PPGCC - Doutorado em Ciências Climáticas

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Aerossóis atmosféricos no Bioma Caatinga: distribuição, higroscopicidade e formação de novas partículas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-07) Franklin, Levi Mendes; Costa, Gabriel Brito; Silva, Jonathan Mota da; https://orcid.org/0000-0001-9995-8451; http://lattes.cnpq.br/3379521354576211; http://lattes.cnpq.br/6444479594142731; Oliveira, Cristiano Prestrelo de; Leal Júnior, João Bosco Verçosa; Hoelzemann, Judith Johanna; Rodrigues, Thiago Rangel
O aerossol interfere no clima de diferentes formas por meio de suas interações com a radiação e com as nuvens, e ao absorver e espalhar radiação solar. O efeito geral destas interações modifica o albedo planetário e, por conseguinte o balanço radiativo terrestre que resulta em um aquecimento conforme o albedo aumenta absorvendo mais radiação. Este trabalho visa reduzir as incertezas acerca da população de aerossóis, da concentração de carbono negro, dos núcleos de condensação de nuvens e formação de novas partículas, medida na região de Caatinga no interior de Estado do Ceará, no qual existem poucos trabalhos voltados ao estudo dos aerossóis neste bioma. No entanto este trabalho traz contribuições inéditas quanto a concentração de aerossóis bem como a definição da higroscopicidade e formação de novas partículas. O objetivo deste estudo será avaliar os aerossóis quanto à concentração de carbono negro (BC), núcleo de condensação de nuvem (CNN), higroscopicidade (κ) e a formação de novas partículas (NPF): as campanhas foram realizadas no bioma caatinga e em meio urbano, respectivamente. A primeira etapa desse trabalho foi composta com a realização das medidas dos aerossóis. Neste sentido já foram realizadas três campanhas de campo (~ 10 dias cada) para a coleta de aerossóis, na caatinga e no meio urbano, com uso de um espectrômetro de tamanho de partículas de varredura móvel, um monitor de carbono negro multiespectral (BC 1054) e um contador de núcleos de condensação de nuvens (CCNC). As análises realizadas na caatinga e no meio urbano foram sobre as concentrações por tamanho dos aerossóis, em especial o carbono negro e a sua higroscopicidade (κ). De maneira geral, a concentração dos aerossóis na caatinga e no meio urbano são distintos, com bem superiores no meio urbano. Por outro lado, a higroscopicidade (κ) para caatinga e para o meio urbano foi a mesma, com κ igual a 0,19. Esses aerossóis são menos higroscópicos do que os aerossóis continentais observados na Europa (κ = 0,36) e do que a média global continental (κ = 0,27). em relação a formação de novas partículas, foram identificados 45% dos dias analisados, foram avaliados os eventos de formações de novas partículas e foi concluído que 70% dos dias analisados houve NPF seja de classe I ou classe II.
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/5023632543506327
A 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.
Análise de eventos extremos de precipitação no Nordeste do Brasil
(2019-08-28) Rodrigues, Daniele Tôrres; Gonçalves, Weber Andrade; Spyrides, Maria Helena Constantino; ; ; ; Negri, Renato Galante; ; Silva, Cláudio Moisés Santos e; ; Alcântara, Clênia Rodrigues; ; Lúcio, Paulo Sérgio;
Eventos climáticos extremos estão se tornando cada vez mais frequentes no Brasil, provocando inundações, estiagem, incêndios florestais, desabamentos, ondas de frio ou de calor, entre outras. Estes eventos têm grandes implicações na sociedade, em especial na saúde, agricultura e recursos hídricos. Diante deste cenário, ter o conhecimento do comportamento e da frequência com que valores extremos ocorrem é de grande importância para sociedade. No entanto, um grande fator de dificuldade para realização destas análises está na qualidade das séries de dados utilizadas, principalmente as que estão na escala diária. Portanto, os objetivos deste estudo são avaliar a qualidade dos métodos de imputação múltipla para o preenchimento de dados faltantes de precipitação diária, investigar a capacidade do produto 3B42 da Multisatellite Precipitation Analysis (TMPA) do Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) em estimar a ocorrência e intensidade dos eventos de precipitação diária e extrema, estimar o nível de retorno dos eventos extremos de precipitação diária e classificar os parâmetros microfísicos das nuvens geradoras de precipitação extrema para o Nordeste do Brasil. Esta região apresenta alta variabilidade espacial e temporal da precipitação e é vulnerável a extremos de precipitação diária. Para isso, fez o uso de dados diários de precipitação provindos de pluviômetros, durante o período de 01/01/1986 à 31/12/2015 e dos produtos 3B42, 2ACLIM e 2A12 do satélite TRMM, durante o período de desde 01/01/2000 à 31/12/2015. A análise dos dados se deu por meio de medidas e métodos estatísticos como: média, desvio-padrão, viés, erro quadrático médio, correlação, imputação múltipla, teste t-student, análise de sensibilidade, analise de cluster, teoria de valores extremos, analise de variância, teste F, teste de Tukey, entre outros. Os principais resultados indicaram que a imputação múltipla de dados por meio do método Bootstrap EM algorithm pode ser uma ferramenta que venha a corroborar com a reconstrução de séries históricas de dados de precipitação diária. De forma geral, os dados do produto 3B42 do satélite TRMM apresentaram um bom desempenho ao estimar os valores de precipitação para o NEB. Sua qualidade varia de acordo com a localização e a escala temporal em que ocorre a precipitação. As estimativas do nível de retorno apontaram que a intensidade da precipitação extrema diária esperada depende do período sazonal e do local de ocorrência da mesma. O leste do Nordeste do Brasil destacou-se como a região onde são esperadas as maiores intensidades de precipitação extrema. Foram caracterizados parâmetros, como quantidade de água líquida e gelo integrado, altura do topo de congelamento e tipo de chuva, das nuvens geradoras de precipitação extrema em relação a diferentes regiões do NEB.
Análise do albedo em áreas de caatinga preservada e substituída por pastagem
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-03-07) Souza, Alcindo Mariano de; Silva, Claudio Moisés Santos e; Bezerra, Bergson Guedes; https://orcid.org/0000-0002-2251-7348; http://lattes.cnpq.br/1394248306018449; http://lattes.cnpq.br/4798473329850773; Mutti, Pedro Rodrigues; Ferreira, Rosaria Rodrigues; Marques, Thiago Valentim
A caatinga é um dos biomas endêmicos mais vulneráveis com relação às mudanças climáticas. Estudos das consequências na alteração em fatores biofísicos, dentre eles o albedo de superfície, são relevantes para o entendimento do papel desse bioma no clima da Região Nordeste do Brasil. Compreender os processos que levam às mudanças de albedo por meio de análises em áreas de caatinga pode ajudar na preservação e no uso mais adequado de seus recursos. Nessa perspectiva, uma análise comparativa entre o albedo de uma área de caatinga preservada e de outra antropizada em pastagem com manejo do pastejo traz informações importantes para a percepção de possíveis consequências no uso do solo e auxiliem na compreensão da degradação e contribuam para a preservação do bioma. Também são importantes as informações sobre o potencial uso do albedo em pastagem como estratégia de mitigação das mudanças climáticas por meio do Solar Radiation Management (SEM). Dessa forma, o estudo foi conduzido a partir de observações das componentes do balanço de radiação à superfície em dois ambientes: Estação Ecológica do Seridó considerada como caatinga preservada (Caatinga), localizada no município de Serra Negra do Norte e; Escola Agrícola de Jundiaí considerada caatinga substituída por pastagem com manejo (Pastagem), em Macaíba, ambos no estado do Rio Grande do Norte. Os dados de albedo compuseram um ciclo anual de chuvas, dentro de quatro períodos: a estação seca, transição entre seca e chuvosa, chuvosa e transição entre chuvosa e seca tanto na Caatinga como na Pastagem. As médias de albedo foram maiores na Pastagem em todas as estações, com valor de 0,18 no ciclo anual, apresentando pouca variabilidade sazonal. Na Caatinga, o albedo médio foi de 0,15, sendo a estação de transição chuvosa para a seca aquela com maior valor igual a 0,16. A maior diferença no albedo médio entre a Pastagem e a Caatinga aconteceu na estação seca e a menor na estação chuvosa e na de transição entre seca e chuvosa. Embora a precipitação no período tenha sido maior na Pastagem com 992,7 mm, ainda assim apresentou um maior albedo médio em comparação à Caatinga que teve chuvas de 507,6 mm acumuladas no período. A elevação solar média também foi maior na Pastagem, o que influenciaria para redução da diferença entre os albedos médios com relação à Caatinga. Entretanto o albedo com base nos valores médios diários não sofreu influência estatisticamente significativa da elevação solar. Já com relação ao albedo médio em cada horário do dia, houve uma forte correlação negativa para todas as estações na Pastagem, mostrando também uma maior amplitude na variação do albedo no decorrer do dia em relação à Caatinga. Para ambos os sítios experimentais, as maiores dispersões nas frequências dos valores médios horários de albedo ocorreram no início da manhã e final da tarde, tendo maior regularidade em horários próximos ao meio dia. Algumas das consequências desse estudo são: a confirmação de que uma área de caatinga substituída por pastagem adquire características biofísicas que implicam em uma redução na radiação líquida em relação à caatinga com mata nativa, mesmo em pastagem com manejo do pastejo e forrageiras selecionadas e; que em uma região que haja o manejo de pastagem diminui a variabilidade do albedo, principalmente na comparação entre as suas estações seca e chuvosa, o manejo no pastejo evita que haja uma redução excessiva da cobertura vegetal e essas forrageiras não permitem um incremento muito maior do albedo, principalmente na estação seca. Essa menor variabilidade sazonal quando comparada à Caatinga, mesmo sendo muito próximas, a depender da área de cobertura pode ser mais relevante para a radiação líquida e para o clima da região. A resposta mais significativa do albedo médio horário em relação à elevação solar e o seu maior valor médio na Pastagem, mesmo com maior precipitação, apontam para o potencial uso do albedo no gerenciamento da radiação solar refletida, contudo investigações posteriores poderão indicar a possibilidade de seu uso na redução da temperatura local, principalmente em períodos mais quentes durante a estação seca.
