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Este trabalho descreve os aspectos termodinâmicos associados à atuação de um Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) na Região Nordeste do Brasil, que ocorreu no período de 13 a 24 de janeiro de 2011. O foco é nos dias em que a borda do sistema esteve atuando em áreas da costa leste do Nordeste, sobre a cidade de Natal no Estado do Rio Grande do Norte. Dados de reanálises do European Centre for Medium-Range Forecast (ECMWF) foram utilizados para calcular a fonte aparente de calor (Q1) e o sumidouro aparente de umidade (Q2). Os resultados para a cidade de Natal mostraram que durante a atuação da borda do VCAN, Q1 e Q2 se mostraram bem correlacionados, indicando que o processo de formação de convecção profunda e a liberação de calor latente estavam acontecendo. A presença do VCAN ajustou o perfil atmosférico para uma estrutura adiabática saturada. Os valores da Energia Potencial Convectiva Disponível (CAPE) acima de 1000 Jkg-1 e da Inibição Convectiva (CIN) abaixo de 10 Jkg-1 registrados durante a atuação da borda do vórtice sobre Natal, serviram como indicativos da ocorrência de tempestades severas que causaram chuvas na região.

Made available in DSpace on 2022-04-28T19:06:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2017-01-01 This paper aims to evaluate of the WRF model to simulate the instability indices during storms springs with El Niño/Southern Oscillation in four cities of Southern Brazil: Curitiba, Florianópolis, Foz do Iguaçu and Porto Alegre. The K and TT values were satisfactorily simulated and LI index were reasonably simulated by WRF. The values of CAPE showed the largest differences compared with observations. When we analyzed the behavior of K, TT and LI indices with the METAR code, it was observed that the simulated extreme values by WRF occurred at times to unstable weather records in the airports. Universidade Estadual Paulista Faculdade de Ciências Centro de Meteorologia de Bauru, Avenida Engenheiro Luiz Edmundo Carrijo Coube, 14-01 Instituto Federal de Santa Catarina, Campus Florianópolis, Avenida Mauro Ramos, 950 Universidade Estadual Paulista Faculdade de Ciências Centro de Meteorologia de Bauru, Avenida Engenheiro Luiz Edmundo Carrijo Coube, 14-01

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:41:58Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AndersonCordeiroCharles.pdf: 2134509 bytes, checksum: b82a592dec4c092f5bffd954eed227fd (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-07T14:41:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AndersonCordeiroCharles.pdf: 2134509 bytes, checksum: b82a592dec4c092f5bffd954eed227fd (MD5) Previous issue date: 2015-09-21 Data mining classification models were applied in this work in order to predict extreme climatic events one hour in advance. Data (2008 2012) extracted from the surface meteorological station located at the Polytechnic Institute of Rio de Janeiro State University in Nova Friburgo (RJ) were used. The knowledge discovery in databases (KDD) process was applied, comprising the data preparation, its mining and its post processing. Artificial neural networks and decision tree algorithms were used to identify patterns that indicates accumulation of precipitation above 10 mm in the following hour. It was observed that the use of weather observational data in micro scale was susceptible to high false positive rates in the short term prediction. In order to solve this problem, historical data of predictions performed by the ETA Model with resolution of 15 km were inserted into the model construction process. This data has been made available from the Weather Prediction and Climate Studies Center of the National Institute for Space Research - CPTEC/INPE. The work included the calculation of the instability index related to the formation of a severe convective situation at the region of Nova Friburgo and its store at a database, joining the micro