PROJETO CHUVA -...

Relatório Projeto CHUVA - FAPESP 2009/15235-8 1

PROJETO CHUVA

Processos de Nuvens Associados aos principais Sistemas Precipitantes no

Brasil: Uma contribuição a Modelagem da Escala de Nuvens e ao GPM

(Medida Global de Precipitação)

Cloud processes of tHe main precipitation systems in Brazil: A contribUtion

to cloud resolVing modeling and to the GPM (GlobAl Precipitation

Measurement)

Pesquisador responsável: Luiz Augusto Toledo Machado - CPTEC/INPE

Pesquisadores Principais:

Carlos Augusto Morales - IAG/USP

Daniel Vila - CPTEC/INPE

Gilberto Fernando Fisch - DCTA/IAE

Maria Assunção da Silva Dias - USP/IAG

Rachel Albrecht – CPTEC/INPE

Projeto Temático FAPESP - 2009/15235-8

Relatório Final (relatório#5) - Julho 2014 - Junho 2015


Resumo do Projeto

O processo físico no interior das nuvens é um dos componentes mais

desconhecidos do sistema climático. A descrição desses processos através de

parâmetros meteorológicos convencionais ainda precisa ser bastante aprofundada

de forma que modelos de previsão de tempo e clima consigam descrever, com

precisão, o tipo e as características dos hidrometeoros, os perfis de liberação de

calor latente, o balanço radiativo, o entranhamento de ar na nuvem e as correntes

ascendentes e descentes. Os modelos numéricos estão se aprimorando e rodando

em resoluções espaciais nas quais esses processos precisam ser explicitamente

descritos. Por exemplo, a análise dos efeitos do aquecimento global em uma dada

região necessita de simulações descrevendo todos esses processos. Outra aplicação

importante que necessita conhecer os processos das nuvens é a estimativa de

precipitação por satélite. O programa espacial brasileiro tem planejado o

lançamento em 2015 de um satélite para inferência da precipitação - esse satélite

fará parte da constelação do GPM (Global Precipitation Measurement). Nuvens

quentes, responsáveis por grande parte da precipitação nos trópicos,

principalmente nas regiões costeiras, são pouco estudadas e não são consideradas

nas estimativas de precipitação por satélite. Este Projeto realizará experimentos de

campo em sete sítios com diferentes padrões climáticos, para estudar os regimes

de precipitação no Brasil. Esses experimentos utilizarão radar polarimétrico, lidar,

radiômetro de microonda, disdrômetros, radiosondas e vários outros

instrumentos. As análises serão realizadas considerando as características

microfísicas e a evolução com o ciclo de vida, os modelos de estimativa de

precipitação, o desenvolvimento da tempestade e a formação de descargas

elétricas, os processos na camada limite e a modelagem da microfísica. Este projeto

tem o objetivo de reduzir as incertezas na estimativa da precipitação e progredir

no conhecimento dos processos das nuvens, principalmente das nuvens quentes. A

pesquisa a ser realizada abrangerá estudos de clima e os processos físicos por

meio de observações convencionais e especiais para criar um banco de dados

descrevendo os processos de nuvens dos principais sistemas de precipitação no

Brasil. O Projeto pretende criar e explorar essa base de dados para melhorar a

estimativa de precipitação por satélites e validar e estudar as parametrizações da

microfísica das nuvens.


Conteúdo

1) O Projeto CHUVA no ano 2014-2015 4

1.1) Descrição das Atividades 4

1.2) Descrição e avaliação dos apoios Institucionais 6

2) Análise Geral sobre a conclusão do Projeto CHUVA 9

3) Descrição dos trabalhos 2014-2015 e conclusões finais dos Working Grupos 10

4) Trabalhos apresentados, publicados ou em preparação e lista de alunos envolvidos com o

Projeto.

41

5) Descrição da aplicação dos recursos de Reserva Técnica e Benefícios Complementares 52

6) Relatório Bolsa TT 54

ANEXOS

ANEXO 1 ACRIDICON-CHUVA relatório da missão

ANEXO 2 ACRIDICON – CHUVA Workshop no Brasil (AGENDA)

ANEXO 3 ACRIDICON CHUVA Workshop em Mainz (AGENDA)

ANEXO 4 ACRIDICON-CHUVA – Tópicos Científicos de Pesquisa.

ANEXO 5 GoAmazon G1 relatório de missão.

ANEXO 6 GoAmazon Workshop (agenda).

ANEXO 7 Artigo no BAMS – “The CHUVA Project – how does convection vary across Brazil?”

ANEXO 8 Artigo no BAMS – “The Amazon Dense GNSS Meteorological Network: A New Approach for Examining Water Vapor and

Deep Convection Interactions in the Tropics”

ANEXO 9 Artigo no BAMS - “The ACRIDICON-CHUVA campaign to study tropical deep convective clouds and precipitation using the

new German research aircraft HALO”

ANEXO 10 Artigo no Monthly Weather Review - Effect of Turbulence Parameterization on Assessment of Cloud Organization

ANEXO 11 Página do Laboratoire d´Aerologie e do INSU sobre o artigo publicado.

