Resumo Na América do Sul, a oferta de água em diversas regiões, é uma condição limitante ao desenvolvimento socioeconômico. Observam-se impactos mais constantes nas áreas sociais e econômicas devido à estiagem, por exemplo, no Nordeste do Brasil (NEB) e Centro Oeste do Brasil (COB), principalmente em atividades como a agricultura, criação de animais, distribuição de energia elétrica e abastecimento de água e turismo. O objetivo deste trabalho foi investigar quantitativamente e qualitativamente as características de veranicos de cindo e dez dias no Brasil durante duas estações austrais e a relação destes eventos de seca em anos de contrastes climáticos como de El Niño, La Niña no Pacífico Tropical para o período de 1971-1999 e período futuro (2021-2050), com o intuito de aprimorar o conhecimento da variação sazonal das precipitações no país, com ênfase nos veranicos para potencializar ações socioeconômicas que dependam de suas variabilidades com menos riscos. Foram usados dados de precipitação diária (1971-1999) do banco de dados do National Center Environment Prediction-Climate Prediction Center-NCEP-CPC da National Ocean and Atmospheric Admistration - NOAA dos Estados Unidos sobre o Brasil, disponíveis em pontos de grade (1° x 1° de latitude e longitude). Para as comparações com esses dados observados e para os períodos futuros foram usados dados diários de precipitação simulados do projeto CMIP5 (Coupled Model lIntercomparison Project 5th Phase), de modelos nos períodos 1971-1999 e projetados para o período de 2021 a 2050, com configurações do experimento RCP8.5 para analisar a variabilidade atual observada de veranicos no Brasil e suas projeções futuras. Os resultados mostraram que para o período de 2021-2050 comparado as observações de 1971-1999, os modelos do CMIP5 projetaram uma maior probabilidade de mais eventos de veranicos de dez dias no COB e mais eventos menor ou igual cinco dias sobre o NEB para as estações de verão e outono.

Abstract In South America, the water disponibility in several regions is a limit condition on socioeconomic development. More constant impacts are observed in social and economic areas due to the drought, for example, in the Northeast of Brazil (NEB) and Central West of Brazil (COB), mainly in activities such as agriculture, animal husbandry, electricity distribution and Water supply and tourism. The objective of this work is to investigate quantitatively and qualitatively the characteristics of five and ten day dry spells in Brazil during the southern seasons and the relation of these drought events in climatic contrasts such as El Niño, La Niña in the Tropical Pacific (1971-1999) and future period (2021-2050) with the aim of improving the knowledge of the seasonal variation of rainfall in the country with emphasis on the dry spells to potentiate socioeconomic actions that depend on their variability with less scratches. Data of daily precipitation (1971-1999) from the National Center Environment Prediction - Climate Prediction Center - NCEP - CPC of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) of the United States on Brazil were used in grid points (1° x 1° of latitude and longitude). For the comparisons with these observed data and for the future periods will be used of the CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project 5th Phase) project, using daily precipitation data of models in the periods 1971-1999 and projected for the Period: 2021-2050, with configurations of the RCP8.5 experiment to analyze the current observed variability of in Brazil and its future projections. The results showed that for the period 2021-2050 compared to the 1971-1999 observations, the CMIP5 models projected a higher probability of more 10 events to dry spells of ten days in the COB and more events minor or equal the five days to five days dry spells over the NEB to summer and autumn season.

Resumo Este estudo investigou as principais características atmosféricas associadas a eventos extremos de precipitação com uma defasagem de três dias antes da ocorrência desses extremos. Os extremos foram definidos quando na maior parte dos pontos de grade sobre o Nordeste do Brasil (2° S-12° S e 45° W-37° W), as chuvas diárias foram iguais ou superiores a 50 mm. Foram utilizados dados diários de precipitação de um conjunto de estações pluviométricas distribuídas sobre o NEB, provenientes das redes observacionais pertencentes ao Instituto Nacional de Meteorologia, Agência Nacional de Águas e Núcleos Estaduais de Meteorologia e Recursos Hídricos, cobrindo o período de 1974-2003. Estes dados foram interpolados espacialmente, usando a técnica do inverso do quadrado da distância, para uma grade regular com resolução de 1° de latitude e longitude (aproximadamente 111 km). Para análises das características atmosféricas foram usados dados de reanálises de variáveis atmosféricas como: vento zonal meridional, temperatura do ar, umidade relativa e outras das reanálises do NCEP-NOAA desde a superfície até 200 mb. Os resultados mais expressivos mostraram que três dias antes dos eventos de precipitação considerados extremos, há uma incursão de ar frio para a área central do NEB, intensificando um dia antes dos dias dos eventos, com anomalias inferiores a −4 °C, que não aparecem para os eventos considerados de pouca precipitação sobre a região.