and meso scale records. The obtained results demonstrated that the union between databases was extremely important to reduce the high false positive rates. This was a very important contribution to the meteorological studies performed in surface meteorological stations. The model with the highest accuracy was used to develop a real time alert system which verifies the possibility of torrential rains occurrences (10 mm or more) one hour ahead. No presente trabalho foram desenvolvidos modelos de classificação aplicados à mineração de dados climáticos para a previsão de eventos extremos de precipitação com uma hora de antecedência. Mais especificamente, foram utilizados dados observacionais registrados pela estação meteorológica de superfície localizada no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro em Nova Friburgo RJ, durante o período de 2008 a 2012. A partir desses dados foi aplicado o processo de Descoberta de Conhecimento em Banco de Dados (KDD Knowledge Discovery in Databases), composto das etapas de preparação, mineração e pós processamento dos dados. Com base no uso de algoritmos de Redes Neurais Artificiais e Árvores de Decisão para a extração de padrões que indicassem um acúmulo de precipitação maior que 10 mm na hora posterior à medição das variáveis climáticas, pôde-se notar que a utilização da observação meteorológica de micro escala para previsões de curto prazo é suscetível a altas taxas de alarmes falsos (falsos positivos). Para contornar este problema, foram utilizados dados históricos de previsões realizadas pelo Modelo Eta com resolução de 15 km, disponibilizados pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC/INPE. De posse desses dados, foi possível calcular os índices de instabilidade relacionados à formação de situação convectiva severa na região de Nova Friburgo e então armazená-los de maneira estruturada em um banco de dados, realizando a união entre os registros de micro e meso escala. Os resultados demonstraram que a união entre as bases de dados foi de extrema importância para a redução dos índices de falsos positivos, sendo essa uma importante contribuição aos estudos meteorológicos realizados em estações meteorológicas de superfície. Por fim, o modelo com maior precisão foi utilizado para o desenvolvimento de um sistema de alertas em tempo real, que verifica, para a região estudada, a possibilidade de chuva maior que 10 mm na próxima hora.

The Brazilian state of Alagoas is extremely affected by a sort of different kind of adverse phenomenon, one of them is what we called thunderstorm. The prediction of this adverse phenomenon carries a lot of interest from all the segments of the society. The study of the adverse phenomenon synoptic systems was done is this paper. For this purpose, data from the Airspace Control Department (DECEA) and also data from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite was used to find out the number of incidence of the thunderstorm. It also used reanalysis data from the National Centers for Environmental Prediction (NCEP); GOES 8 satellite, owned by the Centro de Previsão de Tempo de Estudos Climáticos (CPTEC) and GOES 12 by the National Climatic Data Center (NCDC). A large number of synoptic maps were done using the Grid Analysis and Display System (GrADS) software. The synoptic study was done for all the 212 cases found in the last 15 years, between 1998 and 2012. The amount of thunderstorm in the year of 2008 was the highest of all this period, with 21 cases, on the other hand, the year of 2012 show the fewer number of cases, with only 04. In this study, was observed that January, February and March, were the months with more incidence of this phenomenon. For the identification and eventual analysis of the synoptic system, were used streamlines images, in all the atmosphere levels, with satellite images. In this study, was identified at least five synoptic systems associated with thunderstorm in Alagoas: Trough at Upper