ABSTRACT The Amazon Basin is dominated by convective rainfall with significant spatial and diurnal variability. Diurnal and seasonal distributions of convective events were determined from rainfall and Cloud Top Temperature (CTT) between January 2008 and December 2010 in city Belém-PA. The decis technique was used to select the most intense events (rainfall rate ≥ 15 mm h-1), which were subsequently, subclassified into deep convection events (DCE) and shallow convection events (SCE). Ninety four cases were found, mostly occurring between 12 and 19 LT, and 55% in the rainy season. Another set of DCE and SCE with rainfall rate ≥ 1 mm h-1 was selected to analyze the effect of seasonality. Of these, 42 cases were found also between 12 and 19 LT, with a maximum at 16 LT. Temperature profiles differed between the rainy and less rainy seasons, in the intensification of shallow and deep convection. Moisture profiles showed greater variability between 850 and 500 hPa, indicative of their role in convective activity; during the rainy season the atmosphere was more humid (less humid) before (at the time) of the occurrence of DCE. Wind components showed significant shear between surface and ~850 hPa, with stronger zonal component in the cases of DCE. The highest values of CAPE were observed about 2 to 3 hours before DCE and SCE, with maximum values before DCE in the rainy season. Results presented here are relevant to improve short-term forecasts and convective event simulations with numerical weather and climate models.

RESUMEN La cuenca del Amazonas está dominada por lluvias convectivas con gran variabilidad espacial y diurna. Las distribuciones diurnas y estacionales de eventos convectivos se determinaron a partir de la lluvia y la temperatura máxima del tope de nubes (CTT) entre enero de 2008 y diciembre de 2010 en la ciudad de Belém-PA. La técnica decis se utilizó para seleccionar los eventos más intensos (tasa de lluvia ≥ 15 mm h-1), que posteriormente fueron subclasificados en eventos de convección profunda (DCE) y eventos de convección somera (SCE). Se encontraron 94 casos intensos, la mayoría entre 12 y 19 LT (hora local), con el 55% durante la época de lluvias. Se analizó también un conjunto de eventos DCE y SCE con tasa de lluvia ≥ 1 mm h-1, encontrándose 42 casos también entre 12 y 19 LT, con un máximo a las 16 LT. Los perfiles de temperatura difirieron entre las temporadas lluviosa y menos lluviosa, associados con la intensificación de convección somera y profunda. Los perfiles de humedad mostraron mayor variabilidad entre 850 y 500 hPa, indicativo de su papel en la actividad convectiva; durante la temporada de lluvias, la atmósfera era más húmeda antes de la ocurrencia de eventos DCE. Las componentes del viento mostraron una cizalladura significativa entre la superficie y ~ 850 hPa, con mayor componente zonal en los casos de DCE. Los valores más altos de CAPE se observaron de 2 a 3 horas antes de DCE y SCE, con valores máximos antes de DCE en la temporada de lluvias. Los resultados presentados aquí son relevantes para mejorar los pronósticos a corto plazo y la simulación de eventos convectivos con modelos numéricos meteorológicos y climáticos.

Os impactos socioeconômicos dos Eventos Extremos de Precipitação Diária em Belém-Pará foram estudados com base em histórias relatadas nas notícias dos jornais da cidade durante o período de 1987 a 2009. Estes eventos foram caracterizados como extremos por meio da Técnica do Decil. O objetivo foi identificar as consequências e os principais bairros afetados pelos eventos extremos de precipitação diária. Os anos que estiveram sob influência do fenômeno El Niño (La Niña) foram os que apresentaram menor (maior) frequência de Eventos Extremos de Precipitação e de noticias publicadas nos jornais da cidade. A variação mensal mostrou que os Eventos Extremos e as notícias dos jornais foram maiores no período "mais chuvoso" (verão/outono austral). As histórias relatadas nas notícias dos jornais da cidade indicaram que o alagamento das ruas é a principal consequência dos eventos extremos para a cidade de Belém-Pará e os bairros mais afetados são Cremação, Jurunas e Batista Campos. Esses bairros são vizinhos e tem como fator comum a presença da bacia hidrográfica da Travessa Quintino Bocaiúva, a qual apresenta baixa declividade e dificulta o escoamento da água, favorecendo a formação de pontos de alagamentos. Identificou-se que a falta de infraestrutura da cidade é o fator predominante quanto à consequência dos eventos extremos de precipitação diária.

