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This work shows an investigation of the behavior of heat fluxes in the processes of ocean-atmosphere interaction during the passage of an Extra-tropical Cyclone (EC) in the Southwest Atlantic in September 2006 using a coupled regional model’s system. A brief evaluation of the simulated data is done by comparison with air and sea surface temperature (SST) data, wind speed, sea level pressure. This comparison showed that both model simulations present some differences (mainly, the wind), nevertheless the simulated variables show quite satisfactory results, therefore allowing a good analysis of the ocean-atmosphere interaction processes. The simulated thermal gradient increases the ocean’s heat fluxes into the atmosphere in the cold sector of the cyclone and through the convergence of low level winds the humidity is transported to higher levels producing precipitation. The coupled system showed a greater ability to simulate the intensity and trajectory of the cyclone, compared to the simulation of the atmospheric model.

Tendo em vista as tendências observadas nas variáveis meteorológicas originais, principalmente precipitação pluvial, insolação (brilho solar) e temperatura, nas últimas décadas, no Rio Grande do Sul, este trabalho teve como objetivos: analisar a tendência do índice hídrico (IH) sazonal, derivado do balanço hídrico seriado e relacioná-lo com El Niño e La Niña, bem como quantificar a frequência de IH considerados críticos em relação à disponibilidade hídrica (IH≤0,6), no período de 1979-2009. Na média do Estado houve aumento linear do IH, estatisticamente significativo, na primavera, associado à maior precipitação pluvial nesta estação do ano. Na primavera, 86% das estações meteorológicas apresentaram aumento do IH, sendo 58% destas com sinais estatisticamente significativos. Eventos El Niño determinaram maiores IH e eventos La Niña, menores IH, no verão e na primavera, com destaque para El Niño, com IH maior em 86% dos casos na primavera e 77% dos casos no verão. Na metade sul do Estado houve alta frequência de ocorrências de IH≤0,6, por dois ou mais meses consecutivos, principalmente em dezembro e janeiro. Estes resultados confirmam as limitações hídricas na metade sul do Estado para as culturas de primavera-verão não irrigadas e servem de subsídio para o manejo do calendário agrícola, quando da previsão de El Niño ou La Niña.

O licenciamento ambiental de empreendimentos de geração de energia a partir de fonte hídrica é fundamental para propiciar a manutenção da qualidade dos recursos hídricose ecossistemas aquáticos. O uso daVazão de Referência que é superada em 95% do tempo (Q95)é um critério para determinar o tipo de tramitação do licenciamento, o qual pode ser por intermédio de EIA-RIMA ou procedimento ordinário, alusivos à Licença Prévia (LP), Licença de Instalação (LI) e Licença de Operação (LO). A partir da regionalização de vazão é possível auferir os dados do comportamento Q95em cursos d’água que não possuem estações fluviométricas.No presente trabalho o objetivo foi a regionalização da Q95a partir da aplicação de técnicas de geoprocessamento e produtos de sensoriamento remotona Região Hidrográfica do Guaíba, Rio Grande do Sul. Como conjunto amostral, foram utilizadas 21 séries históricas da Agência Nacional de Águas que abarcam operíodo entre 1931 e 2018com dados fluviométricos da Região Hidrográfica do Guaíba, RS. Aplicou-se de dados de precipitação pluviométrica oriundos de sensoriamento remoto proveniente do TRMM, bem como a análise de variáveis físicas e ambientais extraídas por geoprocessamento. As variáveis físicas oriundas do SRTM e utilizadas para cada bacia hidrográfica foram: área; altitude média; variação altimétrica; declividade média; comprimento do rio principal; comprimento total dos rios principais; densidade de drenagem. Para as variáveis ambientais oriundas do MapBiomas, utilizou-se a percentagem do uso da terra para florestas, agricultura e campo, urbano, áreas úmidas, rios e lagos. A partir das variáveis estudadas individualmente e correlacionadas com a Q95 foram determinados oito critérios físicos e ambientais e a precipitação que influenciam na vazão. A equação de regionalização que considerou somente a área da bacia apresentou o erro padrão(EP)de 3,64 m³.s-1e a Raiz do Erro Quadrático Médio(RMSE)de 16,79 m³.s-1. A equação que fez uso de oito variáveis independentes propiciou o EPde 1,08 m³.s-1e RMSE de 4,84 m³.s-1. Nesse sentido, a equação com tendência potencial pode ser utilizada para regiões hidrologicamente homogêneas. A partir dos dados e da obtenção de variáveis independentes que influenciam na vazão, auferiu-se melhor resultado utilizando a equação por regressão linear múltipla aplicada a Região Hidrográfica do Guaíba. The environmental licensing of energy generation projects from water sources is essential to promote the maintenance of the quality of water resources and aquatic ecosystems. The use of the Reference Flow that is exceeded in 95% of the time (Q95) is a criterion to determine the type of licensing procedure, which can be through environmental assessment and statement or ordinary procedure, alluding to the Prior License (LP), Installation License (LI) and Operation License (LO). From the regionalization of flow it is possible to obtain data on the Q95behavior in water courses that do not have fluviometric stations. In the present work, the objective was the regionalization of Q95based on the application of geoprocessing techniques and remote sensing products in the Guaíba Hydrographic Region, Rio Grande do Sul. As a sample set, 21 historical series from the National Water Agency that encompass the period between 1931 and 2018 with fluviometric data from the Guaíba Hydrographic Region, RS. It was applied data of pluviometric precipitation from remote sensing coming from the TRMM, as well as the analysis of physical and environmental variables extracted by geoprocessing. The physical variables from the SRTM and used for each hydrographic basin were: area; average altitude; altimetric variation; average slope; main river length; total length of the main rivers; drainage density. For the environmental variables from MapBiomas, the percentage of land use for forests, agriculture and countryside, urban, wetlands, rivers and lakes was used. From the variables studied individually and correlated with Q95, eight physical and environmental criteria and rainfall that influence the flow were determined. The regionalization equation that considered only the basin area presented the standard error (EP) of 3.64 m³.s-1and the Root Mean Square Error (RMSE) of 16.79 m³.s-1. The equation that used eight independent variables provided the EP of 1.08 m³.s-1and RMSE of 4.84 m³.s-1. In this sense, the equation with potential trend can be used for hydrologically homogeneous regions. From the data and the obtaining of independentvariables that influence the flow, the best result was obtained using the multiple linear regression equation applied to the Guaíba Hydrographic Region

Entender o papel das zonas costeiras no sequestro de carbono atmosférico é de extremaimportância, uma vez que a liberação de gases de efeito estufa é fator preponderante para asmudanças climáticas globais. Ao mesmo tempo, os efeitos antropogênicos como a expansãourbana, assim como os próprios efeitos das mudanças climáticas, em especial o aumentodo nível dos mares, colocam todos os ambientes costeiros do planeta em risco. Visandocompreender melhor a dinâmica temporal da interação entre a vegetação dos ecossistemascosteiros do Rio Grande do Sul (RS) e a atmosfera, uma torre micrometeorológica foiinstalada na Ilha da Pólvora no município de Rio Grande, RS, com o objetivo de medir avariabilidade temporal dos fluxos de CO2e de parâmetros meteorológicos associados, sobrea vegetação de marisma ali presente. Dois períodos foram selecionados para esse estudo: (i)julho a outubro de 2016 INV (inverno) e (ii) dezembro de 2016 a março de 2017 VER (verão).Para poder entender como os fenômenos meteorológicos sinóticos poderiam influenciara variabilidade dos fluxos de CO2, foram realizadas análises estatísticas de correlação,autocorrelação e correlação cruzada. Os resultados indicam uma marcada diferença nosfluxos medidos, entretanto o comportamento como sumidouro de carbono apresentadopela marisma persiste nos dois períodos estudados. O fluxo médio é -2,33μmol m−2s−1noinverno e -3,59μmol m−2s−1no verão. No inverno e no verão, a maior correlação negativaocorreu entre o fluxo de CO2e a temperatura do ar. A fim de extrapolar a estimativaespacial dos fluxos de CO2para a área total aproximada coberta por marismas no Estuárioda Lagoa dos Patos, foi realizada uma classificação supervisionada utilizando imagensPlanetScope. A área total de marisma estimada para o estuário da lagoa dos Patos foide 89,69 km2. A acurácia geral foi de 77,5% e índice Kappa igual a 0,73. Sendo assim, osvalores de incorporação de carbono durante o INV foi de -238,6gC m−2e no período VERfoi de -366,3gC m−2. Extrapolando estes valores para a área total do estuário, o invernoapresentou valor de -21,40kgC incorporado pela vegetação e o verão apresentou valor-32,85kgC. Como resultado, além de descrever-se diretamente o papel dessa vegetaçãocomo sumidouro de carbono atmosférico, apresenta-se a primeira estimativa conhecida deconcentração de CO2trocada entre a vegetação de marisma e a atmosfera ao longo dasestações do ano para esse ecossistema costeiro no Estuário da Lagoa dos Patos. Clarifying the role of coastal zones on the atmosferic carbon sink is extremely important,once the release of the greenhouse gases may ruling climate changes. At the same time,antropic effects, as urban expansion, as well as the climate changes effect itself, in particularthe rise in sea level, put all the coastal environments on the planet at risk. Aiming to betterunderstand the temporal dynamics of the interaction between the salt marsh vegetation insouthern Brazil and atmosphere, a micrometeorological tower was installed at the Pólvoraisland, located in Rio Grande, RS, with the aim of measuring temporal variability ofCO2flux and related meteorological parameters over the salt marsh. Two periods wereselected for the study: (i) July to October 2016 (winter) and (ii) December 2016 to March2017 (summer). Aiming to understand how the synoptic meteorological phenomena couldinfluence the variability of CO2flux, estatistical analyses as correlation, autocorrelationand cross correlation were performed. The results indicate an average of -2.33μmol m−2s−1in the winter and -3.59μmol m−2s−1in the summer. In winter and summer, the majornegative correlation ocurred between CO2flux and air temperature. In order to extrapolate the spatial estimate of CO2fluxes to the approximate total areacovered by salt marsh in the Patos lagoon estuary, a supervised classification was performedusing planetscope images. The total area estimated for the salt marsh was 89.69 km2.The general accuracy was 77.5 % and the Kappa index was 0.73. Thus, the values ofcarbon incorporation during the winter was -238.6gC m−2and -366.3gC m−2in thesummer. When extrapolating these values to the total area of the estuary, in winter we had-21.40kgC incorporated by the vegetation and in summer ew had a value of -32.85kgC. As aresult, in addition to directly describe the role of the salt marsh as an atmospheric carbonsink ecosystem, we als present the first known estimate of CO2exchanged between theatmosphere and the salt marsh for two seasons in this representative coastal ecossystem ofsouthern Brazil.