Levels, Intertropical Convergence Zone (ITCZ), Upper Tropospheric Cyclone Vortex (UTCV) and Middle Tropospheric Cyclone Vortex (MTCV). In fact, UTCV and Trough at Upper Levels, were the systems with more incidence of thunderstorm. The focus of this paper was the location of the thunder in each synoptic system. It was demonstrated that the Rearward of the Trough at the Upper Levels was the area with more incidence. Analyzing the UTCV, was found the thunderstorm were more common in the North, Northwest and Northeast. Nevertheless, were presented is this paper, examples of thunderstorm in each one of the synoptic systems. The instability indices analysis also showed to be a relevant topic, because it demonstrated the adverse phenomenon intensity in each event. For the Trough at the Upper Levels, the CAPE+ and LI indices have the highest medium values (1374,4 J∙Kg⁻¹ e -4,6), UTCV (1319,6 J∙Kg⁻¹ e -4,5) and ITCZ (1479,1 J∙Kg⁻¹ e -5,2). However, Front Zone events (1030,8 J∙Kg⁻¹ e -3,8) and MTCV (409,5 J∙Kg⁻¹ e -2,0) presents the lowers averages of thunderstorm. All the data provide from this work will be used to make an upgrade in the climatological and synoptic series for the thunderstorm prediction in Alagoas. Alagoas é extremamente afetada por diversos tipos de fenômenos adversos e trovoada é um deles. A previsão deste fenômeno tem bastante significância no ramo pessoal, econômico e cultural. Com esse objetivo, o estudo dos sistemas sinóticos associados às trovoadas faz-se necessário. Para isto, dados do Departamento do Controle do Espaço Aéreo (DECEA) e dados do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) foram utilizados na busca sobre a frequência das trovoadas. Também foram aplicados dados de reanálise do National Centers for Environmental Prediction (NCEP) e do satélites GOES 8 do Centro de Previsão de Tempo de Estudos Climáticos (CPTEC) e GOES 12 do National Climatic Data Center (NCDC) e gerados diversos campos sinóticos utilizando o software Grid Analysis and Display System (GrADS). O estudo sinótico das trovoadas foi feito para todos os 212 casos encontrados dentre o período de 15 anos (1998 a 2012). A frequência das trovoadas revelou sua maior ocorrência para o ano de 2008, apresentando 21 casos. Entretanto, também exibiu sua menor ocorrência para o ano de 2012, apresentando apenas 04 casos. Além disto, foi observado que os meses em que mais se verificou eventos com trovoadas, foram os meses de Janeiro, Fevereiro e Março. Para identificação e análise dos sistemas sinóticos, foram geradas imagens de Linhas de Corrente em todos os níveis da atmosfera juntamente com imagens de satélite. Ao todo foram encontrados cerca de cinco sistemas sinóticos associados às trovoadas em Alagoas, dos quais: Cavados em Altos Níveis, Zona Frontal, Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) e Vórtice Ciclônico de Médios Níveis (VCMN). De fato, os sistemas que mais apresentaram casos com trovoadas foram VCAN e Cavados em Altos Níveis. O estudo sobre o posicionamento da trovoada em cada sistema sinótico apresentou destaque no trabalho. Neles foram observados que a maior parte encontrou-se à Retaguarda do Cavado. Para o VCAN as trovoadas posicionaram-se à Noroeste, Norte e Nordeste. No entanto, foram apresentados exemplos de casos com trovoadas referentes a cada sistema sinótico identificado. Por fim, a análise dos índices de instabilidade também apontou grande importância, pois mostrou a intensidade do fenômeno adverso para cada evento. Os índices CAPE+ e LI apresentaram as maiores médias em todos os casos com Cavado em Altos Níveis (1374,4 J∙Kg⁻¹ e -4,6), VCAN (1319,6 J∙Kg⁻¹ e -4,5) e ZCIT (1479,1 J∙Kg⁻¹ e -5,2). Entretanto as menores médias indicaram fraca trovoada em eventos com Zona Frontal (1030,8 J∙Kg⁻¹ e -3,8) e VCMN (409,5 J∙Kg⁻¹ e -2,0). Todos os dados obtidos juntamente com outras análises serão utilizados no aprimoramento de séries climatológicas e sinóticas para a previsão de trovoadas em Alagoas.

