Rachel Ifanger Albrecht.

O objetivo deste projeto é desenvolver material online para o curso Nowcasting Capacity Course (NCC) do Grupo de Trabalho em Nowcasting and Mesoscale Research (NMR) do programa World Weather Research Programme (WWRP) da Organização Meteorológica Mundial (OMM). O material se concentrará na teoria do nowcasting e apresentará técnicas de nowcasting, condições pré-convectivas, iniciação da convecção e previsão de tempo severo. Espera-se que este material on-line introduza instrumentação disponível para ferramentas de previsão a curto prazo (por exemplo, extrapolação de dados de sensoriamento remoto) e previsão numérica do tempo.

Noções teóricas on-line

O objetivo deste projeto é explicar de forma lúdica e interativa os principais fenômenos meteorológicos ligados à circulação geral da atmosfera e à previsão de tempo utilizando dois painéis metálicos com ímãs móveis. Haverá dois níveis de detalhamento e dificuldade, um focando o público infanto-juvenil (Nível 0 - ensino fundamental) e outro focando o público jovem e adulto (Nível 1 - ensino médio e superior).

Para a ilustração da circulação geral da atmosfera será utilizado o conceito de estações do ano e como o aquecimento diferencial da superfície do globo ao longo do ano determina o vento em superfície (e.g., ventos alíseos - Nível 0) e sistemas de baixa e alta pressão semi-permanentes (e.g., Alta Subtropical do Atlântico Sul), além das células de Hadley e Walker (Nível 1). Para a ilustração da previsão do tempo será ultizado os conceitos de movimento de massas de ar (e.g., frentes frias e quentes - Nível 0), ciclones tropicais e extratropicais, zonas de convergência, ondas de leste, etc (Nível 1). Também serão usados símbolos padrão em meteorologia como temperatura, umidade e vento, além de símbolos padrão em previsão do tempo (céu encoberto, ensolarado, parcialmente coberto, chuvoso). Serão confecionados 2 (dois) painéis em aço galvanizado (um painel com o mapa topográfico do mundo para a circulação geral da atmosfera, e um painel maior com mapa topográfico da América do Sul) e ímãs customizados dos principais fenômenos da circulação geral da atmosfera e dos mapas de previsão de tempo do dia a dia exibidos na mídia. A idéia de termos peças móveis (i.e., ímãs) é para que o público possa interagir com o mapa e os fenômenos da atmosfera aplicando os conceitos aprendidos diretamente no mapa de forma lúdica.

Esse material será usado nas edições da "Virada Científica da USP" e "USP e as Profissões", além de outras feiras e visitas agendadas ao IAG. Os painéis também poderão ser complementados no futuro com outros fenômemos, como El Niño, correntes oceânicas, etc.

O Projeto "MetEd em Português? tem como objetivo principal realizar a tradução do Inglês para o Português de 5 (cinco) módulos de nível básico do MetEd. O portal MetEd é uma coleção gratuita e online de centenas de recursos de treinamento destinados à comunidade geocientífica e ao público em geral. Todo o material foi desenvolvido por cientistas através do UCAR (University Corporation for Atmospheric Research) que trabalharam diretamente com designers instrucionais, artistas gráficos e programadores para desenvolver material didático atraente e de ótima qualidade. Este portal contém material sobre meteorologia em 4 níveis de dificuldade, abrangendo desde o público leigo até estudantes de graduação, pós-graduação e pessoal especializado. Em especial, o material para leigos e nível básico é destinado à divulgação da meteorologia de forma informativa e também instrutiva para professores dos ensinos médio e fundamental. O conteúdo do MetEd está em Inglês e parte em Espanhol, havendo apenas dois módulos em Português.

Esta pesquisa visa avaliar o ciclo completo pelo qual a convecção na Amazôniase abastece de partículas de aerossol que mais tarde servem como núcleos de condensação de nuvens. Este ciclo inclui emissão de óxidos de nitrogênio induzidos por raios (LNOx), oxidação de compostos orgânicos voláteis biogênicos, formação de partículas e transporte entre a troposfera superior e a camada limite. O impacto do LNOx na formação de aerossóis na Amazônia serái nvestigado usando dados das campanhas ACRIDICON-CHUVA e CAFE-Brazil. A equipe brasileira quantificará fontes de NOx, incluindo LNOx, na troposfera superior e camada limite (torre ATTO) fornecendo percepções sobre emissões de nitrogênio induzidas por raios. Dias-alvo com picos de NOx e partículas provavelmente associados a LNOxs erão selecionados. O modelo Meso-NH, configurado pela equipe francesa, estudará os efeitos do LNOx em nuvens convectivas profundas. Os resultados esclarecerão a contribuição do LNOx para a formação de partículas ao longo das estações, equilibrando o LNOx e o NOx derivado da superfície e quantificando o transporte de NOx. As correntes ascendentes e descendentes convectivas serão caracterizadas pela combinação de modelagem de alta resolução eobservações de perfiladores de vento e radares de nuvens do sítio ATTO-Campina. Esta avaliação contribuirá para a compreensão do papel do LNOx na oxidação de gases, formação de novaspartículas e potenciais caminhos de retroalimentação que reforçam a convecção na regiãoamazônica. A excelência científica deste projeto resulta do conjunto de dados único e sem precedentes empregado, campanhas de campo muito recentes e da alta complementaridade entre parceiros brasileiros, especialistas em medições, e parceiros franceses, especialistas em modelagem. O trabalho dos alunos de doutorado estará no centro da discussão científica.