This study examined the socioeconomic impacts of Daily Extreme Precipitation Events (hereafter "DEPEs") in Belem-Pará during the period 1987-2009. The DEPEs were characterized as "extreme" using the Decile technique. The objective of the study was to identify the consequences and the main neighborhoods affected by these events. The years influenced by occurrences of El Niño or La Niña had the lowest or the highest rates of DEPEs, respectively, and as well as the number of articles published in the city's newspapers. The monthly variation showed that the DEPEs and resulting newspaper articles were higher in the "wettest" (summer / austral autumn) period. The newspaper articles indicated that street flooding is the main consequence of DEPEs in the city of Belém-Pará, and that the most affected districts are Cremação, Jurunas and Batista Campos. These neighborhoods are near to one another and are all located in the Travessa Quintino Bocaiúva watershed, which has a low slope that delays the flow of water, favoring flooding. The city's lack of infrastructure is the main reason for the severe consequences of DEPEs.

A classificação climatológica da Energia Potencial Disponível para a Convecção (CAPE) foi estudada para verificar a possibilidade de ocorrer convecção e tipo de organização em Belém-PA, Brasil, associando-a com eventos extremos de precipitação (EEPRP). Para a análise da CAPE, utilizou-se dados de radiossondagens do DTCEA e de precipitação da estação do INMET, no período de 1987 a 2011. Observou-se que a atmosfera local apresenta condições favoráveis ao desenvolvimento de convecção profunda, pois a CAPE com valores maiores que 1000 J/kg foi a mais frequente, representando 61% de todas radiossondagens. O valor de 1000 J/kg, segundo alguns autores, é o limite para convecção profunda. As classificações CAPE 2 e 3 apresentaram tendências significativas de aumento ao longo dos anos, enquanto a CAPE 1 diminuição. Essa situação provavelmente é resultado do aumento da temperatura do ar ocorrido na cidade, impactando o valor da CAPE. Os resultados também mostraram que as correlações entre a CAPE e EEPRP, a CAPE e os Índices Oceânico do Pacífico e Gradiente Inter-Hemisférico do Atlântico foram baixas. Então, a CAPE não é condição suficiente para formação de nuvens e precipitação, pois forçantes dinâmicas de meso e grande escala contribuem decisivamente para modular o clima da cidade.

The climatological classification of the Convection Available Potential Energy (CAPE) was studied in order to verify both the possibility of convection to start and the organizational type, in Belém (Pará - PA, Brazil), associating it to extreme precipitation events (EEPRP). For the CAPE analysis, DTCEA's radiosonde data and precipitation measurements from the INMET's stations, in the period from 1987 to 2011, we used. It was observed that the local atmosphere presented favorable conditions for the development of deep convection, because the most frequent CAPE values were higher than 1000 J/Kg, representing 61% of all radiosonde measurements. According to some authors, a CAPE value of 1000J/Kg is the deep convection limit. The CAPE 2 and 3 classifications presented significant increasing tendencies along the years, whereas CAPE 1 showed a decrease. This is probably due to the air temperature increased at the city, impacting the CAPE value. A low correlation between CAPE and EEPRP, as well as between CAPE and Pacific Ocean Index and the Atlantic Interhemispheric Gradient. was also shown. Therefore CAPE is not sufficient condition for the formation of clouds and precipitation, since meso and large scale dynamical forcing are relevant contributors to the climate modulation on the city.