Este estudo discute a viabilidade de se empregar uma ferramenta objetiva para previsão de tempo severo em ambiente operacional, com o propósito principal de auxiliar a rotina do meteorologista previsor. O método baseia-se na combinação de parâmetros convectivos amplamente conhecidos na literatura, como os índices de instabilidade K, Total Totals e SWEAT. Para ajudar a identificação rápida das áreas com alto potencial para gerar tempestades foram produzidas cartas de visualização, definidas a partir de critérios específicos para convecção severa. Uma alternativa para detectar áreas favoráveis à ocorrência de granizo também foi apresentada, essencialmente para aqueles eventos originados pela ação de mecanismos dinâmicos. Os limiares mostraram-se importantes para caracterização do tipo de precipitação, permitindo através deles estabelecer diferentes padrões convectivos. Os resultados mostraram que a ferramenta proposta pode representar uma alternativa eficiente para a previsão de tempo na América do Sul, permitindo em alguns casos suprir limitações corriqueiras dos modelos numéricos, principalmente no que se refere à variável precipitação. This study discusses the feasibility of employing an objective forecasting tool in an operational environment, with main purpose of aiding the human forecaster in the task of thunderstorm prediction. The method is based on the combination of widely documented convective parameters, such as K, Total Totals and SWEAT instability indices. Charts were produced to help the identification of areas with high potential to generate storms, defined by specific criteria for severe weather. An alternative for detecting areas favorable to hail occurrence was also presented for identifying those events originated by strong dynamical forcing. The thresholds used were important to characterize the precipitation behavior, allowing them to discriminate different convective modes. The results showed that the objective tool can be an efficient alternative for thunderstorm prediction in South America because it allows the forecaster to overcome some of the limitations found in numerical models, particularly with respect to precipitation forecasting.

As condições termodinâmicas de uma região são muito importantes para o desenvolvimento da convecção úmida profunda, principalmente nas regiões tropicais. Portanto, o objetivo deste trabalho foi o de entender e caracterizar o papel das condições termodinâmicas da atmosfera durante os eventos de precipitações extremas na estação chuvosa, no período de 1987 a 2007, em Belém (PA). Os resultados mostram que as precipitações extremas, em sua maioria (56%) apresentam um ambiente precursor com forte instabilidade, indicada pelos altos valores de CAPE (acima de 1000 J/kg) e valores significativos dos índices de instabilidade. Houve, contudo, eventos com baixos valores de CAPE na sondagem das 1200 UTC do dia do evento, mas valores maiores na véspera, o que indica que a chuva em questão pode ter começado na madrugada e ter perdurado por várias horas, atravessando a hora da sondagem, explicando a queda deste parâmetro. Os índices de instabilidade K, TT e LI apresentaram uma boa representação do ambiente, prognosticando as tempestades com chuvas fortes com índice de acerto de até 74%, se levados em conta os eventos em que todos os índices apontavam os mesmos resultados e indicavam forte instabilidade. As condições termodinâmicas de forte instabilidade ajudam a promover, mas não são as únicas responsáveis pelas tempestades convectivas com precipitações extremas. The thermodynamic conditions from any region are very important to the development of the deep, moist convection, mainly in the tropical region. Therefore, the aim of this work was to understand and characterize the role of atmospheric thermodynamic conditions during extreme rainfall events in the rainy season, in Belém (PA, Brazil). The results show that the extreme rainfall, in their majority (56%) present a pre-storm environment with strong instability, indicated by the CAPE high values (above 1000 J/kg) and meaningful values of the instability indexes. There was, however, events with low values of CAPE in the 1200 UTC sounding at the day of the event, but larger values in the day before, which indicates that the rain in question may have begun in the early hours and have last for several hours, crossing the time of the sounding, explaining the decrease of this parameter. The K, TT and LI instability indexes showed a close representation of the environment, predicting storms with heavy rainfall with 74% of correct identification, if taken into account the events on which all indexes showed the same indication of strong instability. Therefore, thermodynamic conditions of strong instability may lead to storms, but are not the only responsible factors for convective storms with extreme rainfall.

