RESUMO: O estudo tem por finalidade avaliar a variabilidade e caracterizar a dependência espacial entre alguns atributos dos solos na microrregião do Cariri Oriental da Paraíba, bem como estudar as correlações espaciais para identificar as interações entre tais atributos na produção do feijão-caupi. O estudo foi realizado com os dados das safras dos anos agrícolas de 2000-2017, da microrregião do Cariri Oriental da Paraíba. A estimativa de parâmetros dos modelos ajustados foi obtida utilizando o método de Máxima Verossimilhança e a avaliação do desempenho dos modelos foi realizada com base no coeficiente de determinação (R2), no máximo valor do logaritmo da função verossimilhança e no critério de informação bayesiano de Schwarz (BIC). Este estudo também permitiu verificar a correlação e autocorrelação espacial entre a produtividade do feijão e dos elementos agrometeorológicos, por meio da análise espacial, usando de técnicas como o índice I de Moran. O estudo mostrou que, de acordo com os indicadores de desempenho utilizados, o modelo de erro espacial ofereceu melhores resultados em relação aos modelos clássicos de regressão múltipla e aos modelos espaciais autorregressivos, indicando que a inclusão da dependência espacial nos modelos melhora a estimativa da produtividade do feijão-caupi em a microrregião do Cariri Oriental da Paraíba.

ABSTRACT: This study evaluated the variability and characterizedthe spatial dependence between some soil attributes in the Eastern Cariri microregion of Paraíba,and analyzed the spatial correlations in order to identify the interactions between such attributes in cowpea bean(Vigna unguiculata L. Walp)production. Harvest data of the agricultural years of 2000-2017 in the Eastern Cariri microregion of Paraíba were analyzed. Parameters of the fitted models wereestimated using the Maximum Likelihood method and the performance of the models was evaluated based on coefficients of determination(R2), maximum log-likelihood function, and Schwarz’s Bayesian information criterion (BIC). Correlation and spatial autocorrelation between the cowpea productivity and agrometeorological elements was detected through the spatial analysis, using techniques such as the Moran’s index I. The study showed that, according to the performance indicators used, the spatial error model offered better results in relation to the classical multiple regression models and the self-regressive spatial models, indicating that the inclusion of spatial dependence in the models improves the estimate of productivity of cowpea in the microregion of Cariri Oriental da Paraíba.

Resumo A utilização de modelos numéricos para avaliação dos recursos eólicos vem crescendo cada vez mais. Diante disso, foi realizada uma avaliação do desempenho dos modelos BRAMS e WRF como ferramentas na investigação inicial de sites eólicos no estado da Paraíba. As simulações para um período de três anos sugerem que as regiões centrais do estado tendem a apresentar ventos mais intensos que as demais regiões e que a primavera é a estação que apresenta ventos de maior intensidade. Foram gerados também cenários para março e setembro, meses que estão, respectivamente, entre os de menor e maior intensidade de vento no estado. Para esses cenários o Bias variou de -0,31 a -2,24 m/s e o EQM de 0,88 a 2,40 m/s para o BRAMS. Para o WRF o Bias foi de 0,53 a 1,81 m/s e EQM de 0,79 a 1,92 m/s. Os menores Bias e EQM foram obtidos para as localidades analisadas na Borborema nos meses de março (BRAMS) e no Agreste em setembro (WRF). Estes resultados sugerem que os modelos precisam ser melhor configurados para uma maior representatividade do vento local, especialmente com relação às parametrizações da camada limite e da superfície. De modo geral, os resultados revelam a coerência dos modelos em termos de intensificação/desintensificação dos ventos de acordo com as características sazonais da área de estudo.