As florestas tropicais processam mais carbono, água e energia e são mais diversificadas do que qualquer outro ecossistema terrestre. Adicionalmente, são a maior fonte global de emissões de compostos orgânicos voláteis (VOC), e a atmosfera local fornece um laboratório natural único para a compreensão de como esses compostos são processados quimicamente, e ligados à formação de aerossóis, nuvens e precipitação. A Bacia Amazônica contém a maior floresta tropical contínua do mundo e desempenha um papel fundamental no clima global e na química da atmosfera. As florestas e solos da Amazônia armazenam aproximadamente 260 Pg C e contribuem significativamente para o balanço global de gases de efeito estufa, tais como: CO2, CH4 e N2O, atuando como fontes e sumidouros naturais. No entanto, esse delicado sistema simbiótico está sob ameaça. O desmatamento, a degradação florestal e as mudanças climáticas estão desestabilizando o equilíbrio da Amazônia, com consequências duradouras para os ecossistemas e a vida humana na Terra.O Observatório Amazônico da Torre Alta (Amazon Tall Tower Observatory ATTO, www.attoproject.org) iniciou em 2005 como uma plataforma dedicada às medições de longo prazo das condições climáticas, biogeoquímicas e atmosféricas da Amazônia. Além de monitorar o intercâmbio regional entre a floresta e a atmosfera, o ATTO investiga retroalimentações entre a floresta e o clima, atribuindo causas às variações e tendências observadas, para melhorar a representação das florestas tropicais em modelos de sistemas terrestres. Também permite melhorar a compreensão da função e dinâmica das florestas tropicais intactas da Amazônia central, e como podem ser influenciadas pelas mudanças climáticas e aumento de gases de efeito estufa na atmosfera.Este projeto tem como objetivo investigar os fatores que comprometem o equilíbrio do sistema amazônico, utilizando as capacidades abrangentes do ATTO para monitorar seus componentes químicos, físicos, eco-hidrológicos e eco-fisiológicos. Ao abordar questões científicas ainda não respondidas, este INCT busca ampliar nossa compreensão desses processos e desenvolver estratégias para prevenir e mitigar o colapso potencial do equilíbrio da Amazônia. Com infraestrutura de ponta e capacidade para medições de longo prazo, o ATTO está estrategicamente posicionado para fornecer as percepções necessárias para enfrentar esses urgentes desafios. Sem ações imediatas, as perturbações no clima e nas funções eco-fisiológicas da Amazônia podem ter consequências catastróficas em escala global. Considerando a grande pegada espacial da torre ATTO, seus resultados também são ideais para calibrar sensores ambientais orbitais e para aperfeiçoar a representação do sistema terrestre em modelos climáticos, e serão usados para esses fins nesse INCT.

A Amazônia é um laboratório vivo para estudar processos críticos que regulam a química e a física da atmosfera tropical e influenciam o clima regional e global. Observações de longo prazo e estudos de processos são importantes para desvendar possíveis mecanismos de degradação da Floresta Amazônica. Planejamos avançar a ciência sobre processos de importância crítica que influenciam o ciclo hidrológico, o balanço de radiação, as trocas de gases reativos e de efeito estufa, os bioaerossóis e o funcionamento do ecossistema amazônico. Isso será feito por meio de uma combinação de 7 componentes nesta proposta: 1) Melhorias nas medições contínuas de longo prazo da torre ATTO, com a adição de novos estudos de aerossóis e gases traços, com o uso do elevador automático recém-instalado (sistema RoLi) que permitirá perfis verticais diurnos e noturnos contínuos desde o solo até 325 metros. Iremos também medir nanopartículas na faixa de 2 a 10 nanômetros, e estudar como elas crescem formando aerossóis orgânicos secundários (SOA) e posteriormente núcleos de condensação de nuvens (CCN); 2) Melhorias nos estudos de interações nuvens-aerossóis com novas medidas no site ATTO Campina, com perfis verticais do solo até 16 km de altitude, com instrumentos de perfilagem como o Lidar de aerossóis, radar de nuvens, radar de precipitação, radiômetros e o radar meteorológico de varredura que está sendo instalado em Balbina. As interações nuvem-aerossol-traços de gases sobre a coluna vertical serão estudadas nesta componente; 3) Estender as medições da torre ATTO para toda a bacia amazônica em larga escala, através de extensos cruzeiros de navios ao longo dos rios Solimões, Negro e Amazonas, usando o navio da UEA como plataforma fluvial. O foco dessas medições são a distribuição e interações de VOCs, aerossóis, gases de efeito estufa e partículas biológicas; 4) Realizar análises de dados do experimento CAFE-Brazil com medidas até 14 km de altitude em toda a Amazônia, e iremos utilizar aeronaves de pequeno porte para realizar perfis verticais de aerossóis, gases de efeito estufa, partículas biológicas e outras medidas até 5 km; 5) Realizar medidas de partículas de aerossóis biológicas primárias detalhadas em toda a bacia, com detecção de fluorescência em partículas, possibilitando a especiação de bactérias, esporos de fungos, fragmentos de plantas e outros tipos de bioaerossóis. Nesta componente vamos realizar análises metagenômicas de DNA em partículas de aerossol para identificar espécies transportadas atmosfericamente por longas distâncias da África à Amazônia, e dentro da Amazônia; 6) Integrar medições de gases de efeito estufa em larga escala, como CO2 e CH4, incluindo determinação isotópica, através de cruzeiros em vários rios e amostragens nas torres do LBA ao longo da Amazônia; 7) Implementar uma componente de modelagem integrada para ajudar no entendimento dos processos e para generalizar propriedades em toda a bacia a partir de medições de pontos fixos e campanhas de navios, além de medidas por sensoriamento remoto. Com essas medidas inovadoras e conjuntos de dados mais completos e esforços de modelagem associados, planejamos desvendar as complexas interações gases-traço-nuvens-aerossol-precipitação. Também estudaremos os feedbacks entre a biosfera e a atmosfera com as atividades antropogênicas através dos impactos do desmatamento e das emissões de queimadas. Esperamos que essas atividades integradas forneçam novos insights sobre processos importantes que regulam a química atmosférica tropical, a física das nuvens, o clima sobre florestas tropicais e o funcionamento integrado do ecossistema amazônico.