Análise dos efeitos do desmatamento na evapotranspiração e na microfísica das nuvens utilizando dados de sensoriamento remoto para Amazônia
(2019-02-28) Silva, Helder José Farias da; Gonçalves, Weber Andrade; Bezerra, Bergson Guedes; ; ; ; Oliveira, Cristiano Prestrelo de; ; Gomes, Helber Barros; ; Silva, Madson Tavares;
A floresta amazônica exerce uma função importante entre o continente e a atmosfera terrestre no que concernem os fluxos de energia. Além disso, contribui em escalas regionais na gênese e manutenção da circulação atmosférica, tornando-se uma fonte importante de umidade, colaborando, desta forma, com as precipitações de outras partes da América do Sul. Estudos têm demonstrado que o desmatamento em grandes proporções pode levar a mudanças nas características termodinâmicas da baixa atmosfera do clima regional e global. Atualmente, as pesquisas se concentram em entender o potencial de incremento do desmatamento no futuro e os mecanismos de retroalimentação entre desmatamento, queimadas e secas. No entanto, uma descrição mais detalhada dos impactos do desmatamento sobre a evapotranspiração (ET) e microfísica das nuvens em escala de bacia é necessária. Necessitando, nesse aspecto, mais estudos que possam avaliar com maior profundidade essas características em regiões desmatadas na Amazônia. Esta pesquisa se propôs a analisar a microfísica das nuvens e a ET inserida no estado de Rondônia, sudoeste da Amazônia brasileira, baseado em dados espectrais extraídos de sensores orbitais a fim de gerar estatísticas comparativas desses componentes entre regiões de floresta e não floresta (desmatadas), considerando o nível atual do desmatamento. Adicionalmente, buscou-se analisar o uso de um modelo de regressão logística para criar mapas de desmatamento na Amazônia com base nos campos de ET. Foram utilizados dados orbitais de ET e de tipo de cobertura da terra oriundos do produto MOD16 e do projeto PRODES, respectivamente, considerando o período de 2000 a 2014. Os dados dos parâmetros microfísicos das nuvens foram extraídos dos sensores TMI e do radar PR dos produtos 2A-CLIM e 2A25, respectivamente. Do TMI os parâmetros considerados foram: Conteúdo integrado de água de chuva (Rain Water Path – RWP), Conteúdo integrado de gêlo (Cloud Water Path – IWP), Precipitação convectiva (Convective Precipitation – CP), Taxa de precipitação em superfície (Surface Precipitation – SP) e Precipitação Congelada em superfície (Frozen Precipitation – FP), enquanto que os parâmetros do 2A25 foram: Altura do Nível de Congelamento (Freezing Height – FH) e Tipo de Chuva (Rain Type – RT). Dados de relevo, do Shuttle Radar Topographic Mission – SRTM também foram utilizados para complementar as análises. Quanto aos impactos do desmatamento as análises indicaram que a ET de áreas desmatadas diminui em média 28% no período seco e aumentou 4% no período chuvoso. As diferenças observadas na estação chuvosa não foram significativas (valor-p >0,05). Ao contrário da estação seca, que apresentou significância estatística (valor-p <0,05). Em geral, os resultados sugerem que os dados do MOD16 podem fornecer boa representação da mudança da ET para grandes áreas da Amazônia brasileira. A análise de regressão logística mostrou que o padrão espacial do desmatamento pode ser identificado por fatores biofísicos como a ET com precisão de até 87%, desde que mantidas as condições climáticas médias do meio ambiente. Em relação às analises dos parâmetros microfísicos da nuvem os resultados indicaram que, em geral, o relevo local influencia nos parâmetros microfísicos sendo mais pronunciado a partir de 721 metros, independente do tipo de superfície. Além disso, o nível do desmatamento local produziu aumentos significativos (valor-p<0,05) nos parâmetros RWP e IWP de 11 e 13%, respectivamente, e reduções para os parâmetros CP, SP e FP que variaram entre 7,9 a 9,2% (valor-p <0,05) que foram associados às alterações nas ocorrências de chuvas convectivas das regiões desmatadas que favorecem a produção de cristais de gelo e gotas de chuvas, porém com menor quantidade de precipitação devido a redução na disponibilidade de umidade e atuação de carbon black. Enquanto que para os parâmetros FH e RT, não foram observadas alterações significativas. Porém, ligeiro aumento para FH e maior frequência de chuvas tipo convectivas em áreas desmatadas foram observadas. Esses resultados sugerem que a estrutura microfísica da nuvem bem como a ET se apresentam com características distintas quando relacionadas a áreas de florestas e desmatadas na região de estudo concordando com as mudanças observadas nos padrões de nuvens e quantitativos de precipitação devido ao desmatamento na Amazônia evidenciados por pesquisas anteriores.
Aspectos ambientais de superfície no bioma Caatinga sob perspectiva observacional e de modelagem regional
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-05-21) Ferreira, Rosaria Rodrigues; Silva, Cláudio Moisés Santos e; Bezerra, Bergson Guedes; ; http://lattes.cnpq.br/1901216516407999; ; http://lattes.cnpq.br/1394248306018449; ; http://lattes.cnpq.br/9103954192801091; Rodrigues, Daniele Tôrres; ; http://lattes.cnpq.br/4682555268827167; Moreira, Demerval Soares; ; http://lattes.cnpq.br/0648767431075703; Menezes, Rômulo Simões Cezar; ; http://lattes.cnpq.br/7765730420070015
Na região tropical, o bioma Caatinga tem um papel fundamental na manutenção do balanço de energia superficial e de dióxido de carbono (CO2). Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar como os fluxos dos componentes do balanço de energia e das variáveis que representam o balanço de CO2 se comportam no bioma Caatinga, através do uso de dados medidos in situ e com a utilização de um modelo dinâmico regional. Buscou-se avaliar a destreza e habilidade de simulações com o modelo dinâmico Brazilian Developments on the Regional Atmospheric Modelling System (BRAMS) versão 5.3 que esteve acoplado ao módulo de superfície Joint UK Land Environment Simulator (JULES) versão 3.0. Além disso, foi realizada uma avaliação sobre a dinâmica do CO2 através da produtividade primária bruta (GPP). Os dados de GPP foram obtidos do produto de sensoriamento remoto MOD17A2H estimados a partir do sensor orbital Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Os dados observacionais utilizados como parâmetro de validação do modelo BRAMS, foram oriundos de uma campanha experimental que proveu informações sobre a Caatinga, através do método de covariância de vórtices turbulentos (Eddy Covariance). Os resultados mostraram que o modelo BRAMS representou satisfatoriamente o regime de chuvas quando comparado às demais bases de dados. Quanto aos parâmetros medidos de superfície, o modelo BRAMS apresentou melhor habilidade no mês seco para as variáveis temperatura do ar (Tar), umidade relativa do ar (UR), fluxo de calor sensível (H), fluxo de calor no solo (G) e balanço de energia (Rn) e uma habilidade ruim para o fluxo de calor latente (LE). Também foi visto que para o mês seco, com exceção do fluxo LE (correlação r = 0,59), as demais variáveis simuladas apresentaram correlação acima de 0,80. No mês chuvoso o Tar, LE e Rn tiveram r > 0,90. Além disso, observouse que o G apresentou o maior desvio e superestimação em relação à observação, mesmo tendo uma alta correlação (r > 0,80) nas duas estações. De modo geral, após avaliar a habilidade de simulações com o BRAMS no bioma Caatinga, sugere-se que este modelo pode ser utilizado como ferramenta de estudo para a região. Porém, é necessário que haja melhorias, principalmente em relação à parametrização de SoloVegetação-Atmosfera associada ao JULES. A respeito da avaliação do CO2 através da GPP, este estudo mostrou que o produto MOD17A2H representou a variabilidade mensal da GPP na Caatinga com correlação r = 0,65 e R2 = 0,43, no entanto, embora o produto possa descrever o comportamento anual do GPP na Caatinga, são necessárias melhorias para representar com mais qualidade a GPP medida pelo sistema Eddy Covariance.