O carvão ainda é a fonte de energia primária mais utilizada no mundo, apesar dos desafios ambientais decorrentes de seu uso, sejam eles, relacionados a mineração, ao efeito estufa, a emissão de poluentes convencionais e de elementos traço para a atmosfera. É de grande importância os estudos a cerca desse combustível para que o conhecimento auxilie no enfrentamento dos desafios da sua utilização, principalmente no estado do Rio Grande do Sul que possui as maiores reservas e potencial de utilização desse minério no país. Este estudo tem como objetivo avaliar o impacto das emissões atmosféricas gerados por uma usina termelétrica a carvão, que operou durante 54 anos (1962-2016) na região metropolitana de Porto Alegre, no Rio Grande do Sul, e que passou por uma série de alterações tecnológicas, com vistas a redução das emissões atmosféricas decorrentes do processo de combustão do carvão. Com base nos dados de geração de energia e consumo de carvão da usina termelétrica, da qualidade do ar obtida em estações de monitoramento , levando-se em conta as melhorias ambientais realizadas durante o período de funcionamento e após o fechamento da unidade, estruturou-se esta pesquisa. O comportamento de elementos químicos durante os processos de combustão e controle de poluentes (filtro mangas e lavador de gases), bem como suas emissões e a dispersão na atmosfera (modelo CALPUFF) foram avaliadas. Utilizando-se a série histórica de dados de monitoramento da qualidade do ar (material particulado, dióxido de enxofre - SO2 e óxidos de nitrogênio NOx), de duas estações monitoramento próximas à usina avaliou-se a influência das emissões atmosféricas da termelétrica nas diferentes condições de controle de poluentes utilizados. Para tanto, foram analisados elementos químicos nas correntes do processo de combustão, nas entradas e saídas dos equipamentos de controle de emissões, nas emissões e em amostras de particulado coletados nas estações de monitoramento da qualidade do ar. Os dados obtidos indicaram que a implantação das tecnologias de redução de poluentes trouxeram reflexos positivos para a qualidade do ar. No entanto, após a o encerramento das atividades da usina não observou-se melhoria na qualidade do ar como um todo, os resultados do monitoramento, após a saída de operação da usina, mostraram redução da concentração do SO2 monitorado na estação de qualidade do ar mais próxima da usina e elevação na concentração do SO2 monitorado na estação mais distante. A caracterização morfológica das partículas totais em suspensão presentes no ar atmosférico, mostrou a presença de partículas heterogêneas com diferentes formas e tamanhos. Os elementos majoritários predominantes foram o silício e o alumínio, e os elementos traço Ferro e Manganês como os de maior concentração, nos dois locais avaliados. A avaliação do comportamento dos elementos químicos durante o processo de combustão mostrou, como reportado na bibliografia, o enriquecimento de alguns elementos. As análises dos elementos químicos realizadas nas diferentes correntes do processo de lavagem, indicou que o comportamento desses elementos após a passagem pelos filtros de mangas e lavador de gases tiveram redução na sua concentração, como por exemplo os elementos Ferro, Níquel, Cromo, Manganês e Vanádio e a remoção dos elementos Chumbo, Selênio, Cobalto, Cobre e Titânio, denotando a importância não só dos equipamentos que reduzem a emissão do material particulado para a atmosfera, como a lavagem dos gases que exerce papel fundamental na remoção de poluentes importantes do ponto de vista ambiental e de saúde humana. A dispersão atmosférica dos poluentes emitidos, foi realizada através do modelo CALPUFF para os poluentes SO2, NOx, material particulado- MP e para os elementos Cromo, Ferro, Magnésio, Manganês e Níquel. As concentrações máximas obtidas com a modelagem para os parâmetros de material particulado, SO2 e NOx representaram de 1 a 9% do padrão de qualidade do ar definido na resolução CONAMA 03/90, padrão vigente até novembro de 2018. A dispersão dos elementos traço emitidos na atmosfera apresentou a mesma distribuição do material particulado. Dentre os elementos traço emitidos utilizados na modelagem atmosférica, o Ni e Cd pertencem aos elementos de moderada preocupação ambiental. Os resultados desta pesquisa, permitem confirmar o enriquecimento dos elementos químicos na combustão do carvão, o efeito secundário de redução ou retenção de elementos químicos pela lavagem úmida dos gases, cuja função principal é o abatimento do SO2 e comprovam a importância dos controles ambientais para a melhoria da qualidade do ar confirmada pela análise histórica dos dados apresentados e a relevância da modelagem atmosférica para auxiliar na avaliação ambiental de regiões com diversas fontes de emissão. Coal is still the most widely used primary energy source in the world, despite the environmental challenges arising from its use, whether related to mining, the greenhouse effect, the emission of conventional pollutants and trace elements into the atmosphere. Studies about this fuel are of great importance so that knowledge helps in facing the challenges of its use, especially in the state of Rio Grande do Sul, which has the largest reserves and potential use of this ore in the country. This study aims to evaluate the impact of atmospheric emissions generated by a coal-fired thermoelectric plant, which operated for 54 years (1962-2016) in the metropolitan region of Porto Alegre, Rio Grande do Sul, and has undergone a series of changes. technologies to reduce atmospheric emissions from the coal combustion process. Based on the power generation and coal consumption data of the thermal power plant, the air quality obtained at monitoring stations, taking into account the environmental improvements made during the operation period and after the shutdown of the unit, this research. The behavior of chemical elements during the combustion and control processes of pollutants (filter bag and scrubber), as well as their emissions and dispersion in the atmosphere (CALPUFF model) were evaluated. Using the historical series of air quality monitoring data (particulate matter, sulfur dioxide - SO2 and NOx nitrogen oxides) from two monitoring stations near the plant, the influence of thermoelectric plant atmospheric emissions on the different control conditions of pollutants used. For this purpose, chemical elements were analyzed in the combustion process currents, in the emissions control equipment inlets and outlets, in the emissions and in particulate samples collected at the air quality monitoring stations. The data obtained indicated that the implementation of pollutant reduction technologies brought positive reflections on air quality. However, after the shutdown of the plant's activities there was no improvement in air quality, the monitoring results, after the plant's departure from operation, showed a reduction in the concentration of the monitored SO2 at the highest air quality station. near the plant and increase in concentration of monitored SO2 at the most distant station. The morphological characterization of the total suspended particles presents in the atmospheric air, showed the presence of heterogeneous particles with different shapes and sizes, the predominant major elements were silicon and aluminum, and the trace elements Iron and Manganese as those of higher concentration. two locations evaluated. The evaluation of the behavior of chemical elements during the combustion process showed, as reported in the bibliography, the enrichment of some elements. The analysis of chemical elements performed in the different streams of the washing process indicated that the behavior of these elements after passing through the bag filters and gas scrubber had a reduction in their concentration, such as the elements Iron, Nickel, Chromium, Manganese and Vanadium and the removal of lead, selenium, cobalt, copper and titanium elements, denoting the importance not only of equipment that reduces the emission of particulate matter into the atmosphere, as well as gas scrubbing that plays a fundamental role in the removal of important point pollutants. from an environmental and human health perspective. The atmospheric dispersion of the emitted pollutants was performed by the CALPUFF model for the SO2, NOx, PM-particulate pollutants and for the elements Chromium, Iron, Magnesium, Manganese and Nickel. The maximum concentrations obtained with the modeling for the particulate matter parameters, SO2 and NOx represented from 1 to 9% of the air quality standard defined in resolution CONAMA 03/90, effective until November 2018. The dispersion of trace elements. emitted into the atmosphere showed the same distribution of particulate matter. Among the emitted trace elements used in atmospheric modeling, Ni and Cd belong to elements of moderate environmental concern. The results of this research allow to confirm the enrichment of chemical elements in the combustion of coal, the side effect of reduction or retention of chemical elements by wet scrubbing of gases, whose main function is the SO2 abatement and prove the importance of environmental controls for the air quality improvement confirmed by historical analysis of the presented data and the relevance of atmospheric modeling to assist in the environmental assessment of regions with different emission sources.

Esta tese tem por objetivo desenvolver uma ferramenta que permita compreender a complementaridade energética, dando ênfase a complementaridade temporal em um domínio espacial, de forma a permitir o mapeamento de seus parâmetros descritores. A metodologia para o desenvolvimento desta ferramenta, se adequa perfeitamente ao ambiente de um Sistema de Informações Geográficas – SIG, permitindo o armazenamento, manejo e representação espacial da complementaridade energética através de técnicas de análise espacial, disponíveis na maioria das plataformas de geoprocessamento. Na composição desta tese são apresentados seis artigos e um capítulo de livro, os quais descrevem as diferentes abordagens metodológicas desenvolvidas para a obtenção de uma ferramenta que permita representar espacialmente a complementaridade temporal em um domínio espacial, assim como permitir o engajamento de aplicativos (HOMER e ViPOR) para gestão e tomada de decisões sobre os cenários obtidos a partir do mapeamento da complementaridade energética de sistemas híbridos de recursos renováveis. O mapeamento, através de uma matriz regular de células hexagonais e de gráficos de roseta acoplados, para a visualização da natureza das diferentes fontes de recursos energéticos em um sistema híbrido e a sua complementaridade, mostrou ser uma forma muito eficiente para a compreensão dos múltiplos parâmetros envolvidos na complementaridade temporal no domínio espacial. This thesis intends to develop a tool that allows to understand the energy complementarity, emphasizing the temporal complementarity in a spatial domain, in order to allow the mapping of its descriptor parameters. The methodology for the development of this tool is perfectly suited to the environment of a Geographic Information System - GIS, allowing the storage, management and spatial representation of energy complementarity through spatial analysis techniques, available in most geoprocessing platforms. In the composition of this thesis six articles and a book chapter are presented, describing the different methodological approaches developed to obtain a tool that allows to represent the temporal complementarity in a spatial domain, as well as to allow the engagement of applications (HOMER and ViPOR) for management. and decision making on scenarios obtained from the mapping of energy complementarity of hybrid renewable resource systems. Mapping, through a regular matrix of hexagonal cells and coupled rosette graphs, to visualize the nature of the different sources of energy resources in a hybrid system and their complementarity, proved to be a very efficient way to understand the multiple parameters involved in the temporal complementarity of the system.

