SA). The model was forced with ERA-Interim reanalysis (EIN15). At first, we assess the RegCM4 performance, especially the variables associated with atmospheric circulation, the surface radiation budget and the hydrological cycle. Although some deficiencies, the model reproduced well the general pattern of the variables analyzed in comparison with the observations (EIN15, CLARA2 and CRU/PERSIANN). In the second part, the period December-February was selected to evaluate the two extreme events. The evaluation was made from a long-term run, called a control experiment. The results showed that RegCM4 can reproduce the spatial distribution and temporal evolution of negative precipitation anomalies in the 2004-05 drought event and positive anomalies in the 2008-09 flood event over AB, which indicates that RegCM4 is useful for simulating hydro-climatic extreme events. Finally, sensitivity experiments considering the relative importance of the three direct factors and their combined effects were performed. For each experiment, the five-member ensemble-averaged is used in the analysis. The results, for the extreme drought event in the austral summer of 2004-05, showed that the direct factors of SST and GHG and the synergism between the three factors play a very important role in the occurrence of drought in AB. The SST factor is the most important contributing with increases in precipitation above 50%, while the GHG factor contributes with increases around 30%. This shows that the SST factor was the main factor that favored the occurrence of the 2004-05 extreme drought episode in AB. The synergy of the three factors also contributed to precipitation increases close to 50% in the central and southern regions of AB. Moreover, it is suggested that wetter soil conditions can reduce the intensity of drought events. The results for the extreme flood event in the austral summer 2008-09, showed that the direct effect of the GHG factor was the most important, presenting large extensions with precipitation reductions in AB with values of up to -30%. The SST factor also contributes with precipitation reductions greater than 20%, however, they are less extensive than those observed in the GHG factor experiment. The combined effect of the three factors showed precipitation reductions of up to -30%, with a similar extent to those observed in the GHG factor experiment. This indicates that in the extreme flood case, the synergy of the three factors (SST, GHG and SM) is important together with the GHG factor. In all sensitivity experiments, T2m showed positive sign effects in regions where precipitation reductions prevailed, and the opposite sign was observed in regions with precipitation increases. Since nonlinear interactions are not yet well knowledge, further studies are needed to better understand the dominant mechanisms involved.
		MET
		pt
		publicacao.pdf
		david.pareja@inpe.br
		pubtc@inpe.br
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		Fernandez, Julio Pablo Reyes ,,
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		mtc-m21d.sid.inpe.br 808
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		sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/02.27.16.40.01
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		INPE-18564-TDI/3207
		Silva:2022:ObJaGi
		Observação de jatos gigantes no Brasil e condições meteorológicas associadas
		Observation of gigantic jets in Brazil and associated weather conditions
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2022-03-03
		Dissertação (Mestrado em Meteorologia)
		TDI
		105
		1
		8801 KiB
		Silva, Diego Rhamon Reis da,
		Coelho, Simone Marilene Sievert da Costa (presidente) ,
		Negri, Renato Galante (orientador) ,
		Mattos, Enrique Vieira ,
		Saba, Marcelo Magalhães Fares ,
		Ferreira, Nelson Jesuz ,
		Albrecht, Rachel Ifanger,
		dieggo522@hotmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		descargas elétricas, relâmpagos, jato gigante, meteorologia, sensoriamento remoto, electric discharges, lightning, gigantic jet, meteorology, remote sensing.
		O presente trabalho analisou e determinou as características físicas de 13 gigantic jets (GJs) registrados em vídeo no Brasil ocorridos entre 2017 e 2021, as características físicas dos sistemas convectivos associados e as características físicas e elétricas dos relâmpagos que geraram os GJs. As características físicas dos GJs (duração, morfologia, altura dos topos) e dos sistemas convectivos associados (temperatura de brilho, taxa de expansão, estágio do ciclo de vida em que ocorreram os GJs), bem como dos relâmpagos (localização relativa ao sistema convectivo) observadas foram semelhantes e condizentes com estudos anteriores realizados em diversas regiões do planeta. As regiões de ocorrência de todos os sistemas convectivos associados os GJs estudados, exceto em um caso, estavam sob influência de anticiclones ou cristas tanto em 250 hPa quanto em 500 hPa, seja nas bordas ou nos seus centros ou eixos. Em 850 hPa e em superfície, a