This research proposal aims to assess the importance of the full cycle by which convection supplies itself with particles that later serve as cloud condensation nuclei. This cycle includes lightning-induced NOx (LNOx) emission, biogenic volatile organic compounds oxidation, particle formation and subsiding transport from the upper-troposphere to the planetary boundary layer. The impact of LNOx on aerosol formation and concentration in the boundary layer and upper troposphere will be investigated in the Amazon region. Data from the ACRIDICON-CHUVA and CAFE-Brazil aircraft campaigns will first be utilized by Brazilian partners to quantify NOx sources, including LNOx, in the upper troposphere, along with boundary layer NOx concentrations. Target days when measurements reveal peaks in NOx and particle concentrations that are most probably associated with LNOx emission will be selected. The Meso-NH numerical model will be employed to study the effects and dynamics of LNOx in deep convective clouds during these targeted days, with active participation of the French partners to configure the model so that it progressively includes all cycle components. The results obtained will offer detailed information on the LNOx contribution to particle formation of different seasons, shedding light on the balance between LNOx and surface-derived NOx and quantifying NOx transport. Convective updrafts and downdrafts will be characterized by combining high-resolution modeling and observations from wind profiler and cloud radars near ATTO. Their contribution to the vertical transport of NOx will be compared to clear sky transport by slow air motions. This evaluation will contribute to understanding the role of LNOx in gas oxidation, new particle formation and pathway, and potential feedback loops that reinforce convection in the Amazon region. Such insights are crucial for comprehending the Amazon's significance in the global climate system.

The physical aspects of clouds, such as their horizontal and vertical extents, largely determine their role in the water and energy cycles in the Amazon. In this region, the locally driven diurnal convection cycle has a pulsating aspect, with the formation of the so-called shallow cumulus cloud field in the late morning, followed by a peak of activity in the afternoon due to deep convective cloud formation that then dissipates in the late afternoon. Historically, climate models fail to reproduce the growth of shallow convective clouds into deeper systems (i.e., the shallow-to-deep convective transition), triggering deep convection too early. This results in too early (2-3 hours) rainfall peaks within the daily cycle. Additionally, recent studies have shown that deep convective clouds play a major role in the new particle formation process in the Amazon. It has been proposed that clouds transport biogenic gases to the upper troposphere where they grow by condensation and are later transported to the boundary layer by downdrafts, replenishing the aerosol population that was removed by washout. In a context of a changing climate, it is essential that we achieve accurate reproduction of Amazonian cloud field evolution in order to better predict the future rainfall and aerosol regimes in the region. In this context, we propose an objective analysis to quantify the shallow-to-deep convective transition using high-resolution models and new observations at the ATTO (Amazon Tall Tower Observatory) tower region. The quantification will involve the determination of the level of cloud aggregation in the cloud fields, which dictates whether it is dominated by many small clouds (low level of aggregation) or by a few large clusters (high level of aggregation). The typical convective daily cycle in the Amazon is expected to evolve from the former towards the latter. Therefore, we propose a novel way to quantify the shallow-to-deep transition by tracking the evolution of the cloud aggregation levels. This information is intrinsically linked to the rainfall spatiotemporal variability and aerosol cycle because larger clusters produce more rainfall and transport more mass vertically than shallower and spread-out clouds. We propose that an index of cloud aggregation is an important factor to transition high-resolution model and observational results into parameterizations in climate models.

The objective of this pilot project is to assess the viability of using AI methods for severe weather nowcasting, and to apply the AI-based nowcasting products in targeted developing countries to support them in implementation of the Early Warning for All initiative. This will involve the development and evaluation of a series of prototypes that demonstrate the potential of AI in different severe weather nowcasting applications, such as lightning, hail, convective and strong wind, tornadoes, heavy rainfall, and other extreme weather events. The longer-term outcome of the pilot project will be AI solutions for nowcasting which are being developed, delivered and evaluated in developing countries, leading to increased accuracy of early warning systems.

This program focuses on intensive observation campaign to understand severe summer weathers over the Seoul metropolitan area, and the research results from RDP will be used to improve the accuracy of nowcasting and very-short-range forecast systems, which will be run in real time and the forecast will be provided to forecasters in KMA (Korea Meteorological Administration). The goals are advancing seamless prediction from nowcasting to short-range forecast for summer weathers over the Seoul Metropolitan Area based on an intensive observation campaign. The scientific challenges related to these goals are: 1) to study mechanism for mesoscale convective systems; 2) to perform high-resolution numerical modelling and analyse for its verification; 3) to conduct research and development of cloud microphysical parameters; 4) to study on urban meteorology in the Seoul metropolitan area adjacent to the west coast.