ANEXO 12 Artigo no Atmosphere Chemistry and Physics - Influence of biomass aerosol on precipitation over the Central Amazon: an

observational study

ANEXO 13 Artigo submetido ao JGR – “GPS-IWV Jumps: A nowcasting application”

ANEXO 14 Informação sobre o prêmio da NASA

ANEXO 15 Estatística de acesso a página do CHUVA

ANEXO 16 Workshop ACRIDICON_CHUVA em 2016.

ANEXO 17 Uso dos Benefícios Complementares I

ANEXO 18 Uso dos Benefícios Complementares II

ANEXO 19 Relatório final da bolsa TT.


1) O Projeto CHUVA no ano 2014-2015.

1.1) Descrição das Atividades

O objetivo do Projeto CHUVA foi o de realizar sete campanhas em diferentes

regiões do país que permitiram definir as características microfísicas dos

principais regimes de precipitação do país e consequentemente melhorar a

estimativa de precipitação por satélite e radar, a modelagem em alta resolução

espacial e aprimorar o entendimento dos processos físicos envolvidos na formação

e no ciclo de vida das e nuvem e da precipitação. As sete campanhas foram

realizadas nas seguintes localidades: Alcântara/MA, Fortaleza/CE, Belém/PA, Vale

do Paraíba/SP, Santa Maria/RGS e IOP1 e IOP2 do GoAmazon em Manaus. Neste

último ano realizamos a última e mais complexa campanha do Projeto CHUVA nos

meses de setembro e outubro de 2014. Neste último experimento tivemos o avião

G1 do PMNL (Pacific Northwest National Laboratory) e o HALO da Alemanha

(DLR). O ANEXO I apresenta o relatório final da missão do HALO o ACRIDICON-

CHUVA. A preparação desta campanha foi complexa, pois envolveu duas aeronaves

com suas particularidades, material de apoio terrestre, logística, autorizações,

coordenação de voos com a aeronáutica, aprovações de voo e participação no

campo e um grande número de pesquisadores estrangeiros no campo. Para cada

dia do experimento foram realizados relatórios descritivos do tempo e para cada

voo um relatório específico da operação. Esses relatórios encontram-se na página

web - http://chuvaproject.cptec.inpe.br/portal/goamazon2iop/index.html.

Para a preparação da campanha realizamos um Workshop no INPE, no mês de

Maio (Veja o programa no ANEXOII). Neste Workshop, tivemos a integração entre

pesquisadores e pesquisa dos alemães e brasileiros e definimos os procedimentos

de voo, política de dados e as principais missões científicas. Em agosto a aeronave

chegou ao Brasil e o primeiro voo ocorreu no dia 9 de Setembro. Foram realizados

14 voos sendo 95 horas e 49 minutos de coleta de dados. Em Março de 2015 em

Mainz, na Alemanha, ocorreu a reunião pós-missão do ACRIDICON CHUVA (veja

agenda no ANEXO III). Nessa reunião ficou acertado que a partir de setembro de

2015 inicia-se a submissão de um número especial da revista Atmosphere

Chemistry Physics dedicado ao ACRIDICON-CHUVA. Os tópicos de pesquisa

elencados nesta reunião e que irão nortear as cooperações e publicações estão no

ANEXOIV.

O experimento ACRIDCON-CHUVA foi dentro do escopo do GoAmazon que ainda

teve a participação da aeronave G1 do DOE e de toda a infraestrutura de pesquisa

no solo em diversos locais. O CHUVA manteve os equipamentos em Manacupuru,

tanto no síto experimental denominado T3 como na UEA-Manacupuru e Manaus,

no SIPAM, no aeroporto e na ZF2. O ANEXOV apresenta uma descrição sobre a

http://chuvaproject.cptec.inpe.br/portal/goamazon2iop/index.html


missão da aeronave G1 durante o experimento. Houveram voos coordenados com

medidas do G1 na base das nuvens e do HALO em maiores altitudes e medidas do

G1 na pluma de forma individual.

Em Maio de 2015 ocorreu o Workshop do GoAmazon em Harvard (Veja a agenda

no ANEXO VI). Neste Workshop ficou definido a preparação de um número

especial do GoAmazon na revista Atmosphere Chemistry and Physics (a mesma

revista para o número especial do ACRDICON-CHUVA). Também ficaram definidas

as estratégias de colaboração, parcerias científicas e tópicos científicos, em cada

área, a ser explorado pela comunidade de pesquisadores brasileiros e americanos.

Toda componente do CHUVA foi desmontada e retornou a São José dos Campos

finalizando a participação do CHUVA nos experimentos de campos. A página WEB

com acesso aos dados e descrição de todas as campanhas ficará ativa por mais

alguns anos. Há hoje diversas Teses, Dissertações, Iniciações Científicas e trabalhos

de pesquisa sendo feitas com dados do CHUVA. Nem todos os trabalhos foram

possíveis de serem adicionados uma vez que as parcerias e as diversas

Universidades participantes tem acesso a base de dados e nem sempre temos

conhecimento de todas as atividades.

