Resumo A precipitação no norte da Amazônia dos verões e outonos austral, do período de 1988 a 1999, foi simulada utilizando o modelo regional Weather Research and Forecasting (WRF), através de uma abordagem em escalas distintas, com domínios aninhados de 45 e 15 km. As condições iniciais e de contorno foram obtidas da Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) do National Centers for Environmental Prediction (NCEP). A habilidade do modelo foi testada usando diferentes bases de dados observacionais de precipitação, representativas de escalas espaciais distintas. O viés do modelo mostra dependências sazonal e espacial, com viés positivo no sudoeste da Amazônia brasileira durante o verão e, no noroeste da América do Sul, durante o outono. O refinamento de escala mostrou-se necessário para reproduzir as influências de superfície nos sistemas regionais e locais que afetam a distribuição das chuvas na região. O modelo WRF, em geral, reproduz os principais padrões espaciais observados de precipitação, sem o viés seco, típico dos modelos de circulação geral da atmosfera (MCGA). Os resultados indicam que a técnica de downscaling dinâmico melhora o desempenho do modelo WRF para a previsão climática sazonal na região Amazônica.

Abstract Precipitation over the northern Amazon during the austral summer and autumn seasons of the 1988- 1999 was simulated using the Regional Weather Research and Forecasting (WRF) model, with downscaling approach with nested domains of 45 and 15 km. The boundary and initial conditions were obtained from the Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP). The model skill was tested using different reanalyzed precipitation datasets that represent different space scales. The bias of the model shows seasonal and spatial dependences, with positive bias in southwestern Brazilian Amazon during summer and in northwestern South America during autumn. The downscaling was needed to reproduce the surface influences on the regional and local systems that affect the rainfall distribution in the region. The WRF model, in general, reproduces the main observed precipitation patterns, without the dry bias, typical of general circulation models (GCM). The results indicate that the dynamic downscaling technique improves the WRF model performance for the seasonal climate forecast in the Amazon region.

Resumo Estudos recentes têm apontado para a existência de dois tipos de eventos de El Niño (EN): EN do Pacífico oriental ou Canônico (EP, sigla em inglês) e EN do Pacífico Central ou Modoki (CP, sigla em inglês). Neste estudo, foram utilizados dados observados e de três modelos do Coupled Model Intercomparison Project phase 5 (CMIP5) para avaliar o impacto dos dois tipos de EN na precipitação da América do Sul desde o trimestre de Junho-Agosto do ano inicial do evento até Março-Maio do ano seguinte. O modelo do Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-CM5) apresentou o melhor desempenho para reproduzir os padrões anômalos observados de TSM para os tipos de EN CP e EP. O padrão anômalo da precipitação observada associado a eventos EN foi mais marcante durante o verão austral. No caso do EN EP, tal padrão caracterizou-se por precipitação acima (abaixo) da normal no sudeste (norte/noroeste) da América do Sul. Este padrão foi reproduzido pelos modelos CNRM-CM5 e Hadley Centre Global Environmental Model (HadGEM2-ES). O Max Plank Institute Earth System model (MPI-ESM-LR) reproduziu a redução de chuva no norte, porém não reproduziu o aumento anômalo no sudeste e redução no noroeste do continente. No caso do EN CP, o impacto observado nas chuvas da América do Sul durante o verão caracterizou-se por escassez (excesso) no norte/noroeste (sudeste). Este padrão foi reproduzido pelos modelos, entretanto, os modelos HadGEM2-ES e MPI-ESM-LR mostraram índices pluviométricos no nordeste do Brasil menores do que os observados. As diferenças na representação dos padrões de teleconexões em resposta ao EN explicam as diferenças entre os padrões simulados.

