PPGCC - Doutorado em Ciências Climáticas
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Navegando PPGCC - Doutorado em Ciências Climáticas por Autor "Alves, José Maria Brabo"
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Tese Análise da variabilidade da precipitação sobre o Brasil tropical via um índice intrassazonal multivariado(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-02-06) Barreto, Naurinete de Jesus da Costa; Mendes, David; Lúcio, Paulo Sérgio; ; http://lattes.cnpq.br/5291232352923880; ; http://lattes.cnpq.br/4411895644401494; ; http://lattes.cnpq.br/9415435965900811; Souza, Everaldo Barreiros de; ; http://lattes.cnpq.br/6257794694839685; Alves, José Maria Brabo; ; http://lattes.cnpq.br/6089287551555329; Spyrides, Maria Helena Constantino; ; http://lattes.cnpq.br/5023632543506327A variabilidade intrassazonal é uma importante componente do sistema climático da Terra, apresenta interação com diversos fenômenos meteorológicos, sendo um elo entre os sistemas de tempo e clima, tornando-se uma ferramenta essencial para previsão e projeção do clima. O objetivo principal deste trabalho é avaliar o comportamento intrassazonal da precipitação sobre o Brasil Tropical e possíveis alterações ocasionadas nos cenários de simulação climática: “Historical” que representa o clima atual (1979 -2005) e “RCP8.5” representando as projeções de mudanças climáticas com o aumento da forçante radioativa da atmosférica em 8,5 W/m² para o período de 2070 até 2100. Entre os resultados obtidos estão: na primeira etapa à elaboração de um índice multivariado intrassazonal para o Brasil Tropical, por meio da aplicação da análise de máxima covariância, associada à projeção dos modos dominantes em eixos ortogonais. Desta forma é possível caracterizar os padrões resultantes em oitos fases, cujas composições representam a evolução da intrassazonalidade sobre a região de estudo. Na segunda Etapa foi realizada uma avaliação da sensibilidade dos modelos do “Coupled Model Intercomparison Project Phase 5”(CMIP5) à variabilidade semanal de precipitação durante os meses de verão e outono austal, dos dezesseis modelos avaliados, observou-se que apenas seis foram capazes de representar de forma significativa o padrão de precipitação, e dentre estes o modelo MRI-CGCM3 foi o que obteve o melhor resultado. A terceira e ultima etapa consistiu na aplicação da metodologia empregada na etapa 1 no modelo que melhor representou o padrão de precipitação, encontrado na Etapa 2, ou seja no MRI-CGCM3, num contexto geral notou-se que este modelo é capaz de representar bem o padrão de variabilidade espacial e ciclo evolutivo, entretanto do ponto de vista regional, ainda há necessidade de melhorias na representatividade dos sistemas.Tese Estimativa da produção de hidrogênio verde por meio da análise da energia eólica usando variáveis atmosféricas. Estudo de caso: região nordeste do Brasil(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-08-29) Sampaio, Amanda Ferreira; Lúcio, Paulo Sérgio; Leal Júnior, João Bosco Verçosa; http://lattes.cnpq.br/5291232352923880; http://lattes.cnpq.br/7252622619493075; Gonçalves, Weber Andrade; Rodrigues, Daniele Tôrres; Alves, José Maria Brabo; Lima, Lutero Carmo deNo Brasil em especial na região do Nordeste, produzir energia por fontes alternativas como a eólica, tornou-se adequado devido às características favoráveis da região. A análise da energia eólica, apresenta uma significativa importância em relação à estimativa de produção de eletricidade. Auxiliará as empresas que pretendem investir nessa alternativa de energia, a escolherem o local mais adequado para o melhor aproveitamento deste tipo de recurso energético. Além disso, a energia elétrica provinda dessas turbinas eólicas de grande porte, pode ser utilizada para produção de hidrogênio. Especificamente, o hidrogênio verde que é visto com uma alternativa para acelerar a transição energética e potenciar um futuro sustentável. Esse hidrogênio gerado pode ser utilizado para abastecer veículos, produção de fertilizantes nitrogenados á base de amônia e diminuir a quantidade de emissões de gases com efeito estufa. O estudo visa a análise de dados atmosféricos, que vai desde do tratamento dos dados até a modelagem, testes de acurácia ,cálculos de potência e energia produzida, tanto de eletricidade quanto da produção de hidrogênio verde. As variáveis atmosféricas usadas nesse estudo são velocidade do vento, temperatura, pressão atmosférica e umidade relativa do ar com séries temporais mensais. Os dados utilizados são provenientes de cinco estações meteorológicas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), que utiliza um anemômetro com altura de 10 metros. Essas estações estão localizadas no Nordeste brasileiro: Fortaleza, Natal, São Luís, Recife e Aracaju. Foram utilizadas séries mensais com dois períodos distintos, o primeiro 1961- 1990 e o segundo 1991-2020. A análise, modelagem, simulação e estimativa de produção de eletricidade com as variáveis atmosféricas fazem parte do estudo do potencial energético, pois permite uma melhor compreensão da natureza da variabilidade dos dados, incluindo