O principal objetivo do CAFE-Brasil é entender as altas concentrações de aerossóis na alta atmosfera, estudar a fotoquímica dos oxidantes troposféricos que forma os aerossóis secundários na floresta Amazônica em regiões poluídas e limpas, validar estimativas de satélites e modelos numéricos de previsão de tempo e entender a interação nuvens-aerossol-precipitação. O experimento CAFE-Brasil vai empregar a aeronave de pesquisa (HALO) que significa aeronave de grande Altitude e longa distância que irá realizar voos na floresta com base em Manaus entre abril a maio de 2020. Os voos irão investigar as fontes das altas concentrações de nanopartículas, como as emissões de compostos voláteis da floresta influenciam a química de oxidação e como esse processo se relaciona com a formação de aerossóis e sua abundância em altas altitudes. As medições de HALO vão ser coordenadas com as medidas no Observatório Torre Alta da Amazônia (ATTO), localizado perto de Manaus, em um local remoto dentro da floresta. Alguns instrumentos realizando medidas no ATTO serão replicados no HALO. Desta forma, será possível vincular as medições no ATTO e diretamente acima da floresta com os processos de formação de aerossóis na superfície efontes de compostos voláteis e as os processos de oxidação e aerossóis na atmosfera no alto. Além disso, as medidas realizadas proveram uma descrição da química atmosférica e servirá de base para os ajustes do modelo atmosférico e de química o WRF-CHEM (Weather Research and Forecasting Model com a componente de química) e as medidas de diversos satélites que estimam aerossóis e a espessura ótica da atmosfera.

O novo sítio experimental ATTO-Campina, localizado a 4 km da torre alta do ATTO, foi desenhado para quantificar o movimento e a estrutura vertical das nuvens, precipitação e aerossóis por diversos instrumentos de sensoriamento remoto de forma contínua, por vários anos. Este projeto prevê duas bolsas DTI-A para a coleta de dados com qualidade e baixa perda, a organização dos dados, o pré-processamento e a disponibilização, bem como, a realização dos primeiros estudos científicos integrando os dados da Campina com os dados coletados na torre ATTO.

The strategic objective of the Research Demonstration Project (RDP) is to focus on the Olympic Games of Paris in 2024 in order to advance meteorological research on the theme of the future Weather Forecasting systems at 100m (or finer) resolution for urban areas. Such systems would prefigure the numerical weather prediction at the horizon 2030. The Paris 2024 Olympics RDP is organized around five scientific questions. Cities are a complex system. There are also various potential end-users of urban meteorological services, such as inhabitants, athletes, the audience, but also urban planners and city administrations for example. Therefore, the scientific questions all require a strong interdisciplinary approach. These five scientific questions are:1. Nowcasting Numerical Weather Prediction in cities at about 100m of resolution2. High resolution thunderstorm nowcasting (probabilistic and deterministic) in the urban environment, Urban heat islands and cool areas, air quality, in cities3. Nowcasting and forecast in coastal cities (for the Marseilles site)4. Big data, non-conventional data, and their uses5. How to deliver tailored weather, climate, environmental information at infra-urban resolution?

The long-term sustainability of Earth calls increasingly for a global perspective. This research involving simultaneous measurements of the two global circuits is decidedly global in nature. The two globally invariant (at any given time) quantities under study are (1) the ionospheric potential, representing the totality of electrified weather and (2) Schumann resonance activity, the global totality of lightning, both of which are experienced by all of humanity. Thunderstorms and lightning are both threats to all human activity, and so deserve to be monitored. The monitoring of the Earth?s Schumann resonances lends itself naturally to international cooperation. Both global electrical circuits have been shown to be responsive to surface air temperature on a variety of time scales, with much relevance on longer time scales to fossil fuel consumption and global warming given these natural frameworks for global monitoring. The observed trends will be of value to policy makers. The interest in the variable source strengths of continental ?chimneys? (continental scale regions of strong convection) is also directly linked to the large-scale circulation of the atmosphere, and hence global weather patterns are likely linked with the global circuit variations under investigation here. Thunderstorms are important players in global warming because they produce large areas of cirrus cloud that affect incoming solar radiation, and also redistribute water vapor from the planetary boundary layer to the upper troposphere where it is radiatively more important. A critical aspect of global heat balance also lies with tropospheric aerosol and this study is the first to take on the monitoring of cloud condensation nuclei (CCN) on the spatial scale of the continental chimneys.A large body of evidence, some of it a century old, supports the view that the ionospheric potential characterization of the DC (?Direct Current?) global electrical circuit is maximum over the diurnal cycle in Universal Time (UT) when the American continent is electrically predominant near 19-20 UT. In contrast, a comparable body of evidence shows that global lightning activity, and the AC (?Alternating Current?) global circuit (aka, Schumann resonances) is maximum when Africa is electrically predominant (14-15 UT). This apparent contradiction is referred to hereafter as the ?global circuits paradox?. This research is aimed at a resolution of this paradox. The thesis of this investigation is that the ?global circuits paradox? has long gone unresolved because essential quantities have not been examined in comparisons of contributions from America and Africa, the dominant chimneys driving the global circuits. Thermodynamic contrasts have previously been examined and fall short in resolving the paradox. Electrified shower clouds were identified as possible fundamental sources additional to thunderstorms for the DC global circuit by C.T.R. Wilson, but careful comparisons between America and Africa are only recently possible with satellite and lightning observations. Increased pollution in the form of CCN have been shown to increase lightning flash rate in thunderstorms in both observations and models, but only recently have CCN been accessible on the continental scales relevant to the global circuits. In this study, coordinated measurements of the DC and AC global circuits when Africa and America are most prominent, together with electrified shower clouds and CCN (and with appropriate controls on thermodynamic quantities) to resolve the global circuits paradox.https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=1945871

