Maria Elisa Siqueira Silva.

O clima da América do Sul é determinado por uma grande quantidade de modos climáticos, em diferentes escalas. O objetivo deste estudo é verificar quais oscilações climáticas predominaram no clima da América do Sul em fases distintas da PDO no período de 1970 a 2003, em relação ao observado no período de 1901 a 2022. O período 1970-2003 esteve associado a um dipolo de anomalias de precipitação entre os setores centro-leste e sudeste da América do Sul (Silva et al., 2020), nas fases negativa e positiva da oscilação. As análises serão realizadas com base na composição de campos atmosféricos e oceânicos para períodos específicos estabelecidos a partir das fases dos índices climáticos com potencial para influenciar o clima da América do Sul no período considerado, como o ENOS, SAD, IOD, TNA, TSA, SAM, AMO e IPO. Serão considerados separadamente períodos de El Niño, La Niña e períodos neutros. A influência dos demais modos climáticos, exceto o ENSO, será analisada para períodos neutros de ENSO. A correlação linear entre os índices climáticos e a precipitação na América do Sul e o uso de EOF aplicada aos dados de precipitação e circulação contribuirão para a determinação dos índices mais influentes. De forma a definir as regiões fontes e a posição dos padrões de ondas de Rossby propagadas desde o Pacífico até a América do Sul, será realizado o traçado de raios associado a padrões específicos, de acordo com as anomalias de precipitação observadas na América do Sul.

No bioma Cerrado, a ocorrência das queimadas é uma importante perturbação estimulada pela natureza ou atividades antrópicas. Apesar do crescente esforço para monitorar o Cerrado, um estudo em escala de bioma para caracterizar a ocorrência das queimadas e quantificar e entender a variabilidade das emissões associadas às queimadas é necessário. Considerando sua extensão espacial, o uso de dados obtidos de sensores orbitais é a abordagem mais efetiva para estabelecer tais padrões no bioma. O estudo objetivou caracterizar os regimes do fogo, precipitação e condição da vegetação no Cerrado, estabelecer padrões espaciais da ocorrência das queimadas e sua correlação com a precipitação e a condição da vegetação, caracterizar e encontrar tendências nas emissões de material particulado com diâmetro menor que 2,5 micrômetros (PM2,5) associadas às queimadas no bioma utilizando produtos derivados dos sensores Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), dados de precipitação do satélite Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) e a ferramenta PREP-CHEM-SRC. O Cerrado foi, respectivamente, o primeiro e o segundo bioma brasileiro em que mais ocorreu área queimada e focos de calor, sendo que no bioma tais ocorrências são maiores durante a estação seca e na cobertura da terra savana. Os focos de calor se concentraram no norte do bioma, porém focos de calor mais intensos não se localizam necessariamente onde a concentração é maior. A análise espacial mostrou que valores médios/totais podem esconder alguns padrões, como para a precipitação, que tem a menor média em agosto, mas espacialmente o mínimo de precipitação neste mês foi encontrado em apenas 7% do Cerrado. Geralmente, existe uma defasagem de 2-3 meses entre o mínimo de precipitação e máximo de focos de calor e área queimada, enquanto o valor mínimo do índice Vegetation Condition Index (VCI) geralmente ocorre no mesmo mês em que o máximo de focos de calor e área queimada. Em média, o Cerrado emitiu 1,08 Tg ano-1 de PM2,5m associado a queimadas, contribuindo com 25 % e 15 % das emissões no Brasil e na América do Sul, respectivamente. A maioria das emissões se concentrou no fim da estação seca e na transição entre as estações. Anualmente, 66 % das emissões ocorreram no uso savana, porém focos de calor detectados no uso floresta ombrófila densa tendem a emitir mais do que os detectados no uso savana. Espacialmente, cada célula de 0,1 grau emitiu em média 0,5 ton km-2 ano-1 de PM2,5m associadas às queimadas, sendo que o valor máximo atingiu até 16,6 ton km-2 ano-1. Considerando o Cerrado como um todo, foi encontrada uma tendência negativa nas emissões anuais de PM2,5 associadas às queimadas que representa -1,78 % da média anual de PM2,5 emitido pelas queimadas no bioma durante o período analisado. Espacialmente foram encontradas tendências anuais que representam até ± 35 % da média anual de PM2,5 emitido.
Vigência: 2017-2019
Coordenadora: Maria Elisa Siqueira Silva
Participantes: Guilherme Verola Mataveli (doutorado)