Abstract The use of numerical models as a tool for evaluating wind resources has increased in recent years. In this study, an evaluation of the performance of the models BRAMS and WRF was carried out as an initial step on the investigation of wind sites in the state of Paraiba-Brazil. Simulations over a three-year period suggest that the more intense winds are located at the central regions of the state and that they tend to be higher in the spring, in comparison with the other seasons. Scenarios were also generated for March and September, that are, respectively, among the months of lowest and highest wind intensity in the state. For those scenarios the Bias ranged from -0.31 to -2.24 m/s and the MSE from 0.88 to 2.40 m/s for BRAMS. For WRF, the Bias was 0.53 to 1.81 m/s and MSE was 0.79 to 1.92 m/s. The lowest Bias and MSE were obtained for the locations analyzed in Borborema for March (BRAMS) and in the Agreste for September (WRF). Those results suggest that the models need further calibration for better simulating the local wind, especially with respect to boundary layer and surface parameterizations. In general, the results show the coherence of the models in terms of intensification/weakening of the winds according to the seasonal characteristics of the study area.

RESUMO: O modelo AquaCrop foi calibrado e validado para simular a produtividade da soja cultivada sob diferentes lâminas de irrigação na região de Matopiba, Brasil. A cultura foi submetida a sete tratamentos de irrigação durante a estação seca e um tratamento de sequeiro na estação chuvosa. O modelo foi parametrizado e calibrado utilizando dados de produtividade de soja coletados diretamente em campo. O desempenho do modelo foi avaliado utilizando os seguintes parâmetros estatísticos: erro de predição (Pe), índice de eficiência de Nash-Sutcliffe (E), coeficiente de determinação (R2), erro médio absoluto (EMA), raiz quadrática do erro médio normalizado (EQEMN) e índice de Willmott (d). As análises estatísticas do modelo AquaCrop calibrado para a região de Matopiba apresentaram erros aceitáveis na predição da produtividade de soja cultivada sob condições climáticas tropicais. Os resultados também indicaram que a cultivar de soja C2 é mais resistente ao estresse hídrico do que a soja C1 cultivada na região de Matopiba, Brasil. Nos tratamentos durante os quais a cultura foi bem abastecida com água, em pelo menos em uma fase, a produtividade foi maior, em vista do estresse hídrico que ocorre em uma fase.

ABSTRACT: The water-driven AquaCrop model to simulate yield response has been calibrated and validated for soybean cultivated under different water levels irrigation in Matopiba region, Brazil. The crop was submitted to seven irrigation treatments during the dry season and a dry treatment in the rainy season. The model was parameterized and calibrated by using soybean yield data collected at field level. Model performance was evaluated by using the following statistical parameters: prediction error (Pe), Nash-Sutcliffe efficiency index (E), coefficient of determination (R2), mean absolute error (MAE), root mean square error normalized (RMSEN) and Willmott’s index (d). The statistical analyses of the AquaCrop model calibrated for the Matopiba region disclosed error acceptable for yield prediction of soybean grown under tropical climate conditions. Results also indicated that the C2 soybean cultivar is more resistant to water stress than the C1 soybean grown in the Matopiba region, Brazil. In the treatments when the crop was well supplied with water, at least in one phase, the yield was greater than those with drought stress at last in one phase.

Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de modelos numéricos de mesoescala em simular condições de vento no estado da Paraíba-BRA. Para isso um estudo de caso foi realizado para o mês de setembro de 2010, no qual foram comparados dados de velocidade do vento coletados a partir de sensores instalados em torres anemométricas padronizadas para estudos eólicos com dados simulados pelos modelos BRAMS e WRF. As torres estão localizadas nas mesorregiões do Agreste, Borborema e Sertão da Paraíba-BRA. Os resultados revelam que para a localidade analisada no Agreste o WRF acompanha as variações de velocidade média do vento de forma mais concisa, ao passo que para as localidades situadas na Borborema e no Sertão os ciclos reproduzidos pelo BRAMS mostraram-se mais próximos dos ciclos observados. De acordo com a análise estatística os maiores erros foram encontrados para a localidade da Borborema e os menores para a do Agreste, ambos para os resultados do WRF. De modo geral, os dados observados e simulados pelos modelos apresentam uma forte correlação com significância estatística de 99% de acordo com o teste estatístico aplicado.