Discute-se o potencial prognóstico de índices de instabilidade para eventos convectivos de verão na Região Metropolitana de São Paulo. Cinco dos oito dias do período analisado foram considerados chuvosos, com observação de tempestades a partir do meio da tarde. O Índice K (IK) obteve valores abaixo de 31 nos 5 eventos, afetado pela presença de uma camada fria e seca em níveis médios da atmosfera em relação aos baixos níveis. O Índice Total Totals (ITT) falhou na detecção de severidade em 3 dos 5 eventos, apresentando valores inferiores ao mínimo limiar tabelado para fenômenos convectivos (ITT < 44) nesses dias. O Índice Levantado (IL) variou entre -4.9 e -4.3 em todos os 5 casos, valores associados a instabilidade moderada. O Índice de Showalter (IS) indicou possibilidade de tempestades severas em 4 dos 5 casos. Tanto o IS como o CAPE Tv tiveram seus valores fortemente reduzidos em uma sondagem com camada isotérmica entre 910 e 840 hPa. As séries temporais de CAPE Tv e IL mostraram significativa concordância de fase, com alta correlação linear entre ambas. CINE Tv ≈ 0 J kg-1 em associação com baixo cisalhamento vertical e com IS, IL e CAPE Tv, pelo menos moderados, parecem ser fatores comuns em dias de verão com chuvas abundantes e pequena influência da dinâmica de grande escala na área de estudo. In this work the efficiency of several instability indices as summer convective event predictors of high accumulated surface precipitation observed in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) is discussed. During January 28 and February 04, 2004, 5 of 8 events were considered rainy, and associated to thunderstorms at early evening. The K index values were lower than 31 on the 5 observed events, which were affected by the presence of a cold and dry layer on the middle atmosphere level relative to lower levels. The Total Totals index (ITT) failed in detecting 3 of 5 rainy events presenting lower values than the threshold value (ITT=44) expected for heavy showers during all the period. The Lifted index, in the range -4.9 to -4.3, indicated moderate instability for the 5 days. The Showalter index pointed to possibility for severe storms in 4 of the 5 events. The Showalter index and CAPE Tv values were strongly reduced in the presence of an isothermal layer observed between 910 and 840 hPa in one of the radiosonde measures. The temporal series of CAPE Tv and Lifted index have shown a good phase agreement, with high linear correlation between them. CINE Tv ≈ 0 J kg-1, in association to low vertical shear, and Showalter index, Lifted index and CAPE Tv moderate values, seem to be a common characteristic in days with heavy showers in MASP when large-scale forcing is weak. The need to quantify the probability of detection, frequency of misses, false alarms and frequency of errors in null events for each index is discussed.

As chuvas intensas na Região Sudeste freqüentemente causam enchentes e deslizamentos, principalmente nas proximidades da Serra do Mar. Por esta razão, o estudo de eventos intensos nesta região é importante para entender o comportamento dos mesmos e melhorar suas representações em modelos numéricos de previsão. Dois casos de chuva intensa foram escolhidos para este estudo (02/02/1983 e 25/05/2005). Em ambos os casos houve ocorrência de um aglomerado convectivo embebido em um sistema frontal. No primeiro caso a situação sinótica possuía configurações de um sistema tipo Y, cuja principal característica é a presença de nebulosidade sobre a América do Sul de forma semelhante a um "Y". Essa nebulosidade está relacionada a três sistemas: um sistema frontal, Alta da Bolívia e um VCAN próximo ao nordeste brasileiro. No segundo caso havia linhas de instabilidade junto ao sistema frontal. Em ambos os casos, o Modelo Eta de alta resolução (com espaçamentos horizontais de grade de 5 e 10 Km) simulou razoavelmente bem as características da atmosfera na região, assim como um máximo de precipitação, embora apresentando ligeiros erros de fase quanto ao posicionamento da banda de precipitação mais intensa. Características de mesoescala puderam ser analisadas nos resultados do modelo, tais como a ação da brisa marítima (primeiro caso) e orografia (primeiro e segundo caso), cuja atuação contribuiu para a intensa precipitação causada pela ação dos sistemas sinóticos presentes. Valores altos de índices de instabilidade também foram obtidos dos resultados do modelo para os dois casos, indicando um bom desempenho do mesmo para alertas de intensa precipitação na região. Intense rainfall over Southeastern Brazil frequently causes flooding and landslides, mainly in Serra do Mar region. For this reason, the study of significant rainfall events over this region is important to understand their behavior and improve their representation in numerical