O objetivo deste trabalho foi estudar casos de ciclogênese explosiva no sul do oceano Atlântico, tendo em conta que estes fenômenos são potencialmente perigosos por causa dos ventos fortes, precipitação intensa e redução da visibilidade decorrentes do aumento muito rápido do gradiente horizontal de pressão. Espera-se que os resultados deste trabalho, proporcionando um incremento dos conhecimentos sobre estes fenômenos, venham contribuir para a previsão dos mesmos. Para tal, foram utilizados os dados de reanálise do MERRA-2, bem como imagens do satélite GOES-13, no Canal 3 do Vapor d’água. Foram detectados os casos de ocorrência de ciclogêneses explosivas, ou seja, aqueles casos em que ocorreu uma taxa de aprofundamento da pressão central de pelo menos um Bergeron (queda de 1hPa/h durante 24 horas), para o período compreendido entre os anos de 2012 e 2016, e classificados segundo a intensidade pelo critério de Sanders. Foi detectado um número bem maior de ciclones comparado com outras literaturas, provavelmente por causa da melhor qualidade dos dados de reanálises de alta resolução e pela inspeção direta destes dados, mas com resultados semelhantes no que se refere a detecção de mais casos no inverno e média de apenas dois casos fortes por ano. Foram selecionados casos de inverno e de verão segundo a intensidade para comparação, bem como um ocorrido na primavera que apresentou características muito especiais de ciclone subtropical. Foi verificado que em todos os casos ocorre anomalia da tropopausa dinâmica com intrusão de ar seco com altos valores de vorticidade potencial da estratosfera na região de formação do ciclone. Foi observado também, que a ciclogênese tende a ocorrer quando ocorre confluência, seguida de difluência, dos jatos polar e subtropical sobre o sul da América do Sul ou do oceano Atlântico, com a geração de um jet streak (máximo de velocidade do vento na corrente de jato) na região onde os jatos confluem e o ciclone em superfície formando-se na saída deste jet streak, já na direita desta saída, ou tendendo para a direita na sequência, ou seja, para o lado polar do jato, o qual tem circulação ciclônica. A intensidade da ciclogênese está associada com a perturbação dos jatos traduzida como forte ondulação, de origem baroclínica, e envolvendo uma interação do escoamento anticiclônico em altos níveis no lado equatorial do jato subtropical, com o escoamento ciclônico em altos níveis no lado polar do jato polar, tendo como resultado desta interação a confluência destes jatos sobre o sul da América do Sul, com energia potencial e cinética sendo tomada de um dos jatos pelo outro ao difluir. Além disso, observa-se que o escoamento de ar quente e úmido proveniente da Amazônia contribui para os desenvolvimentos explosivos. A totalidade dos casos estudados neste trabalho indicaram que os ciclones explosivos desenvolvem-se segundo o modelo conceitual de Shapiro e Keyser (1990). The objective of this work was to study explosive cyclogenesis cases in the south of Atlantic Ocean taking into account that these phenomena are potentially dangerous due to the strong winds, intense precipitation and reduced visibility caused by the very fast increase of the horizontal pressure gradient. It is expected that the results of this work providing an increment of the knowledge about this phenomena contribute to their forecasting. Reanalysis data from MERRA-2, as well as GOES-13 imagery of the channel 3 watervapour were used in this work. Explosive cyclogenesis cases were detected when a surface pressure deepening rate of at least one Bergeron (drop of 1 hPa/h during 24 hours) was reached for the period of 2012 to 2016 years. Then the cases were classified by Sanders intensity criterion. The number of detected cases were higher compared to other literature probably by the superior quality of the high resolution reanalysis data and direct inspection of these data. Otherwise the results were similar referring to the detection of more cases in the winter and an average of only two strong cases by year. Cases of winter and summer with different intensities were selected for comparison, as well as a spring case that presented special features of subtropical cyclone. It was found that in all cases occurs in the region where the cyclone develops a dynamic tropopause anomaly with intrusion of ozone rich stratospheric air with high values of potential vorticity. It was also observed that the cyclogenesis tend to take place when occurs difluence followed by difluence of the polar and subtropical jet streams over the south region of South America or Atlantic Ocean with the generation of a jet streak in the confluence region and the surface cyclone developing in the exit region of that jet streak in the right side since the beginning or in the sequence, that is to the polar side of the polar jet stream where the circulation is cyclonic. The cyclogenesis intensity was associated with the baroclinic originated jet streams perturbation in the form of enhanced undulation and comprehends an interaction of the high level anticyclonic flow in the equatorial side of the subtropical jet stream with the high level cyclonic circulation in the polar side of the polar jet stream resulting in confluence of the jet streams over the south region of South America with one of the jet streams taking potential and kinetic energy from the other in the difluence region. In addiction it was observed that the hot and humid air flow from Amazon forest contributes to the explosive development of the cyclones. All the cases studied in this work indicated that the explosive cyclones develop following the Shapiro and Keyser (1990) conceptual model.

O objetivo deste trabalho foi o analisar o impacto da resolução dos conjuntos de dados topográficos nas simulações das concentrações de dióxido de enxofre (SO2) emitido por uma fonte localizada no Sul do Brasil. Para isso foram realizadas duas simulações aplicando o modelo regional Weather Research and Forecasting acoplado com a química (WRF/Chem), configurado com duas representações do terreno de diferentes resoluções espaciais. Foram utilizados os dados padrão do modelo com melhor resolução, Global 30 Arc-Second Elevation (GTOPO), com aproximadamente 1 km, e inserido no bancos de dados do modelo as informações de terreno em alta-resolução do Radar Shuttle Topography Mission (SRTM) (30 metros). Para as emissões antrópicas do modelo foi elaborado um programa capaz inserir os volumes do poluente SO2 de forma horária expelidos pela chaminé, de acordo com as taxas de emissão medidos diretamente na fonte. O programa representou a emissão do poluente no ponto de grade correspondente a localização e a altura acima da superfície da chaminé da fonte. As simulações foram configuradas com os seguintes esquemas de parametrização: para microfísica de nuvens foi utilizado o Goddard Cumulus Ensemble; os esquemas de radiação de onda longa e curta foram o Goddard e o Rapid Radiative Transfer Model para modelos de circulação geral da atmosfera (MCGA); para a parametrização de cumulus o esquema utilizado foi o Grell 3D Ensemble Scheme; e para os esquemas de camada superficial e camada limite planetária foram utilizados os da teoria da similaridade do Fifth-Generation National Center for Atmospheric Research/Penn State Mesoscale Model (MM5) e o Yonsey University, respectivamente. A escolha desta combinação de esquemas foi definida a partir de um estudo inicial da sensibilidade do modelo à mudança das parametrizações. Os resultados dos experimentos numéricos alterando a topografia foram validados a partir dos dados de monitoramento das estações meteorológica e da qualidade do ar pertencentes à empresa responsável pelo empreendimento associado à fonte. Foi observado que as simulações com os dados SRTM expressaram o terreno da região de estudo mais próximo à realidade, representando o aspecto heterogêneo do relevo, ressaltando os picos e os vales. Os resultados das validações meteorológicas utilizando os dados topográficos indicaram melhoras nas simulações das variáveis meteorológicas: temperatura, umidade relativa, velocidade do vento e precipitação. Os experimentos com os dados topográficos GTOPO e SRTM no modelo WRF/Chem, configurado com as emissões horárias da fonte de Candiota, reproduziram o comportamento dos ventos para transporte de SO2 até as estações de monitoramento conforme os dados observados. Porém foram identificados padrões diferentes na representação das concentrações do poluente entre as duas simulações do modelo, associados aos escoamentos dos ventos representados pelos experimentos. A resolução da topografia afetou na simulação de SO2 devido ao aumento da forçante superficial induzida pelo terreno. Este aumento na forçante, influenciou a advecção da pluma de SO2, resultando em diferentes padrões das concentrações de SO2 no ponto de grade correspondente às estações de monitoramento. Contudo, os resultados das simulações das concentrações de SO2, tanto de forma horária quanto na abordagem das médias diárias, não indicaram uma relação linear entre a utilização de dados em alta resolução e a melhora na representação do SO2 pelo modelo WRF/Chem. The objective of this work was to analyze the impact of the higher resolution topographic data sets in the simulations of the Sulfur dioxide (SO2) concentrations emitted by a source located Southern Brazil. Two simulations were performed applying the Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry – WRF/Chem, configured with two representations of the terrain with different spatial resolutions. The standard data of the model with the best resolution (approximately 1 km), Global 30 Arc-Second Elevation (GTOPO), and was inserted in the model databases the high-resolution (30 meters) terrain information of the Radar Shuttle Topography Mission (SRTM). For the anthropic emissions of the model, a program was developed capable of inserting the hourly SO2 pollutant volumes expelled by the chimney, according to the emission rates measured directly at the source. The program inserted these emissions into the grid point corresponding to the location and height above the surface of the emission source. The simulations were configured with the following parameterization schemes: for cloud microphysics Goddard Cumulus Ensemble; for the long and short wave radiation treatment it was used the Goddard and the Rapid Radiative Transfer Model for general circulation models; for the cumulus parameterization the scheme it was used the Grell 3D Ensemble Scheme; and for the surface layer and planetary boundary layer schemes, the similarity theory of the Fifth-Generation National Center for Atmospheric Research/Penn State Mesoscale Model (MM5) and the Yonsey University, respectively. The choice of this combination of schemes was defined from an initial study of the sensitivity of the model to the change of parametrizations. The results of the numerical experiments altering the topography were validated from the monitoring data of the meteorological stations and the air quality belonging to the company responsible for the enterprise associated to the source. It was observed that the simulations with the SRTM data expressed the terrain of the region of study closest to reality, representing the heterogeneous aspect of the terrain, highlighting the peaks and valleys. The results of the meteorological validations using the new topographic data indicated an improvement in the simulations of the meteorological variables: temperature, relative humidity, wind speed and precipitation. The experiments with the GTOPO and SRTM topographic data in WRF/Chem model, configured with the hourly emissions of the Candiota source, reproduced the winds behavior that transported the SO2 to the monitoring stations according to the observed data. However, different patterns were identified in the pollutant concentrations between the two simulations of the model, associated to the wind flows represented by the experiments. The topography resolution affected in the simulation of SO2 due to the increase of the surface forcing induced by the terrain. This increase in the forcing influenced the advection of the SO2 plume, resulting in different patterns of SO2 concentrations at the grid point corresponding to the monitoring stations. However, the results of simulations of SO2 concentrations, both hourly and in the approach of daily averages, did not indicate a linear relationship between the use of high resolution data and the improvement in the representation of SO2 by WRF/Chem model.