Abstract This study investigated the means characteristics atmospherics associated with extreme precipitation events with until three-day delay before the occurrence of such extremes. The extreme events were chose when in most grid points on the Northeast of Brazil (2° S-12° S and 45° W-37° W), daily rainfall was equal or more than 50 mm. Daily data precipitation were of a set of rainfall stations distributed over NEB, from the observational networks of the National Institute of Meteorology, National Water Agency and Meteorology and Water Resources Regional's Centers, covering the period 1974-2003. These data were interpolated spatially using the technique of Inverse Square of the distance to a regular grid with a resolution of 1° in latitude and longitude (about 111 km). For analyzes of atmospheric features were used in atmospheric variables reanalysis data as southern zonal wind, air temperature, relative humidity and other reanalysis of NCEP-NOAA from the surface until 200 mb. The most significant results showed that three days before of the precipitation events considered extreme, there is a cold air incursion into the central area of the NEB, intensifying a day before of the events days, with lower anomalies below −4 °C, which do not appear to events considered of low rainfall over the region.

Este artigo mostra como três modelos acoplados do Intergovernmental on Panel Climate Change - (IPCC-AR4), o FGOALS1.0G - LASG do Institute of Atmospheric Physics of China, o GISSER da National Aeronautics Space Admnistration (NASA) e o GFDL_CM2 da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), simularam a variabilidade do gradiente meridional de Temperatura da Superfície do Mar (TSM), entre os meses de fevereiro a maio, no Atlântico Tropical (1901-1999). A precipitação durante a estação chuvosa (fevereiro a maio) no setor norte do Nordeste do Brasil (NEB) foi também analisada pelos três modelos e comparada com as observações. Os modelos GISSER e FGOALS1.0G mostraram melhor desempenho na simulação do sinal do gradiente meridional de TSM no Atlântico Tropical para o período de 1901 a 1999. Destaca-se que os modelos apresentaram um melhor desempenho na simulação da tendência decadal, conseguindo explicar entre 50% a 80% da variabilidade do gradiente, com a TSM do setor sul sendo melhor simulada.

This article shows how three coupled models of the Intergovernmental Panel on Climate Change-Fourth Assessment Report (IPCC-AR4), the FGOALS1.0G - LASG of the Institute of Atmospheric Physics of China, the GISSER of the National Aeronautics and Space Administration (NASA) and the GFDL_CM2 of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) have simulated the meridional gradient variability of the Sea Surface Temperature (SST) in the tropical Atlantic during February to May months for the period from 1901 to 1999. The precipitation during the rainy season (February-May) in the northern sector of Northeast Brazil (NEB) was also analyzed by those three models and compared with observations. The GISSER and FGOALS1.0G models showed better performance at signal simulation of signal of the meridional SST gradient over the tropical Atlantic for the period 1901-1999. It is noteworthy that the coupled models have performed better in simulating the decadal trend, explaining 50% to 80% of gradient variability, being the southern sector SST better simulated.

Sistemas convectivos precipitantes produzem rajadas a partir de suas correntes descendentes, quando estas atingem a superfície. Tais rajadas têm a capacidade de amplificar os fluxos superficiais de calor sensível e latente, com possíveis consequências para a própria evolução futura da convecção. Modelos de Circulação Geral da Atmosfera e até modelos regionais, ainda que tenham se tornado mais eficientes e robustos, ainda estão muito longe de representarem adequadamente (explicitamente) as nuvens e, portanto, o efeito de intensificação dos fluxos por rajadas não é por eles simulado. Na verdade, tal efeito sequer é parametrizado, na maioria dos casos. No presente trabalho, um CEM (Cloud Ensemble Model), alimentado por forçante de grande escala característico de condições de convecção tropical, foi usado para encontrar uma parametrização que represente a intensificação dos fluxos de calor da superfície por rajadas, por meio de um fator, que é função da taxa de precipitação, do vento resolvido e da resolução espacial do modelo de grande escala. O fator de intensificação possui correlações significativas com o vento resolvido (-0,67 < ρ < -0,46) e a taxa de precipitação (0,65 > ρ > 0,4), que são usadas como variáveis de entrada para calculá-lo. A parametrização foi encontrada a partir do ajuste de parâmetros utilizando os dados de saída das simulações com o CEM.