Aspectos dinâmicos e climatológicos dos ciclones bombas no Hemisfério Sul
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-11-30) Reis, Jean Souza dos; Gonçalves, Weber Andrade; Mendes, David; http://lattes.cnpq.br/4411895644401494; http://lattes.cnpq.br/3901367142857642; https://orcid.org/0000-0002-1674-7518; http://lattes.cnpq.br/0801184027360772; Bezerra, Bergson Guedes; Silva, Claudio Moisés Santos e; Souza, Diego Oliveira de; Emiliavaca, Samira de Azevedo Santos
Um Ciclone Bomba (CB) é um Ciclone Extratropical (CE) que apresenta rápido decaimento da pressão no centro do sistema na ordem de 1 hPa por hora durante 24 horas. Esse sistema ganhou popularidade nos últimos anos por impor sérias ameaças à segurança do transporte marítimo, pesca, operações marítimas e outras atividades nas regiões costeiras e os recentes impactos sobre a população. Portanto, o propósito deste estudo é analisar as características físicas, dinâmicas e fase dos CB no Hemisfério Sul (HS) através de uma robusta climatologia de 1979 a 2020. Além disso, a existência de tendência no número de CB ao longos do tempo e a influência de Sistemas Frontais (SF) em Desastres Naturais (DN) no Sul do Brasil. Espera-se que os resultados possam servir de base para melhoria de serviços como simulações numéricas e serem usados como prognósticos para auxiliar na gestão de riscos com um conjunto de ações preventivas e mitigadoras a fim de minimizar o impacto desses sistemas sofridos pela população. Foram utilizados dados reanalisados do conjunto ERA5 oriundos do Europe Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), de resolução espacial de 0.125°x0.125° e 2.5°x2.5° e temporal de 6 horas no período de 1979 a 2019, dados de desastres naturais gentilmente cedidos pelo Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden) de 2016 a 2020, dados de precipitação acumulada diária, estimadas do algoritmo Integrated Multisatellite Retrievals for GPM (IMERG) (versão 5) da missão do Global Precipitation Measurement (GPM) 0.25°x0.25° de 2016 a 2020 e cartas sinóticas de superfície do Centro de Previsão do Tempo de Estudos Climáticos/Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE) nos quatro horários sinóticos principais (00, 06, 12 e 18 UTC) de 2016 a 2020. Para a detecção e rastreamento dos CB, foi utilizado um esquema de rastreamento de ciclones em campos de nível de pressão ao nível médio do mar a cada seis horas. Para avaliar a estrutura tridimensional dos ciclones foi utilizado o Diagrama de Fase do Ciclone (CPS). Os testes estatísticos teste-t de Student, Shapiro-Wilk, MannKendall, Pettit e estimativa de Sen foram utilizadas para determinar a existência, magnitude e ponto de quebra da tendência na série temporal dos CB. O número total de CB foi 587, com maior ocorrência (44,2%) no inverno e a menor (6,1%) no verão. A densidade espacial dos CB no HS mostrou boa concordância com o visto na literatura, vista principalmente ao redor da Antártida, em uma espécie de espiral em todo seu em torno, na área ciclogenética da AS à sudeste do Uruguai sobre o Oceano Atlântico Sul, no Sudeste do continente Australiano e no Mar da Tasmânia. As características físicas e dinâmicas como: velocidade, tempo de vida, gradiente de pressão e taxa de aprofundamento, mostraram boa concordância com outros trabalhos na literatura. Foi constatado a existência de tendência no número de CB ao longo dos anos com evidências estatísticas. Há aumento de um CB a cada 4 anos desde 1999. Foram identificadas fortes evidências que mais de 35% de CB que se formam no HS seguem o modelo teórico de ciclone conhecido como Shapiro-Keyser. Na avaliação de DN ocasionados pela passagem de um SF sobre o Sul do Brasil, foram observadas que as regiões mais afetadas são o litoral catarinense e a região centro-leste do Rio Grande do Sul. Além disso, foi constatado que os sistemas frontais que geram desastres naturais são diferentes dos demais sistemas frontais que afetam o Sul do Brasil. As principais diferenças notadas foram: um padrão de aumento e acúmulo de energia potencial convectiva disponível a oeste do Sul do Brasil antes do DN, especialmente na primavera; um aumento considerável da umidade específica em níveis baixos associados ao escoamento a leste dos Andes; e uma circulação anticiclônica em níveis elevados semelhantes à alta boliviana. A análise do comportamento da chuva indica que ela é mais alta nos dois dias anteriores ao desastre. Os valores médios de precipitação identificados, juntamente com o comportamento atmosférico observado, permitem identificar a potencial ocorrência de um desastre nas cidades do Sul do Brasil na passagem de um sistema frontal.
Avaliação da evapotranspiração na microrregião do Seridó: uma contribuição metodológica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-02-26) Jesus, Edmir dos Santos; http://lattes.cnpq.br/6925820345407676; ; http://lattes.cnpq.br/5028749958173022; Silva, Fernando Moreira da; ; http://lattes.cnpq.br/3687987476428917; Silva, Mário Pereira da; ; http://lattes.cnpq.br/6527261150258220; Neves, Josemir Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/7524671581334750; Costa, Rafael Ferreira da; ; http://lattes.cnpq.br/4182098589083195
O objetivo desta pesquisa foi estimar avaliar a evapotranspiração na microrregião do Seridó a partir de dados pontuais de alguns municípios pertencentes para verificar os potenciais evapotranspirométricos da região. Os resultados apresentados pelos principais métodos de estimativa deram conta de que o método de Hagreaves-Samani foi o que apresentou melhor ajuste em relação ao método de Penman-Monteith (FAO 56), mostrando ser viável de utilização, apresentando “muito bom” desempenho conforme os dados medidos e estimados para as localidades estudadas. Os métodos de Penman, Thornthwaite e Romanenko não responderam muito bem em pelo menos 4 das localidades estudadas, ficando com o “péssimo” desempenho para o estudo devido a análise estatística ter mostrado resultados menos significativos e não significativos em relação ao método padrão de Penman-Monteith. A simulação de cenários segundo o IPCC foram plotados conforme os aumentos na temperatura média do ar, e utilizando dos métodos de evapotranspiração mostraram que os valores resultantes apontam alta na metade oeste da região do Seridó. E que devido a essas previsões de aumento gradativo na temperatura e conseqüentemente na evapotranspiração, os municípios pertencentes a essa região poderão ser castigados com o alto valor no déficit hídrico. Em complemento a esses resultados foram levantadas questões com relação ao contínuo desenvolvimento da região, pois com o aumento nos altos valores de Eto poderá acarretar sérios problemas às comunidades que necessitam da água disponível em açudes e reservatórios destinados ao abastecimento para consumo, agricultura familiar e a agropecuária.