Recentemente, o uso dos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) surgiu como uma ferramenta para a aquisição de dados geoespaciais. Os Modelos Digitais de Elevação (MDEs), as ortoimagens e os modelos tridimensionais gerados a partir de imagens de VANT são produtos cartográficos de grande utilidade para as mais diversas aplicações. Em vista das limitações dos VANTs e da recentidade desta ferramenta, este estudo visa determinar a correlação da configuração dos pontos de apoio e dos parâmetros do voo com a acurácia de ortofotomosaicos elaborados a partir de dados de VANT. Esta pesquisa utilizou dados de três levantamentos aerofotogramétricos distintos realizados com três aeronaves diferentes e considerou parâmetros relacionados à configuração dos pontos de apoio e à execução do voo. Foram gerados 200 ortofotomosaicos e 200 MDEs. Ao todo foram feitas 4616 observações de pontos de controle. Os resultados mostraram baixa correlação linear entre acurácia planimétrica e altimétrica. Os melhores resultados foram obtidos de forma inversa às alturas de voo. No geral, sob as condições de processamento utilizadas neste trabalho, recomenda-se o uso de 4 a 5 pontos de apoio por km², além do uso de voo cruzado. Recently, the use of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) emerged as a tool for geospatial data acquisition. Digital Elevation Models (DEMs), orthoimages and three- dimensional models generated from UAV images are cartographic products of great utility for many different applications. Considering the recency and limitations of UAV, this study aims at determining the correlation of ground control points and flight configuration with the accuracy of orthophotomosaics based on UAV data. This research used data from three different aerial surveys, performed with three different aircrafts, and considered parameters related to ground-control points distribution and to flight missions. 200 orthophotomosaics and 200 DEMs were generated and a total of 4616 ground-control points measurements were performed. Results did not show a linear correlation between planimetric and altimetric accuracy. The best correlation results were obtained inversely related to flight height. In general, under the processing conditions used in this work, we recommend the use of 4 control points per km² and a cross flight pattern.

Na região nordeste do Rio Grande do Sul aflora uma sucessão vulcânica com mais de 800m. Na porção superior desta sequência encontram-se as vulcânicas ácidas (~200m) da LIP Paraná-Etendeka. Três áreas desta região foram escolhidas para investigação: Mato Perso (MP), São Marcos (SM) e Jaquirana-Cambará do Sul (JC). Nestas áreas foi reconhecida uma arquitetura de litofácies de condutos alimentadores e de lavas. Os condutos possuem ~15-25 m de largura, exibindo, no seu núcleo, litofácies coerentes e pouco vesiculadas de cor preta, bandadas e dobradas. Nas bordas ocorrem litofácies coerentes vesiculadas oxidadas, vitrófiros esferulíticos e brechas. As lavas são compostas por vitrófiros maciços ou com foliação horizontal, localmente bandados, ou microfraturados. Em Mato Perso, lavas oxidadas ocorrem na base da sequência estratigráfica. Estruturas regionais de direção NE-SW, como o Lineamento Antas, limitam estruturas de menor escala de direção NW-SE, onde os condutos afloram. As estruturas verticais no núcleo dos condutos estão orientadas nas direções NE-SW e NW-SE, e sua fábrica magnética possui Kmax horizontal a localmente vertical, sugerindo fluxo horizontal. No entanto, a alta dispersão dos dados em alguns sítios deve-se a obstrução do fluxo por fragmentos e pelos padrões de dobramento complexos. As lavas possuem planos de foliação magnética horizontais, com lineação magnética mergulhando para NE, NW, SE e SW. O baixo conteúdo de vesículas no interior dos condutos e nas lavas manteve as direções de fluxo e baixos parâmetros de capilaridade, sendo potenciais zonas de preservação da trama magnética original. Na borda dos condutos, as altas taxas de cisalhamento, além do alto conteúdo de fragmentos e bolhas induziram a instabilidade do fluxo, favorecendo a distribuição aleatória da trama. As feições distintivas das áreas estudadas são o conteúdo e tamanho dos fenocristais e microfenocristais de plagioclásio+clinopiroxênio+titanomagnetita±sanidina, que diminuem de MP para SM e JC. Diferenças também são conferidas na química mineral: em MP e SM os plagioclásios são cálcicos e os piroxênios levemente menos férricos que JC, onde os plagioclásios são sódicos. Modelos de assimilação e cristalização fracionada (AFC) e balanço de massa forneceram bons resultados para o fracionamento de andesitos basálticos, sotopostos na pilha vulcânica, gerando proporções de assembleia fracionada muito próximas das observadas em lâmina. Os padrões de elementos-traço e terras raras, normalizados pelo manto primitivo, são muito parecidos com os dos andesitos basálticos, sendo apenas levemente mais enriquecidos. Diferenças em razões de elementos incompatíveis, são atribuídas a variações da fonte e da crosta assimilada. Altas temperaturas (>1000°C), conteúdos de água em torno de 0,5-1,3% e viscosidades entre 106-10³ Pa s mantiveram o carácter efusivo das erupções. Paleopressões calculadas (~4-9 kbar) são compatíveis com modelos onde o reservatório estacionou no limite manto-crosta. A variação de temperatura no manto superior ocorreu em resposta à tectônica de placas nas margens do Gondwana. Movimentos constritivos progressivos, antes da quebra do Supercontinente, diminuíram a distância entre o reservatório e a superfície, possibilitando maiores taxas de efusão e ascensão dos magmas ácidos. O magma ascendeu por falhas e os condutos serviram de fonte proximal para as lavas. The northeastern portion of Rio Grande do Sul exposes a ~800m volcanic succession. In upper part of the sequence there are silicic volcanics (~200m) of the Paraná-Etendeka LIP. Three areas from this portion were chosen for investigation: Mato Perso (MP), São Marcos (SM) and Jaquirana-Cambará do Sul (JC). Conduit-related and lava-related lithofacies architecture were recognized in these areas. The conduits are ~15-25m in width, and display coherent, banded and folded poorly vesicular lithofacies at their core. In the boarders there are oxidized vesicle-rich lithofacies together with spherulitic vitrophyres and breccias. Lavas are composed of massive or flat-lying foliated vitrophyres, locally banded or microfractured. At Mato Perso, oxidized lavas were described in the base of the silicic stratigraphic sequence. Regional structures trending NE-, like the Antas lineament, control smaller-scale structures trending NW-, where conduits outcrop. Vertical structures in the core of the conduits are trending NE- and NW-, and magnetic fabric has horizontal, locally vertical, Kmax, suggesting horizontal flow. Although, high dispersion of data in some sites is explained by obstruction of the flow by fragments and by complex folding patterns. Lavas have flat-lying magnetic foliation planes and magnetic lineation plunging to NE, NW, SE and SW. Low vesicle content in conduit cores and lavas maintained the flow directions and low capillarity parameters, being potential zones for preservation of original magnetic fabric. At conduit boarders, the high shear rates besides high fragment and bubble contents induced flow unsteadiness, favoring the random distribution of the magnetic fabric. Distinctive features between study areas are the plagioclase+clinopyroxene+titanomagnetite±sanidine phenocryst/microphenocryst size and content. They decrease from MP to SM and JC. Differences are observed in mineral chemistry too: MP and SM plagioclases are more calcic and the pyroxenes less ferric than JC, where plagioclases are sodic. Assimilation and fractional crystallization (AFC) and mass balance models yielded good results for underlying basaltic andesite fractioning, generating mineral assembly in proportions similar to those observed in thin-section. Primitive mantle normalized trace-element and rare earth patterns resemble those of basaltic andesites, being slightly more enriched. Difference on incompatible trace element ratios is ascribed to variations within the source and the assimilated crust. High temperatures (>1000°C), water contents between 0.5-1.3 wt.% and viscosities between 106-10³ Pa s kept the effusive behavior of eruptions. Calculated paleopressures (~4-9 kbar) are compatible with models where the reservoir was ponded in the mantle-crust boundary. The temperature variation in the upper mantle has occurred in response to Gondwana plate tectonics at active margins. Progressive constrictive movements, before the Supercontinent break-up, decreased the distance between the reservoir and the surface, enabling higher effusion rates and ascent of silicic magmas. The magma ascended through faults and the conduits were the lavas proximal sources.

O arroz irrigado está entre os principais cereais produzidos no mundo. Determinar a evapotranspiração (ET) para as grandes áreas de arroz irrigado é um desafio devido a pouca disponibilidade de dados. Diversos Modelos de ET vêm sendo desenvolvidos com a intenção de monitorar áreas agrícolas, porém poucos estudos experimentais são realizados sobre áreas de arroz irrigado. Este trabalho tem como objetivo geral estimar a ET sobre cultivos de arroz irrigado através de um modelo que utiliza informações meteorológicas in situ (Priestley-Taylor) e outro remoto (MOD16). O Priestley-Taylor (PT) é um modelo de ET que utiliza informações de temperatura do ar e componentes relacionadas ao balanço de energia, juntamente com um parâmetro adimensional α. O modelo MOD16 foi criado para monitorar a ET em grandes áreas, utilizando informações meteorológicas de um banco de dados de reanálise juntamente com dados remotos. Ambos os métodos não apresentam calibração e validação sobre áreas de arroz irrigado no Sul do Brasil. Neste trabalho validamos estes dois modelos a partir de dois sítios experimentais com medidas de ET através da técnica de Eddy Covariance. Os resultados encontrados nesta pesquisa mostraram-se satisfatórios quando comparado o método PT com dados experimentais, recomendando-se a utilização de 1,22 do parâmetro α. A simplificação no método PT realizada a partir das componentes do balanço de energia, com substituição pela variável de radiação global através de uma regressão linear, mostrou-se válida apresentando erros poucos expressivos, e com valor de 1,18 para parâmetro α. Já o modelo de ET MOD16 mostrou-se pouco preciso sobre as áreas de arroz irrigado. A validação de ET MOD16 foi realizada sobre uma área de 3 x 3 km e pixel central, resultando em menor subestimativa do modelo para o pixel central em relação aos dados de Eddy Covariance. Além disso, a correlação foi realizada em função das variáveis ambientais, encontrando maior correlação do dado experimental com as componentes do balando de energia, enquanto o MOD16 apresentou maior correlação com a temperatura do ar. Por fim, sugerem-se melhorias na parametrização da energia disponível no modelo de ET MOD16. Além disso, a aplicação do método simplificado de PT é indicada sobre áreas de arroz irrigado. Irrigated rice is among principal produced cereals in the world. Determining the evapotranspiration (ET) for large areas of irrigated rice is a challenge task, due to poor data availability. Several ET models have been developed with the intention of monitoring agricultural areas, however few experimental studies are accomplished on areas of irrigated rice. This study aims to estimate ET on irrigated rice crops using a model which employs meteorological information in situ (Priestley-Taylor) and one remote (MOD16). Priestley-Taylor (PT) is a model of ET that uses air temperature and related components to the energy balance as information and a dimensionless parameter α. The MOD16 model was designed to monitor ET in large areas using meteorological information obtained from the reanalysis database together with remote data. Both methods do not present calibration and validation on areas of irrigated rice in Southern Brazil. In this work we validate these two models from two experimental sites with ET measurements employing the Eddy Covariance technique. The results found in this research was satisfactory when compared to the PT method with experimental data. It was suggested 1.22 for the α parameter. The simplification in the PT method performed from the components of the energy balance, with substitution for the global radiation variable using a linear regression. It was validated with few expressive errors, with a value of 1.18 for α parameter. On the other hand, the MOD16 model did not showed good accuracy on the areas of irrigated rice. The validation of ET MOD16 was performed over an area of 3 x 3 km and central pixel, resulting in a small underestimation of the model for the central pixel in relation to Eddy Covariance data. In addition, was performed the correlation in function of the environmental variables, finding a higher correlation of the experimental data with the components of the energy balance, while the MOD16 showed a high correlation with the air temperature. Finally, it was suggested improvements in the parameterization of the available energy in the model of ET MOD16, and to indicate the application of the simplified method of PT on the areas with irrigated rice.