A Amazônia é um excelente laboratório para estudar processos críticos que regulam a Física e Química atmosférica tropical. A floresta é uma importante fonte global de aerossóis, gases traços e vapor de água, e os complexos processos não lineares que regulam estes diferentes componentes ainda não são totalmente compreendidos. Neste projeto, estudaremos ciclo de vida do aerossol (ALC), o ciclo de vida de nuvens (CLC) e as interações entre nuvens-aerossóis-radiação e precipitação (CAPI) na Amazônia. Utilizaremos uma combinação de abordagens que permitem pesquisas inovadoras nos trópicos. O projeto envolve 4 esforços de medidas: 1) novas observações de longo prazo na torre ATTO (Amazon Tall Tower Observatory); 2) expedições fluviais na Amazônia Ocidental em áreas ainda não investigadas do ponto de vista atmosférico; 3) um experimento para investigar a atmosfera amazônica em altas altitudes (14 km), com o avião alemão HALO G5; e 4) campanhas de medição de aerossóis e gases traços transportados da Amazonia para Chacaltaya, Bolívia, a 5.240 metros de altitude nos Andes. Esses esforços de medição, que vão da torre ATTO de 325 metros de altura, através de navios fluviais e aviões até amostragens nos Andes na estação Chacaltaya, permitirão estudar um grande espectro de processos críticos na ligação entre biosfera-atmosfera-clima em regiões tropicais. Nesses sites e plataformas, nós avaliaremos, entre outras coisas, propriedades ópticas de aerossol como espalhamento e absorção espectral de radiação, distribuição de tamanho de aerossol, composição de aerossol para componentes orgânicas e inorgânicas, profundidade óptica de aerossóis e nuvens, balanço de radiação, núcleos de condensação de nuvens, tamanho de gota de nuvem e perfis verticais de aerossóis, nuvens, precipitação e variáveis termodinâmicas. Um grande conjunto de instrumentação avançada fará essas medidas em difíceis condições logísticas. A modelagem em nuvens em alta resolução integrará aerossóis, CCN e vapor de água para uma variedade de condições termodinâmicas e permitirá a integração de análises de aerossóis com processos em nuvens. A modelagem regional em alta resolução utilizando BRAMS e WRF-Chem serão realizadas para ajudar a entender os processos e o transporte regional. Com esses novos conjuntos de dados e esforços de modelagem associados, planejamos contribuir no entendimento das interações entre nuvens-aerossol-precipitação e os feedbacks entre biosfera e atmosfera em condições naturais e em condições dominadas por emissões de queimadas. Esperamos que essas medidas e esforços de modelagem proporcionem novos conhecimentos em processos críticos e importantes que regulam a Química atmosférica tropical e a Física de nuvens e radiação. A análise também fornecerá importantes informações sobre como a Amazônia está sendo perturbada pelas emissões de queima de biomassa e como ela influencia o clima regionalmente e globalmente.

O objetivo deste projeto de pesquisa é avaliar o impacto da formação da precipitação, principalmente do granizo, na eletrificação de tempestades severas em diferentes regiões, contrastando os diferentes regimes de precipitação e eletrificação das tempestades ao redor do Brasil e da Argentina. Mais especificamente, serão explorados a microfísica e a cinemática de tempestades observadas na região de São Paulo, Manaus, Rio Grande do Sul e Córdoba-Argentina. Nestes estudos serão identificados e quantificados (i) os mecanismos físicos da formação dos hidrometeoros (principalmente graupel e granizo) e (ii) a relação entre o fluxo de massa de gelo e a atividade elétrica dentro da nuvem, buscando definir os parâmetros que levam à severidade das tempestades. Ao final deste projeto pretendemos ter uma melhor compreensão sobre a formação da precipitação e sua influência no desenvolvimento elétrico, principalmente nos aspectos evolutivos da cinemática convectiva que levam ao desenvolvimento de tempestades tropicais produtoras de granizo.

Os relâmpagos possuem importância vital para o clima e tempo. Para o clima os relâmpagos são responsáveis pela produção de óxido de nitrogênio (NOx) e impactam o tempo pois podem produzir prejuízos que vão desde perdas de vidas humanas, colapsos na rede de distribuição de energia elétrica e incêndios florestais, até danos aos sistemas de telefonia e telecomunicações. A formação dos relâmpagos ocorre através das colisões entre graupel e cristais gelo numa camada compreendida entre -10 e -40C, conhecida como camada de fase mista das tempestades. Embora seja conhecido que é na camada de fase mista das tempestades que ocorrem à formação dos relâmpagos, poucos estudos observacionais tem avaliado o impacto da microfísica em regiões convectivas e estratiformes na formação e propagação dos relâmpagos. Este conhecimento é crucial para melhorar a previsão de curtíssimo prazo, tanto quanto melhorar as estimativas de precipitação por radar e satélites e entender como as propriedades físicas dos relâmpagos podem impactar a produção de óxido de nitrogênio (NOx). Portanto, este projeto de pesquisa tem o objetivo de avaliar como a massa e volume de gelo na região da fase mista das tempestades impacta a estrutura de cargas elétricas, e como consequência como modulam a formação e as características físicas e elétricas dos relâmpagos como, taxa, tamanho, pico de corrente, multiplicidade e intervalo entre as descargas de retorno. As tempestades foco desta pesquisa são aquelas ocorridas na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) entre novembro de 2011 e março de 2012. Para tanto serão utilizados dados inéditos de medições de relâmpagos em três dimensões da rede SPLMA, relâmpagos em duas dimensões das redes LINET e BrasilDAT e dados de refletividade do radar alocado em Salesópolis, na grande São Paulo. Com esta base de dados será avaliado em quais regiões das tempestades os relâmpagos iniciam, propagam e dissipam, e quais os principais processos de formação dos relâmpagos nas regiões estratiformes. Com isso também será investigado qual a estrutura elétrica típica das regiões estratiformes e convectivas das tempestades. A microfísica e a estrutura elétrica das tempestades estão fortemente correlacionadas, logo será avaliado também como a massa e volume de gelo das camadas de fase mista e glaciada nas regiões convectivas e estratiformes controlam a taxa, área e comprimento dos relâmpagos. A relação entre a massa de gelo e tamanho de relâmpagos pode ser importante para ser assimilada em modelos de previsão do tempo. Adicionalmente, será avaliado como a microfísica impacta as características elétricas dos relâmpagos como duração, pico de corrente, multiplicidade e intervalo entre as descargas de retorno. Este projeto irá aprofundar este conhecimento e abrirá oportunidades para a melhoria de modelos de previsão do tempo, e como consequência natural poderá propiciar a minimização dos prejuízos ligados aos setores de telefonia e linhas de transmissão de energia elétrica.