O objetivo desta pesquisa foi verificar a importância dos fatores termodinâmicos na ocorrência de eventos extremos de precipitação em Belém (PA) e região metropolitana, no período de agosto de 2008 a dezembro de 2009. O estudo da termodinâmica da atmosfera foi realizado a luz das teorias da Energia Potencial Disponível para a Convecção (CAPE) e, da Energia de Inibição da Convecção (CINE). Para classificar os eventos extremos de precipitação foi utilizado o método dos decis, a fim de associá-los aos valores da CAPE e da CINE. Observou-se que a região estudada possui forte atividade convectiva durante todo o ano, e que nem sempre CAPE alta e CINE baixa produz precipitação. Esta situação determina convecção profunda, mas para haver precipitação existe a necessidade da forçante dinâmica, inclusive para a ocorrência de eventos extremos de precipitação no período chuvoso a forçante dinâmica é a ITCZ, e no período seco o que contribui é a Linha de Instabilidade (LI). Então quando o processo de precipitação dependeu, exclusivamente, da CAPE, foi necessário um valor alto para gerar convecção profunda e por consequência precipitação, enquanto, que no processo de precipitação com contribuição dinâmica não foi necessário um valor tão significativo da CAPE.

The purpose of this research was to verify the importance of thermodynamic factors on the occurrence of extreme precipitation events in the city of Belém (PA) and its metropolitan area, during the period of August 2008 to December 2009. The study of the atmosphere thermodynamics was based on the theories of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition Energy (CINE). To classify the extreme precipitation events the decis method was used in order to associate them to the CAPE and CINE values. It was verified that the studied region has strong convective activity during all the year, and that not always high CAPE and low CINE determine precipitation. Those situations in fact determine profound convection, but to ensure precipitation, dynamic enforcement is required. For the occurrence of extreme precipitation events during the rainy season the ITCZ is the forcing dynamic and during the dry season the squall lines contribute to them. Then when the precipitation process is exclusively CAPE dependent, a high CAPE value is required in order to generate deep convection and, consequently, precipitation. Otherwise, for dynamic contribution precipitating process a significant value of CAPE is not needed.

O modelo OLAM tem como característica a vantagem de representar simultaneamente os fenômenos meteorológicos de escala global e regional através de um esquema de refinamento de grades. Durante o projeto REMAM, o modelo foi aplicado para alguns estudos de caso com objetivo de avaliar o desempenho do modelo na previsão numérica de tempo para a região leste da Amazônia. Estudos de caso foram feitos para os doze meses do ano de 2009. Os resultados do modelo para estes casos foram comparados com dados observados na região de estudo. A análise dos dados de precipitação mostrou que o modelo consegue representar a distribuição média da precipitação acumulada e os aspectos da sazonalidade da ocorrência dos eventos, mas não consegue prever individualmente a acumulação de precipitação local. No entanto, avaliação individual de alguns casos mostrou que o modelo OLAM conseguiu representar dinamicamente e prever, com alguns dias de antecedência, o desenvolvimento de fenômenos meteorológicos costeiros como as linhas de instabilidade, que são um dos mais importantes sistemas precipitantes da Amazônia.

The OLAM model has as its characteristics the advantage to represent simultaneously the global and regional meteorological phenomena using the application of a grid refinement scheme. During the REMAM project the model was applied for a few case studies to evaluate its performance on numerical weather prediction for the eastern Amazon region. Case studies were performed for the twelve months of the year of 2009. The model results for those numerical experiments were compared with the observed data for the region of study. Precipitation data analysis showed that OLAM is able to represent the average mean accumulated precipitation and the seasonal features of the events occurrence, but can't predict the local total amount of precipitation. However, individual evaluation for a few cases had shown that OLAM was able to represent the dynamics and forecast a few days in advance the development of coastal meteorological systems such as the squall lines that are one of the most important precipitating systems of the Amazon.