Abstract The objective of this study was to evaluate the performance of mesoescale numerical models to simulate wind conditions in the state of Paraiba-BRA. For this a case study was conducted for the month of September 2010, which compared data of wind speed collected from sensors installed on towers anemometric standard for wind studies with simulated data by BRAMS and WRF models. The towers are located in the regions of Agreste, Borborema and Sertão from the Paraíba-BRA. The results reveal that for the locality analyzed in Agreste the WRF accompanying variations in average wind speed more concisely, while for the locations situated in the Borborema and Sertão cycles played by BRAMS showed up closer to the observed cycles. According to the greatest statistical errors were found for the location in Borborema and lower for the wild both to the results of the WRF. In general, the observed and simulated by the models show a strong correlation with statistical significance of 99% according to the statistical test.

Resumo Neste trabalho objetivou-se verificar as possíveis relações de pontos amostrais da temperatura da superfície do mar distribuídos espacialmente no Atlântico Tropical e o desenvolvimento de linhas de instabilidade atuantes na costa Norte e Nordeste do Brasil utilizando-se de técnicas de modelagem linear generalizada. Para isso, foram usados modelos lineares generalizados a partir da regressão linear de Poisson e da Binomial Negativa. Na análise das relações instituídas pela modelagem foi aplicada o teste de variância ANOVA com nível de significância de 0,05 de probabilidade para determinar que variáveis independentes foram mais significativas. Também foram analisados os resíduos gerados pelo ajuste dos modelos no intuito de identificar a distribuição que melhor se ajustasse aos dados. Toda análise estática foi realizada no software R. Entre os 132 pares de observações, a magnitude do coeficiente de correlação linear de Pearson (r) oscilou entre 0,06 (p < 0,04) entre (LI e TSM5) e 0,88 (p < 0,0001) entre (TSM2 e TSM5). Apesar das relações de TSM e episódios de LI apresentarem ausência de relação linear ou relação linear positiva perfeita, do ponto de vista estatístico, estas relações foram significativas. Os resultados obtidos pelo modelo da Binomial Negativa apresentaram menores resíduos, todavia, o modelo de Poisson foi ainda significativo do ponto de vista estatístico. Os pontos de extração dos valores da temperatura da superfície do mar (TSM2, TSM5 e TSM10) apresentaram as maiores contribuições na explicação da variabilidade dos episódios de linhas de instabilidade no Norte e Nordeste do Brasil.

Abstract This work aimed to verify the possible relationships of sampling points of the sea surface temperature spatially distributed in the tropical Atlantic and the development of squall lines in North northeast coast of Brazil using techniques of generalized linear modeling. For this, we used generalized linear models from the linear regression Poisson and negative binomial, for analysis of the relationship established by modeling was applied ANOVA variance test with significance level of 0.05 probability to determine which independent variables were more significant in modeling. Also the waste generated by the adjustment of the models in order to identify the distribution that best fitted the data were analyzed. All static analysis was performed in R. software Among the 132 pairs of observations, the magnitude of the correlation coefficient of Pearson (r) ranged from 0.06 (p < 0.04) between (LI and TSM5) and 0.88 (p < 0.0001) (TSM2 and TSM5), despite relations TSM and episodes of LI present no linear relationship or perfect positive linear relationship between the observations still rather have the significant statistical point of view. The results obtained by the negative binomial model had lower waste; however, the Poisson model was also significant from a statistical point of view. The points of extraction temperature values of sea surface (TSM2, TSM5 and TSM10) had the highest contributions in explaining the variability of episodes of instability lines in the north-northeastern Brazil.

Resumo Distúrbios ondulatórios de leste (DOL) são sistemas atmosféricos presentes na região tropical, preferencialmente sobre áreas dos oceanos Atlântico e Pacífico. Sobre o Atlântico são identificados, inicialmente, próximos à costa oeste do continente Africano e se propagam embebidos no fluxo dos Alíseos, em forma de ondas que se deslocam de leste para oeste. No Atlântico tropical sul, os DOL atuam, preferencialmente sobre o leste do Nordeste do Brasil (NEB) contribuindo significativamente para os totais anuais de chuva. O presente trabalho analisa um caso de ocorrência de um DOL sobre o NEB, no estado do Rio Grande do Norte, no dia 13 de Junho de 2014, fazendo o uso de dados de reanálise da componente meridional do vento e vorticidade relativa nos níveis de 850 hPa, água precipitável e dados observados de chuva. Observa-se que o DOL se intensifica entre os dias 12 e 13 de Junho, com valores de vorticidade negativa e água precipitável significativos, próximo à costa do NEB, e se apresenta inicialmente como uma extensão da atividade convectiva presente na ZCIT, desde o Oeste Africano. O DOL causou valores significativos de chuva, gerando deslizamentos de terra, alagamentos e problemas no trânsito de Natal, durante copa do mundo de futebol.