The main objective of this proposal is to understand the evolution of microphysical properties of clouds when modify to become intense precipitation events and predict these changes based on conceptual models and provide ground precipitation datasets supporting physical and direct validation of satellite-based GPM precipitation retrieval algorithms.

Este projeto visa aproveitar a oportunidade de compra final do "leasing" do radar de dupla polarização para desenvolver pesquisa em previsão imediata de tempestades com base no conhecimento adquirido sobre as propriedades físicas das nuvens no projeto temático CHUVA. A base desta pesquisa é o radar de dupla polarização operando em Campinas, por 24 meses (duas estações chuvosas) para capturar eventos intensos de precipitação que forneçam as bases para o estudo dos processos físicos no interior das nuvens visando aprimorar a previsibilidade em curto prazo, a detecção de severidade e a estimativa de precipitação com radar e satélite em alta resolução temporal e espacial. De forma inédita esse projeto irá instalar detectores de granizo para criar uma base de dados que forneça informações não somente sobre a ocorrência de granizo, mas também do seu tamanho. Além das diversas componentes de estudo, sejam elas ligadas a eletrificação, propagação, crescimento do volume de alguns hidrometeoros, como as taxas de crescimento do topo e dos processos microfísicos, este estudo visa desenvolver o SIGMA-SOS. O SIGMA SOS é um sistema de informações geográficas que integra os dados medidos bem como as previsões em curto prazo e os avisos meteorológicos. O Brasil comprou e está ainda ampliando a rede de radares de dupla polarização para monitorar eventos extremos de tempo. Contudo, o conhecimento sobre esse sistema é ainda incipiente e este projeto irá realizar pesquisa empregando esse tipo de instrumento, formar alunos nessa área e desenvolver ferramentas inéditas para uso deste instrumento. A interface com a componente agrícola abre uma nova perspectiva de uso destes sistemas em uma área de grande importância para o Brasil.

Pretende-se desenvolver um banco de dados representativo dos processos físicos, microfísicos e radiativos dos sistemas precipitantes que atuam no Brasil afim de melhorar as estimativas de precipitação por satélite utilizando sensores em micro-ondas passivas. Para a geração deste banco de dados será realizada uma caracterização da precipitação no Brasil através dos dados coletados durante as campanhas do projeto CHUVA, como: radar de dupla polarização banda X, disdrômetros, pluviômetros, radiosondagens, radar de apontamento vertical, entre outros. Após a identificação dos eventos precipitantes mais relevantes para cada região, perfis meteorológicos, microfísicos e radiativos serão simulados através dos modelos de mesoescala da Universidade de Wisconsin (UW-NMS) e de transferência radiativa (Radiative Transfer Equation Model System - RMS). O processo descrito é utilizado para simular as temperaturas de brilho observadas pelos diferentes radiômetros a bordo dos satélites de orbita baixa (Low Earth Orbit - LEO). Dois algoritmos serão utilizados para fazer a recuperação das taxas de precipitação: o ?Cloud Dynamics and Radiation Database? (CDRD) que realiza a recuperação da precipitação através de técnicas de inversão bayesiana utilizando medições de radiômetros cônicos de micro-ondas passivo (SSMI/S), enquanto o ? Passive Microwave Neural Network Precipitation Retrieval? (PNPR) utiliza redes neurais para sensores de micro-ondas passivas de varredura cruzada 'cross-track' (AMSU-B, MHS). Após realizada a nova recuperação da precipitação com a incorporação do banco de dados proposto, serão utilizadas diferentes técnicas estatísticas para validar as taxas de precipitação obtidas e avaliar a eficiência dos algoritmos sobre o território brasileiro.

RELAMPAGO (Remote sensing of Electrification, Lightning, And Mesoscale/microscale Processes with Adaptive Ground Observations, translates to lightning flash in Spanish and Portuguese) is a project funded by the US National Science Foundation to bring US resources to the field to observe convective storms that produce high impact weather in the lee of the Andes mountains in Argentina. It will also involve significant contributions from NASA, NOAA, Argentina (CONICET), Brazil (CNPq and FAPESP), and Chile (CONICYT), as well as universities across the region, Argentinas national meteorological service (Servicio Meteorológico Nacional, SMN) and Brazils space agency (INPE) that governs Brazils weather and climate prediction service (CPTEC). RELAMPAGO Extended Observing Period will be 15 August 2018 30 April 2019, while the Intensive Observing Period will be 1 November 15 December 2018.