maioria dos casos apresentava a atuação de cavados ou baixas pressões, ou confluência dos ventos nas regiões de ocorrência dos GJs. Os resultados indicam que esta configuração atmosférica pode ser um fator importante na formação de nuvens profundas e na ocorrência de GJs. Todas as observações de GJs analisadas ocorreram durante o período noturno, devido às limitações dos instrumentos utilizados. A inexistência de registros diurnos de GJs até o momento não permite afirmar que a morfologia dos GJs, a profundidade dos sistemas convectivos e as condições atmosféricas na troposfera e na ionosfera favoráveis à ocorrência de GJs possam ser válidas também para o período diurno. Uma característica observacional sistematicamente encontrada nas ocorrências dos GJs estudados foi a presença de ventos fracos a moderados em altos níveis. ABSTRACT: This work analyzed and determined the physical characteristics of 13 gigantic jets (GJs) recorded on video in Brazil occurred between 2017 and 2021, the physical characteristics of the associated convective systems and the physical and electrical characteristics of the lightning that generated the GJs. The physical characteristics of the GJs (duration, morphology, top heights) and of the associated convective systems (brightness temperature, expansion rate, life cycle moment in which the GJs occurred), as well as of lightning (relative location to the convective system) observed were similar and consistent with previous studies conducted in different regions of the planet. The regions of occurrence of all convective systems associated with the GJs studied, except for one case, were under the influence by anticyclones or ridges, both at 250 hPa and 500 hPa, either at the edges or at their centers or axes. At 850 hPa and on the surface, most of the cases presented the action of troughs or low pressures, or wind confluence in the GJs occurrence regions. The results indicate that this atmospheric configuration may be an important factor in the formation of deep clouds and in the occurrence of GJs. All analyzed GJs observations occurred during the night period, due to the instruments limitations. The absence of diurnal records of GJs does not allow us to affirm that the morphology of GJs, depth of convective systems and the atmospheric conditions in the troposphere and ionosphere favorable to the occurrence of GJs can also be valid for the daytime period. An observational characteristic systematically found in the occurrences of the GJs studied was the presence of light to moderate winds at high levels.
		MET
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		diego.silva@inpe.br
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		Negri, Renato Galante ,,
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		INPE-18573-TDI/3215
		Valenti:2022:InSiCo
		Análise da variabilidade espaço-temporal da convecção na Amazônia Central: interações dos sistemas convectivos nas escalas temporais do intradiurno ao interdiurno
		Analysis of the space-temporal variability of convection in Central Amazon: interactions of convective systems on intradiurnal to interdiurnal scales
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2022-03-11
		Dissertação (Mestrado em Meteorologia)
		TDI
		91
		1
		23230 KiB
		Valenti, Wanda Isabella Diógenes,
		Coelho, Simone Marilene Sievert da Costa (presidente),
		Machado, Luiz Augusto Toledo (orientador),
		Saraiva, Ivan,
		Orsini, José Antônio Marengo,
		Fisch, Gilberto Fernando,
		wandatebella@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		variabilidade convectiva, Amazônia, ATTO, ondas de gravidade, convective variability, Amazon, gravity waves.
		A convecção na Amazônia é moduladora do clima e do tempo e possui influência em diversas escalas espaço-temporais e flutuações que aparecem desde os períodos intradiurnos até interanuais. O estudo dessas oscilações são importantes pois impactam na formação de nuvem e precipitação. Visando contribuir para a melhoria da previsão de tempo e clima na região da Amazônia Central, que ainda necessita ser melhor compreendida no que diz respeito aos processos e comportamento dos sistemas meteorológicos, este trabalho analisa a variabilidade espaço-temporal da convecção na Amazônia, nas escalas entre intradiurno a interdiurno, com a finalidade de compreender as trocas de energia entre as diferentes escalas e identificar os processos físicos associados. A hipótese que este trabalho levantou foi a de que a variabilidade intradiurna é fortemente modulada pelas ondas de gravidade associadas a sistemas de mesoescala que ocorrem nas escalas interdiurnas. Em busca dessas respostas foram analisados os dados dos tamanhos dos Sistemas Convectivos (SC), Temperatura de brilho do infravermelho (Tir), Frequência da Ocorrência da Cobertura de Nuvem (FOCN) convectiva profunda, convectiva e total e Descarga Elétrica (ED - sigla em inglês), todos obtidos através de sensores do satélite geoestacionário GOES-16 a cada 10 minutos e dados do radar (VIL, ETH e CAPPI) do Sistema de Proteção da Amazônia (SIPAM) a cada 12 minutos, localizados na região do ATTO para os anos de 2017 e 2020 e 2014 a 2020 respectivamente. Com relação a variabilidade sazonal, verificou-se que existem três períodos do ano com comportamentos distintos das nuvens convectivas, que são: Período P1 (março-abril-maio), P2 (junho-julho-agosto) e P3 (setembro-outubro-novembro). Que dentre eles cada um apresenta comportamentos singulares ao longo do dia, por exemplo, o P1 apresenta maior FOCN convectivas durante a manhã, o P2 apresenta preferencialmente maior atividade convectiva no período da tarde e o P3 apresenta as maiores EDs. Com relação a análise da escala espacial, observou-se que quanto maior a escala espacial maior a variabilidade da altura dos topos das nuvens e quanto menor a escala espacial, maior a variabilidade da Tir. Por último, foi possível observar as hipóteses apresentadas no presente trabalho de que na Amazônia central a convecção é principalmente modulada por SC de mesoescala que impactam na variabilidade intradiurna e transferem energia na escala intradiurna, por meio de ondas de gravidade induzidas pelos SC. Os resultados mostram claramente a conexão existente entre as escalas temporais do intradiurno e interdiurno em diferentes períodos do ano e seus impactos na formação de convecção na Amazônia Central. Assim, este trabalho colabora para um melhor entendimento dos processos convectivos e visando um possível aprimoramento da previsão de tempo da região. ABSTRACT: The Convection in Amazonia is a model of climate and weather and has influence on several spatio-temporal scales and fluctuations that appear from intradiurnal to interannual periods. The study of these oscillations is important, as they impact on cloud formation and precipitation. Weather and climate forecast in the Central Amazon region still needs to be better understood concerning the processes and behavior of meteorological systems. This study aims to contribute to this topic by studying the Spatio-temporal variability of convection in the Amazon to understand the energy exchanges between the different scales and identify the associated physical processes. The hypothesis that this work raised was that intradiurnal variability is strongly modulated by gravity waves produced by mesoscale systems that occur at interdiurnal scales. In search of these answers, data on the sizes of Convective Systems (SC), Infrared Brightness Temperature (Tir), Frequency of Occurrence of Cloud Coverage (FOCN) deep convective and total and Electric Discharge (ED - acronym in English), all obtained through GOES-16 geostationary satellite sensors every 10 minutes and radar data (VIL, ETH, and CAPPI) from the Amazon Protection System (SIPAM) every 12 minutes, set to the ATTO region for the years 2017 and 2020 and 2014 to 2020 respectively. It was found that there are three main periods of the year with specific behaviors for convective clouds that stand out, which are: Period P1 (March-April-May), P2 (June-July-August) ) and P3 (September- October-November). Each one has unique behaviors throughout the day, such as P1 greater convective FOCN in the morning, P3 greater EDs, and P2 preference for convective action in the afternoon. With the spatial analysis, it was observed that the larger the area, the greater the variability of types of cloud tops observed and that the smaller the area, the greater the variability of Tir. Finally, it was possible to evaluate the hypotheses presented in the present work that in central Amazon, convection is mainly modulated by mesoscale convective systems in the interdiurnal scales and impacts on convection in the intradiurnal, probably through gravity waves. This study clearly shows the connection between the intradiurnal and interdiurnal temporal scales and their impacts on convection formation in Central Amazon. This work intends to better understand the convective processes in Amazonas and, consequently, support weather forecasts.
		MET
		pt
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		wanda.valenti@inpe.br
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		Machado, Luiz Augusto Toledo,
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		INPE-18523-TDI/3168
		Viana:2022:InOsMa
		Influência da Oscilação de Madden-Julian (OMJ) na formação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS)
		Influence of the Madden-Julian Oscillation (MJO) on the formation of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ)
		MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
		2022
		2021-11-19
		Tese (Doutorado em Meteorologia)
		TDI
		108
		1
		75737 KiB
		Viana, Liviany Pereira,
		Coelho, Simone Sievert da Costa (presidente),
		Herdies, Dirceu Luis (orientador),
		Rivero, Silvio Nilo Figueroa,
		Quadro, Mario Francisco Leal de,
		Andreoli, Rita,
		liviany.meteoro@gmail.com
		Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
		São José dos Campos
		1
		ZCAS, OMJ, ROL, LICs, SACZ, MJO, OLR, CSL.