Simulações numéricas indicam que o desmatamento na região amazônica extrapolado para o ano de 2050 provoca padrões espaciais específicos de alteração da precipitação na América do Sul, durante a estação chuvosa: decréscimo da precipitação sobre as áreas desmatadas e adjacentes ao desmatamento, e, por outro lado, aumento de precipitação no setor leste/sudeste da América do Sul, associado à intensificação da circulação atmosférica de altos níveis. Alguns estudos têm associado a variabilidade climática na América do Sul à Oscilação Decadal do Pacífico, ODP. E, indicam que as anomalias de precipitação sobre o setor leste da América do Sul apresentam um padrão bipolar nas fases positiva e negativa da ODP. Durante a fase positiva da ODP, observa-se com mais frequência anomalias positivas e negativas, respectivamente, nos setores nordeste e sudeste da AS. Durante a fase negativa da ODP, o padrão contrário de anomalias de precipitação torna-se predominante. O padrão bipolar durante as fases contrárias da ODP está associado à propagação atmosférica de baixa frequência do Pacífico Equatorial até a América do Sul. Assim, propõe-se nesta pesquisa a verificação da habilidade da nova versão do modelo regional climático RegCM, RegCM4, em simular o impacto climático sobre a América do Sul decorrente do desmatamento extrapolado para o ano de 2050, nas distintas fases da Oscilação Decadal do Pacífico.

Este projeto propõe avaliar a habilidade do Modelo Regional Climático, versão 4, (RegCM4) em simular a variabilidade temporal e espacial do sinal associado à propagação da Oscilação de Madden-Julian (OMJ) nos trópicos. A avaliação foi feita através da comparação dos dados observados obtidos do conjunto da Reanálise do ERA-Interim e com os dados simulados pelo RegCM4, para o período de 2005 a 2009. Foram utilizados dados globais diários de precipitação, Radiação de Onda Longa Emergente e componentes zonal do vento em 850 e 200 hPa, provenientes da Reanálise do ERA-Interim, tanto na simulação, quanto nos dados observados. Como condição inicial do modelo, optou-se pela utilização da banda tropical, cujo principal aspecto é o de simular características tanto da circulação quanto dos padrões da precipitação tropical. Para a validação do modelo, foi utilizada a precipitação diária do Global Precipitation Climatology Project (GPCP). Todos os dados foram filtrados na escala de 30-60 dias a fim de se observar o sinal referente à OMJ. A análise dos padrões globais de precipitação e Radiação de Onda Longa (ROL), após filtragem, permitiu a seleção de cinco áreas com sinais associados à OMJ: África (AFR), Indonésia (IND), Norte da América do Sul (NAS), Nordeste brasileiro (NEB) e Sudeste brasileiro (SEB). A área NEB, apresentou valores de correlação linear igual a 0,63 e 0,32 para as anomalias de precipitação e ROL filtradas, respectivamente. Já a área SEB, apresentou valores de correlação linear entre 0,30 e 0,54, para a anomalia e anomalia de ROL filtrada. O BIAS calculado entre o modelo e a precipitação do GPCP, para as estações secas (MAI-OUT) e chuvosas (NOV-ABR) mostrou que para a América do Sul, Sul do continente Africano e Índico, o modelo superestima os valores de precipitação do GPCP nas duas estações do ano. Quanto à análise multivariada entre a ROL, vento zonal em 850 e 200 hPa a comparação com o obtido para os dados do Era-Interim, a Empirical Orthogonal Function (EOF1) aplicada aos dados do RegCM4 apresenta convecção e inibição da convecção em áreas distintas da faixa longitudinal entre 15o N e 15o S. Enquanto os valores mínimos de EOF1 para ROL (intensificação da convecção) do Era-Interim são observados próximo a 90o L, os valores mínimos de ROL para os dados do RegCM4 são observados próximos a 120o O, com defasagem longitudinal de 30o L, enquanto os valores máximos da EOF1 para ROL (inibição de convecção) do Era-Interim são observados próximo a 150o L, os valores máximos para os dados simulados pelo RegCM4 são observados próximos a 60o L, com uma defasagem longitudinal de 90°.