Abstract Easterly Wave Disturbances (EWD) are atmospheric systems present in the tropical region, preferably over areas of the Atlantic and Pacific oceans. Over the Atlantic they are identified, firstly, near the west coast of the African continent, spreading soaked in the flow of Trade winds in the form of waves moving from east to west. In the southern tropical Atlantic, they act, preferentially, on the east of Northeast Brazil (NEB) contributing significantly to the total annual rainfall. This paper analyzes a case of occurrence of EWD on the NEB in the Rio Grande do Norte state on June 13th, 2014, making use of reanalysis data of meridional wind component and relative vorticity in 850 hPa level, precipitable water and rain observed data. It is observed that the EWD intensifies between 12 and 13 June, with significant values of negative vorticity and precipitable water near the NEB's coast, and performing as an extension of convective activity present in the ITCZ, since West Africa. The EWD has caused significant amounts of rain, leading to landslides, flooding and problems on Natal's traffic during the soccer world cup.

As linhas de instabilidade (LI) são tempestades multicelulares e é bem conhecido que fatores como o cisalhamento vertical do vento podem agir para organizar a convecção, porém há poucos indícios de como jatos de médios e baixos níveis podem alterar os processos de nuvens e, por sua vez, interferir na intensidade, duração e propagação desses sistemas. Este trabalho tenta mostrar esse papel utilizando um caso de LI amazônica simulada a partir de um perfil atmosférico do vento em Belém - PA às 12:00 UTC do dia 30 de maio de 2008. Para isso, uma série de 8 experimentos numéricos, alterando-se o perfil do vento e utilizando-se o BRAMS, foi realizada. Os resultados mostraram que com a ocorrência de um jato profundo e intenso até os médios níveis pode haver uma maior ventilação nas nuvens, implicando em mais evaporação e secagem, ou seja, maior entranhamento. O entranhamento sendo maior pode interferir nas correntes descendentes, nas piscinas frias, na convergência à frente do sistema e nas correntes ascendentes, de forma que mais energia pode estar disponível para o sistema. Assim, as LI têm maior possibilidade de se propagarem com maior velocidade e perdurarem por mais tempo.

Squall lines (SL) are multicellular storms and it is well known that factors such as vertical wind shear can act to organize their convection. However there is few evidences of how medium and low level jets can alter the cloud processes, and as a consequence to affect the intensity, duration and propagation of such systems. This work attempts to clarify those jets role by discussing a simulated case of an Amazon SL based on an atmospheric wind profile over Belem - Brazil at 12:00 UTC of May 30, 2008. To accomplish the proposed goal a set of eight numeric experiments, with different wind profiles was performed using the BRAMS model. The results showed that the occurrence of a deep and intense jet may increase ventilation in clouds, resulting in more evaporation and drying, i.e. more mass entrainment. If the entrainment is higher, it can influence downdrafts, cold pools, convergence ahead of the system, and updrafts, so that more energy can be available to the system. Thus, under these conditions SL are more likely to propagate at higher speed with longer life time.

Este estudo teve como objetivo principal aplicar a teoria da máquina térmica em um evento de Vórtice Ciclônico de Altos Níveis (VCAN), ocorrido sobre o Nordeste do Brasil com o intuito de analisar um dos mecanismos de manutenção desse tipo de sistema. A teoria da máquina térmica, baseada na segunda lei da termodinâmica, foi utilizada para calcular a diferença de pressão existente entre dois pontos localizados no centro e na periferia do VCAN. O modelo Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) conseguiu representar bem o evento ocorrido no período de 10 a 21 de janeiro de 2011, mostrando uma maior intensidade deste evento no período de 16 a 19 de janeiro de 2011. A teoria da máquina térmica apresentou-se como uma ferramenta capaz de ser utilizada no estudo dos VCANs, mostrando boa concordância com as simulações realizadas com o modelo.