Neste período diversos trabalhos foram submetidos ou aceitos utilizando os dados

do CHUVA, três deles no BAMS que tem impacto fator de impacto de 11,5. O

principal deles o artigo na capa do BAMS sobre o CHUVA (veja ANEXO VII): “The

CHUVA Project – how does convection vary across Brazil?”, o artigo de Adams et

al. 2015, em fase de publicação com o título “The Amazon Dense GNSS

Meteorological Network: A New Approach for Examining Water Vapor and Deep

Convection Interactions in the Tropics” (veja ANEXO VIII) e o artigo em revisão de

autoria de Wendisch et al. 2015 – “The ACRIDICON-CHUVA campaign to study

tropical deep convective clouds and precipitation using the new German research

aircraft HALO” (veja ANEXO IX).

Outros artigos relacionados ao projeto estão em fase de impressão como o artigo

de Machado e Charboreau – “Effect of Turbulence Parameterization on Assessment

of Cloud Organization” . Mon. Wea. Rev. 2015” utilizando o experimento CHUVA Sul

(ANEXO X). Os resultados deste artigo estão divulgados na página do Laboratório

francês do co-autor do trabalho (ANEXOXI) ou o artigo Gonçalves sobre a

influência das queimadas na convecção na Amazônia “Influence of biomass aerosol

on precipitation over the Central Amazon: an observational study” . Atmosphere

Chemistry Physics (ANEXO XII).

Finalmente, diversos artigos foram submetidos utilizando a base de dados do

projeto, como por exemplo, o artigo de Sapucci: “GPS-IWV Jumps: A nowcasting

application”, submetido ao JGR e que estuda o uso dos dados de GPS do

experimento Vale do Paraíba para realizar nowcasting (ANEXO XIII) e diversos


artigos em fase final de preparação e/ou revisão (veja a lista na sessão 4.). A NASA

premiou o GPM (NASA Agency Group Achievement Award) e o projeto CHUVA,

como participante, pela contribuição ao desenvolvimento do GPM com a citação

“For exceeding all expectations for GPM operations, data processing, algorithm

performance, science impact, and education and public outreach within one year

after launch.” (ANEXO XIV)

1.2) Descrição e avaliação do apoio institucional

O INPE como Instituição executora, bem como a USP e o DCTA apoiaram de forma

efetiva a preparação e a realização de todas as campanhas do Projeto. Esse apoio se

concretizou através do uso da infraestrutura dos Laboratórios, principalmente o

LIM (Laboratório de Instrumentação Meteorológica do INPE), do uso dos meios de

transportes, mas fundamentalmente pelos recursos humanos que participaram de

todas as etapas do projeto. Gostaria de agradecer em particular neste ano o SIPAM

a UEA (Universidade Estadual do Amazonas) a Agência Espacial Brasileira que deu

todo apoio para a aprovação da missão da aeronave HALO e Aeronáutica que

auxílio às operações complexas de voo na Amazônia das duas aeronaves.

Neste relatório final do Projeto agradecemos a todos os pesquisadores que

dedicaram horas de trabalho ao Projeto, seja no campo ou em seus escritórios. Em

particular agradecemos o apoio administrativo da Sra. Juliana Marton que cuidou

da parte administrativa dos experimentos, a participação ativa dos engenheiros e

técnicos Jorge Mello e Jorge Marton pela dedicação na preparação, montagem,

coleta de dados e desmontagem dos experimentos. Ao Thiago Biscaro que cuidou

do radar e aos alunos que ficaram um longo período na Amazônia realizando as

atividades do projeto. Gostaria de agradecer especialmente ao Mário Figueiredo,

Denis Silva e Cíntia Freitas e sua equipe pela preparação e manutenção da página

Web e do SOS CHUVA permitindo o acompanhamento em tempo real do

experimento e a preparação da base de dados. Gostaria de gradecer nominalmente

aos pesquisadores responsáveis localmente pelas campanhas, a Dra Meyri

Sakamoto, a Dra Júlia Cohen, ao Dr. Ernani Nascimento e ao Dr. Rodrigo Souza.

Finalmente quero agradecer ao apoio da FAPESP na realização desta pesquisa, na

qual permitiu que o projeto tivesse um grande impacto internacional e ainda com

grande potencial nos próximos anos para pesquisa e formação de pessoal.

2) Análise Geral sobre a conclusão do Projeto CHUVA

Após cinco anos do Projeto CHUVA, sete campanhas em diversas regiões do país e

o envolvimento de um grande número de pesquisadores brasileiros e estrangeiros

chegamos ao fim do Projeto. A conclusão do Projeto-CHUVA é relativo à conclusão

do Temático 2009/15235-8, pois o CHUVA ainda está muito ativo, dois números


especiais na revista Atmosphere Chemistry Physics que incluirão os resultados das

duas últimas campanhas, um grande leque de cooperações internacionais, seja com

a NASA-GPM e a NOAA, com o DOE-ARM ou com o DLR, MPI e University of Liepzig.

A rede de cooperação estabelecida no Brasil, seja com os pesquisadores, seja pelo

envolvimento de estudantes resultou em um grande número de trabalhos que

ainda estão sendo realizados e que a pesquisa ainda estará ativa nos próximos

anos. O banco de dados bem como as informações detalhadas de cada campanha

continuarão a estar disponíveis nos próximos anos.

A produtividade científica do Projeto foi considerável e certamente aumentará com

a componente das duas últimas campanhas. Dezenas de artigos foram publicados e

de Teses defendidas. O “outreach” do projeto foi também de grande impacto

houveram diversos artigos em jornais, revistas e na TV ( nacional e local) sobre o

projeto (em breve a TV cultura irá apresentar o CHUVA no programa pesquisa).