Avaliação do impacto das mudanças climáticas na América do Sul Tropical usando downscaling dinâmico: histórico e futuro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-06-24) Silva, Maria Leidinice da; Oliveira, Cristiano Prestrelo de; Silva, Cláudio Moisés Santos e; https://orcid.org/0000-0002-2251-7348; http://lattes.cnpq.br/1394248306018449; http://lattes.cnpq.br/2461244145338043; https://orcid.org/0000-0002-9495-3974; http://lattes.cnpq.br/8364369192283433; Gonçalves, Weber Andrade; Freitas, Ana Carolina Vasques; Ambrizzi, Tercio
Vários estudos têm apontado a América do Sul (AS) como uma das regiões continentais com maior grau de vulnerabilidade face às mudanças climáticas. Diante disso, simulações regionalizadas com o Regional Climate Modeling system versão 4.7 (RegCM4.7) acoplado ao Community Land Model versão 4.5 (CLM4.5) sob os cenários de baixa (RCP2.6) e alta (RCP8.5) emissões que interagem com o Fifth Assessment Report do Intergovernmental Panel on Climate Change (AR5-IPCC) foram realizadas sobre a AS tropical (AST). O objetivo é avaliar o Added Value (AV) da modelagem regional por meio do downscaling dinâmico durante o período histórico (1986–2005), bem como analisar os aspectos regionais projetados pelo modelo em reportar as mudanças climáticas no futuro distante (2080–2099). Diante disto, esta pesquisa constituiu de três etapas principais: i) inicialmente, o método Technique for Order Performance by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) – entre outras análises – foi usado para avaliar e ranquear os General Circulation Models (GCM) integrantes do Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) ao reproduzir variáveis de superfície sobre sub-regiões da AST; ii) além de demonstrar uma metodologia de seleção que evita os modelos de entrada menos realísticos, após a seleção do GCM foi realizado o downscaling dinâmico sobre o domínio da AST e, consequentemente a validação das simulações; iii) por fim, os extremos climáticos foram avaliados. O clima sobre o domínio de interesse foi caracterizado com base nas variáveis de precipitação e temperatura do ar próximo à superfície. O clima médio do período histórico foi confrontado com o conjunto de dados mensais do Climate Research Unit versão ts4.02 (CRU). Por sua vez, o conjunto de dados diários do Climate Prediction Center (CPC) foi utilizado para validar os extremos climáticos. Os resultados do método TOPSIS apontam os GCMs BNU-ESM, CSIROACESS1.0, HadGEM-ES, INMCM4, NorESM-ME e MME, como um dos melhores para representar precipitação e/o temperatura sobre sub-regiões da AST. Levando em consideração as limitações computacionais, apenas o HadGEM-ES foi selecionado para dirigir o RegCM4.7 e gerar as simulações e projeções climáticas necessárias para as etapas seguintes deste estudo. Com relação ao downscaling dinâmico, o RegCM4.7 apresenta AV na representação espacial da precipitação e temperatura sobre a região Nordeste do Brasil e parte da Cordilheira dos Andes, principalmente no inverno. No entanto, não representa adequadamente a precipitação sobre a bacia Amazônica, principalmente no verão. As projeções do clima médio indicam que a simulação mais refinada do RegCM4.7 melhora significativamente os padrões espaciais projetados da simulação de resolução mais grosseira do HadGEM2-ES e até modifica o sinal de precipitação em alguns casos, e.g., no outono. Com relação à temperatura, ambos os modelos projetam aumento com maior magnitude para RCP8.5. Com relação aos extremos climáticos, o RegCM4.7 projeta mudanças mais significativas nos índices de precipitação e temperatura do que o HadGEM2-ES de condução, indicando maior sensibilidade às mudanças nos extremos. Embora ainda persistam algumas diferenças e vieses, o RegCM4.7 configurado adequadamente é uma ferramenta viável para estudos climáticos.
Cálculo das incertezas climáticas sobre América do Sul utilizando modelos do CMIP5: aferição através das redes neurais artificiais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-09-30) Santos, Thalyta Soares dos; Mendes, David; ; http://lattes.cnpq.br/4411895644401494; ; http://lattes.cnpq.br/1562606151582291; Souza, Ênio Pereira de; ; http://lattes.cnpq.br/7752212981363912; Spyrides, Maria Helena Constantino; ; http://lattes.cnpq.br/5023632543506327; Torres, Roger Rodrigues; ; http://lattes.cnpq.br/5641165392004404; Gonçalves, Weber Andrade; ; http://lattes.cnpq.br/3901367142857642
Neste trabalho objetivamos analisar as incertezas envolvidas nas projeções de mudanças climáticas na América do Sul (AS) simuladas por inúmeros modelos numéricos de circulação geral acoplado oceano-atmosfera (MCGOA) da Quinta Fase do Projeto do Modelo Intercomparação Acoplado (CMIP5) para a América do Sul. As incertezas nas projeções das mudanças climáticas futuras surgem a partir de fontes diferentes e são introduzidos na sequência de passos no processo de modelação, produzindo assim uma cascata de incertezas (Knutti et al. de 2010;. Giorgi 2005). Essas incertezas projetadas pelos modelos climáticos serão calculadas através do método Reliability Ensemble Averaging (REA) desenvolvido por Giogi e Mearns (2002) que é utilizado para calcular o intervalo de incerteza e uma medida de confiabilidade das mudanças climáticas simuladas por um conjunto de diferentes modelos de circulação geral da atmosfera. O método leva em conta dois critérios de confiabilidade; i) o desempenho do modelo em reproduzir o clima atual e, ii) convergência das mudanças simuladas entre os modelos. O REA será aplicado para os séculos XX e XXI em diferentes cenários do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change ou Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas). Em uma segunda fase, será aplicado também Redes Neurais Artificias (RNA) juntamente com o cálculo das incertezas, para avaliarmos se uso das RNA serão uma boa ferramenta para diminuir as incertezas geradas pelos modelos, melhorando assim a precisão dos mesmos. Assim sendo, com o estudo proposto espera-se avaliar e quantificar detalhadamente os intervalos de incerteza nas mudanças climáticas apresentadas no CMIP5 para a AS, com e sem a utilização de RNA, relacionadas ao uso de diferentes modelos numéricos e futuras emissões de gases de efeito estufa. Avaliando os níveis de incerteza, disponibilizaremos uma ferramenta muito útil para os estudos de impacto, adaptação e vulnerabilidade. Os resultados preliminares deste estudo mostraram que a variação REA para a precipitação é um pouco menor sobre a América Sul em comparação com a média simples conjunto de modelos. A confiabilidade do conjunto de modelos foi satisfatória para toda a América do Sul, indicando boa simulação dos modelos nessa região.
Características da Radiação Ultravioleta Solar e seus efeitos na saúde humana nas cidades de La Paz – Bolívia e Natal – Brasil
(2017-12-15) Coariti, Jaime Rodriguez; Fernandez, José Henrique; Spyrides, Maria Helena Constantino; ; ; ; Mendes, David; ; Leme, Neusa Maria Paes; ; Silva, Francisco Raimundo da; ; Correa, Marcelo de Paula;
Nos últimos anos diversos estudos mostraram que a Radiação Ultravioleta Solar (R-UV) provoca impactos em diversas áreas, entre elas, destacam-se a saúde humana e a climatologia. As cidades de La Paz – Bolívia e Natal – Brasil caracterizam-se por apresentar fluxos de RUV elevados ao longo de todo o ano. Tais cidades possuem características típicas e próprias: Natal é uma cidade litorânea, com clima tropical, enquanto La Paz está localizada a uma altitude acima de 3.600 m, nos Andes. Este trabalho teve como principais objetivos: 1) avaliar o comportamento dos níveis de R-UV em solo, por meio do índice ultravioleta (IUV); as Doses Mínimas Eritematosas (DEM) e a Dose Eritêmica Acumulada (DEA), nas cidades de La Paz e Natal, no período compreendido entre 1997 a 2012; 2) realizar uma descrição das principais características climáticas destas cidades que possam detectar potenciais fatores que justifiquem patamares tão elevados de radiação e 3) avaliar a incidência de fotodermatoses (FTD) observadas em La Paz, buscando sua possível associação com fatores climáticos. As informações de casos de FTD na cidade de La Paz foram coletadas na Policlínica Central do Hospital “Caja Nacional de Salud” (CNS). As informações de R-UV foram obtidas por espectrofotômetros Brewer, instalados em ambas as localidades. Referente à área de saúde, utilizou-se as equações de estimação generalizada para a determinação do risco relativo de FTD por sexo e faixa etária e as taxas de incidência de FTD foram assim avaliadas. Com relação à intensidade da R-UV, realizou-se uma validação da informação coletada pelos espectrofotômetros por meio de modelagem. Observou-se que, independente da época do ano, no horário próximo ao meio dia, os registros de IUV corresponderam às escalas “Muito Alto e Extremo” nas duas cidades. A DEM para fototipos IV (450 Jm-2) foi atingida já nas duas primeiras horas do dia. Nos verões, a DEA atingiu um máximo de 12.950 Jm-2 em La Paz e 7.546 Jm-2 em Natal. Em La Paz, registraram-se 12.153 casos de FTD dos quais 63,7% correspondem ao sexo feminino. A Taxa média de Incidência (TI) foi de 31 casos por 100.000 habitantes, evidenciando um risco 4,7 vezes maior nos idosos comparado àquele da faixa de 0 a 4 anos. Uma das principais dificuldades no desenvolvimento desta pesquisa foi referente ao acesso à informação de saúde em Natal em um hospital de referência (Hospital Universitário Onofre Lopes - HUOL-UFRN). Dado que a pesquisa teria que ser submetida a um comitê de ética para avaliação e/ou aprovação. Porém, não havia garantia de ser aprovada. No intuito de não adiar o estudo decidiu-se por restringir a análise dos casos clínicos apenas à cidade de La Paz. Referente à saúde da população em La Paz destaca-se que a incidência de FTD no sexo feminino é maior em relação ao masculino, com especial destaque na faixa etária de 15 a 59 anos. Conclui-se que há necessidade de adoção de novas políticas e estratégias educativas de proteção individual, tanto em La Paz quanto em Natal, devido à exposição das populações dessas cidades aos altos fluxos de R-UV observados em solo.