prediction models. Two cases of intense rainfall were chosen for this study (02/02/1983 and 25/05/2005). Both cases were associated with a convective cluster embedded in a frontal system. The synoptic analysis depicted, in the first case, a type Y configuration, consisting of a frontal system and cloudiness associated with the Bolivian High and the Upper Level Cyclonic Vortex over Northeastern Brazil. The second case consisted of squall lines associated with a frontal system. Despite some slight phase errors regarding the location of the most significant rainfall sector, the atmospheric pattern associated with the extreme rainfall cases over Serra do Mar were well simulated by the regional eta model, including the magnitude of the intense precipitation. Mesoscale features were analyzed in the high resolution model outputs, such as the sea breeze (first case) and orography (first and second case), which contributed to the significant rainfall near the coast in both cases. High values of instability indexes were also obtained from the model results indicating a good performance for intense precipitation alert.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_nelia_cardoso.pdf: 1466645 bytes, checksum: dadc47946d306e87758d6b0a3d3763fa (MD5) Previous issue date: 2007-02-22 The general aim of this paper is to verify the statistical relations of instability rates with the total amount of precipitation ocurred in value bands,in order to determine the reliability of each of the instabilities rates studied since precipitation acts directly in agriculture,clothing and planning of events and parties,leading the study of such variable to be widely explored,so that there is a greater understanding,and then a great planning about the above-mentioned examples and many others.The precipitaion,as well as its form,is associated with the characteristics of instability of the atmosphere,this meteorological variable is determined through studies of the superior atmosphere configuration,using data from aerological soundings.Such information is collected by superior air stations existing in few localities in Brazil.In the research proposed it was used only instability rates which include mathematical equations supported by values of atmospheric variables obtained of aerological soundings.In the execution of this study it will be used precipitation daily data from the meteorological station of orto Alegre,pertaining to the 8 th district of meteorology of the Nacional Institute of Meteorology INMET,from the Ministry of agriclture, cattle and supplying -MAPA,and also daily data of instability rates obtained through atmospheric soundings carried out in the meteorological station of superior air at the international airport Salgado Filho in Porto Alegre.The period of this data was from 1990 to 2005.It was verified that the indexes of instability when related separately with the rain they did not present good results.But,all together ones,got better plenty the relationships with the rains. O objetivo geral do presente trabalho foi verificar as relações estatísticas,dos índices de instabilidade com o total de precipitação ocorrida,em faixas de valores.Para determinar a confiabilidade de cada um dos índices de instabilidade aqui estudados, pois a precipitação age diretamente na agricultura,no planejamento de festas e eventos,no vestuário,enfim,fazendo com que o estudo desta variável,seja cada vez mais explorado,a fim de que haja um melhor entendimento,e com isso possa ser feito um bom planejamento para os exemplos citados acima,e tantos outros.A precipitação,bem como sua forma,está associada às características de instabilidade da atmosfera,essa variável meteorológica é determinada através de estudos da configuração da atmosfera superior,utilizando informações de sondagens aerológicas e essas informações são coletadas pelas estações de ar superior, existentes em poucas localidades no Brasil.Na pesquisa proposta,foram usados apenas índices de instabilidade que envolvam equações matemáticas alimentadas por valores de variáveis atmosféricas obtidas de sondagens aerológicas.Na execução desse trabalho serão usados dados diários de precipitação da estação meteorológica de Porto Alegre pertencente ao 8 0 Distrito de Meteorologia do Instituto Nacional de Meteorologia INMET do Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento MAPA e também dados diários de índices de instabilidade,obtidos através de sondagens atmosféricas realizadas na estação meteorológicas de ar superior do Aeroporto Internacional Salgado Filho na Cidade de orto Alegre.O período desses dados foi de 1990 até 2005.Verificou-se que os índices de instabilidade quando relacionados separadamente com a chuva não apresentaram bons resultados.Mas,todos juntos,melhoraram bastante as relações com as chuvas.