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

Este estudo apresenta uma análise da formação e desenvolvimento de um ciclone extratropical formado na costa sul do Brasil e como o acoplamento oceano-atmosfera influencia nesse fenômeno. Foi simulado um caso de Ciclone Extratropical no Atlântico sudoeste durante os dias 02 e 05 de setembro de 2006 através do sistema de modelagem numérica acoplada Coupled Ocean Atmosphere Wave Sediment Transport (COAWST) e outro experimento com o modelo numérico atmosférico Weather Research Forecast (WRF), para analisar o efeito do acoplamento entre modelos numéricos, assim como a dinâmica atmosférica e oceânica e os processos de interação oceano-atmosfera que ocorreram durante a passagem do CE. Foi observado como a instabilidade da Camada Limite Marinha Atmosférica, além dos efeitos de mesoescala do evento impactaram os fluxos de calor entre o oceano e a atmosfera. No setor frio do CE foi observada uma área com intensos fluxos de calor associada a esta instabilidade. Esta umidade do proveniente do oceano para a atmosfera é elevada para níveis superiores da atmosfera por ação da convergência de ventos em baixos níveis e é precipitada na forma de chuva. A TSM ativa no COAWST proporcionou resultados semelhantes aos dados de reanálise do Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) para os Fluxos de Calor Latente e Sensível, enquanto que os resultados do modelo WRF mostraram fluxos de calor mais intensos do que os dados do CFSR. This study presents an analysis of the formation and development of an extratropical cyclone formed in the southern coast of Brazil and how the ocean-atmosphere coupling affects this phenomenon. Was simulated one extratropical cyclone case in the Southwest Atlantic occurred at 02 to 05 september 2006 with the coupled numerical model system Coupled Ocean Atmosphere Wave Sediment Transport (COAWST) and another experiment with the atmospheric numerical model Weather Research Forecast (WRF), to analyze the coupling effect between numerical models, as well the atmospheric and oceanic dynamics and the air-sea interaction processes during the passage of the extratropical cyclone. Was observed how the Atmospheric-Marine Boundary Layer Instability and the mesoscale effects of the event impact the heat fluxes between the ocean and atmosphere. One area with intense heat fluxes associated to that instability was formed in the cold sector of the extratropical cyclone. This moisture from the ocean to the atmosphere is elevated at high levels of the atmosphere by the action of the wind convergence in low levels and it was precipited in the form of rain. The active Sea Surface Temperature in the COAWST provided similar results when compared with the Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) data, while the WRF model results showed a more intense heat fluxes than the CFSR data.

Grandes centros urbanos e regiões industriais estão contribuindo para o aumento das emissões antrópicas para a atmosfera. No Brasil, nas ultimas décadas, o interesse por estudos relacionados à poluição urbana tem adquirido muita ênfase; as regiões metropolitanas das principais cidades do país apresentam níveis de concentração elevados de poluentes conforme a resolução do CONAMA, preocupando a população. Modelos numéricos de previsão do tempo e qualidade do ar ganha espaço nas áreas de estudo com o objetivo de prever e avaliar o comportamento dos poluentes com origem antropogênica. Devido a grande complexidade das reações fotoquímicas, que ocorrem entre os poluentes primários após lançados na atmosfera, ferramentas como ReLACS (Regional Lumped Atmospheric Chemical Sheme) são implementados aos modelos químicos facilitando estas analises. Estudos em regiões metropolitanas buscam o melhoramento funcional deste mecanismo para a obtenção de uma boa resposta operacional para cada região. No Rio Grande do Sul, na região metropolitana de Porto Alegre (RMPA), o modelo CCATT-BRAMS (Coupled Aerosol and Tracer Transport model to the Brazilian Developments on the Regigional Atmospheric Modelling System) apresenta bons resultados aos processos de formação e destruição dos principais poluentes que agravam a saúde pública: o Ozônio Troposférico. A implementação do ReLACS auxilia nos mecanismos químicos que compreende as reações entre seus precursores tais como: os óxidos de Nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HC). Este estudo teve como objetivo avaliar e observar o melhoramento da resposta operacional do RELACS para a Região Metropolitana de Porto Alegre, com base no comportamento das concentrações de formação e destruição do ozônio em superfície, partindo de reações fotoquímicas entre seus precursores, NOx (NO + NO2) e compostos orgânicos voláteis (COV), através de simulações numéricas realizadas no CCATT-BRAMS. A avaliação final dos resultados é comparada com os dados de razão de mistura obtidos pelas estações de monitoramento de qualidade do ar na RMPA. Big cities and industrial regions are contributing to the increase of anthropogenic emissions into the atmosphere. In Brazil, in recent decades, interest in studies related to urban pollution has raised; major cities metropolitan areas have high concentration levels of pollutants according to the resolution of CONAMA, preoccupying the population. Numerical models of weather prediction and air quality is gaining ground in the study areas in order to predict and evaluate the behavior of pollutants with anthropogenic origin. Due to the great complexity of photochemical reactions that occur among primary pollutants emitted into the atmosphere after, tools like ReLACS (Regional Lumped Atmospheric Chemical Sheme) are implemented to chemical models making these analyzes easy. Researches in metropolitan areas search for functional improvement of this mechanism to obtain a good operational response for each region. In Rio Grande do Sul, in the metropolitan region of Porto Alegre (MRPA), the CCATT-BRAMS (Coupled Aerosol and Tracer Transport model to the Brazilian Developments on the Regigional Atmospheric Modelling System) model seems to be a good solution to the process of formation and destruction of pollutants that aggravate the public health: Ozone Tropospheric. The implementation of ReLACS assists in chemical mechanisms comprising the reactions among their precursors such as: nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC). This research aimed to access and monitor the improvement of ReLACS the operational response to the metropolitan area of Porto Alegre, based on the behavior of the training levels and ozone depletion in surface, from photochemical reactions between their precursors, NOx (NO + NO2) and volatile organic compounds (VOC), through numerical simulations in CCATT-BRAMS. The final evaluation of the results is compared with the mixing ratio of data obtained by the quality monitoring stations air in MRPA.

A conversão de energia a partir de usinas hidrelétricas foi considerada por muito tempo uma forma de produção limpa. No final do século passado alguns estudos demonstraram que os reservatórios poderiam ser emissores potenciais de Gases de Efeito Estufa (GEEs). A participação da energia hidráulica na matriz energética nacional é de 12%, sendo que dentre as fontes renováveis é da ordem de 29% e gera aproximadamente 60% da eletricidade produzida no país. O enchimento dos reservatórios está associado a altas taxas de atividade bacteriana e produção de GEEs. Grande parte da biomassa inundada é decomposta nos primeiros anos, os níveis baixos de oxigênio nas camadas profundas próximas ao sedimento favorecem a geração de metano. O aumento do nível da água faz com que sejam alagadas áreas que antes estavam emersas, com isso ocorre a liberação de nutrientes e a consequente produção de CO2 e CH4. As coletas de dados in situ consomem muito tempo, possuem custo relativamente alto e frequentemente falham ao delimitar regiões heterogêneas. A obtenção de dados a partir de sensores orbitais é uma ótima alternativa, e favorece uma maior resolução espacial e temporal das informações, além de permitir a análise das transformações do corpo d’água. O objetivo deste trabalho é estimar as emissões de gases de efeito estufa em reservatórios de hidrelétricas utilizando imagens Landsat TM e OLI. A metodologia desenvolvida neste trabalho compreende as etapas das correções geométricas e radiométricas, recorte e processamento. Para calcular a estimativa de CH4 e fluxo de CO2 foi necessário calcular índices de vegetação e identificar características como biomassa, índice de área foliar, atividade fotossintética, produtividade. Os resultados gerados por este trabalho são do CH4 estimado no enchimento do lago da represa da UHE Serra do Facão, e do fluxo de CO2 na fase rio e no entorno do reservatório. Os valores estimados de metano são similares aos publicados no Relatório de Referência do Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) e a outros trabalhos desenvolvidos em reservatórios tropicais, mesmo com métodos diferentes de obtenção de resultados. O carbono atmosférico é inversamente proporcional a absorção do carbono pelas plantas. As áreas com maior atividade vegetativa mostraram os valores mais elevados no fluxo de CO2. O método de determinação do fluxo de CO2 utilizando imagens orbitais constitui uma forma de mensuração indireta e permite estimar o comportamento do gás no processo de fotossíntese da planta, sem a necessidade de derrubada de árvores como amostras para obtenção de dados. Energy conversion from hydropower plants was considered a form of clean production for a long time. At the end of the last century some studies have shown that these reservoirs could be potencial source of greenhouse gases. The share of hydropower in the national energy matrix is around 42%, generating about 90% of all electricity produced in Brazil. The reservoirs filling is associated with high rates of bacterial activity and production of greenhouse gases. Much of the flooded biomass is decomposed in the early years, low oxygen levels in the deep layers near the sediment promote methane generation. The rise in water level flooded areas that once were dry, like wetlands, releasing nutrients and producing CO2 and CH4. Obtaining data in situ taking time and have high cost and often fail to define heterogeneous regions. Orbital data from sensors can obtain information with a higher spatial and temporal resolution, allowing the analysis of the transformations of the water body. The methodology developed in this work comprises the steps of geometric and radiometric corrections, cropping and processing. As part of the methodology it is necessary to calculate vegetation indices to identify vegetation characteristics such as biomass, leaf area index, photosynthetic activity, productivity. The results generated by this work are the CH4 estimated at filling the UHE Serra do Facão dam lake and the depletion zone and flow of CO2 in river phase and around the reservoir. The estimated methane values are in agreement with the published in the brazilian Reference Report and other works developed in tropical reservoirs, even with different methods of achieving results. The atmospheric carbon is inversely proportional the carbon uptake by plants. Areas with greater vegetative activity showed higher values in the flow of CO2. The method of determining the flow of CO2 using satellite images is a form of indirect measurement and allows estimating the gas behavior in plant photosynthesis process, without need to deforest to obtain data.