Abstract Recent studies have pointed out to the existence of two El Niño (EN) types: Eastern Pacific or Canonical (EP) EN and Central Pacific or Modoki (CP) EN. In the present study, the observed and simulated data in three models of the Coupled Model Intercomparison Project phase 5 (CMIP5) were used to evaluate the impacts of two EN types on the South American precipitation from June-August of the EN onset year to March-May of the following year. The Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-CM5) model presented a better performance in reproducing the observed SST anomaly patterns for the CP and EP EN types. The observed precipitation anomaly pattern associated with the EN events was better represented during the austral summer. In the case of the EP EN, such pattern features wetness (dryness) in southeastern (northern-northwestern) South America. The CNRM-CM5 and Hadley Centre Global Environmental Model (HadGEM2-ES) models reproduced this pattern. The Max Planck Institute Earth System Model (MPI-ESM-LR) model reproduced the dryness over northern, but not the rainfall increasing in southeastern and the rainfall reduction in northwestern of the continent. In the case of the CP EN, the observed impact on the South American rainfall during the austral summer featured rainfall scarcity (excess) in northern and northwestern (southeastern) South America. The models reproduced this pattern, however, the HadGEM2-ES and MPI-ESM-LR models showed lower rainfall over northeastern Brazil than the observed one. The EN teleconnection differences explain the differences of the simulated patterns.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta atmosférica aos padrões de variabilidade interanual da Temperatura da Superfície do Mar nas áreas dos oceanos Atlântico e Pacífico Tropicais, analisando o ciclo sazonal da Divergência de Fluxo de Umidade, sobre as regiões do Atlântico Tropical Norte e Sul e Amazônia. Os dados de Reanálise foram utilizados no estudo observacional e para o estudo numérico foi utilizado o Quasi-equilibrium Tropical Circulation Model - QTCM. Os resultados mostram que o QTCM tem habilidade na representação da distribuição espacial dos máximos de precipitação sobre o continente e suas variações sazonais. O QTCM reproduz os padrões climatológicos da precipitação e de Divergência de Fluxo de Umidade associados à ocorrência de eventos El Niño Oscilação Sul e Modo Meridional do Atlântico, sugerindo também que o comportamento médio sazonal da Divergência de Fluxo de Umidade, na área Norte do Atlântico, tem maior impacto na ocorrência de El Niño, induzindo a redução da precipitação na Amazônia. A área Norte do Atlântico além de fonte de umidade é também um importante regulador da Divergência de Fluxo de Umidade, cujas anomalias de temperatura nessa região proporcionam impactos sobre a parte Norte da América do Sul e Amazônia.

Abstract The aim of this study was to evaluate the atmospheric response to the interannual variability patterns of Sea Surface Temperature in the areas of the Atlantic and Tropical Pacific, analyzing the seasonal cycle of Moisture Flux Divergence on the regions of the North and South Atlantic Tropical and Amazon. The Reanalysis data were used in the observational study, and the numerical study used the Quasi-equilibrium Tropical Circulation Model - QTCM. The results show that QTCM has ability to represent the spatial distribution of precipitation maximum on the continent and its seasonal variations. QTCM plays the climatological patterns of precipitation and Moisture Flux Divergence associated with the occurrence of El Niño Southern Oscillation and Atlantic Meridional Mode, also suggesting that the seasonal average behavior of Moisture Flux Divergence in North Atlantic area, it has greater impact on the occurrence of El Niño, leading to reduced precipitation in the Amazon. North Atlantic area beyond the source of moisture is also an important regulator of Moisture Flux Divergence, whose temperature anomalies in this region provide impacts on the northern part of South America and Amazon.