Na última década, vários autores encontraram evidências de que o desmatamento da Amazônia provoca um impacto direto na distribuição espacial e temporal da precipitação, através de mudanças na microfísica e estrutura vertical das nuvens, além de mudanças na atividade elétrica das tempestades. O objetivo deste trabalho é investigar o papel do desmatamento no desenvolvimento de tempestades e eletrificação das mesmas. O trabalho terá foco nos sistemas precipitantes de toda região Amazônica, a fim de estender o conhecimento sobre a eletrificação das nuvens nessa região e conhecer os mecanismos responsáveis pelo carregamento elétrico dos hidrometeoros. Também serão avaliadas possíveis diferenças regionais e sazonais, pois o impacto do desmatamento na eletrificação pode ser diferente para diferentes estações do ano e regiões distintas da Amazônia, como por exemplo Rondônia e Pará que possuem influências de diferentes regimes meteorológicos. Para alcançarmos o objetivo deste projeto, dados de 16 anos (1998-2013) do satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) serão usados para a caracterização tri-dimensional e espacial da precipitação e eletrificação dos sistemas convectivos sobre áreas desmatadas e florestadas da Amazônia. Uma base de dados de georeferenciada à observações do TRMM (PR, TMI e LIS) será construídas, onde informações sobre o tipo de vegetação (LANDSAT), a termodinâmica da atmosfera (Reanálises) e as descargas elétricas nuvem solo (BLDN/STARNET) e o raio effetivo de patículas da nuvem (MODIS) complementarão a pesquisa a ser executada. O conhecimento sobre a estrutura da precipitação e da eletrificação das nuvens é de grande importância para o estudo do impacto do desmatamento no ciclo hidrológico da Bacia Amazônica, além do impacto no futuro do sistema elétrico do Brasil, tanto no setor de geração (potencial hidroelétrico) quanto no setor de distribuição (danos nas linhas de distribuição) do país.

The hydrologic cycle of the Amazon Basin is one of the primary heat engines of the Southern Hemisphere. Any accurate climate model must succeed in a good description of the Basin, both in its natural state and in states perturbed by regional and global human activities. At the present time, however, tropical deep convection in a natural state is poorly understood and modeled, with insufficient observational data sets for model constraint. An ARM planning document conferred a priority status to studies of deep tropical convection over land in the Amazon Basin [ACRF, 2007]. Furthermore, future climate scenarios resulting from human activities globally show the possible drying and the eventual possible conversion of rain forest to savanna in response to global climate change. Based on our current state of knowledge, the governing conditions of this catastrophic change are not defined. Human activities locally, including the economic development activities that are growing the population and the industry within the Basin, also have the potential to shift regional climate, most immediately by an increment in aerosol number and mass concentrations, and the shift is across the range of values to which cloud properties are most sensitive (e.g., natural conditions of 300 particles cm-3 still prevail in much of the Amazon Basin during the pristine wet season and cloud properties are most sensitive to shifts from 300 to 1000 cm 3).
The present proposal expands GoAmazon2014, approved in October 2010, into a GoAmazon campaign, consisting of GoAmazon2014 and GoAmazon2015 (this present proposal). The GoAmazon campaign seeks to quantify and understand how aerosol and cloud life cycles in a particularly clean background in the tropics are influenced by pollutant outflow from a large industrial city. The GoAmazon project addresses the susceptibility of cloud-aerosol-precipitation interactions to present-day and future pollution in the tropics. In particular, the proposed second year of measurements as part of GoAmazon2015 will enable comparative year-to-year variability in the measurements and will be an important step forward in knowledge about interannual differences in the Amazon Basin and their effects of atmospheric and ecosystem functioning. 
The interannual differences in the Amazon Basin are already known to be very significant. For instance, both 2005 and 2010 were very dry years. Year 2009 was exceptionally wet. Owing to dramatic changes from year-to-year, we can state that to a high likelihood that the observations of GoAmazon2014 and GoAmazon2015 will be quite different in rainfall totals and associated impact in atmospheric composition, in particular for atmospheric cleansing downwind of the Manaus plume. Differences in rainfall initiate sequences of key differences in atmospheric and ecosystem functioning. The purpose of GoAmazon2015 is to increase the statistical population of cases and subcases, identifying those findings specific to one year or the other compared to those findings common to both years, thus validating the general representation in models of the effects of pollution on the natural atmosphere and ecosystem. The strategy to meet this objective is to employ a comparative analysis to a consecutive year's data set. In the context of interannual variability, comparative differences and similarities between years 2014 and 2015 will both quantitatively define the representativeness of many of the observations and place years 2014 and 2015 within the context of longer historical and future time records. 
The proposed study is aligned with the ARM vision of obtaining a detailed, representative, and accurate description of Earth's atmosphere in diverse climate regimes through the deployment of strategically located in situ and remote sensing observatories. In particular, the proposed study will improve the understanding and representation in climate and earth system models of clouds and aerosols as well as their intera

Até janeiro de 2012 nenhum raio ascendente (RA) havia sido registrado no Brasil. Com a ajuda de algumas câmeras registramos, durante os meses de janeiro, março e abril, quinze raios ascendentes que tiveram início a partir de uma ou mais torres situadas sobre o Pico do Jaraguá, na cidade de São Paulo. Este projeto de pesquisa visa caracterizar os raios ascendentes até então nunca observados e estudados no Brasil e pretende responder algumas questões que as primeiras e recentes observações suscitaram. Entre elas estão: Qual a frequência de tais descargas? Como se iniciam? Que tipo de estruturas são propícias para a sua iniciação? Quais os processos físicos que regem os raios ascendentes? Em que diferem dos raios descendentes extensivamente observados pelo grupo nos últimos anos? Em que diferem dos raios ascendentes observados em outros países? Para responder estas e outras questões descritas neste documento, combinaremos observações de câmeras de vídeo de alta resolução temporal, medidas de campo elétrico e dados de redes de detecção de relâmpagos. Prevemos ao longo do projeto três campanhas de observação de raios ascendentes. Duas delas para observação de raios ascendentes nas torres de comunicação situadas no Pico do Jaraguá e na Avenida Paulista, e no arranha-céu Edifício Itália na cidade de São Paulo, e uma outra campanha patrocinada pela National Science Foundation (NSF) e pela Universidade do Arizona (Dept. of Atmospheric Sciences) para observação de raios ascendentes em uma fazenda de geradores eólicos no Kansas e torres de comunicação em South Dakota, EUA. Como os atuais padrões de proteção contra raios são baseados em raios descendentes, esta pesquisa poderá identificar riscos exclusivamente associados com raio ascendentes, que não são atualmente conhecidos e nem mesmo incluídos em normas de proteção. O resultado da pesquisa irá ainda ajudar a aprimorar os sistemas de detecção e localização de descargas atmosféricas que monitoram a incidência de raios no Brasil visto que o local em que tocam o solo é conhecido.Grande parte da instrumentação necessária para este estudo utilizado já se encontra disponível no grupo e boa parte das campanhas será custeada por meio de cooperações internacionais. Um fator essencial para a consecução deste projeto será a aquisição de uma câmera que atenda as necessidades específicas para este estudo pioneiro no Brasil. Esta câmera possui melhor resolução temporal e espacial, maior sensibilidade e mobilidade para poder observar processos físicos dos raios que não puderam ser observados com as câmeras atuais do grupo. (AU)