Este estudo teve por finalidade investigar a frequência e intensidade dos Sistemas Frontais (SF) avaliando-os com os episódios ENOS (El Niño Oscilação Sul) para o período da Primavera (SON) de 2000 a 2010 sobre o Estado do Rio Grande do Sul (RS). As análises mostraram que os anos em que se tem a menor ocorrência de SF estão associados principalmente a eventos de La Niña Fraco e Neutralidade. Em contrapartida, um número maior de Sistemas Frontais foi verificado com relação aos episódios de El Niño Moderado e Neutralidade. Especificamente, no que se refere à questão mensal, percebeu-se que no mês de Outubro há uma maior influência dos Sistemas Frontais do que em Setembro e Novembro. Outro fator pertinente e evidenciado deu-se pelas comparações entre o período escolhido (no qual não ocorreram eventos fortes) e os episódios de ENOS Fortes. Notou-se, neste caso, que não ocorreram variações impactantes no número de Sistemas Frontais, embora se tenha o conhecimento dos efeitos e alterações existentes nos padrões de circulação atmosférica devido à atuação dos fenômenos de escala interanual. Ainda, tendo a necessidade de ampliar a gama de entendimento, foi realizada uma abordagem com relação ao comportamento da precipitação em seis sub-regiões do Estado, onde se observou de forma geral, um aumento da precipitação em praticamente todas as áreas do RS, quando comparado com a média Histórica. Com isso, ressaltou-se que os volumes mensais abaixo da média Histórica estão ligados a episódios de Neutralidade. Já a normalidade do regime de precipitação, mostrou-se interligado em média para todas as regiões ao evento de El Niño e por último, as precipitações acima da normal climatológica estão mais presentes em condições de El Niño, mais especificamente de intensidade Moderada. Dentre as sub-regiões analisadas, destacou-se a parte Oeste do Estado por ter apresentado uma maior intensidade nos volumes de precipitação. Outro fator importante analisado foram os valores percentuais das precipitações derivadas dos sistemas frontais. Levando-se em conta a média das avaliações, verificou-se que as sub-regiões Sul e Sudoeste do Rio Grande do Sul são as mais influenciadas pelas passagens dos Sistemas Frontais, enquanto os menores impactos na precipitação podem ser notados nas regiões Central e Norte do Rio Grande do Sul. Além disso, realizou-se um estudo de caso para avaliar o comportamento dos Sistemas Frontais em episódios de ENOS diferentes, nos campos de pressão atmosférica e temperatura do ar. Logo, averigou-se que em um ano de Neutralidade, as passagens de SF sobre o Estado costumam ser mais prolongadas em sua duração de tempo, permanecendo mais dias, com algumas variações significativas nos campos meteorológicos observados. Enquanto para um ano referente à condição de El Niño Moderado, os Sistemas Frontais possuem, na maioria dos casos, uma duração de tempo menor, consequentemente com menores variações na temperatura e pressão. This study aimed to investigate the frequency and intensity of the frontal systems (FS) evaluating them with respect to the episodes of El Niño – South Oscillation (ENSO) for the spring season (SON) from 2000 to 2010, over the state of Rio Grande do Sul (RS - Brazil). The analysis showed that the years having a smaller incidence of SF are mainly associated to events of weak La Nina and neutrality. In contrast, a larger number of frontal systems were observed with respect to episodes of moderate El Nino and neutrality. Specifically with relation to the monthly aspect, it was noticed that there is a major influence of the frontal systems in October than in September and November. Another inherent and evidenced factor was given by the comparisons between the selected period (with no occurrence of strong events) and the Strong ENSO episodes. In this case it was noticed that there has not occurred impacting variations in the number of frontal systems although the effects and changes of the atmospheric circulation patterns due to the action of the interannual scale phenomena are known. Further, to enlarge the range of understanding, it was made one approach relating to the precipitation behavior in six sub regions of the state where in general it was observed an increase in the precipitation almost in all areas of the RS when compared to the historic average. Thus, the monthly volumes below the historic average are linked to neutral episodes. Otherwise, the normal precipitation regime, on average, was proved to be interconnected for all regions to the event El Niño, and finally the rainfall above the climatology are more common in El Niño conditions, specifically with Moderate intensity. In this manner, considering the analyzed sub regions, the west part of the state has presented a higher intensity of precipitation volumes. Another important factor analyzed were the percentage values of rainfall derived from frontal systems. Taking into account the average of the evaluations, it was found that the South and southwest sub-region of Rio Grande do Sul is the most influenced by passages from the SF, while smaller impacts on precipitation can be noticed in the Central and North regions. In addition, it was realized a case study to evaluate the behavior of frontal systems in different episodes of ENSO, with respect to the fields of atmospheric pressure and air temperature. Thus, it was found that in a year of neutrality, the frontal systems crossings on the state tend to be more prolonged, remaining more days, with some significant variations in the observed meteorological fields. While for a year related to the condition of Moderate El Nino the frontal systems have, in mosta cases, a shorter duration, thus with minor variations in temperature and pressure.

O uso da técnica de assimilação de dados meteorológicos é extremamente importante para a correção de imprecisões nos dados que compõem as condições iniciais e de fronteira dos modelos de previsão do tempo. Neste trabalho, faz-se uso da técnica de assimilação de dados 3DVAR contida no modelo de mesoescala WRF (Weather Research and Forecasting), o objetivo principal do trabalho é analisar o impacto da assimilação de dados meteorológicos de diversas fontes de dados (GTS – Sistema Global de Telecomunicações, estações automáticas, dados radar) no modelo WRF. Para analisar a consistência da assimilação de dados no WRF verificou-se a diferença entre a análise com e sem assimilação de dados. Confirmando a consistência da mesma, foram realizados os procedimentos necessários para gerar os prognósticos com assimilação de dados para cada caso individualmente. Os experimentos com assimilação de dados foram realizados para cada tipo de dado e em conjunto, possibilitando assim fazer uma análise do impacto que cada dado tem na previsão. Os resultados foram comparados entre si espacialmente utilizando dados do modelo global GFS (Global Forecast System) e satélite da Missão de Medida da Chuva Tropical (TRMM). A variável da precipitação acumulada foi comparada e validada espacialmente com os dados do TRMM, constatou-se para o caso do mês de janeiro uma superestimação dos valores acumulados para algumas regiões e para o caso do mês de abril uma subestimação, isso se deve ao fato da frequência temporal dos dados do satélite TRMM, pois provavelmente elas não foram compatíveis com o horário das precipitações. Quando comparado com o volume de chuva pontual com os dados da estação automática a maioria dos processamentos mostrou-se eficaz. Também no estudo de caso ocorrido no mês de janeiro a inserção de dados assimilados possibilitou uma melhora na intensidade e localização da célula convectiva. As variáveis da temperatura e do vento foram comparadas espacialmente com as análises do modelo GFS. A variável da temperatura ora apresentou valores superiores, ora inferiores ao modelo GFS, mesmo assim os resultados foram satisfatórios, uma vez que, foi possível simular temperaturas superiores antes da passagem do sistema e inferiores após a passagem do mesmo. Para o campo de vento houve uma pequena discrepância em todas as simulações em relação a magnitude, porém a direção do vento foi plotada de forma coerente, simulando até o ciclone presente no caso do mês de abril. Para o perfil vertical da temperatura e temperatura do ponto de orvalho o impacto da assimilação de dados foi pequeno, porém ambas as simulações representaram de forma coesa os perfis quando comparados com o perfil observado. Em suma, o estudo comprova que, embora se tenha algumas incoerências assimilação 3DVAR contribui de modo significativo nas previsões do tempo do modelo WRF. The use of meteorological data assimilation technique is extremely important for the correction of the imprecisions of observational data for the initial and boundary conditions of weather forecasting models. In the present work it is used the 3DVAR data assimilation technique of the mesoscale model WRF system (Weather Research and Forecasting) aiming the analysis of the impact of the assimilation of meteorological data from several data sources (GTS - Global Telecommunication System, automatic surface stations network and radar) in the WRF model. To analysis the consistency of the data in the WRF assimilation it has been gathered the difference between analysis, with and without data assimilation. Confirming its consistency the procedures required, to generate predictions with data assimilation for each individual case were performed. The data assimilation experiments were performed for each data type as well as including all of them allowing, therefore, the analysis of the impact of each over the forecast. The results were compared and validated using data from the spatially global forecasting model GFS (Global Forecast System), satellite and the mission of the Tropical Rain Measurement (TRMM) data. The cumulative rainfall variable was compared spatially with data from TRMM, where it has been observed, in the case of January, an overestimation of the accumulated values for some regions and an underestimation for the case of April. These have been occurred because of temporal frequency of the TRMM satellite data - which probably because were not compatible with the precipitation time occurrence. Comparison between the accumulated precipitation with data from automatic station presented mostly effective results. Also, in the case study of the January with assimilated data, produced an improvement in the intensity as well as in the location of the convective cell. The wind and temperature variables were compared with the spatially GFS’s analysis. The higher temperature variable values presented alternated, from higher and lower values compared to the GFS results. The results were nevertheless unsatisfactory, because the simulated temperatures presented prior to passing the frontal system and after passing it. For the wind field there was a small discrepancy in all simulations regarding the magnitude, but the wind direction was plotted consistently simulating up to the present in the case of April cyclone. For the vertical profiles of temperature and dew point temperature the impact of data assimilation was small, but both simulations made represented good profiles, compared with the observed values. In summary, the study shows that, although there were some inconsistencies, compared with the observations, the 3DVAR assimilation contributes significantly to WRF model forecasts.