This study aimed to apply the heat engine theory to an event of Upper-Tropospheric Cyclonic Vortex (UTCV) occurred in Northeast Brazil in order to examine one of the mechanisms that maintains this type of system. The theory is based on the second law of thermodynamics and it was used to calculate the pressure difference between two points located at the center and periphery of UTCV. The Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) model represented well the event occurred in the period of 10 to 21 January 2011, showing a higher intensity in this event from 16 to 19 January 2011. The heat engine theory showed as an useful tool to be used in the study of UTCVs, showing good agreement with the simulations performed with the model.

Este trabalho teve como objetivo estimar uma distribuição espacial do albedo da superfície para obter uma relação funcional entre o albedo dos sensores AVHRR/NOAA e TM/LANDSAT-5, sobre diferentes alvos nas proximidades de Quixeré-CE, nos anos de 2005 e 2006. As imagens foram processadas pelo software Erdas Image 8.7 utilizando o SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land). Os resultados mostraram diferenças na variabilidade espacial e temporal do albedo nos dois anos estudados, pois 2005 foi predominantemente seco enquanto que 2006 foi um ano chuvoso. A relação funcional entre os dados AVHRR e TM apresentou coeficiente de correlação (r) igual a 0,75 com erro padrão de 1,67%. Valores de albedo da superfície estimados pelo AVHRR e TM apresentaram respectivamente erros padrões de 2,44 e 3,45%, quando comparados com as observações do radiômetro CNR1.

This work aims to estimate a spatial distribution of surface albedo and to derive a functional relationship between the albedo from AVHRR/NOAA and TM/LANDSAT-5 sensors over different targets in the proximities of Quixeré - CE during the years of 2005 and 2006. The images were processed by the software Erdas Image 8.7 using the SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land). The results showed differences in the spatial and temporal variability of the albedo in the two studied years, because 2005 was predominantly dry while 2006 was a rainy year. The functional relationship between AVHRR and TM data presented correlation coefficient (r) value equal to 0.75 with a standard error of 1.67%. Surface albedo values estimated by AVHRR and TM showed standard errors of 2.44 and 3.45% respectively when compared to the CNR1 radiometer observations.

Apresenta-se uma revisão de literatura sobre convecção naAmazônia, com foco na sua parametrização em modelos numéricos. Estudos baseados em dados observacionais obtidos durante campanhas de campo são examinados. As características básicas da convecção profunda na Amazônia, sua variabilidade temporal e geográfica são discutidas, com foco nas dificuldades que as parametrizações de convecção têm em capturar essa variabilidade, particularmente o ciclo diurno. O papel de variáveis termodinâmicas, como: CAPE e CIN é discutido por serem variáveis críticas na compreensão das deficiências em se reproduzir adequadamente o ciclo diurno da convecção. Outros elementos da física dos modelos, relevantes para parametrizações convectivas, particularmente aquelas relacionadas com os fluxos de energia da superfície e com o desenvolvimento da camada limite são também considerados. A interação de convecção rasa com radiação é apresentada. Superparametrização, como ferramenta para representação explícita da convecção, é revisada, uma vez que representa uma possível futura direção para a representação da convecção em modelos numéricos. Na conclusão fazem-se várias sugestões para estudos futuros, visando assim um melhor o entendimento de processos convectivos e a sua parametrização.

A review of the literature on convection in Amazonia, with a focus on it parameterization in numerical models, is presented here. Studies based on observational data obtained during field campaigns are examined. The basic characteristics of deep convection in the Amazon, its temporal and geographical variability are discussed focusing of the difficulties convective parameterizations have in capturing this variability, particularly the diurnal cycle. The role of thermodynamic variables such as CAPE and CIN are argued to be critical in understanding the deficiencies in properly representing the diurnal cycle of convection. Other elements of the model physics relevant to convective parameterization, particularly those related to surface energy fluxes and development of the boundary layer are also considered. The interaction of shallow convection with radiation is presented. Superparameterization, as a tool for explicitly representing convection is reviewed as it is a possible future direction for the simulation of convective effects in numerical models. To conclude, various suggestions are made for future studies in order to better our understanding of convective processes and their parameterizations.