		Este trabalho verificou o processo de formação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) durante as fases ativa, desfavorável e transição da Oscilação de Madden Julian (OMJ), bem como a variabilidade espacial diurna dos dados de Radiação de Onda Longa (ROL) estimados para as fases de influência desta variabilidade intrassazonal. Para relacionar os eventos de ZCAS às fases da OMJ, foi utilizados o índice multivariado em tempo real (RMM) e o composto de variáveis meteorológicas. A média temporal dos dados de ROL estimados foi obtida para cada evento e, assim, verificou-se a variabilidade espacial diurna. De maneira geral, foram observadas as diferentes particularidades na formação da ZCAS nos três níveis troposféricos durante as distintas fases da OMJ. Em todos os diferentes padrões para a média dos dias (0D) de ocorrência de ZCAS, foi observado um comportamento clássico descrito em vários estudos - bem organizada e com as variáveis meteorológicas em fase ao longo da troposfera. Porém, algumas diferenças foram evidentes para cada fase da OMJ, favorecendo a permanência da zona de convergência, tais como: em 250 hPa, a Alta da Bolívia (AB) esteve no formato mais achatado durante o padrão de fase ativa do que na fase desfavorável e de transição. Nestas últimas fases, apresentava-se mais ampla e com um cavado mais ondulada embutido no fluxo de oeste; em níveis médios, as altas subtropicais apareceram mais definidas e com um cavado bem abrangente, estendendo-se ao norte do Paraná, diferente da fase desfavorável, cujas altas subtropicais eram desordenadas e com um cavado alongado ao sul do mesmo estado. O cavado a leste da Cordilheira dos Andes suportou os sistemas frontais na superfície e juntamente com as altas subtropicais, concentrou toda a umidade nesta camada. Além disso, auxiliou para que a ZCAS mantivesse uma definida camada de umidade específica com extensão para o Oceano Atlântico (OA), o que não foi percebido durante a fase desfavorável. Em baixos níveis, a principal diferença entre os padrões ocorreu no fluxo de vento que forma o Jato de Baixos Níveis (JBN), sendo mais intenso na fase desfavorável. Os destaques no padrão de transição são verificados apenas em 500 e 850 hPa, nos campos de altura geopotencial e fluxo de vento, respectivamente. A primeira camada mostra um cavado que se estende até o estado de São Paulo e com a Alta Subtropical do Pacifico Sul (ASPS) no interior do continente, enquanto em 850 hPa, os ventos direcionavam para o canal de umidade, mas não tão nítidos como nos outros dois modos. No ciclo diurno de ROL, observou-se uma formação das Linhas de Instabilidade Costeira (LIC)s durante os eventos de ZCAS na fase ativa e de transição da OMJ, com a orientação característica (noroeste-sudeste), paralela à costa e com ciclo de vida de 9 horas, enquanto na fase desfavorável este sistema não foi verificado. Na correlação das regiões de ZCAS Amazônica e Costeira, verificou-se que o sinal intrassazonal favoreceu valores expressivo de precipitação na parte central do Brasil na fase ativa da OMJ, enquanto na fase desfavorável e de transição, os valores mais significativos ocorreram na região Amazônica, assim como, nos dados de ROL. ABSTRACT: This work verified the formation process of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) during the active, unfavorable and transition phases of the Madden Julian Oscillation (MJO), as well as the diurnal spatial variability of the Outgoing Longwave Radiation (OLR) data estimated for the phases of influence of this intraseasonal variability. To relate the SACZ events to the phases of the Madden-Julian Oscillation (MJO), the real-time multivariate index (RMM) and the composite of meteorological variables were used. The temporal average of the estimated OLR data was used for each event and, thus, the diurnal spatial variability was verified. In general, the different particularities in the formation of SACZ were observed in the three tropospheric levels during the different phases of the MJO. In all the different patterns for the average of days of occurrence of SACZ (0D), a classic behavior described in several studies was observed - well organized and with the meteorological variables in phase along the troposphere. However, some differences were evident for each phase of the MJO, favoring the permanence of the convergence zone, such as: at 250 hPa, the Bolivia High (BH) was flatter during the active phase pattern than in the unfavorable and transition phase. In these last phases, being wider and with a more undulating trough embedded in the western flow; at medium levels, the subtropical highs appeared more defined and with a very comprehensive trough, extending to the north of Paraná, different from the unfavorable phase, whose subtropical highs were disordered and with an elongated trough to the south of the same state. The trough east of the Andes Mountains supports the frontal systems on the surface and, together with the subtropical highs, concentrates all the moisture in this layer. Furthermore, it provides the SACZ with a specific moisture layer extending to the Atlantic Ocean (AO), which was not noticed during the unfavorable phase. At low levels, the main difference between the patterns occurred in the wind flow, being more intense in the region of the humidity channel in the unfavorable phase. The highlights in the transition pattern are only verified at 500 and 850 hPa, in the geopotential height and wind flow fields, respectively. The first shows a trough that extends to the state of São Paulo and with the South Pacific Subtropical High (SPSH) in the interior of the continent, while at 850 hPa, the winds were directed towards the humidity channel, but not as sharp as in the two other fashions. In the diurnal cycle of OLR, it was observed the formation of coastal squall lines (CSLs)s occurred during the SACZ events in the active and transition phase of the MJO, pointed with its characteristic orientation (northwest-southeast), parallel to the coast and with a life cycle of 9 hours, while in the downtime this system has not been verified. In the correlation of the Amazon and Coastal SACZ regions, it was found that the intraseasonal signal favored expressive values of precipitation in the central part of Brazil in the active phase of MJO, while in the unfavorable and transition phase, the most significant values occurred in the Amazon region, as well as in the OLR data.
		MET
		pt
		publicacao.pdf
		liviany.viana@inpe.br
		pubtc@inpe.br
		simone
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		Herdies, Dirceu Luis,
		http://mtc-m21d.sid.inpe.br/rep-/sid.inpe.br/mtc-m21d/2021/12.06.13.47
	

 
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2022
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