Recentemente fomos procurados por uma editora que queria utilizar o infográfico

do artigo na revista da FAPESP em um livro didático de nível médio. Detalhes do

material descrito acima pode ser encontrado na página do CHUVA

(http://chuvaproject.cptec.inpe.br). Na página veja: Projeto CHUVA na mídia,

publicações, vídeo (canal CHUVA You Tube), lista de participantes e Instituições.

No ANEXO XV apresentamos a estatística de acesso a página nos últimos anos.

Com relação aos objetivos alcançados do projeto eles serão detalhados na sessão 3,

mas de uma forma geral podemos descrever a contribuição do projeto nas

seguintes áreas:

a) Nowcasting – A previsão imediata está engatilhando no país, apesar do Brasil

criar um Centro de Monitoramento e Alerta de Desastres Naturais (CEMADEN) e

adquirir diversos radares de dupla polarização, esse assunto ainda é um desafio. O

Projeto CHUVA deu uma grande contribuição a essa área, seja na formação de

diversos pesquisadores, seja nas diversas publicações e contribuições em

Congressos Nacionais e Internacionais. A área de radar, do uso de dupla

polarização, satélites, descargas elétricas e GPS na previsão imediata deu um salto

de qualidade. Novas técnicas foram publicadas e testadas em “test beds” com o

SOS-CHUVA. O sistema SOS-CHUVA provou o conceito da importância do

nowcasting da redução da vulnerabilidade da população pelo acesso a informação

em tempo real e com a integração da Defesa Civil. Creio que essa área avançou de

forma significativa e desenvolveu um potencial de colocar essas pesquisas a nível

internacional, na formação de pessoal (no INPE foi criado um novo curso na Pós-

Graduação do INPE sobre previsão imediata), nas ferramentas operacionais seja

para gerar produtos de alerta seja na divulgação das informações.

b) Descargas elétricas – A contribuição do projeto foi também considerável neste

tópico. A campanha do Vale apoiou o desenvolvimento dos softwares para a nova

geração de satélites geoestacionários da NOAA e da EUMETSAT com a criação de

http://chuvaproject.cptec.inpe.br/


“proxy” para avaliação e desenvolvimento dos algoritmos. Também a

intercomparação de sensores que será ainda publicada permitiu avaliar o potencial

de cada tipo de sensor e o que ele efetivamente observa. O conhecimento das

tempestades, sua assinatura microfísica, o entendimento do processo de formação

da eletrificação das nuvens, o uso para previsão imediata no estudo da formação

das descargas e nos estudos da distribuição espacial dos campos elétricos tendo

em vista sua modelização foram alguns dos tópicos estudados.

c) Na componente de modelagem foram obtidos também diversos resultados

significativos em específico em “cloud resolving models”. O efeito da turbulência na

organização da convecção abre uma porta para a melhoria da previsão da

precipitação. A parametrização da distribuição de gotas já está sendo testada em

modelos de large eddy simulation (colaboração com a Univ. de Hannover). Na

componente aerossol-nuvem-precipitação diversos estudos foram realizados

testando diferentes parametrizações e comparando com dados observados.

Estudos utilizando simulações em alta resolução e a comparação com radares e

satélites permitiram entender e corrigir deficiências dos modelos. Outras

atividades realizadas foram nas simulações de brisa, contrastes desmatado-

floresta. Entende-se que houve um considerável avanço em simulações em alta

resolução e que há uma base de dados enorme para ser explorada com os dados

das aeronaves que somente agora estão disponíveis para uso. Esses dados serão

importantes nos testes e validações de novas parametrizações e simulações de

diferentes processos físicos.

d) Camada Limite – O projeto iniciou uma série de estudos baseado em simulações

large eddy simulation (colaboração com a Univ. de Hannover), que de certo modo,

ainda é pouco desenvolvido no Brasil. Estudos sobre balanço de radiação,

turbulência dentro das nuvens medidas pelas aeronaves, estudos sobre a formação

da camada limite estão em andamento. Em particular, ressalta-se os estudos que

tentam estimar o fluxo de calor sensível obtido por aeronaves (no caso o avião G1

do DOE/US), que possuem um aspecto inovador. Este tipo de análise ainda não

havia sido feito para a Amazônia, mostrando uma capacitação nova para a

comunidade científica. A integração com as medidas de balão cativo e torre nos

experimentos da Amazônia fornecerão dados para o entendimento do processo de

acoplamento superfície e atmosfera na Amazônia.

e) Estimativa de precipitação por satélite – Esse tópico foi bastante explorado no

projeto, diversos artigos foram publicados sobre esse assunto. Com relação ao

GPM, nossa contribuição foi importante na parte de estimativa de precipitação de

nuvens quentes. Os resultados do CHUVA motivou o GPM a modificar o

processamento do GPROF para incluir nuvens quentes modelando a emissividade

da superfície. Nos testes dessa nova versão do GPM foram encontrados, durante o

experimento na Amazônia, alguns problemas que auxiliaram os ajustes para o

GPM. Foram comparados e avaliados diferentes algoritmos de estimava de chuva


utilizando os dados do CHUVA. Do ponto de vista do radar foram levantadas as

curvas da relação Z-R local, novas técnicas de tratamento dos dados de dupla

polarização e a conversão de vapor d´água em água líquida usando radiômetros de

micro-ondas.