Resumo O presente trabalho investiga o comportamento do monóxido de carbono (CO) troposférico sobre a região central da América do Sul e sua variabilidade espaço-temporal usando informações do sistema de observações da terra do satélite AQUA (EOS/AQUA, em inglês) no período de 2003 a 2012. Os resultados mostram um comportamento sazonal bem definido da concentração de CO, com redução na estação chuvosa e aumento na estação seca, devido ao aumento da queima de biomassa nesse período. Como a queima de biomassa está diretamente associada à variabilidade climática, ou seja, à diminuição/aumento de chuvas na parte central e leste da América do Sul, o CO possui uma maior variabilidade sobre o Brasil Central, região esta que apresenta o maior número de focos de queima. Os resultados mostram também que a variabilidade de CO na escala interanual está relacionada ao fenômeno El Niño/Oscilação Sul (ENOS), de modo que a diminuição (aumento) de chuvas na parte central e leste da América do Sul durante a fase inicial do evento de La Niña (El Niño) contribui para aumentar (diminuir) os focos de queimada e consequentemente, as emissões de CO nesta região. Por outro lado, durante a fase madura do ENOS, as maiores variabilidades de precipitação e concentração de CO acontecem nas regiões norte e nordeste da América do Sul. Os resultados apresentados neste trabalho podem ser úteis para atividades de monitoramento.

Abstract Using the information of the Earth Observation System/AQUA (EOS/AQUA) satellite during the 2003-2012 period, the present work investigates the tropospheric carbon monoxide (CO) behavior over the central South American region, and its spatiotemporal variability. The results show a well-defined seasonal behavior of the CO concentration, with decrease during the wet season and increase during dry season, due to the biomass burning increase during this period. Since the biomass burning is directly associated with the climate variability, through the rainfall decrease/increase in the central and eastern South American sector, the CO possesses high variability in central Brazil, the region with the largest number of burning focus. The results also show that the CO variability in the interanual time scale is related to the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) phenomenon, such that rainfall reduction (increase) in the central and eastern part of South America during the La Niña (El Niño) onset phase contributes to increase (reduce) the biomass burning and in consequence the CO emission in this region. On the other hand, during the ENSO mature stage, the great rainfall and CO concentration variabilities occur in the northern and northeastern South American regions. The results presented in this paper might be useful for monitoring activities.

Resumo O fenômeno da ilha de calor (IC) na cidade de Manaus foi estudado usando dados de modelagem do clima urbano com o modelo Weather Research and Forecasting (WRF) e dados de estações meteorológicas. Foram usados os dados de temperatura da superfície (TS) obtidos pelo sensor MODIS do satélite ambiental Aqua, produto MYD11A2 na resolução horizontal de 1 km por um 1 km para o período de 2002 a 2012 na cidade de Manaus para avaliar o processo de urbanização. Foi realizado um estudo de caso com as simulações de TS e de temperatura do ar (TA) nos meses de agosto e setembro de 2009 que foram comparadas, respectivamente, com os dados de satélite e de estações meteorológicas. Identificou-se a distribuição espacial da TS na cidade, e as diferenças de TS entre a área urbana e a de floresta e entre a área urbana e de rios foram quantificadas. As diferenças de TS ao longo das faixas de longitude de 60,03° O a 59,97° O e de latitude de 3,09° S a −3,03° S foram analisadas com os dados do modelo WRF e do sensor MODIS. A intensidade da IC estimada com os dados de TA do modelo e de estações meteorológicas foram, em média, respectivamente de 1,87 °C e de 1,80 °C, consistentes com resultados anteriores. Portanto, a TA simulada pode ser usada para fins de estimar a intensidade da IC em Manaus.

Abstract The heat island phenomenon (HI) in the city of Manaus was studied using the urban climate modeling with the Weather Research and Forecasting (WRF) model and meteorological weather station data. The surface temperature (ST) data from the environmental satellite MODIS Aqua, product MYD11A2 with a horizontal resolution of 1 km by 1 km for the period 2002 to 2012 were used to evaluate the urbanization process in Manaus city. A case study was conducted with the simulated ST and air temperature (AT) for the months of August and September 2009, which were compared respectively with the satellite data and meteorological weather station data. The spatial distribution of ST in the city was identified, and the ST differences between the urban and the forest areas and between the urban and river areas were quantified. The ST difference across the longitude bands 60,03° W to 59,97° W and across the latitude bands 3,09° S a −3,03° S were analyzed with WRF data and MODIS data. The intensity of the HI estimated with the AT from the model and the meteorological stations were on average respectively of 1,87 °C and 1,80 °C, consistent with previous results. Therefore, the simulated AT can be used to estimate the intensity of HI in Manaus.