O objetivo deste estudo foi analisar a variabilidade climática espectral da temperatura da superfície do mar, TSM, global associada a oscilações de 1-12 meses, 1-2 anos, 2-4 anos, 4-8 anos e 8-12 anos, entre1854 e 2014, e, as possíveis relações com a variabilidade climática na América do Sul. A análise espectral da TSM foi obtida com a aplicação da técnica de ondeletas a dados mensais. Em termos globais, as bacias tropicais do Pacífico Norte e Sul apresentam os sinais mais intensos da variância de TSM, em todas as faixas espectrais consideradas, e, portanto, valores mais próximos da média global para os trópicos, indicando a importância do oceano Pacífico no clima global. Nesta ordem, as bacias do Pacífico Sul, Pacífico Norte, Atlântico Norte, Indico e Atlântico Sul apresentam valores decrescente de variância da TSM. A análise da tendência linear ao longo do período considerado mostra que, globalmente, fenômenos tropicais com oscilações nas escalas de frequências mais altas, 1-12 meses, 1-2 anos e 2-4 anos, têm apresentado decréscimo de energia e que fenômenos com oscilações nas escalas de frequências mais baixas, 4-8 e 8-12 anos, têm apresentado aumento de energia, o que sugere a troca de energia entre fenômenos de alta e baixa frequência. As oscilações de 2-4 anos e de 4-8 anos na região equatorial do Pacífico são as que apresentam os maiores valores de energia, em especial nas regiões de Ninõ. Os resultados permitem verificar que eventos fortes de El Niño sempre estiveram associados a sinais intensos da variância de TSM nas faixas espectrais de 2-4 anos e 4-8 anos e que os eventos mais fracos de El Niño estiveram associados à faixa de oscilações mais rápidas, 1-2 anos. A associação entre a variabilidade da variância espectral de TSM e a variabilidade climática na América do Sul foi verificada com base nos dados precipitação do GPCC, dados de vento das reanálises I e II do NCEP-NCAR e da reanálise do JRA-55. A análise de ondeletas da TSM tropical para a faixa de oscilações de 4-8 anos possibilitou a divisão do período todo em fases distintas: fases positivas, 1948 a 1960 e 1982 a 2003 e fases negativas, 1961 a 1981 e 2004 a 2014. Observou-se que as fases positivas e negativas apresentam um padrão dipolar da precipitação entre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul, o que está associado a anomalias contrárias da circulação atmosférica em altos e baixos níveis sobre a região central do continente. As fases positivas da variância de TSM para oscilações de 4-8 anos estão associadas a anomalias negativas e positivas de precipitação, respectivamente, sobre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul enquanto que as fases negativas estão associadas a padrões contrários.

Resumo. As altas concentrações de ozônio troposférico e outros poluentes constituem riscos à saúde da população da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), sendo regidas por complexos fatores de origem antrópica (como a emissão de poluentes precursores) e natural (como a disponibilidade de radiação solar). Na primeira etapa do estudo, as estações de monitoramento da CETESB foram classificadas de acordo com o uso e ocupação do solo, através de critérios sugeridos pelo OMS, em veicular, comercial, residencial e background urbano. Foi realizada a avaliação de séries temporais, de 1996-2011, medidas em estações da CETESB, principalmente pela comparação do ciclo sazonal de ozônio nas estações com diferentes classificações de uso do solo. A segunda etapa se caracterizou pela realização, no modelo atmosférico WRF/Chem 3.2.1, de testes de sensibilidade, onde alterações nas características de emissão e uso do solo foram realizadas por meio de programas em SIG, configurando diferentes cenários que foram comparados a um cenário de controle, durante um período de intensa insolação na região de estudo (verão de 2014). Os resultados da primeira etapa indicaram concentrações médias de ozônio mais elevadas em estações de uso do solo residencial ou de background urbano (com média mensal mais alta de 57 g m-3 ou 28 ppb em outubro na estação Pico do Jaraguá), e mais baixas em estações com uso do solo veicular e comercial (com média mensal mais baixa de 6 g m-3 ou 3 ppb em junho na estação Lapa); o oposto do verificado para outros poluentes, tanto na escala diurna como na sazonal. Os resultados da segunda etapa (modelagem) demonstraram que o tamanho das áreas onde as emissões antropogênicas veiculares foram alteradas influencia diretamente na intensidade e distribuição espacial das alterações de ozônio e poluentes primários avaliados. Os cenários com redução mais intensa da emissão (100 %) também indicaram alterações mais intensas do que os com redução moderada (50%). Os cenários com número total de veículos reduzido apresentaram as reduções mais expressivas de ozônio, com redução média de 18 g m-3 ou 9 ppb durante o dia no cenário que simula um pedágio urbano no centro de São Paulo. A circulação local de brisa marítima foi determinante para o transporte do excesso ou déficit de ozônio e poluentes precursores para diferentes regiões da RMSP. A modificação de uso do solo acarretou em diferentes propriedades termodinâmicas de superfície e emissão de compostos biogênicos associados à formação do ozônio, acarretando em concentrações mais altas dentro das áreas modificadas (com aumento médio de 10 g m-3 ou 5 ppb durante todos os horários do dia no cenário em que se simula a construção de um parque urbano em São Paulo) e transporte para regiões mais distantes. Concluiu-se que, nas condições ambientais e de infraestrutura atuais encontradas na RMSP, a implementação de um parque deverá acarretar na elevação das concentrações médias de ozônio na área alterada (com possíveis impactos de aumento ou redução também em áreas adjacentes e distantes, de acordo com a circulação atmosférica predominante). Sugere-se o foco no transporte público e não motorizado, além do ordenamento adequado do uso e ocupação do solo e políticas de desenvolvimento de combustíveis mais limpos para a mitigação destes problemas e implementação de parques urbanos sem aumento das concentrações de ozônio.