Caracterização de profundidade óptica de aerossóis atmosféricos no nordeste brasileiro: um estudo através do sistema de modelagem EURAD-IM com assimilação de dados
(2019-09-24) Oliveira, Aline Macedo de; Hoelzemann, Judith Johanna; Elbern, Hendrik Viktor; ; ; ; Silva, Cláudio Moisés Santos e; ; Gonçalves, Weber Andrade; ; Albuquerque, Taciana Toledo de Almeida;
Desde os primeiros modelos numéricos criados para a Previsão Numérica do Tempo (PNT) procuram-se formas para melhorar precisão e qualidade dos seus resultados. Modelos numéricos aplicados à previsão químico-atmosférica são considerados recentes quando comparados aos aplicados a PNT. Com o intuito de melhorar o resultado dos modelos numéricos, adota-se o uso de técnicas como a assimilação de dados (AD). A AD faz uso de dados já modelados com observações disponíveis para fornecer um resultado o mais fidedigno com a realidade. Dentre os diversos tipos de modelos, por vezes, considera-se modelos de transporte químico que estudam e preveem o comportamento de gases e partículas na atmosfera. Dentre estes o modelo EURAD (EURopean Air Pollution Dispersion) e sua forma inversa, o EURADIM, desenvolvido pela Universidade de Colônia, na Alemanha, opera em escalas regional e hemisférica, faz o cálculo de transporte, difusão e transformação química de cerca de 70 espécies químicas. Além disto, inclui o método de assimilação de dados variacional em três e quatro dimensões (3D-VAR e 4D-VAR), que tem como objetivo, minimizar a função de custo, definida no tempo e espaço. O objetivo principal deste trabalho é caracterizar a Profundidade Óptica dos Aerossóis (AOD) através de um método de assimilação de dados em três dimensões, 3D-VAR do modelo EURAD-IM e do uso de dados de sensoriamento remoto para a região nordeste do Brasil (NEB). No NEB a falta de dados observacionais in situ torna a avaliação dos dados de modelagem um desafio. Por esta razão a AOD derivada do MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) a bordo dos satélites AQUA e TERRA foi utilizada de duas formas: para caracterizar as partículas de aerossóis na região e, em seguida, para a assimilação de dados no modelo EURAD-IM. Para a primeira, fez-se uma análise de 10 anos (de 2005 a 2014) e observou-se que no NEB, os aerossóis no NEB caracterizam-se por baixa carga na maior parte dos anos, com valor da média dos dez anos de 0,2, exceto em duas estações definidas, nos meses de janeiro a março e de agosto a outubro. Os aerossóis na região são oriundos de emissões de partículas de outras regiões. Este padrão foi observado durante todos os anos do período analisado. Além disto, observou-se a presença de sal marinho (aerossol dominante na região), poeira do deserto, poluição urbana e queimadas, entre outros. As simulações com o modelo EURAD-IM foram realizadas no ano de 2014 para a região. Como dados de entrada meteorológicos foi utilizado o modelo meteorológico Weather Research and Forecasting (WRF) e como condições de fronteira química, dados do Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS). Foi observado que o EURADIM tem uma boa correlação com os dados do MODIS, exceto nos meses em que a AOD tem valores mais elevados (principalmente de agosto a outubro). Nestes meses o EURAD-IM superestima os valores de AOD para a região. Estudos de caso considerando a assimilação de dados, mostraram que o método funciona para o estado, mostra boa correlação com os dados observados, melhorando os resultados da modelagem pura.
Caracterização do transporte de aerossóis de poeira saariana sobre Natal-RN através da técnica de despolarização LIDAR
(2019-04-26) Guedes, Anderson Guimarães; Landulfo, Eduardo; Fernandez, José Henrique; ; ; ; Costa, Francisco Alexandre da; ; Lopes, Fábio Juliano da Silva; ; Mariano, Glauber Lopes; ; Ristori, Pablo Roberto;
O transporte de poeira saariana pode atingir distâncias de até 5000 km e estima-se que cerca de 40 milhões de toneladas de poeira são transportadas anualmente do Saara para a bacia amazônica, tendo importante papel como a sua principal fonte de nutrientes. Em 2016 foi instalado em Natal o primeiro sistema LIDAR brasileiro com canais de despolarização, o DUSTER, projetado para estudos atmosféricos de transporte e caracterização de aerossóis sobre o Atlântico Sul. O sistema DUSTER possui 4 canais de detecção,1064 nm, 355 nm e os canais de despolarização 532 s nm e 532 p nm. A pesquisa foi conduzida para calibrar o sistema DUSTER, aplicando o método Δ90∘ e caracterizar os aerossóis atmosféricos que estão sendo transportados sobre a região atmosférica de Natal. A aquisição de dados ocorreu durante as campanhas científicas que foram designadas como MOLOTOV ZERO (fevereiro/2016 à julho/2016), MOLOTOV I (dezembro/2016 à fevereiro/2017) e MOLOTOV II (novembro/2017 à fevereiro/2018). Os dados obtidos pelo DUSTER permitiram calcular a razão de despolarização linear de partículas (𝛿 𝑝 ), parâmetro fundamental na caracterização dos aerossóis atmosféricos. Os valores mínimo e máximo de 𝛿 𝑝 durante as campanhas MOLOTOV ZERO, MOLOTOV I e MOLOTOV II, foram de 0, 02±0, 003 e 0, 29±0, 023, 0, 02±0, 002 e 0, 28±0, 006, 0, 01±0, 007 e 0, 14±0, 009, respectivamente. Houve apenas 2 eventos detectados compatíveis com aerossol de poeira saariana. A classificação das intrusões de aerossóis sobre a região atmosférica de Natal, indicou que são constituídos predominantemente por aerossóis marinhos. Em alguns episódios foi possível detectar misturas de aerossol marinho+aerossol de poeira, contudo, misturas entre aerossol marinho e aerossol de queima de biomassa foram predominantes. Dados do fotômetro CIMEL, instalado próximo ao DUSTER, corroboram as análises e indicam que há maior concentração de aerossóis de origem marinha e de poeira saariana em duas campanhas (MOLOTOV ZERO e MOLOTOV II). Análises de retrotrajetórias do modelo de transporte HYSPLIT explicam de forma satisfatória a presença de aerossóis de queima de biomassa na atmosfera localmente indicando que sua origem é a costa oeste do continente africando em latitudes mais ao sul, já o transporte de aerossóis de poeira saariana estão ligados à região central africana. Os dados da pesquisa também foram correlacionados com os do satélite CALIPSO e sistema CATS (embarcado na Estação Espacial Internacional), indicando a presença de aressóis compatíveis, em alguns casos, com as detectadas com o DUSTER em solo.