Os impactos de eventos anômalos no oceano Pacífico associados ao El Niño-Oscilação Sul (ENOS) na precipitação da região norte e nordeste da América do Sul foram avaliados para o período de 1900 a 2007, fazendo-se uso de análise de composições. Os eventos El Niño (La Niña) no Pacífico que juntamente com um Modo Equatorial no Atlântico (MEA) frio (quente) formam um gradiente interbacias entre o Pacífico e Atlântico foram analisados considerando, separadamente, aqueles para os quais o gradiente se forma na fase inicial do ENOS daqueles em que o gradiente se forma na fase de decaimento do ENOS. Os resultados mostram que o padrão de precipitação na região norte e nordeste da América do Sul é reforçado mediante a configuração do gradiente interbacias durante a fase inicial do ENOS. Nesse caso, uma possível explicação é que o MEA de sinal contrário ao ENOS durante sua fase inicial cria condições favoráveis para o desenvolvimento de um gradiente inter-hemisférico no Atlântico Tropical atuando no mesmo sentido do gradiente interbacias, e colaborando para fortalecer o efeito do El Niño (La Niña) na precipitação. Por outro lado, para os eventos ENOS em que o gradiente se forma em sua fase de decaimento, o impacto na precipitação é mais significativo na região norte e centro-oeste da bacia. Uma possível explicação para essas diferenças está associada às mudanças que ocorrem na circulação atmosférica leste-oeste associada ao gradiente leste-oeste de anomalias da TSM. Os resultados deste estudo podem ser úteis, principalmente, para fins de monitoramento climático.

The impacts of anomalous events in the Pacific Ocean associated with the El Niño - Southern Oscillation (ENSO) on rainfall over northern and northeastern regions of South America were evaluated for the period from 1900 to 2007 using composite analyses. The El Niño (La Niña) events in the Pacific, that together with a cold (warm) Atlantic Equatorial Mode (AEM) form an interbasin gradient between the Pacific and Atlantic were analyzed considering separately those for which the gradient forms during the ENSO onset phase from those for which the gradient forms during the ENSO demise phase. The results show that the rainfall pattern over the northern and northeastern region of South America is reinforced under an interbasin gradient during the initial phase of the ENSO event. In this case, a possible explanation is that the AEM with opposite sign of the ENSO event in its onset stage creates favorable conditions for the development of an interhemispheric gradient in the Tropical Atlantic acting in the same direction of the interbasin gradient, and collaborating to reinforce the El Niño (La Niña) effect on the precipitation. On the other hand, for ENSO events for which the interbasin gradient forms in the demise stage, the impact on the precipitation is more significative in the northern and central-western regions of the basin. A possible explanation for these differences is linked to the alterations in the east-west atmospheric circulation associated with the east-west gradient of the SST anomalies. The result of this study might be useful mainly for climate monitoring purposes.

Sondagens remotas têm sido consideradas como fontes primárias de informação para fornecer uma boa estimativa das condições iniciais para modelos de Previsão Numérica de Tempo. Neste contexto, o objetivo deste estudo é avaliar o impacto das sondagens AIRS/AMSU no sistema de assimilação/previsão de tempo do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE). O impacto é quantificado em termos das diferenças entre as previsões e o campo de análise e entre as previsões e as observações. Os resultados indicam claramente uma melhora na qualidade das análises e previsões, principalmente em regiões onde o número de observações convencionais é baixo. Além disso, são notadas melhorias significativas na performance do sistema de assimilação/previsão de tempo sobre o Hemisfério Sul e América do Sul, comparado com os experimentos sem a inclusão dos dados. A melhora na performance desse sistema em 4 dias para o Hemisfério Sul é equivalente a ganhar uma extensão da capacidade de previsão em torno de 6 horas. Estes resultados mostram que esse novo sistema de sondagem tem um potencial significativo para melhorar o desempenho do sistema de assimilação/previsão de tempo do CPTEC e prover, operacionalmente, melhores previsões de tempo.