f) Descrição dos regimes de precipitação – Medidas inéditas realizadas no

CHUVA permitiram criar uma descrição da microfísica dos principais regimes de

precipitação no Brasil. Essa foi uma das metas prioritárias do Projeto e foi

concretizado através de vários estudos, mas o principal dele os artigos - Calheiros,

A. J., & Machado, L. A. (2014). Cloud and rain liquid water statistics in the CHUVA

campaign. Atmospheric Research, 144, 126-140 e do artigo no BAMS no Anexo VII.

Além desses estudos diversos outros tópicos foram analisados tais como: a

variabilidade dos campos de vapor d´água em alta resolução temporal e espacial,

estudos sobre a propagação dos sistemas convectivos, as características das

nuvens quentes observadas por radiômetros de micro-ondas.

g) Interação Aerossol-nuvens-precipitação. Essa é a parte mais atual do projeto, pois foi principalmente estudada no experimento da Amazônia. Contudo, o estudo de Gonçalves, Machado e Kristetter, recentemente aceito para publicação (anexo XII) descreve o efeito de intensificação da convecção na presença de alta concentração de fuligem de carbono quando a atmosfera é instável. Diversos resultados estão sendo submetidos sobre o efeito das nuvens no bombeamento de particulados na atmosfera (“Deep convections sustain aerosol concentration in Amazon atmosphere” ou “Downward transport of ozone rich air and implications for atmospheric chemistry in the Amazon rainforest”). Outros resultados importantes, a maioria apresentados nos dois últimos Workshops do GoAmazon e Acridicon-CHUVA, mostram o efeito do aerossol nas mudanças dos processos físicos das nuvens. Alguns desses resultados são apresentados nas descrições detalhadas de cada grupo de trabalho. O avanço nessa área será efetivamente apresentado no Workshop ACRIDICON-CHUVA que será realizado nos dias 29 de Fevereiro a 3 de Março de 2016, em Ilha Bela (veja a página no ANEXO XVI).

O projeto alcançou a maioria dos objetivos propostos, alguns ainda necessitam de mais tempo para serem concluídos, mas creio que o maior legado do Projeto foi abrir uma nova área de pesquisa no Brasil, na qual será fundamental em um futuro próximo e criar uma base científica e de pesquisadores que estarão continuando as pesquisas nessa área.

3) Descrição dos trabalhos 2014-2015 e Conclusões Finais dos Grupos de

Trabalho

A parte científica realizada consiste basicamente nos trabalhos publicados, aceitos

ou em elaboração, ou nas participações em Congressos Internacionais e nas Teses

e Dissertações que foram concluídas ou estão em andamento.


O projeto CHUVA apresentou uma série de questões científicas, ambiciosas, para

gerar o entendimento da formação, manutenção e dissipação da chuva com base

nos processos físicos que controlam a formação e todas as fases do ciclo de vida

das nuvens. As seguintes questões científicas foram propostas pelo projeto:

Como estimar a precipitação das nuvens quentes? Qual é a contribuição da chuva das nuvens quentes para a precipitação total

em diferentes regiões do Brasil? Como melhorar no espaço e no tempo a estimativa de precipitação de

chuvas sobre o continente para a constelação de GPM? Quais são as características médias (3D - processos de nuvem) dos

principais regimes de precipitação no Brasil? Qual é a contribuição do aerossol no processo de formação de precipitação? Quais são os principais processos de superfície e a camada limite, na

formação e manutenção de nuvens? Como os processos físicos nas nuvens evoluem na formação da eletrificação

das nuvens? Como melhorar a descrição da microfísica e a estimativa de precipitação

usando radar convencional e polarimétrico?

Considerando essas questões gerais foram estabelecidos 20 objetivos

específicos:

1.Coletar dados sobre a estrutura tridimensional de nuvens em diferentes regiões do Brasil. Realizado 2.Construção de uma base de dados de propriedades de nuvem, incluindo características de eletrificação associado. Realizado 3.Construção de uma base de dados de estrutura modelada de nuvens, validado por observações no Brasil, para uso sobre a melhoria de algoritmos de estimativa de precipitação. Realizado parcialmente para Amazonas, Santa Maria e Vale do Paraíba. 4.Melhorar as parametrizações de nuvens convectivas e das interações de nuvem-aerossol especificamente para o seu impacto na precipitação. Realizado parcialmente, foram desenvolvidos estudos que permitem melhorar a parametrização da turbulência na representação da organização da convecção, foi desenvolvida uma proposta de parametrização da distribuição de gotas que pode auxiliar na interação aerossol-precipitação e testado diversos ajustes em modelos para uma melhor representação em “cloud resolving models”. 5.Avaliação da contribuição de chuva das nuvens quentes para a precipitação total em diferentes regiões do Brasil; Realizado com o TRMM. 6.Estudar as características médias dos principais regimes de precipitação no Brasil em termos de processos de nuvem. Realizado, foi publicado dois artigos com as descrições médias dos principais regimes de precipitação no Brasil. 7.Estudo de diferentes metodologias para estimar a precipitação das nuvens quentes. Realizado, um Tese de doutorado abordou esse tema em específico e propôs um algoritmo para esse monitoramento, o artigo está sendo preparado com esse fim. 8.Determinar os limiares dos conteúdo água líquida de água e gelo das nuvens convectivas em diferentes regiões;