Precipitating convective systems produce gusts from downdrafts as they reach the surface. Those gusts are able to intensify the surface fluxes of sensible and latent heat, with possible consequences to the further evolution of deep convection itself. Despite advances in resolution and in the representation of physical processes, General Circulation Models and even regional models are still very far from representing clouds adequately (i.e., explicitly) and therefore surface flux enhancement by gusts is not simulated by them. In fact, such effect is not usually even parameterized. In this work, a CEM (Cloud Ensemble Model), driven by a prescribed large-scale forcing corresponding to tropical convective conditions, was used to find a parameterization that evaluates surface heat flux enhancement, as a function of precipitation rate, resolved wind and of the resolution of the larger-scale model. The enhancement factor is well correlated with both the resolved wind (-0.67 < ρ < -0.46) and the precipitation rate (0.65 > ρ > 0.4), which were used as input variables for calculating it. The parameterization equation was obtained by fitting the data from the CEM simulations.

Apesar dos avanços da modelagem dinâmica da atmosfera nas últimas duas décadas do século 20 as aplicações com modelagem empírica ainda têm sido muito utilizadas em função do seu fácil uso e pouca dependência de recursos computacionais. Neste estudo é mostrada uma comparação dos resultados de simulação de precipitação para o Nordeste do Brasil (NEB) - 1971-2000 obtido por modelagem dinâmica de grande escala e regional (downscaling) e a previsão de um método de modelagem empírica K´neigbhors. Foram usados o modelo de circulação geral da atmosfera ECHAM4.5, e dois modelos regionais, o Modelo Regional Espectral (MRE/97) do National Centers for Atmospheric Prediction- NCEP e o Regional Atmospheric Model System (RAMS) desenvolvido na Universidade do Colorado. Os modelos regionais foram aninhados aos dados simulados pelo ECHAM4.5 tendo como condição de contorno a Temperatura da Superfície do Mar observada no período de fevereiro a maio. Os resultados mostraram que o modelo empírico apresentou menor erro absoluto nos períodos fevereiro a abril (FMA) e março a maio (MAM) que os modelos dinâmicos em áreas do no norte do Maranhão e Piauí, oeste e sul do Ceará, centro-sul do Piauí e oeste e nordeste da Bahia. Quanto ao bias, o ECHAM4.5 e o MRE/97 mostraram um bias úmido em grande parte do NEB, porém com um valor médio para o setor norte do NEB (2ºS-12ºS e 45ºW-37ºW) mais próximo do observado. Para o RAMS e o método análogo houve um predomínio de um bias seco sobre o NEB, com valores em magnitudes mais distantes do observado. A previsibilidade (Heidke Skill) em três categorias Seca (S), Normal (N), Chuvosa (C), mostrou que o método análogo tem baixo Skill, entre 0,1 e 0,3 em todas as categorias, enquanto os modelos dinâmicos apresentaram Skill superiores, com valores maiores para as categorias S e C (da ordem de 0,4 a 0,5), até superiores a 0,6 em algumas áreas do setor norte do NEB para a categoria C como visto nos resultados dos modelos ECHAM4.5 e MRE/97.

Despite significant advances of the dynamic atmosphere models over the last decades of the 20th century, the empirical atmospheric models have been widely used due mostly to both its general applicability and its little dependence on the computational resources. This study is show comparison of precipitation simulation to Northeast Brazil (NEB) - 1971-2000 from large scale dynamical modeling and regional model (downscaling) and the forecast of empirical modeling (K-nearest-neighbor (k-NN). Were user the general circulation model ECHAM4.5 together two regional models, the Regional Spectral Model (RSM/97) from the National Centers for Atmospheric Prediction-NCEP and the Regional Atmospheric Model System (RAMS) developed at Colorado State University. The regional models were nested in ECHAM4.5, forced with the observed Sea Surface Temperature as a boundary condition, for the period from February to May. The results show that the empirical model presented a smaller absolute error than the dynamic models for the periods February to April (FMA) and March to May (MAM) in isolated areas of the north of Maranhão and Piauí states, west and south of Ceará, center-south of Piauí and west and northeast of Bahia state. Regarding model biases, ECHAM4.5 and the RSM/97 produced, to a large extent, a humid bias over large areas of NEB, however with an average precipitation for the northern sector of NEB (2ºS-12ºS and 45ºW-37ºW) close to the observations. RAMS and the analog method had a dominance of a dry bias over NEB, with precipitation totals below the observed values. The model skills (using the Heidke score) were evaluated for three categories Dry (S), Normal (N), Rainy (C), showed that the analogous method has low skills, between 0,1 and 0,3 in all categories, while dynamic models presented superior skills, with larger values for categories S and C (of the order of 0,4 the 0,5), exceeding 0,6 in some areas of the northern sector of NEB for category C as seen in the models ECHAM4.5 and RSM/97 models.