As condições termodinâmicas de uma região são muito importantes para o desenvolvimento da convecção úmida profunda, principalmente nas regiões tropicais. Portanto, o objetivo deste trabalho foi o de entender e caracterizar o papel das condições termodinâmicas da atmosfera durante os eventos de precipitações extremas na estação chuvosa, no período de 1987 a 2007, em Belém (PA). Os resultados mostram que as precipitações extremas, em sua maioria (56%) apresentam um ambiente precursor com forte instabilidade, indicada pelos altos valores de CAPE (acima de 1000 J/kg) e valores significativos dos índices de instabilidade. Houve, contudo, eventos com baixos valores de CAPE na sondagem das 1200 UTC do dia do evento, mas valores maiores na véspera, o que indica que a chuva em questão pode ter começado na madrugada e ter perdurado por várias horas, atravessando a hora da sondagem, explicando a queda deste parâmetro. Os índices de instabilidade K, TT e LI apresentaram uma boa representação do ambiente, prognosticando as tempestades com chuvas fortes com índice de acerto de até 74%, se levados em conta os eventos em que todos os índices apontavam os mesmos resultados e indicavam forte instabilidade. As condições termodinâmicas de forte instabilidade ajudam a promover, mas não são as únicas responsáveis pelas tempestades convectivas com precipitações extremas.

The thermodynamic conditions from any region are very important to the development of the deep, moist convection, mainly in the tropical region. Therefore, the aim of this work was to understand and characterize the role of atmospheric thermodynamic conditions during extreme rainfall events in the rainy season, in Belém (PA, Brazil). The results show that the extreme rainfall, in their majority (56%) present a pre-storm environment with strong instability, indicated by the CAPE high values (above 1000 J/kg) and meaningful values of the instability indexes. There was, however, events with low values of CAPE in the 1200 UTC sounding at the day of the event, but larger values in the day before, which indicates that the rain in question may have begun in the early hours and have last for several hours, crossing the time of the sounding, explaining the decrease of this parameter. The K, TT and LI instability indexes showed a close representation of the environment, predicting storms with heavy rainfall with 74% of correct identification, if taken into account the events on which all indexes showed the same indication of strong instability. Therefore, thermodynamic conditions of strong instability may lead to storms, but are not the only responsible factors for convective storms with extreme rainfall.

Procura-se investigar a validade de um método de classificação de regimes de umidade, baseado na caracterização de diferentes "estados" da Camada Limite Atmosférica Tropical (CLAT), acima de uma área de floresta, de acordo com a metodologia proposta por Mahrt (1991). Para essas análises foram utilizados dados de radiossondagens e de uma torre micrometeorológica, coletados durante o período menos chuvoso da região, obtidos durante o experimento "COBRA-PARÁ" (realizado no período de 30/10 a 15/11 de 2006). A análise dos regimes de umidade consiste na representação em espaço de fase dos dados disponíveis da razão de Bowen (β), em função do parâmetro -h/L (onde h é a altura da camada de mistura turbulenta e L é o comprimento de Obukhov). Dependendo da localização dos dados nesse espaço foi possível caracterizar as seguintes classes: classe I - ar seco e instável; classe II - vento seco predominante; classe III - vento úmido; classe IV - condição úmida e instável; classe V - condensação de vapor d'água na superfície; classe VI - condição estável dominante; e classe VII -formação de orvalho induzido por radiação noturna resfriando a superfície. Das classes mencionadas, aquelas mais freqüentemente observadas em Caxiuanã, foram as III, IV e VI.

We investigate the validity of a method of humidity regimes classification, based on different "states" characterization of the Tropical Atmospheric Boundary Layer (TABL), above a forest area, according to the methodology proposed by Mahrt (1991). To perform this investigation we used radiosonde information and micrometeorological tower data collected during the drier season of the region, during the experiment "COBRA-PARÁ" (carried out from 30/10 to 15/11, 2006). The analysis of moisture regimes is based on the "phase space" data representation, where the Bowen ratio (β) is plotted against the -h/L parameter (where h is the height of the turbulent mixing layer and L is the Obukhov length scale). According to the location of the data value in this "phase space" it was possible to identify the following classes: Class I - dry air and unstable conditions, Class II - dry wind, Class III - wet wind, Class IV - wet air and unstable conditions, Class V - occurrence of water condensation on the surface, Class VI - stable conditions predominance and Class VII - dew formation generated by nocturnal radiative losses with surface cooling. Among the mentioned classes, the III, IV and VI were the most frequently observed at Caxiuanã.