As condições climáticas e de cobertura vegetal condicionam em grande parte a utilização da superfície da Terra pelo homem. O uso do solo para as atividades agropecuárias é um exemplo determinante das restrições impostas pela atmosfera e superfície. Mais especificamente, a identificação de áreas potenciais a aridização devido às condições climáticas contribui para a definição da vulnerabilidade da superfície. A biosfera e a atmosfera se inter-relacionam principalmente através das trocas de água, calor e gases-traço. Uma forte dependência das condições climáticas (temperatura, umidade e precipitação) e do solo (umidade do solo, estrutura e manejo) é estabelecida na dinâmica dessas relações. Estudos apontam para alterações no regime de chuvas decorrentes de mudanças na vegetação ou, mais especificamente, dos fluxos de calor e água em conseqüência de variações no albedo, umidade do solo, rugosidade da superfície e da ecofisiologia. Sugere-se, por exemplo, que alterações nas condições do tempo e do clima resultantes de desmatamento em grande escala na Amazônia conduzam preferencialmente a uma redução das chuvas e aumento da temperatura do ar. Nestes casos, a redução da precipitação deve-se à diminuição da convergência do ar em baixos níveis e do fluxo de calor latente da superfície para a atmosfera e, o aumento da temperatura, pelo aumento do fluxo de calor sensível, mantendo o balanço de energia descrito nos modelos. Os fatores biofísicos que atuam diretamente na diminuição da precipitação dizem respeito à diminuição da rugosidade, que está associada à diminuição do transporte turbulento na interface biosfera-atmosfera, à diminuição do comprimento das raízes da vegetação, reduzindo a capacidade da planta retirar água do solo e, à diminuição da evapotranspiração. Outros estudos revelam que a substituição parcial de floresta tropical por pastagem em escala regional pode levar a um aumento da precipitação nas áreas desmatadas. Embora os resultados de simulações em escala c

O presente projeto tem como objetivo verificar a habilidade do modelo climático RegCM4 (Giorgi et al., 2012) em simular o clima da América do Sul. Para tanto, são considerados alguns subtemas: aumento da resolução espacial, com simulações efetuadas para 25-30 km de resolução, com e sem alteração da superfície vegetada, em especial, sobre a região Amazônica; verificação da habilidade do modelo RegCM4 em simular a Oscilação Madden-Julian (OMJ) na região tropical através do uso de técnicas de filtragem matemática (ondeletas) às variáveis precipitação e radiação de onda longa nos últimos 20 anos; verificação da habilidade do modelo RegCM4 em simular extremos climáticos na América do Sul, nos últimos 20 anos, através do uso de técnicas estatísticas; verificação da importância relativa dos oceanos adjacentes à América do Sul, Pacífico e Atlântico, na variabilidade climática dos últimos 20 anos, através do uso do modelo RegCM4; avaliação da previsibilidade da vazão fluvial e precipitação das regiões norte, nordeste e central do Brasil em relação à variabilidade da superfície dos oceanos.