Realizado parcialmente, alguns artigos trataram do vapor d´água, seja para previsão imediata, seja para avaliar as características regionais e a variabilidade espacial. 9.Estabelecer relações entre o conteúdo de gelo integrada e precipitação como função da fase de vida a nuvem; Sendo estudado no momento em Tese de Doutorado (Izabelly Carvalho). 10.Examinar as diferenças entre processos de nuvens de tempestades formadas por diferentes concentrações de aerossóis. Realizado parcialmente, recentemente foi publicado artigo sobre o efeito de aerossol na intensificação da convecção (ACP 2015) 11.Estudo do ciclo de vida de nuvem do ponto de vista da microfísica. Ainda não foi realizado, mas uma Tese está se iniciando e irá tratar deste assunto. (Thiago Biscaro) 12.Calcular os erros de estimativa de precipitação de satélites por diferentes metodologias. Realizado, além de artigos específicos foi desenvolvimento um sistema que avalia diariamente a qualidade. 13.Estudar a área mínima aceitável para a integração da precipitação estimada por satélite? Ainda não foi realizado, mas há uma Tese em andamento sobre modelo de erro que irá tratar esse assunto. (Rômulo Oliveira) 14.Descrever a evolução temporal do campo elétrico durante o desenvolvimento da tempestade em conjunto com as variáveis polarimétrico, descargas de relâmpagos e seus efeitos na atmosfera superior sinalizado por Sprites e outros eventos luminoso transiente. Realizado parcialmente, três artigos científicos (Tese de Enrique Mattos) estão em fase de submissão que analisam a eletrificação, a evolução desde o primeiro raio a eletrificação em função da frequência de ocorrência de descargas. Sprites foram observados durante a campanha do CHUVA SUL , mas os estudos ainda não foram realizados. 15.Descrever a evolução temporal da trovoada, da precipitação e da estrutura vertical de precipitação. Realizado parcialmente, como mencionado acima esses estudos apresentam essa evolução com o tempo de vida, mas a associação com a precipitação não foi realizada. 16.Caracterizar a sazonalidade das tempestades sobre o Brasil. Realizado, um artigo em fase de submissão ao BAMS aborda essa questão (Rachel Albrecht). 17.Caracterizar a camada de limite de atmosfera para situações do desenvolvimento das nuvens rasas e mais profundos em regiões de clima-vegetação diferente. Ainda não foi realizado, mas diversos estudos e simulações com modelos LES estão em andamento visando estudar essa temática, voos especiais do HALO cobriram as nuvens em regiões de floresta e desflorestada. 18.Descrever a camada limite atmosfera típica para diferentes tipos de nuvens e diferente para regimes de precipitação. Ainda não foi realizado. 19.Investigar os padrões de oscilação dos valores de vapor de água integrado nos períodos que antecedem os eventos de tempestade forte. Realizado, com dados do CHUVA Vale, artigo submetido ao JGR (Luiz Sapucci). 20.Analisar a relação entre a microfísica das nuvens e os fluxos turbulentos de energia e água dentro da camada limite atmosférica utilizando modelos numéricos. Em andamento, simulações com modelos LES estão sendo preparados para esse fim.


Abaixo apresentamos uma visão de cada WG sobre os cumprimentos das metas

previstas e o desenvolvimento neste último ano.

3.1) WORKING GROUP – 1: CHARACTERISTICS OF THE PRECIPITATING

SYSTEMS AS FUNCTION OF THE REGION AND LIFE STAGE. Responsável: Luiz

Augusto Toledo Machado.

À medida que o projeto avançou esse grupo de trabalho apresentou uma maior

característica intergrupos. Diversos estudos foram abordados no projeto, além de

dos diversos trabalhos citados que estão ainda em desenvolvimento e do grande

número de temas potencias de pesquisa. O projeto encerra-se, embora os dados

coletados irão ainda gerar pesquisa por vários anos.

Neste grupo pode-se estabelecer o conhecimento sobre os processos físicos no

interior das nuvens e a principal conclusão que se obtém é que todos os padrões

existem na diferentes regiões e/ou regimes de precipitação. Isto é, as distribuições

de gotas (DSD), a distribuição de água e gelo, os hidrometeoros, as taxas de

precipitação, a dinâmica e a termodinâmica, a evolução, tamanho, duração das

células, a propagação, entre outros existem em todos os regimes de precipitação. O

que varia entre os regimes é a frequência de ocorrência de um determinado

padrão. Nota-se que nuvens quentes podem variar bastante de região para região,

já as nuvens estratiformes apresentam praticamente o mesmo padrão e pouco se

diferenciam. A evolução das nuvens com tempo na formação da tempestade é

bastante claro, após o primeiro eco (sinal do radar) acima da isoterma de zero grau