Caracterização dos relâmpagos ocorridos na região Nordeste do Brasil, por meio de sensoriamento remoto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-31) Abreu, Lizandro Pereira de; Gonçalves, Weber Andrade; Mattos, Enrique Vieira; http://lattes.cnpq.br/3901367142857642; https://orcid.org/0000-0001-6427-3356; http://lattes.cnpq.br/2192289338587795; Bezerra, Bergson Guedes; Alcântara, Clênia Rodrigues; Rodrigues, Daniele Tôrres; Farias, Wendell Rondinelli Gomes
Devido às suas características agressivas e devastadoras, os relâmpagos se constituíram na história da humanidade como o ponto central das observações de diversas comunidades científicas ao redor do mundo, fazendo com que o conhecimento científico em relação ao fenômeno evoluísse significativamente. Entretanto a nossa capacidade de representar sua variabilidade espacial e temporal, bem como sua relação com as demais características ambientais permanecem como um desafio-chave. Estima-se que cerca de 60-75 milhões de relâmpagos ocorram anualmente, sendo esses responsáveis pela morte de aproximadamente 132 pessoas todos os anos no Brasil. A região Nordeste do Brasil (NEB) concentra 18 % da totalidade de óbitos ocorrida em todo o território nacional, e se considerarmos a população das diferentes regiões, o estado do Piauí apresentou a maior taxa de mortalidade da região (1,8 mortes por milhão); sendo esse valor bastante superior à taxa nacional (0,8) e do próprio NEB (0,5). Nesse sentido, o presente trabalho buscou avaliar a ocorrência de relâmpagos na região Nordeste do Brasil, caracterizando a sua relação com a microfísica de nuvens e desastres naturais. Dentro deste escopo foram utilizados dados de duas plataformas orbitais distintas: i) a partir do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) foram utilizados os dados dos sensores Lightning Imaging Sensor (LIS), TRMM Microwave Imager (TMI) e Precipitation Radar (PR), onde o primeiro fornece dados sobre a ocorrência de relâmpagos em toda a faixa tropical do planeta e os dois últimos oferecem informações sobre as características microfísicas das nuvens e estimativa da taxa de precipitação; ii) a partir do satélite Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES-16) foram utilizados dados dos sensores Geostationary Lightning Mapper (GLM), sobre ocorrência e localização de relâmpagos e Advanced Baseline Imager (ABI) um sensor de 16 canais, sendo 2 no visível, 4 no infravermelho próximo e 10 no infravermelho. Primeiramente, os dados do TRMM foram analisados a fim de buscar estabelecer uma relação entre a ocorrência de relâmpagos e as características microfísicas das nuvens (conteúdo integrado de gelo, conteúdo integrado de água de chuva, altura do nível de congelamento, precipitação convectiva e precipitação em superfície), comparando-os em função de classes de ocorrência de relâmpagos, localização espacial e perfis atmosféricos. Posteriormente, foi realizada uma distribuição dos relâmpagos aferidos pelo GLM, para entender sua variabilidade espacial e temporal. Finalmente, buscouse também avaliar a relação entre as variáveis dos relâmpagos e a ocorrência de desastres naturais no NEB. Os estados do Maranhão, Piauí e Bahia concentram as regiões com maior densidade de relâmpagos. Uma maior ocorrência de relâmpagos está associada a valores mais altos de conteúdo gelo (>38,9 kg.m−2), conteúdo de água de chuva (>2 kg.m−2), precipitação convectiva (>5 mm.h−1) e precipitação na superfície (>7 mm.h−1), além de valores de altura do nível de congelamento ligeiramente mais altos. As regiões com alta densidade de relâmpagos (>20 relâmpagos.km-2 .ano-1 ), em média, não possuem relâmpagos de grande área (>1000 km²), energia (>1500 fJ) e duração (>400 ms). Quanto aos sistemas, a Zona de Convergência Intertropical, além de ser importante para precipitação, também um sistema gerador de uma quantidade significativa de relâmpagos, sendo comumente relacionada a desastres naturais em sua área de atuação. É esperado que, com o estabelecimento dos locais e períodos de maiores ocorrências e as características dos relâmpagos, bem como a definição da participação de cada variável microfísica estudada na ocorrência de relâmpagos, o entendimento em relação ao fenômeno possa aumentar, além da diminuição das fatalidades associadas a ele.
O clima e o planejamento energético no Nordeste do Brasil
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-11-29) Santos, Nicorray de Queiroz; Lima, Kellen Carla; Spyrides, Maria Helena Constantino; http://lattes.cnpq.br/5023632543506327; http://lattes.cnpq.br/4524628383146981; http://lattes.cnpq.br/8858263131681301; Silva, Allan Rodrigues; Gomes, Ana Carla dos Santos; Ribeiro, Marcos Samuel Matias
A escassez hídrica e abundância do recurso eólico no Nordeste do Brasil constitui um tópico relevante para o estudo focado no planejamento energético. Atualmente, a energia elétrica é tratada como insumo sensível na cadeia produtiva e, portanto, apesar da considerável tradição no uso desta matriz, a energia elétrica apresenta no cenário interno consideráveis restrições, devido às limitações da disponibilidade do recurso hídrico. Sua relação intrínseca com o clima precede a necessidade de novas matrizes surgirem como suspiro de complementariedade. Dessa forma, o objetivo geral da pesquisa foi identificar a influência do clima na geração de energia elétrica no Nordeste do Brasil. A tese de doutorado está dividida em dois artigos. No primeiro, identificaram-se as variáveis climáticas relevantes que influenciam a geração hidroelétrica. Os dados mensais utilizados foram a vazão (período de 1964 a 2017), volume útil do Reservatório (Sobradinho), Dipolo do Atlântico Tropical, anomalias de temperatura da superfície do mar no Pacífico Equatorial, precipitação, geração, carga e importação de energia elétrica entre os anos de 2000 a 2017. A metodologia foi embasada na inferência estatística, componentes principais e modelo de regressão dinâmica. Os resultados mostraram redução de 30% na vazão a montante do reservatório de Sobradinho passando de 2.027 m3 .s−1 para 1.428 m3 .s−1 . Utilizando os escores das componentes principais no modelo de regressão dinâmica, houve redução na geração pela fonte hídrica em até 40%. O segundo artigo objetivou analisar o comportamento dos ventos no interior do Nordeste do Brasil, relacionado aos índices oceânicos e do clima e seu impacto na densidade de potência no período de 2013 a 2020. Para tanto, ajustaram-se os modelos estocásticos de Weibull e modelo de regressão dinâmica com dados de velocidade do vento mensal observados de torres anemométricas a 80 metros e 10 metros de altura em uma região de terreno complexo para o período de 2013 a 2020. Verificou-se, particularmente, no ano de 2016 e 2020, significativa influência negativa na densidade de potência com o El Niño e Dipolo do Atlântico, respectivamente. Confirmaram-se tendências decrescentes das séries temporais de vento a 80 e 10 metros e também do Dipolo do Atlântico. Além do efeito da sazonalidade incorporada ao modelo de regressão observou-se que a intensidade do vento depende da pressão atmosférica, umidade do ar e temperatura ambiente. Dessa forma, conclui-se que o clima é parte integrada do processo de planejamento energético e deve ser obrigatoriamente utilizado em análises relacionadas às fontes de geração de energia elétrica que dependam exclusivamente de recursos naturais como vazão, precipitação, vento, pressão atmosférica, umidade relativa do ar, temperatura e densidades do ar e da água, especialmente para matriz hídrica e eólica, tema central desse trabalho, contribuindo assim, para uma transição energética adequada.
Controles biofísicos e ambientais da evapotranspiração em pastagens tropicais sob condições de sequeiro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-24) Silva, Israel Walter Hilário da; Bezerra, Bergson Guedes; Costa, Gabriel Brito; https://orcid.org/0000-0002-5254-489X; http://lattes.cnpq.br/0980355943575182; https://orcid.org/0000-0002-1566-3304; http://lattes.cnpq.br/1901216516407999; https://orcid.org/0000-0002-9654-5261; http://lattes.cnpq.br/5659345555242426; Silva, Claudio Moisés Santos e; Lima, José Romualdo de Sousa; Rodrigues, Thiago Rangel
As pastagens cobrem cerca de 25% da área global, sendo maior do que qualquer outro uso da terra. No Brasil equivale a 32% da área total usada pela agricultura, e, predominantemente para produção de pecuária de ruminantes. Ao mesmo tempo que contribui para a intensificação das mudanças climáticas, a pecuária de ruminantes se apresenta como um setor estratégico na garantia da segurança alimentar que está seriamente ameaçada pelas próprias mudanças climáticas. Para vencer esse desafio de garantir segurança alimentar diante de mudanças climáticas será necessária a adoção de sistemas de produção dotados de práticas que maximizem a eficiência e promovam o uso sustentável dos recursos naturais. Sabe-se que a evapotranspiração (ET) é o principal impulsionador da partição do balanço energético e influencia os ciclos hidrológicos e de carbono em escalas globais, regionais e locais. Além disso, é o principal requisito para o desenvolvimento de estratégias para melhorar o uso da água na agricultura. Sendo assim, existe uma estreita relação entre ET e chuvas, principalmente em ambientes tropicais. Portanto, o objetivo do presente estudo é avaliar como a ET de uma pastagem tropical sob condições de pastejo respondem à variabilidade sazonal e interanual das forçantes meteorológicas. Os dados foram oriundos de uma campanha experimental em uma área (Brachiaria brizantha) pastejada por ovinos na Escola Agrícola de Jundiaí (EAJ). Foram coletados dados do balanço de energia e ET utilizando o método do eddy covariance (EC) e analisados com base em dados de dois anos agrícolas (2015-2016 e 2016-2017). Os resultados apontam anomalia na precipitação negativa (-59 mm) e positiva (356 mm), respectivamente. A ET apresentou sazonalidade pronunciada, estreitamente alinhada com a sazonalidade das chuvas. Médias diárias mais baixas foram observadas durante a estação seca em ambos os anos agrícolas (1,01 ± 0,60 e 0,89 ± 0,44 mm, respectivamente). Por outro lado, maiores médias diárias foram observadas no período chuvoso (2,44 ± 0,75 e 4,83 ± 0,96 mm, respectivamente). Os padrões Gs e a correlação significativa entre Gs, Ω e α (p < 0,01) indicam que o controle superficial prevalece sobre o controle atmosférico em escala anual. Esta relação é provavelmente induzida por um mecanismo de controle vegetativo estomático, que protege a vegetação contra a perda excessiva de água durante períodos de altas temperaturas e baixos níveis de umidade.