A evapotranspiração (ET) é um fenômeno natural que influencia diretamente mudanças no clima local e global, possuindo grande importância hidrológica e meteorológica. Este trabalho teve como objetivo estimar a ET através do método Penman-Monteith, e comparar com os resultados estimados pelo Método da Covariância de Vórtices Turbulentos. Os dados de IAF (Índice de Área Foliar) para descrição da vegetação foram obtidos a partir do sensor MODIS e de medições em campo da Rede SulFlux. A área de estudo desta pesquisa localizou-se no município de Cachoeira do Sul-RS, em uma propriedade de cultivo de arroz irrigado. O período de estudo referiu-se a safra que estendeu-se de outubro de 2010 a março de 2011. Os resultados mostraram que o IAF e as estimativas de ET apresentam um comportamento temporal semelhante. A comparação entre os resultados das estimativas de ET, utilizando dados obtidos em campo e estimados através de sensoriamento remoto, foram satisfatórios. No entanto, o resultado que apresentou os maiores valores para a ET foi proveniente do sensor MODIS. Sendo assim, pode-se concluir que a estimativa da ET, a partir de dados de vegetação, obtidos através de técnicas de sensoriamento remoto, constituem-se como uma alternativa para os métodos de ET que utilizam dados de vegetação medidos em campo. The Evapotranspiration (ET) is a natural phenomenon that directly causes changes in the local and global climate, having a great hydrologic and meteorological importance. This work has as objective to estimate ET through the Penman-Monteith method and compare with the estimated results by the Eddy Covariance Method. The LAI (Leaf Area Index) data for the vegetation description were obtained from the MODIS sensor and from field measurements of the SulFlux network. The field of study of this research had place in the city of Cachoeira do Sul – Rio Grande do Sul state, in a irrigated rice crop property. The study period is referred to the crop that extended from October 2010 to March 2011. The results showed that the LAI and the ET estimates have a similar temporal behavior. The comparison between the results of ET estimates, using data obtained in field and estimated through remote sensing, were satisfactory. However, the result that showed the highest values for ET was from the MODIS sensor. This way, it can be concluded that the ET estimate, through vegetation data, obtained by remote sensing techniques, are an alternative for the ET methods that use vegetation field measured data.

Este trabalho buscou avaliar o comportamento dos fluxos de CO2, simulados pelo modelo de superfície SiB2, a partir da adoção dos dados de reanálise CFSR-NCEP como condições de contorno atmosféricas. Para a validação dos resultados obtidos utilizou-se uma análise estatística, através de um coeficiente de ajuste, o qual foi embasado nos parâmetros simulados em comparação aos dados observados, sendo estes obtidos pela torre micrometeorológica sitiada na área de cultivo. O estudo foi aplicado ao sítio experimental de soja localizado em Cruz Alta (-28,6036; -53,6736) no Rio Grande do sul e o período adotado compreendeu os anos de 2008 e 2009. Inicialmente foi necessário realizar a calibração de alguns parâmetros presentes nas sub-rotinas (módulos) do modelo. Para tanto, foi adotada uma metodologia em que os parâmetros foram calibrados conforme os módulos sequenciais, respeitando a seguinte ordem: aerodinâmico, transferência radiativa, difusão hidráulica do solo e fotossíntese e condutância estomática. A calibração do módulo aerodinâmico foi aplicada aos parâmetros referentes à altura do dossel, fração de cobertura vegetal e distribuição do ângulo foliar. No módulo de transferência radiativa, foi calibrado o parâmetro de reflectância da folha viva no visível. A calibração dos parâmetros referentes ao módulo de difusão hidráulica do solo foi realizada na porosidade do solo, profundidade individual das camadas e expoente de umidade. No módulo de fotossíntese e condutância estomática os parâmetros testados foram índice de área foliar, condutância estomática mínima e temperatura crítica para a respiração foliar. A calibração destes parâmetros permitiu que se obtivesse uma substancial melhoria na simulação dos fluxos de CO2 pelo modelo, obtendo-se um ganho expressivo na qualidade da simulação. Esta etapa constitui fundamental importância, uma vez que permitiu que a adoção dos dados de reanálise fosse efetuada no modelo adequado à área de estudo. No que tange a etapa final desta pesquisa, destaca-se que os dados do CFSR foram utilizados como condição de contorno atmosférica. Estas condições são necessárias à inicialização do modelo e originalmente utilizam-se as variáveis meteorológicas obtidas a partir da estação do INMET. Foram adotadas as variáveis referentes à temperatura do ar, pressão atmosférica ao nível do mar, precipitação, radiação de onda curta incidente e velocidade do vento, utilizadas para descrever o estado físico da atmosfera nas novas simulações dos fluxos de CO2, as quais foram comparadas aos dados observados da torre. A partir dos resultados obtidos, presumiu-se que a utilização dos dados de reanálise CFSR-NCEP pode ser considerada aceitável na aplicação de estudos dos fluxos de CO2 a partir do modelo SiB2, ressaltando-se que a calibração do referido modelo à área de estudo é de grande importância para sua adequação e obtenção de resultados mais satisfatórios. The present work aimed to evaluate the behavior of CO2 fluxes, run by the Simple Biosphere Model (SiB2), by adopting CFSR-NCEP data reanalyzed as an atmospheric boundary condition. A statistical analysis was used in order to validate the results obtained using a coefficient for the adjusted model based on the simulation parameters when compared to the data observed in field, which was obtained by the micrometeorological tower located on the cultivation areas. The study was applied in a soybean experimental site located in Cruz Alta (-28,6036; -53,6736), in the state of Rio Grande do Sul, Southern Brazil between 2008 and 2009. Some of the parameters presented in the subroutines of the model had to be adjusted first. For such, a methodology in which the parameters were calibrated in sequential modules was applied according to the following order: aerodynamics, radiative transfer, hydraulic diffusion of the soil and photosynthesis and stomatal conductance. In the aerodynamics module, the calibration was made using the parameters for the canopy height, vegetation coverage and leaf-angle distribution. For the radiative transfer, the calibration used the parameters for the live leaf transmittance visible reflectance. The calibration for the hydraulic diffusion of the soil was accomplished in the soil porosity, depth of individual layers and humidity exponent. For the photosynthesis and stomatal conductance, the parameters tested were the leaf area index, minimum stomatal conductance and leaf respiration critical temperature. It could thus be possible to obtain a considerable improvement for the simulation of the CO2 fluxes in this model for a high-quality simulation. That stage was significantly important since it enabled the reanalysis data to be set in the best model for the studied area. Regarding the final stage of this study, data from the CFSR were used as the atmospheric boundary condition instead of originally applied meteorological variables from the INMET station. Variables concerning air temperature, air pressure at sea level, precipitation, incident short-wave radiation and wind speed were used in order to describe the physical condition of the atmosphere in new simulations with CO2 fluxes, and then compared to the data observed in the micrometeorological tower. From the results, using the CFSR-NCEP reanalysis data can be considered acceptable for studies on CO2 fluxes from the SiB2 model. Yet, calibrating this model for the studied area is a key factor for its suitability and for obtaining adequate results.

As perspectivas de expansão da produção de energia transformam a região de Candiota em um cenário propício para o estudo da poluição atmosférica. A importância deste assunto tornou-se evidente com o aumento das emissões de poluentes causado pelo crescimento das áreas urbana e industrial. Com a ampliação do Complexo Termelétrico, construção de Candiota III, e, principalmente, por estar previsto a instalação de novas indústrias nesta região, este estudo tem como foco principal avaliar o impacto deste crescimento industrial na qualidade do ar. A metodologia para o desenvolvimento deste trabalho dispõe como principal ferramenta um modelo matemático de dispersão, AERMOD, representando analiticamente o comportamento do poluente, dióxido de enxofre, durante o processo de dispersão no ar, levando em conta as características das fontes de emissão, da topografia da área de estudo e das condições meteorológicas de dispersão. Através da modelagem numérica, foram comparados os dados de concentrações preditos pelo modelo com os dados observados provenientes de estações meteorológicas localizadas no entorno da Usina Termelétrica Presidente Médice, para campanhas anteriores e posteriores à operação de Candiota III. A análise dos resultados foi feita com auxílio de índices estatísticos recomendados na literatura científica para a avaliação de modelos de qualidade do ar. A utilização do modelo AERMOD para uma avaliação preliminar do impacto causado pela operação de Candiota III mostrou-se eficiente. Levando-se em consideração todas as restrições incorporadas aos modelos gaussianos, o modelo apresentou uma tendência de subestimar os valores observados. A utilização de novas tecnologias indicou que ocorrera um aumento da eficiência nos processos de combustão bem como de dessulfurização em virtude de se constatar, através dos resultados obtidos para as concentrações máximas diárias, uma diminuição na emissão de dióxido de enxofre para a atmosfera. Os resultados das concentrações máximas diárias de dióxido de enxofre para o cenário anterior a operação de Candiota III (2003) foram superiores aos simulados para o período posterior (2011). Com uma confiabilidade de 90 e 80%, respectivamente, para os cenários em que as concentrações máximas e médias 24hs foram simuladas e confrontadas com as observadas nos receptores, os resultados obtidos reforçam que as concentrações calculadas pelo modelo de dispersão, apresentam uma concordância satisfatória com os dados observados. The perspectives for expansion of energy production transform the region of Candiota in a favorable scenario for the study of air pollution. The importance of this issue has become evident with the increase in pollutant emissions caused by the growth of urban and industrial areas. With the expansion of Thermoelectric Complex, construction of Candiota III, and especially for the up-coming establishment of new industries in this region, this study aims to evaluate the impact of industrial growth on air quality. The methodology for the development of this work has as main tool the dispersion of a mathematical model, AERMOD, analytically representing the behavior of the pollutant, sulfur dioxide, during the process air dispersion, taking into account the characteristics of the emission sources, the topography of the study area and meteorological dispersion conditions. Through numerical modeling, it was compared the data of the concentrations predicted by the model with the observed data from meteorological stations located around the Thermoelectric Power Plant “Presidente Médice” for this experimental campaigns before and after the operation Candiota III. The analysis of the results was performed with the aid of statistical indexes recommended in the scientific literature for evaluation of models of air quality. The use of the AERMOD for a preliminary assessment of the impact caused by the operation of Candiota III was efficient. Taking into account all the restrictions of the Gaussian models, the model tended to underestimate the observed values. The use of new technologies indicated that there was an increase in the efficiency of combustion processes and desulfurization due to the results obtained for the maximum daily concentrations, a decrease in the emission of sulfur dioxide into the atmosphere. The results of the maximum daily concentrations of sulfur dioxide to the scenario presented before the operation of Candiota III (2003) were higher than the period after simulated (2011). With a reliability of 90% and 80%, respectively, for scenarios where the peak concentrations and averages 24 hours were simulated and compared with those observed in receptors, the results obtained reinforce that the concentrations calculated by the dispersion model, present a satisfactory agreement with the observed data.