e a formação da tempestade observa-se um intervalo de tempo da ordem de

dezenas de minutos. Nesse período de tempo primeiramente observa-se água

super-resfriada que rapidamente é transformada em partículas de gelo orientadas

verticalmente (graupel) e um rápido crescimento do topo, há um aumento

considerável dos volumes de graupel com tempo quando observa-se as primeiras

descargas elétricas. A medida que o sistema se intensifica nota-se a formação de

gelo com orientação vertical, provavelmente em função do campo elétrico na

camada mais fria da nuvem (acima de -15C). Com relação ao vapor d´agua

atmosférico, nota-se um aumento considerável do conteúdo integrado uns 20

minutos antes do início da precipitação permitindo prever o inicio de tempestades

intensas com antecedência. Já as variáveis polarimétricas, as derivadas

lagrangianas dos volumes de hidrometeoros variam consideravelmente nos

minutos que antecedem o evento. Desta forma, a melhor metodologia a ser

empregada em nowcasting é uma combinação de parâmetros que compostos nos

últimos 30 minutos permitem prever o evento extremo. Um conjunto de

informações foi obtido que permitem hoje desenvolver ferramentas de nowcasting

utilizando radar de dupla polarização, sensores de descargas elétricas e GPS.


Neste último ano de projeto avançamos muito na análise dos processos

microfísicos com o emprego dos aviões. A análise do efeito da pluma de Manaus na

formação das gotas de nuvens ficou bem determinada. Na figura 3.1.1 nota-se que

há um número menor de gotas pequenas nas áreas limpas que nas regiões da

pluma e essa diferença aumenta significativamente com a altura.

Figure 3.1.1: Mean DSDs for plume (red) or clean (blue) conditions as a function of

altitude. Figures 3a-c shows the mean DSDs in absolute number concentrations while

Figures 3d-f shows the mean normalized distribution of LWC (computed as an average

from individual normalized DSDs). For the latter, all distributions integrate to 1 and

each bin is the size-range contribution to the total water content. The legend in Figures

3a-c shows the corresponding total droplet concentrations.

Figura 3.1.2 – Espaço Gamma das distribuições de gotas de nuvens em diferentes

regiões medida pelo HALO.

A figura 3.1.2 mostra as DSDs no espaço Gamma, ou seja, em um espaço onde um

ponto representa uma DSD específica parametrizada pela função Gamma. Os eixos

correspondem às três variáveis (, Na e ). Nota-se neste gráfico que as distribuições

são diferentes entre regiões poluídas, continentais e marítimas. O ponto importante é

que essas diferenças se acentuam a medida que se afastamos da base da nuvem. Esses


dois exemplos são parte dos estudos que pretendemos submeter aos números especiais

da ACP (GoAmazon e ACRIDICON-CHUVA). Outra análise que está em andamento é

relativa a distribuição de tipo de cristais de gelo. Estamos observando (veja Fig. 3.1.3)

que há uma diferença entre os cristais mais frequentes em nuvens estratiformes (plates e

irregulares) com as nuvens convectivas (colunares). Esse tipo de efeito não é conhecido

e estamos tentando entender melhor.

Outro estudo que evoluiu bastante neste ano, principalmente através de colaborações

internacionais foram com relação à origem dos aerossóis, dois estudos sendo preparados

por Jian Wang (DOE) and Tobias Gerken (Pen. State), em parceria com vários

brasileiros, descrevem a importância da chuva na origem dos aerossóis na camada limite

planetária. O downdraft formado pelas tempestades trazem aerossóis da atmosfera livre

que foram levados, provavelmente, pela convecção em outras regiões remotas. As

figuras 3.1.4 e 3.1.5 são exemplos destes estudos que mostram o aumento de nano

aerossóis na superfície, que apresentam alta concentração na atmosfera superior, depois

de eventos precipitantes, ou o aumento da concentração de ozônio na superfície após a

passagem de uma tempestade.

Figura 3.1.4 – Estudo de caso de aumento da concentração de ozônio na superfície após

eventos de precipitação (Gerken et al., em preparação).

Figure 3.1.3: Frequency of occurrence of different ice crystals types for stratiform and

convective clouds near Manaus. Histograms show the respective dispersion of the

temperature of the measurements. Crystal types considered are: 1) Sph: spheroids, 2) Col:

columns, 3) Plt: plates, 4) Sir: small irregular (<200µm), 5) BIr: big irregular (>200µm), 6) Ros:

rosette and 7) Bud: budding rosette.


Figure 3.1.5. A case demonstrating the contribution of entrained free troposphere

aerosol to the boundary layer particle concentration aerosol size distribution during a

rainfall event around 11:40 (from Wang et al, in preparation)

Finalmente, este ano vários estudos foram realizados relacionados com nowcasting, três

artigos estão submetidos ou em fase de submissão. Um trata do uso do GPS para

nowcasting. Observamos um “pulo” do valor do conteúdo de vapor d´água na atmosfera

(medida como o erro do GPS) que antecede o evento intenso de precipitação. A Figura

3.1.6 mostra um exemplo deste “pulo” que permite estimar, apenas com um GPS, a

proximidade de precipitação intensa.

Figura 3.1.6 – Variação do conteúdo integrado de vapor d´água antes do evento de

precipitação. (Sapucii et al. , submetido ao JGR).