sazonalidade, tendência e aleatoriedade, e pode detectar pequenas variações. Para a análise dos dados climatológicos, a série cronológica completa sem intervalo de tempo é frequentemente utilizada. Isto implica que, independentemente do tamanho da série, não é apropriado ter dados ausentes e é necessário usar a técnica de imputação de dados. Os resultados encontrados nesse estudo mostraram um bom ajuste congruente com o que foi proposto, como visto nos gráficos apresentados e a análise estatistíca foi considerada adequada para o estudo devido a pequenos erros. Com destaque para Fortaleza com a maior potência máxima gerada com 5.98 MW/mês. Em relação a produção de hidrogênio verde em Fortaleza apresentou 125.60 kg e São Luís apresentou uma produção de 84.63 kg. Além disso, esse estudo visa contribuir no setor eólico com a disponibilização de uma ferramenta que auxilia os investidores dessa área a escolherem o local mais apropriado para o melhor aproveitamento deste tipo de recurso energético.Tese Impacts of the Madden-Julian oscillation on intraseasonal precipitation over northeast Brazil(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-08-14) Valadão, Cati Elisa de Avila; Lúcio, Paulo Sérgio; Chaves, Rosane Rodrigues; ; http://lattes.cnpq.br/3172179226768630; ; http://lattes.cnpq.br/5291232352923880; ; http://lattes.cnpq.br/0193075123707807; Mendes, David; ; http://lattes.cnpq.br/4411895644401494; Souza, Everaldo Barreiros de; ; http://lattes.cnpq.br/6257794694839685; Alves, José Maria Brabo; ; http://lattes.cnpq.br/6089287551555329The impacts of the Madden–Julian Oscillation (MJO) on precipitation over Northeast Brazil (NEB, also known as Nordeste) are evaluated based on daily raingauge data from 492 stations over 30-year period (1981-2010). Composites of precipitation, outgoing longwave radiation and moisture-flux anomalies are performed for each phase of the MJO based on the Jones–Carvalho MJO index. To distinguish the MJO signal from other patterns of climate variability, daily data are filtered using a 20 - 90 day band-pass filter; only days classified as MJO events are considered in the composites. A preliminary analysis based on precipitation data was conducted for a small scale area located in NEB’s semiarid interior, in an area known as Seridó. The Seridó is one of the driest regions in NEB, and is recognized by the United Nations Convention to Combat Desertification as particularly vulnerable to desertification. Composites of rainfall anomalies were computed for each of the eight phases of the MJO during February-May, which is Seridó’s main rainy season. Results showed that the rainfall patterns in Seridó undergo substantial changes (from enhancement to suppression) as the convective center of the MJO propagates eastward. When combining the MJO signals for wet and dry phases, the difference represents about 50 - 150% modulation of the mean rainfall over Seridó. Then a comprehensive analysis of the role of the MJO in modulating the spatiotemporal variation of NEB’s precipitation was performed, considering all four seasons. The results showed strong seasonality of the MJO impact on precipitation. The most spatially coherent signals of precipitation anomalies occurred in the austral summer, when about 80% of the raingauge stations showed increased precipitation during phases 1 - 2 and suppressed precipitation in phases 5 - 6 of the oscillation. Although the MJO impacts precipitation on intraseasonal timescales in all seasons in most locations, these impacts vary in magnitude and depend on the phase of the oscillation. Precipitation anomalies over NEB are explained by the interaction of convectively coupled Kelvin-Rossby waves with the dominant climatic features in each season. During the austral summer and spring, westerly regimes increased precipitation over most NEB. In the austral winter and fall, precipitation anomalies exhibited more complex spatial variability. In these seasons precipitation anomalies in eastern coastal areas depended on the strength of the South Atlantic anticyclone, which is largely modulated by Rossby waves. The strengthening of the anticyclone intensified the convergence of the trade winds in coastal areas and precipitation windward of the coastal range. Conversely, the intensification of the subsidence was responsible for precipitation deficits in the lee side of the range. These conditions were typically observed when easterly regimes dominate over tropical South America and NEB, decreasing moisture flow from the Amazon.Tese Modelos híbridos estocástico - matemático para previsão de velocidade do vento(2018-11-23) Camelo, Henrique do Nascimento; Lucio, Paulo Sérgio; ; ; Alves, José Maria Brabo; ; Leal Júnior, João Bosco Verçosa; ; Sakamoto, Meiry Sayuri; ; Carvalho, Paulo César Marques de;Nos últimos dez anos, é possível identificar maiores inserções de recursos renováveis de energias para geração de eletricidade na matriz energética nacional, como é o caso da geração eólica. Isto pode ser justificado em diversos aspectos, por exemplo, em relação à fonte eólica que tem exercido importante função na matriz brasileira ao fornecer