Modelos numéricos de equações primitivas, tais como BRAMS, apresentam erros intrínsecos em suas soluções. Esses erros têm várias causas, entre as quais se pode citar: imperfeição do método numérico que aproxima as equações diferenciais por equações de diferenças finitas, resolução da grade, dificuldade em representar os termos não lineares das equações do modelo, entre outros. Neste trabalho são comparados dois métodos de pós-processamento estatístico, Model Outuput Statistics (MOS) e Model Outuput Calibration (MOC) para avaliar se é necessário e em caso afirmativo qual é o mais adequado para ser utilizado juntamente com o modelo BRAMS em execução no Laboratório de Meteorologia e Qualidade do Ar (LMQA/CEPSRM/UFRGS). Essas duas técnicas se mostram muito eficientes em compensar erros, porém a primeira tem a desvantagem de requerer uma grande base de dados e ainda a necessidade de alterar as equações quando ocorrem modificações no Modelo. O outro método difere do primeiro por calcular o erro da variável, e não o seu valor, e utilizar dados recentes para calcular a equação de regressão. Foram geradas previsões com saídas de 3 em 3h para o período de 01 de janeiro de 2008 até 31 dezembro de 2009, período de treinamento do MOS, e de 29 de maio até 31 de julho de 2010, período de treinamento do MOC e teste dos dois métodos. No trabalho é feita uma análise detalhada dos dois métodos em oito localidades do Rio Grande do Sul, para as variáveis temperatura da superfície, umidade relativa do ar em superfície, pressão à superfície e chuva acumulada em 1h. Os resultados obtidos com a utilização dos métodos estatísticos aumentaram a acurácia da previsão em relação às previsões do modelo BRAMS para temperatura, umidade e pressão. Em um dos resultados obtidos, em Vacaria, o MOC consegue acompanhar uma grande variação na pressão e melhora 49,12% a saída do modelo, enquanto o MOS apresenta resultado negativo (-767,97%). Em outro caso, na cidade de Santa Maria, os dois métodos conseguem melhorar 86% a pressão. Some variables predicted by Weather Numerical Models are frequently influenced by errors. Such errors occurs not only to the assumptions used in the construction of the model equations of physics/dynamics, but also by the topography used. This work compares two statistical post-processing methods Model Outuput Statistics (MOS) and Model Outuput Calibration (MOC) to evaluate which is most suitable to calibrate the model (BRAMS) running in Meteorology and Air Quality Laboratory (LMQA/CEPSRM/UFRGS). These two techniques proved very effective in compensating errors, but first has the disadvantage of requiring a large database and need to modify the equations when changes occur. Other method differs from the first to calculate error of the variable, not its value properly and use recent data to calculate the regression equation. Predictions were generated during 3hs intervals from January 1st, 2008 to December 31, 2009 to MOS training period. MOC training period and testing occurs from May 29 until July 31, 2010. This work goal is a detailed analysis of the two methods in eight locations of Rio Grande do Sul State to temperature, humidity, pressure and preciptation. The results are satisfactory to first of 3 variables. In Vacaria city, MOC follow a wide variation in pressure and reached an improvement by 49.12%, while MOS, achieved 767.97% down. In another case, Santa Maria city, two methods can improve 86 % pressure results.

O Objetivo deste trabalho é estudar a dispersão do poluente material particulado (PTS), na região da Usina Termelétrica de Charqueadas, localizada no município de Charqueadas, utilizando a modelagem numérica ( mais especificamente o modelo ISCST- Industrial Source Complex Term – Short Term ) Esse modelo de dispersão utilizado é recomendado pela EPA ( Environmental Protection Agency ) para tratamento da dispersão de poluentes emitidos por fontes industriais como refinarias,termelétricas, industrias siderúrgicas, etc. Neste estudo, os resultados foram simulados pelo modelo para o ano de 2005 com a Usina equipada com precipitadores eletrostáticos e os dados obtidos foram comparados com os dados das concentrações de Material Particulado (MP) medidos através dos pontos receptores em duas estações de monitoramento da qualidade do ar operadas na região de influência da Usina Termelétrica. Posteriormente os resultados foram simulados pelo modelo para o ano de 2005 com a emissão da Usina equipada com filtro de mangas e os dados obtidos foram comparados com os dados de concentração de Material Particulado (MP) medidos nas estações de monitoramento no primeiro trimestre de 2010, quando a usina estava efetivamente operando com esse controle ambiental. O estudo e os valores medidos mostram que os padrões primários e secundários não foram ultrapassados, no entanto, os resultados modelados demonstram que o modelo ISCST subestima as concentrações de Material Particulado (MP) observadas nas estações de qualidade do ar, o que provavelmente ocorre, devidos a presença de outras fontes de emissão na região que se consideradas no estudo poderiam trazer uma aproximação do valor real com o modelado. The goal is to study the dispersion of pollutant particulate matter (TSP), in the region of Charqueadas Thermal Power Plant, located in Charqueadas, using the numerical modeling ( specifically model Industrial Source Complex ISCST - Term - Short Term) This dispersion model used is recommended by EPA ( Environmental Protection Agency) for the treatment of the dispersion of pollutants emitted by industrial sources such as refineries, power plants, steel industries, etc. In this study the results were simulated by model for the year 2005 with the plant equipped with electrostatic precipitators and the data were compared with data of concentrations of particulate matter (PM) measured by the receiving points in two season of monitoring the quality air operated in the region of influence of UTE. The data were simulated by the model for the year 2005 with issueance of the plant equipped with bag filters and the data were compared with data for the concentration of particulate matter (PM) measured at the monitoring stations in the first quarter of 2010, when the plant was actually operating with the environmental control. The study and the measured values show that the primary and secondary standards were not exceeded, however the modeled results show that the ISCST model underestimates the concentrations of Particulate Matter (PM) observed at stations of air quality, which probably occurs due to the presence of other emission sources in the region that if is considered in the study could yield an approximation of the actual value with the modeling.

O estudo e a previsão dos sistemas de tempo, e suas variantes, é cada vez mais uma preocupação constante e difundida no meio cientifico. Esta necessidade torna-se imprescindível, à medida que tais eventos podem causar irreparáveis perdas materiais e humanas, com forte influência no seu desenvolvimento econômico e social. O BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System), modelo de mesoescala, tem como característica principal o aninhamento de grades, permitindo assim obter o comportamento de escala sinótica e microescala em uma única simulação. Este recebe como informações de entrada, dados de observações de superfície e altitude, subprodutos gerados de satélite ou então resultados de modelos numéricos, e estes dados necessitam estar em arquivo com formato compatível com o código do mesmo, para serem processados posteriormente. O objetivo deste trabalho foi utilizar dados provenientes do Satélite LANDSAT 5 TM (Land Remote Sensing Satellite – Thematic Mapper), para substituição das informações de vegetação e informações de altimetria da missão SRTM (Shutle Radar Topography Mission), utilizando estas informações como dados de entrada no mesmo, melhorando assim a representação das características físicas da região. A Região Metropolitana de Porto Alegre, foi a escolhida como área de estudo e especificamente foi testada a diferença quanto à simulação do modelo sem e com a implementação. Com o intuito de abranger completamente a área de estudo foram utilizadas 2 cenas do sensor TM, para a composição de mosaico de imagens, gerado originalmente com resolução espacial de 30 metros. Este mosaico foi editado, e submetido a uma classificação supervisionada através do Método da Máxima Verossimilhança com uma qualidade final na classificação de 99,7%. Após a classificação o mosaico foi reamostrado para 500 metros de resolução espacial, também foi feita uma adequação da codificação da classificação de acordo com os códigos do BRAMS. As simulações compreenderam às 24 horas do dia 9 de janeiro de 2007. Para a análise da contribuição da topografia e vegetação, foram analisadas as saídas do modelo. O resultado desta interação pode ser observado no campo de algumas variáveis meteorológicas, como direção do vento, temperatura e umidade relativa, que apresentaram comportamento distinto em cada simulação, demonstrando uma diferença qualitativa entre as duas simulações. The study and attempt to predict weather, systems and its variants, is increasingly a constant concern of science and it is widely disseminated in the scientific field. This requirement becomes imperative, to the extent that such events can cause irreparable human and material losses, with strong influence in their social and economic development. The Brazilian Regional Atmospheric Modeling System – BRAMS, a mesoscale model, which has nesting grids as a main feature, therefore it obtains the scaling synoptic and microscale behavior on just a single simulation. It receives incoming information, surface observations and altitude data, by-products generated by satellite or numerical model results, and these data need to be set into a file format that is compatible to the code, in order to be processed later. The purpose of this work was to utilize satellite data from the LANDSAT 5 TM (Land Remote Sensing Satellite – Thematic Mapper) for the replacement of vegetation and altitude data obtained during the SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), using this information as an input data on it, thus improving the representation of the physical features of the chosen region. The metropolitan region of Porto Alegre was chosen as the study area, and the difference as to the simulation of the model was specifically tested, with and without implementation. In order to completely cover the study area, two image scenes were used from the TM sensor for the mosaic composition, originally generated with a 30-meter spatial resolution. The mosaic was edited, and then submitted to a supervised classification through Maximum Likelihood Method with a final quality classification of 99.7%. After submitting the mosaic to sorting, it was resample into a 500-meter spatial resolution, it has been also made an appropriateness of the codification of classification according to BRAMS’ codes. The simulations comprised the 24 hours of January 9th 2007. For the analysis of the contribution of topography and vegetation, the model outputs were analyzed. The result of this interaction may be observed in the field of meteorological variables, such as some wind directions, temperature and relative humidity, which have distinct behavior at each simulation, demonstrating a qualitative difference between the two simulations.