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 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.

Valores do IWV (Integrated Water Vapor - Vapor D'água Integrado na coluna atmosférica) provenientes da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) dos Satélites GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global) compõem uma fonte adicional de informações da umidade para a assimilação em modelos operacionais de Previsão Numérica de Tempo (PNT) existentes no Brasil. Para que os valores do IWV-GPS sejam obtidos com maior eficiência é necessário uma otimização do processamento de dados GPS para a estimativa do ZTD ( Zenithal Tropospheric Delay - Atraso Zenital Troposférico), de forma que resultados com qualidade adequada possam ser obtidos com custo computacional baixo. Nessa otimização deve-se definir o tamanho ideal da chamada janela deslizante (sliding window ) de dados GPS envolvidos no processamento em tempo real, a qual deve ser a menor possível, mas fornecendo resultados satisfatórios. O objetivo desse trabalho é investigar sobre o tamanho ideal dessa janela de dados. Um experimento foi realizado envolvendo janelas de dados GPS de diferentes tamanhos, as quais foram testadas através de simulações de processamento em tempo real. Comparando os resultados simulados com aqueles obtidos no modo pós-processado, observou-se que do ponto de vista operacional o emprego de uma janela com 7 horas de dados proporciona os melhores resultados (Erro médio Quadrático de 1,61 e 1,82 kg m-2 para 60 e 120 minutos de latência, respectivamente).

IWV (Integrated Water Vapor) values from the Brazilian Network for Continuous Monitoring (RBMC) of GPS (Global Positioning System) signals are additional sources of humidity information available for being used in Numerical Weather Prediction (NWP) models operating in the Brazilian meteorological centers. In order to obtain IWV-GPS values in an efficient approach, an optimization of the GPS data processing for estimating the ZTD values (Zenithal Tropospheric Delay) is involved, which should search for the best result with lowest computational cost. In this optimization process it is necessary to determine the ideal size of the so called sliding-window data involved in the real time data processing, which must be the as small as possible but providing results with the required quality. In this paper is investigated the ideal size of such sliding-window. An experiment was carried out in which GPS sliding-windows of different sizes were evaluated using simulations of a real time data processing. Comparing the obtained results with those from post-processed GPS data, it is observed that a sliding-window containing 7 hours of GPS data generated the best results from the operational point of view (rms of 1.61 and 1.82 kg m-2 for latency of 60 and 120 minutes, respectively).