Estuda-se neste artigo o efeito da convecção rasa no ciclo diurno do balanço de energia à superfície na Amazônia. O enfoque foi dado ao papel do sombreamento, devido aos cúmulos rasos na configuração do forçamento convectivo à superfície. Um esquema para o cálculo da cobertura de cúmulos rasos foi implementado no modelo BRAMS. Foram executados dois experimentos: um com convecção rasa e sem interação com a radiação, e o segundo com convecção rasa e interação com a radiação. Os resultados mostraram que a consideração da interação entre convecção rasa e radiação produz simulações mais realistas. Isso foi mais pronunciado por volta do meio-dia local e início da tarde, quando os cúmulos rasos estão com sua atividade máxima. Os fluxos e a cobertura foram bastante sensíveis às variações no forçamento radiativo. Apesar da melhoria da qualidade dos fluxos, do ponto de vista qualitativo, ficou evidente a deficiência do modelo em representar esses fluxos nas primeiras e últimas horas do ciclo diurno.

The effect of shallow convection on the diurnal cycle of the surface energy budget is investigated. Focus is on the role of the cloud shading on the establishment of the surface convective forcing. A scheme for calculating the shallow cumulus cover was implemented in the BRAMS atmospheric model. Two sets of experiments were performed: in the first experiment, the model had no interaction between shallow convection and radiation, and in the second type of experiment shallow convection interacts with radiation. Results show that the consideration of the interaction between shallow cumulus and radiation leads to more realistic simulations. This is more pronounced around the local noon and early afternoon, when the shallow cumulus activity reaches a maximum. The surface fluxes and the cumulus cover were very sensitive to the variations in the radiative forcing. Even though, from a qualitative viewpoint, there is an improvement on the quality of the simulated fluxes, it became evident a model flaw in representing these fluxes during the first hours of the diurnal cycle.

O objetivo deste trabalho foi testar uma teoria termodinâmica em brisas marítimas-terrestres acopladas com brisas de vale-montanha através de simulações numéricas tridimensionais em uma região da costa leste do Nordeste Brasileiro, considerando a presença e a ausência da topografia. Embora o contraste de temperatura entre as superfícies seja importante na formação da brisa, a eficiência termodinâmica é fundamental na determinação da sua intensidade. Tem-se que a inclinação faz com que a diferença de pressão entre dois pontos fique maior durante o dia e menor durante a noite contribuindo para a formação de brisas marítimas mais intensas e de brisas terrestres menos intensas, respectivamente. A máxima queda de pressão ocorre por volta de três horas antes da máxima intensidade da brisa. Isso porque grande parte da energia disponibilizada para as circulações é gasta para vencer dissipação, principalmente, no período diurno, quando esses processos são realmente efetivos. Do ponto de vista puramente termodinâmico a inclinação da montanha atua para intensificar a brisa durante o dia e para enfraquecê-la durante a noite.

In this work we test a thermodynamic theory for sea-land breeze coupled with valley-mountain breeze through tri-dimensional numeric simulations. We verify the presence of such a breeze in Northeast Brazil's east coast and perform experiments with and without the topography of the region. Although the temperature contrast between two surfaces is important in forming the breezes, the thermodynamic efficiency is a key parameter for the breeze intensity. The presence of the slope causes the pressure difference between two points to increase during the day and to decrease during the night. This contributes for more intense daytime breeze and less intense nighttime ones. The maximum pressure drop occurs about three hours prior the maximum intensity of the sea breeze. This is because most of the available energy for the circulations is used to overcome dissipation, mainly during daytime. From a purely thermodynamic viewpoint, the slope of a mountain acts to intensifying the daytime breeze and to weaken the nighttime breeze.