Remote sensing data have become the predominant source of information for providing good estimation of the initial conditions for Numerical Weather Prediction. The purpose of this study is to evaluate the impact of the AIRS/AMSU sounding on the CPTEC global data assimilation/forecast system. The impact is evaluated in terms of the difference between the forecasts and analysis fields. The results clearly indicate an improvement in the quality of the analysis and forecasts, mainly in the Southern Hemisphere, when AIRS/AMSU soundings are included in the assimilation/forecast system. Besides, the results from the initial experiments with AIRS/AMSU data indicate significant improvements in forecast skill over the Southern Hemisphere and South America, compared with the experiment without AIRS/AMSU sounding data. The improvement in the forecast skills at four days in Southern Hemisphere is equivalent to gaining an extension of forecast capability of six hours. These results indicate the potential of AIRS/AMSU sounding system to improve operational forecast skill at CPTEC/INPE.

Anomalias de precipitação no Nordeste do Brasil (NEB) são re-examinadas considerando-se os efeitos do El Niño-Oscilação Sul (ENOS) e do Atlântico Tropical (AT) na estação anterior à estação chuvosa do NEB. Na ausência de anomalias de Temperatura da Superfície do Mar (ATSMs) significativas no AT, durante a fase inicial e de desenvolvimento do ENOS, em DJF as anomalias na precipitação possivelmente são ocasionadas por padrões de teleconexões associados ao rearranjamento da célula de Walker, e em MAM, por padrões de teleconexões extratropicais. Simultâneos ENOS e ATSMs significativas no AT atuam para aumentar ou diminuir as anomalias de precipitação. ATSMs de mesmo sinal no ATS e Pacífico leste enfraquecem os padrões de precipitação no NEB. Quando as ATSMs do ATS são não significativas ou com magnitudes equivalentes às do ATN, porém com sinal oposto das ATSMs do Pacífico leste, as ATSMs do ATN e as anomalias da circulação atmosférica relacionada ao ENOS conduzem ao fortalecimento dos padrões anômalos de precipitação. Independente do ENOS, a influência do AT na variabilidade de precipitação é mais marcante para o ATS. Um aspecto relevante apresentado aqui é o papel do ATS na variabilidade de precipitação do NEB, cujo monitoramento é essencial para prospecções climáticas sazonais.

Rainfall anomaly patterns over Northeastern Brazil (NEB) are re-examined considering the effects of the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) and the Tropical Atlantic (TA) during the season preceding the northern NEB rainy season. In the absence of significant sea surface temperature anomalies (SSTAs) in TA, during the initial and development phases of the ENSO, precipitation anomalies in DJF are possibly due to teleconnection patterns associated with the rearrangement of the Walker cell, and in MAM, due to the extratropical teleconnection patterns. Simultaneous ENSO and significant SSTAs in the TA act to reinforce or to inhibit the precipitation anomalies. The same signal SSTAs in the tropical south Atlantic (TSA) and in the eastern Pacific weaken the precipitation pattern over NEB. When the SSTAs in the TSA are non-significant or with equivalent magnitudes of those in the ATN, but with opposite signal of the SSTAs in the eastern Pacific, the SSTAs in the ATN and the ENSO-related atmospheric circulation leads to reinforced anomalous precipitation patterns. Independent of the ENSO, the TA influence in the precipitation variability is remarkable for the TSA. The relevant aspect presented here is the important role of the TSA in the NEB precipitation variability. Thus, the TSA monitoring is essential for seasonal climate forecasting purposes.