Extremos climáticos de precipitação e suas projeções sobre o Brasil utilizando as gerações de modelos do CMIP
dc.contributor.advisor | Oliveira, Cristiano Prestrelo de | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0003-2871-1595 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2461244145338043 | pt_BR |
dc.contributor.author | Medeiros, Felipe Jeferson de | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2451224020373508 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Silva, Cláudio Moisés Santos e | |
dc.contributor.referees2 | Diaz, Álvaro Javier Avila | |
dc.contributor.referees3 | Silva, Maria Leidinice da | |
dc.contributor.referees4 | Silva, Wanderson Luiz | |
dc.date.accessioned | 2024-11-18T20:41:28Z | |
dc.date.available | 2024-11-18T20:41:28Z | |
dc.date.issued | 2024-08-28 | |
dc.description.abstract | The occurrence of extreme climate events usually causes numerous economic and social losses, especially in vulnerable and low adaptive capacity areas, such as Brazil. In this context, the main goal of this study is to investigate the pattern and trends of the extreme precipitation climate events and their future changes during the 21st century using projections from the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP). Within this scope, several General Circulation Models (GCMs) from different generations of CMIP have been used. With the daily data from these models, extreme weather conditions were calculated, such as the number of dry and heavy rainfall days, and several extreme precipitation climate indices suggested by the Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI) for the historical period (1981-2005) and their projections until the end of the 21st century considering different emissions scenarios. Statistical metrics such as Mean Bias Error (MBE), Percent Bias (PBIAS), RMSE-observations standard deviation ratio (RSR), refined index of agreement (dr ) and Pearson correlation coefficient (CORR). Furthermore, the comprehensive model rank (Mr rank) was applied to analyze whether the evolution of the CMIP models provided an improvement in the simulation of extreme climate events. The results indicated that the number of dry days are project to increase over the entire NEB territory, especially during DJF and MAM and more pronounce in the east coast, with projections that these conditions will be more severe under the SSP5-8.5 scenario. The number of dry days may increase up to 15%. For heavy rainfall days, although the results indicate that the number of days with heavy precipitation will be more frequent in the future (the increase can exceed 140%), the analysis show that under the low (SSP2-4.5) or intermediate (SSP3-7.0) forcing scenarios the HRD tends to be higher than in the most pessimistic scenario (SSP5-8.5). Regarding the performance of extreme climate indices, results reveal that CDD are the most challenging precipitation index to be simulated, while the best ones were PRCPTOT and R20mm. The model performance shows that CMIP3 has the best skill for Northeast Brazil, CMIP5 for Center-West, and CMIP6 for North, Southeast and South regions. Thus, at least for Brazil, the evolution of the ESMs from CMIP did not reflect a substantial improvement in the representation of precipitation climate extremes over all Brazilian regions. In addition, all the models across CMIP generations have difficulty in simulating the observed trends. This indicate that improvements are still needed in CMIP models. Despite the relative low performance in the historical climate, the climate projections indicate a consensus signal among most of precipitation climate extremes and CMIP generations, which increase its reliability. Overall, the extreme precipitation events are projected to be more severe, frequent, and long-lasting in all Brazilian regions, with the more pronounce changes expected in heavy rainfall and severe droughts in the central northern portion of Brazil and in the southern sector. | pt_BR |
dc.description.resumo | A ocorrência de eventos climáticos extremos de precipitação normalmente ocasionam enormes prejuízos econômicos e sociais, especialmente em localidades vulneráveis e com medidas de adaptação ainda incipientes, como é o caso do Brasil. É nesta perspectiva que o presente estudo surge, apresentando como objetivo principal investigar o padrão e as tendências dos extremos climáticos de precipitação sobre o Brasil e suas mudanças futuras ao longo do século XXI através das projeções com o conjunto de modelos do Coupled Model Intercomparison Project (CMIP). Dentro deste escopo, vários modelos de circulação geral oriundos das diversas gerações do CMIP foram utilizados. Com os dados diários desses modelos, foram calculados condições climáticas extremas de precipitação, como número de dias secos e com chuvas intensas, e diversos indíces climáticos extremos sugeridos pelo Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI) para o período histórico (1981-2005) e suas projeções até o final do século XXI considerando cenários distintos de emissões. Métricas estatísticas como erro médio (BEM), enviesamento percentual (PBIAS), razão da raiz quadrática média pelo desvio padrão da observação (RSR), índice refinado de concordância (dr) e coeficiente de correlação de Pearson (CORR) foram utilizados para analisar o desempenho dos modelos. Além disso, foi aplicado a métrica da classificação de modelos (Mr rank) para sintetizar se a evolução dos modelos do CMIP resultou em melhor simulação dos extremos climáticos. Os resultados indicaram que o número de dias secos deverão aumentar em todo o NEB, especialmente durante DJF e MAM, e mais pronunciadamente na costa leste, com projeções que estas condições sejam mais severas no cenário SSP5-8.5. O número de dias secos poderá aumentar até 15%. Com relação aos dias com chuvas intensas, embora os resultados sugiram que esta condição será mais frequente no futuro (o aumento pode exceder 140%), as projeções mostraram que, nos cenários de SSP2-4.5 e SSP3-7.0, o número de dias com chuvas intensas poderá ser mais elevado do que no cenário mais pessimista (SSP5-8.5). Com relação ao desempenho dos índices climáticos extremos de precipitação, os resultados revelaram que o CDD foi o índice mais difícil de ser simulado, enquanto os melhores foram PRCPTOT e R20mm. O desempenho do modelo mostrou que a geração de modelos do CMIP3 teve melhor habilidade sobre o Nordeste do Brasil, o CMIP5 para o Centro-Oeste, e o CMIP6 para as regiões Norte, Sudeste e Sul. Portanto, pelo menos para o Brasil, a evolução dos ESMs do CMIP não refletiu uma melhoria substancial na representação dos extremos climáticos de precipitação em todas as regiões brasileiras. Além disso, todos os modelos das gerações do CMIP apresentaram dificuldade em simular as tendências observadas. Isso evidencia que ainda são necessárias melhorias nos modelos do CMIP. Apesar do relativo baixo desempenho no clima histórico, as projeções climáticas indicaram sinal de consenso entre a maioria dos extremos climáticos de precipitação e as gerações do CMIP, o que aumenta sua confiabilidade. No geral, os eventos extremos de precipitação são projetados para serem mais severos, frequentes e duradouros em todas as regiões brasileiras, com as mudanças mais pronunciadas sendo esperadas nas chuvas fortes e secas severas na porção centro-norte do Brasil e no setor sul. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | pt_BR |
dc.identifier.citation | MEDEIROS, Felipe Jeferson de. Extremos climáticos de precipitação e suas projeções sobre o Brasil utilizando as gerações de modelos do CMIP. Orientador: Dr. Cristiano Prestrelo de Oliveira. 2024. 146f. Tese (Doutorado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60654 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICAS | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Climatologia | pt_BR |
dc.subject | Índices climáticos | pt_BR |
dc.subject | Eventos extremos | pt_BR |
dc.subject | Mudanças climáticas | pt_BR |
dc.subject | IPCC | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.title | Extremos climáticos de precipitação e suas projeções sobre o Brasil utilizando as gerações de modelos do CMIP | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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