CHUVA-GLM will provide for the first time a comprehensive intercomparison between almost all LLS available today and the TRMM/LIS, which is the GOES-R GLM heritage instrument. This assessment will focus on the different lightning propagation processes (e.g., stepped leaders to return strokes) and the performance of lightning location systems in detecting the radiation sources according to the employed technology. The CHUVA-GLM LLS detects lighting from ELF to VHF and can provide important information on how optical radiation from lightning correlates with radio frequency emissions. Most LLS have poorly known or poorly documented performance characteristics. Establishing and understanding the performance of these systems is essential for the usage of these networks in providing proxy data, post-calibration for GLM and better data for GOES-R R3 products.

The objective of this study is to develop a rational basis and approach to use data from the Geostationary Lightning Mapper (GLM) in combination with that of the Advanced Baseline Imager (ABI) to produce an enhanced baseline rainfall estimation product for use possibly at GOES-R launch or soon thereafter.

The general approach for this investigation will: 
a) Examine lightning-convective core relations with TRMM data (LIS, PR, TMI, and VIRS). By looking at a number of case studies we will develop relations and understanding of how the lightning occurrences (LIS) relate to the occurrence and intensity of convective rainfall (PR and TMI) and the convective features as they appear (or don?t) in the window IR and other channels (VIRS). 
b) Develop a scheme to use lightning information (based on findings from the first item above) from the GLM to identify convective cores and lightning flash rate/area relations to volume rainfall. These results would then be carefully incorporated into the baseline GOES-R precipitation algorithm code to produce an enhanced version. This work will be done in close collaboration with the baseline algorithm PI (Kuligowski).
c) Test, validate and make adjustments to the enhanced GLM/ABI precipitation scheme in preparation for GOES-R launch. Testing will be done within the GOES-R program and will involve SEVIRI data and possible ground lightning measurements and validation against surface rainfall over the U.S.

The Amazon Tall Tower Observatory (ATTO) is a scientific research tower in the Amazon rainforest with 325 metres of height, about 150 kilometres northeast of Manaus. It is a joint project between Germany and Brazil coordinated by the Max Planck Institute for Chemistry, the Max Planck Institute for Biogeochemistry, the Brazilian National Institute of Amazonian Research - INPA (Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia), and the University of the State of Amazonas, UEA (Universidade do Estado do Amazonas).
?Specific research objectives of ATTO are: 1) to obtain regionally representative measurements of carbon gas concentrations (CO2, CH4, CO, and VOC), in order to improve our understanding of the carbon budget of the Amazonian rain forest under changing climate, land use, and other anthropogenic influences in the fetch region of ATTO; 2. to continuously observe anthropogenic and biogenic greenhouse gases in the lower troposphere, within the planetary boundary layer by day and outside it at night, in order to help constrain inverse methods for deriving continental source and sink strengths and their changes over time. 3. to continuously measure trace gases and aerosols for improvement of our understanding of atmospheric chemistry and physics in the Amazon, with emphasis on the atmospheric oxidant cycle and the life cycle of the Amazonian aerosol, and to identify the effects of anthropogenic perturbations, e.g., land use change and pollution, on these processes. Measurements of isotopic composition will be made to help distinguish anthropogenic and biogenic fluxes; 4. to determine vertical trace gas and aerosol fluxes and gradients from the tower top to the ground to estimate biosphere?atmosphere exchange rates; 5. to study turbulence and transport processes in the lower atmospheric boundary layer, as well as to understand the extent and characteristics of the roughness sublayer over the forest; 6. to develop and validate dynamic vegetation models, atmospheric boundary layer models, and inverse models for the description of heat, moisture, aerosol, and trace gas fluxes; 7. to evaluate satellite estimates of greenhouse gas concentrations and temperature and humidity profiles by providing ground truth site.? (doi:10.5194/acp-15-10723-2015, http:www.atmos-chem-phys.net/15/107)

This project focuses on the multi-instrument and multi-platform synergy of combining GOES-R and NASA GPM to improve precipitation products. The proposed project has two objectives: 1) to improve microwave-based precipitation by connecting the ice-phased microphysics commonly observed by GOES-R GLM and GPM microwave instruments 2) to provide GOES-R rain-rate (QPE) algorithm a better microwave rain-rate calibration. Innovative strategy to make use of lighting and microwave data in identifying the convective and stratiform rain types will be developed, which will improve microwave-based rain rate estimates. Because GOES-R ABI rainfall rate (QPE) algorithm requires the microwave-based rain rates as a calibration target (Kuligowski, 2009), the better microwave rain rates will improve the accuracy of GOES-R rainfall rate retrievals.