A dengue no Nordeste do Brasil: análise do espaço-temporal e dos aspectos do clima e sociossanitários
(2018-11-19) Souza, Marcelo Luís de Amorim; Andrade, Lara de Melo Barbosa; Spyrides, Maria Helena Constantino; ; ; ; Silva, Cláudio Moisés Santos e; ; Cabral Júnior, Jorio Bezerra; ; Noronha, Kenya Valeria Micaela de Souza;
A dengue atualmente é considerada uma das doenças humanas mais importantes provocadas por mosquitos nas zonas tropicais e subtropicais e tem gerado impactos social e econômico ao Brasil e, particularmente, à saúde humana. O Nordeste do Brasil (NEB) tem vivenciado sucessivos surtos epidêmicos da doença. Em virtude disso, objetivou-se, neste trabalho, estimar as taxas de incidência de dengue para os municípios do NEB, com o intuito de identificar hotspots pelo método do espraiamento da dengue na região. Considerou-se, na análise espacial, as regiões Pluviometricamente Homogêneas do NEB. Pretendeu-se também estimar o Risco Relativo de taxas epidêmicas de incidência da dengue segundo a classificação do Índice de Infestação Predial (IIP). E, por fim, objetivou-se ainda estimar perfis de vulnerabilidade climática e sociossanitária à incidência da dengue nos municípios do NEB. Os dados foram do Ministério da Saúde, IBGE, PNUD e da ANA. O período de análise dos dados foi de 2001 a 2015. Os métodos utilizados foram: Bayesiano Empírico, Índice Global Moran, Risco Relativo, Grade of Membership (GoM) e os testes: t de Student para amostras pareadas, Pearson e Kruskal-Wallis. Os resultados mostraram que 66,56% (em 2002), 49,73% (em 2010) e 62,19% (em 2014) dos municípios do NEB registraram taxas pré-epidêmicas (100 300) de dengue. O Norte e o Sul do Semiárido (NS e SS) estão entre as áreas que apresentaram as maiores taxas de incidência de dengue (TI > 300). Em 2014, a maioria dos municípios (473), que realizou o LIRAa/IIP, estava em situação de Alerta (1,004,00). Constatou-se associação entre a classificação do IIP e da taxa de incidência (valor-p<0,001), indicando Risco Relativo de dengue 1,20 vezes maior (IC 95%: 0,97 – 1,48; valor – p: 0,0803) em municípios com IIP em situação de Alerta e 1,81 vezes maior (IC 95%: 1,43 – 2,29; valor – p< 0,001) naqueles com IIP em situação de Risco, quando comparados àqueles com IIP satisfatório. Constatou-se, a partir da utilização do GoM, que 64,9% dos municípios nordestinos apresentaram-se nos Perfis 2 e 3 (com alto IIP e alta incidência da dengue), o que demonstra a gravidade da doença para a região. Quanto à distribuição espacial dos Perfis predominantes, gerados pelo GoM, observou-se que o perfil com predominância 1 (25%) (com os perfis mistos PM1-12 e PM1-13) foi preponderante nos estados do Maranhão, Piauí e Alagoas. O perfil com predominância 2 (41,3%) (com os perfis mistos PM2-21 e PM2- 23) foi representativo nos estados do Ceará, Paraíba, Rio Grande do Norte e Bahia. A predominância do perfil 3 (23,6%) (com os perfis mistos PM3-31 e PM3-32) foi registrada com maior expressão nos estados de Sergipe, Rio Grande do Norte e Pernambuco. Os resultados apontaram implicações significativas na identificação de áreas com tendências de epidemia de risco de dengue numa das regiões do Brasil mais vulneráveis às variabilidades climáticas.
Densidade de potência eólica a partir de ensembles de modelos climáticos regionais no Nordeste do Brasil para o passado recente e futuro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-02-26) Gurgel, Augusto de Rubim Costa; Lima, Kellen Carla; http://lattes.cnpq.br/4524628383146981; https://orcid.org/0000-0002-0581-9475; http://lattes.cnpq.br/0169161961991874; Nascimento, Diego Silveira Costa; Sales, Domingo Cassain; Ribeiro, Marcos Samuel Matias; Coutinho, Maytê Duarte Leal
O aumento significativo no consumo de energia elétrica e consequente, o aumento da emissão de gases de efeito estufa fez com que fontes de energia limpa passassem a ser mais exploradas em todo o mundo. No Brasil, em especial, observou-se o desenvolvimento das energias eólica e solar, principalmente, na região do Nordeste do Brasil (NEB). Dessa forma, o objetivo geral desta tese é realizar ensembles de alta resolução pertencentes ao projeto CORDEX por meio de técnicas estatísticas simples e robustas e por aprendizado de máquina a fim de projetar a velocidade do vento e a densidade de potência eólica para diferentes áreas do NEB sob dois cenários climáticos para um futuro próximo (2041-2060) e distante (2081-2099) e comparálas com o passado recente (1986-2005). A tese está organizada no formato de artigos. No primeiro artigo, avaliou-se como a velocidade do vento se relacionava com outras variáveis climáticas. Para tanto, utilizou-se a Análise de Componentes Principais (ACP) para correlacionar a velocidade do vento com a temperatura do ar, a umidade relativa do ar e a precipitação a partir do Modelo Climático Regional (MCR) RegCM4.7_HadGEM2-ES para o Rio Grande do Norte, no passado recente de 1986 a 2005. Como resultado, utilizou-se apenas a CP1 pois apresentou 75,74% da variabilidade dos dados e autovalor acima de 1. A velocidade do vento teve forte correlação negativa com a precipitação e umidade relativa do ar, -0,91 e -0,94, respectivamente. No segundo artigo, foi calculada a densidade de potência eólica para áreas do NEB no passado recente de 1986 a 2005. Diante disso, primeiramente, validou-se a reanálise ECMWF-ERA5 com os dados observados de forma espacial. Em seguida, os MCR RegCM4.7, RCA4 e Remo2009 foram validados com a reanálise, e observou-se valores de superestimação acima de 1m/s em diversas áreas do NEB no período seco (julho a dezembro). Quatro áreas no NEB foram escolhidas para estudo com base na quantidade de parques eólicos e nos diferentes aspectos climáticos: o norte do Ceará (N-CE), o norte do Rio Grande do Norte (N-RN), o Planalto da Borborema (Borborema) e o centro da Bahia (C-BA). Os MCR com melhores índices estatísticos em cada área foram escolhidos para realizar o cálculo da densidade de potência eólica. O N-RN e o N-CE foram as áreas que apresentaram maior densidade de potência eólica no passado recente. Por fim, no terceiro artigo, foram aplicadas técnicas de média aritmética e outras técnicas robustas para realizar ensembles nas mesmas áreas escolhidas no artigo anterior e mesmo período (passado recente). As técnicas de média aritmética e combinação convexa apresentaram alta subestimação da velocidade do vento para o primeiro semestre, exceto a área da C-BA, e alta superestimação para o segundo semestre. As demais técnicas conseguiram representar bem (medianas próximas) a reanálise ECMWF-ERA5 em todas as áreas estudadas no NEB. A partir da análise do Diagrama de Taylor e dos índices estatísticos de concordância de Willmott e a razão dos desvio-padrão, a técnica que melhor representou a reanálise em todas as áreas de estudo do NEB, foi a PCR. Assim, a partir dessa técnica foi realizada o cálculo da densidade de potência eólica, tanto para o passado recente como para o futuro próximo e futuro distante, mediantes os RCP 2.6 e 8.5. Considerou-se, que há uma estabilidade nos valores da densidade de potência eólica para o futuro próximo e distante. Portanto, a área do N-RN apresentou a maior densidade de potência eólica do NEB, seguido do N-CE, Borborema e C-BA, tanto para o passado recente quanto para os futuros próximo e distante.