uma alternativa financeiramente viável à principal geradora de eletricidade do país, como a fonte hidráulica. Outro ponto a favor da geração eólica trata-se da questão ambiental, a utilização deste recurso deve ser encarada sobretudo neste aspecto. Além disso, no Nordeste do Brasil, há a chamada complementariedade, isto quando as vazões dos rios para gerarem energia são baixas, principalmente, segundo semestre do ano, em grande parte da mesma os ventos são, climatologicamente, mais intensos. A quantidade de trabalhos sobre geração eólica no Brasil cresce a cada dia, trazendo benefícios ao setor em particular e fornecendo garantias de exploração dos ventos locais. Nesse sentido este trabalho tem como objetivo apresentar dois modelos híbridos inovadores os quais poderão auxiliar no setor eólico por serem capazes de realizar previsões das velocidades dos ventos com boa acurácia afirmação baseada em medidas de validações dos modelos. Os modelos foram elaborados a partir das combinações matemáticas de dois modelos clássicos de séries temporais (Auto-Regressivo Integrado de Médias Móveis e Entradas Exógenas (ARIMAX) e suavização exponencial com o HoltWinters (HW)) com um modelo de inteligência artificial (Rede Neural Artificial (RNA)). Nas comparações entre as séries temporais (observada e ajustada em termos de médias mensais e horárias) é possível identificar, por exemplo, valor do coeficiente de eficiência Nash-Sutcliffe (NS) de aproximadamente 98%, e também valor de erro percentual em torno de 4,5%, os quais de acordo com a literatura confirmam a boa acurácia dos modelos. Um grande diferencial dos modelos híbridos propostos quando comparado com outros tradicionais da literatura está no fato de que conseguem incorporar as características (linear e não-linear), as quais são frequentemente encontradas em séries temporais, uma condição importante para proporcionar maiores precisões das velocidades do vento previstas fornecendo, desta maneira, maiores reduções de medidas estatísticas de erros, por exemplo, em alguns casos da ordem de 50%,quando comparado com os modelos clássicos que os compõem. Os modelos híbridos propostos podem representar importantes ferramentas norteadoras aos tomadores de decisão do setor de geração eólica no tocante a exploração dos ventos, entretanto, outras áreas de interesse podem ser analisadas quanto à viabilidade dos mesmos.Tese Vórtices ciclônicos em altos níveis sobre o nordeste do Brasil e mudanças climáticas: análise para o clima atual e cenários futuros(2015-03-18) Pinheiro, José Ueliton; Chaves, Rosane Rodrigues; Mendes, David; ; ; ; Silva, Fernando Moreira da; ; Neves, Josemir Araújo; ; Alves, José Maria Brabo; ; Souza, Werônica Meira de;Neste trabalho foi estudado a saída de modelos de mudanças climáticas do IPCC/AR5/CMIP5 que melhor expressam a atuação dos Vórtices Ciclônicos em Altos Níveis (VCANs) no Nordeste Brasileiro (NEB), no clima atual e cenários futuros, como também sua influência na precipitação. Para alcançar os objetivos propostos na Tese foram feitos quatro ESTUDOS EXPERIMENTAIS. O primeiro, denominado de Piloto, onde estudou-se 13 modelos de mudanças climáticas para avaliar e selecionar o modelo que melhor expressava a atuação dos VCANs no NEB. O segundo onde, uma vez selecionado o melhor modelo, o MIROC4h, avaliou a eficiência desse modelo comparando com dados de reanálise para um período de 31 anos (1975-2005). O terceiro onde foram analisados os cenários climáticos futuros do MIROC4h para o período de 21 anos (2015-2035). E o quarto onde foi analisado a contribuição dos VCANs na precipitação sobre o NEB através dos dados de reanálise do NCEP/NCAR/DOE. Foram utilizadas duas abordagens estatísticas comparativas nos Estudos Experimentais 1 e 2, a primeira utilizando o Número de Dias de Atuação de VCANs (N.D.A.VCANs) mensais e a segunda usando o comparativo da atuação de VCANs diário, com a utilização dos índices estatísticos: correlações de Pearson, Kendall e Spearman, Raiz quadrada do erro quadrático médio (RMSE), Raiz quadrada do erro quadrático médio normalizada (NRMSE), Nash-Sutcliffe (NSE), Kling-Gupta (KGE), Índice de Concordância de Willmott (d), Índice de Proporção Correta (PC), Índice de Sucesso Crítico (ISC), Probabilidade de Detecção (POD), Taxa de alarme Falso (TAF) e Taxa de Tendência (VIÉS). E nos Experimentos 3 e 4 foram calculados desvios e médias. Os resultados mostraram a viabilidade na representação dos VCANs nos modelos de mudanças climáticas do CMIP5, seja para o clima atual como nos cenários futuros. Com relação a contribuição dos VCANs para a precipitação do NEB estes apresentam percentuais que variam de 47,88% (LNE) a 49,89%(NNE) para o período de outubro a março. Sendo que Ceará (49,89%), Piauí (49,49%) e Maranhão (47,88%) são os Estados onde os VCANs induzem mais precipitação e Alagoas (41,93%) e Sergipe (38,03%) os Estados onde os VCANs induzem menos precipitação. A projeção de cenário futuro para os VCANs revelaram um desvio negativo 8,97% na ocorrência deste fenômeno no NEB e áreas adjacentes para o período de 2015 a 2035. O que poderá impactar em -4,08% a precipitação do NEB neste período.