Desastres naturais no Nordeste do Brasil: aspectos meteorológicos, sociossanitários e populacionais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-23) Ribeiro, Marcos Samuel Matias; Andrade, Lara de Melo Barbosa; Lima, Kellen Carla; ; http://lattes.cnpq.br/4524628383146981; ; http://lattes.cnpq.br/0327817672623352; ; http://lattes.cnpq.br/2448455825508406; Lara, Idemauro Antônio Rodrigues de; ; http://lattes.cnpq.br/2458007865506934; Cabral Júnior, Jorio Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/7439808091974845; Spyrides, Maria Helena Constantino; ; http://lattes.cnpq.br/5023632543506327; Amaro, Venerando Eustaquio; ; http://lattes.cnpq.br/4215328958233942
Ao longo dos anos, a variabilidade climática na região Nordeste do Brasil (NEB) vêm tornando mais frequentes as ocorrências de eventos climáticos extremos, com períodos de excesso e déficit de precipitação, causando grandes impactos na sociedade e sendo um dos fatores que potencializa os registros de Desastres Naturais. As estiagens e secas, enxurradas e inundações vêm ocasionando grandes prejuízos para a população. O objetivo deste estudo foi analisar as ocorrências de desastres naturais no NEB, identificando os potenciais fatores meteorológicos, sociais, sanitários e ambientais associados, além de estimar as respectivas probabilidades de risco aos eventos registrados. No primeiro artigo objetivou-se identificar a distribuição espaço temporal dos registros de desastres naturais no período de 1991 a 2013, caracterizando as ocorrências dos desastres nas mesorregiões a partir dos aspectos meteorológicos e sociosanitários. Utilizou-se da metodologia Grade of Membership baseada na lógica fuzzy, para se definir os perfis na região. No segundo artigo utilizaram-se os Modelos Aditivos Generalizados de Posição, Escala e Forma, a fim de estimar a relação entre os eventos de desastres naturais frente às condições de extremos climáticos, condições sociosanitárias e populacionais, considerando-se os eventos de maior frequência para a Região, como as estiagens/secas, enxurradas e inundações. Por fim, o terceiro artigo culminou com um estudo de caso com o intuito de analisar as condições atmosféricas associadas ao evento de precipitação intensa ocasionada por um Distúrbio Ondulatório de Leste (DOL), bem como as condições ambientais relacionadas ao movimento de massa ocorrido entre os dias 14 e 15 de junho de 2014, no bairro de Mãe Luiza, Natal/RN. Os resultados do artigo 1 apontaram para a caracterização de três perfis com características distintas. O Perfil 1 apresentou mesorregiões favoráveis aos indicadores de excesso de precipitação, com eventos de enxurradas e seca, além de melhores condições sociosanitárias e maior percentual de urbanização, localizando-se na parte leste do NEB. O Perfil 2 agregou as unidades que são desfavorecidas pela irregularidade das chuvas, maiores ocorrências de seca, condições moderadas para os aspectos sociais, sanitárias e de urbanização, abrangendo parte das delimitações do Semiárido Brasileiro. O Perfil 3 caracterizou-se por condições propícias aos indicadores de excesso de precipitação, com maior frequência das inundações, de baixa urbanização e desfavorecido de condições sociosanitárias. O artigo 2 revelou a predominância dos desastres de seca no NEB, representando 81,1% dos decretos. Os resultados mostraram que as componentes de excesso de chuva e das condições de clima úmido associam-se positivamente com as enxurradas e inundações e negativamente com a seca. Porém, o número de dias consecutivos secos contribuiu de forma inversa com as enxurradas e inundações, como seria esperado. Nos aspectos ambientais, os serviços inadequados de saneamento e coleta de lixo contribuíram significativamente com o aumento de desastres de secas e de enxurradas. A precariedade no abastecimento de água também foi um fator de aumento nos desastres de seca. No terceiro artigo, constatou-se, com base na análise das condições geológicas, geomorfológicas, pedologicas, coeficiente de deflúvio, cobertura vegetal e uso e cobertura do solo, uma área expressiva classificada como de alta e muito alta vulnerabilidade aos movimentos de massa que, potencializados pelas precipitações intensas provenientes do DOL, ocasionou o desastre no bairro de Mãe Luiza. O conhecimento acerca do comportamento das ocorrências de desastres naturais ao longo dos anos e suas relações com os fatores sociosanitários e populacionais podem subsidiar na gestão de ações e políticas públicas eficazes para a mitigação aos desastres naturais.
Desenvolvimento e calibração de fotômetro solar para medições da profundidade óptica por aerossóis e coluna de água precipitável
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-06-10) Cerqueira Júnior, João Gualberto de; Leme, Neusa Maria Paes; ; http://lattes.cnpq.br/8905988911553483; Hoelzemann, Judith Johanna; ; http://lattes.cnpq.br/6590472437235971; ; http://lattes.cnpq.br/4207470264780724; ; http://lattes.cnpq.br/3701656811880107; Marinho, George Santos; ; http://lattes.cnpq.br/0490476694313938; Veissid, Nelson; ; http://lattes.cnpq.br/3157350121782582; Correa, Marcio Assolin; ; http://lattes.cnpq.br/2531075321550052; Pereira, Enio; ; http://lattes.cnpq.br/0638551133292550
O objetivo do trabalho foi estudar a possibilidade de calibração do fotômetro solar multibanda (FSM-4), desenvolvido para esse trabalho, que opera nas bandas de 500 nm, 670 nm 870 nm e 940 nm. Investigou-se a estabilidade da profundidade óptica da atmosfera em um sítio na cidade de Caicó/RN, situada região semiárida do nordeste do Brasil. O sítio é uma região afastada de grandes centros e de atividades geradoras de poluição atmosférica. Foram coletados dados de irradiância solar direta em duas campanhas distintas durante o período seco, sendo uma em Dezembro de 2012 e outra em Setembro de 2013, para fins de calibração do protótipo. Para a calibração foram utilizados os métodos de Langley (ML) e método modificado de Langley (MLM), fazendo-se uso das medidas coletadas. Para as bandas de 500 nm, 670 nm e 870 nm, utilizadas para a medida da profundidade óptica por aerossóis (AOD), foi utilizado o ML e para a banda de 940 nm, na qual é medida a coluna de água precipitável (PWC) ou vapor de água na atmosfera, utilizou-se o MLM. Dentre os vários componentes constituintes da atmosfera, o vapor de água e os aerossóis são os que apresentam a maior variabilidade temporal, devido a fenômenos naturais e antropogênicos, e exercem um papel importante no balanço de energia do planeta. O que justifica os esforços para o desenvolvimento de um equipamento de baixo custo. Assim, por meio do ML e MLM aplicado aos dados coletados, foram observadas variabilidades na AOD e PWC para as quatro bandas, nos dois períodos estudados. Essa variabilidade da AOD e PWC no momento da coleta, que se dá por meio do espalhamento ou absorção da radiação solar na atmosfera, prejudicam o ajuste da reta aos dados e dificultando a obtenção da constante de calibração. Entretanto a região ainda não pode ser totalmente descartada como sítio de calibração, pois as campanhas foram de duração reduzida e as metodologias devem ser testadas em outros períodos do ano. Como alternativa para a calibração do fotômetro solar, foi feito um estudo de curta duração, junto ao fotômetro da rede mundial AERONET (AERsol RObotic NETwork), instalado em Petrolina/PE, da agência espacial americana (NASA). Foram coletados dados durante três dias com os instrumentos AERONET e FSM-4 operados simultaneamente no mesmo local. Por meio das técnicas de ML e MLM foram obtidos valores para teste das constantes de calibração. Foi observada uma convergência dos valores, apesar da pouca quantidade de dados coletados. A metodologia mostrou-se uma alternativa viável para a calibração do FSM-4.

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