Com relação ao uso do radar polarimétrico, encontramos um aumento da

probabilidade de ocorrência de eventos extremos utilizando os parâmetros de

variação do volume de graupel, alta refletividade, conteúdo integrado de vapor

d´água líquida entre outros. A Figura 3.1.7 apresenta a probabilidade de

ocorrência em função do “leading time” e do tempo de integração. A probabilidade

é definida como a porcentagem de variáveis que informam que há um evento

extremo sendo desenvolvido (são limiares que foram previamente definidos).


Figura 3.1.7 – Curvas médias de probabilidade e desvio padrão da porcentagem de

parâmetros preditores de evento extremo. (Medina e Machado, em fase de

submissão).

3.2) WORKING GROUP – 2: PRECIPITATION ESTIMATION – DEVELOPMENT

AND VALIDATION ALGORITHM. Responsável: Daniel Vila.

O Working Group 2 atuou na avaliação de algoritmos estimadores de variáveis

hidrometeorológicas como chuva, distribuição do tamanho de gotas, conteúdo de

água na atmosfera, conteúdo de vapor de água na atmosfera entre outras. Além da

componente científica, o Working Group 2 também atuou em uma componente

aplicada na qual desenvolveu ferramentas e aplicativos para serem utilizados por

usuários para aplicações diversas como previsão de curto prazo, auxílio a gestão e

planejamento de medidas preventivas e mitigadores em caso de eventos extremos

de chuva que possam causar enchentes e outros eventos hidrometeorológicos.

Dentro das atividades planejadas serão descritas as ações que foram desenvolvidas

dentro do projeto para atingir as metas propostas

a) Estimativa de precipitação

Diversos estudos foram desenvolvidos para avaliar diferentes técnicas para a

estimativa de precipitação por satélite utilizando sensores de micro-ondas

passivas. O estudo de Oliveira e outros (2015) avalia o desempenho do Goddard

Profiling Algorithm (GPROF2004) para SSMI/S (satélites F16, F17 e F18) para

taxas de precipitação instantâneas sobre a terra, através da comparação com

outras estimativas baseadas em sensoriamento remoto como o produto 2A25 do

TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission) Precipitation radar (PR) - versão


7 (V7) e estimativas do radar meteorológico banda X dupla polarização do Projeto

CHUVA na região da campanha de campo CHUVA-VALE (São José dos Campos -SP).

Entre os resultados encontrados a Figura 3.2.1 mostra os scatterplots, Box-plots e

PDF (histograma de freqüência) para todos os casos de passagens coincidentes do

satélite TRMM com os satélites F16, F17 e F18 do sensor SSMI/S. Nos dois casos, a

precipitação media estimada pelo algoritmo GPROF é superior a do radar banda X

e ao produto 2A25, sendo que a frequência de eventos de chuva fraca e muito forte

é subestimada quando comparado com o radar banda X. Em relação com ao 2A25,

o histograma de frequências é similar com uma leve superestimação para altas

taxas de precipitação.

Figura 3.2.1: Comparações de taxa de chuva instantânea (mm. hr-1) para a área do

experimento CHUVA-VALE. Coluna esquerda: PDF (em %) of X-band CHUVA radar

(linha vermelha) and GPROF (linha preta). Coluna direita: idem para TRMM-2A25 e

GPROF.

Outra atividade desenvolvida foi a adaptação do algoritmo BRAIN (Bayesian Rain

retrieval Algorithm Including Neural network) para o sensor SSMI/S. Sendo que o

sensor SSMI/S possui o canal de alta frequência em 91 GHz, a diferencia do sensor

SSMI e TMI que esse canal esta centrado em ~85 GHz. O deslocamento para

maiores frequências produz um maior espalhamento por gelo gerando maiores

taxas de precipitação na superfície.

A resultados desta implementação mostram que a precipitação media areal na

região selecionada (CHUVA-VALE) para os eventos de altas taxas de precipitação

média areal (maior que 1 mm/h) estimadas pelo BRAIN sobre-estima a

precipitação media areal para todos os eventos estudados (35 eventos) em relação

com o GPROF2004.

b) Disdrômetros

Com o objetivo de analisar as medidas obtidas pelos dois tipos de disdrômetros,

Parsivel e Joss instalados em todas as campanhas do experimento, é possível

verificar que há uma boa concordância entre as taxas de precipitação,


principalmente para taxas inferiores a 100 mm/h, no caso de taxas superiores a

esse valor há uma discrepância entre as informações obtidas por cada

disdrômetro. Para avaliar a distribuição do tamanho de gotas, obtidas pelo

disdrômetro do tipo Parsivel, foram elaboradas médias e desvios padrão para cada

intervalo de diâmetro durante todo o período do experimento. Observou-se que

para diâmetros acima de 6 mm haviam valores de concentração superiores a 1

g.m-3.mm-1, essa informação pode estar influenciando fortemente o cálculo da

taxa de precipitação instantânea (Figura 3.2.2).

Figura 3.2.2: Gráfico da concentração média (g.m-3.mm-1) obtida pelo Parsivel.

Resultados recentemente publicados por Calheiros e Machado (2014) ajudam a

compreender a DSD para os diferentes sistemas precipitantes. As distribuições

apresentadas na Figura 3.2.3 mostram que, no que diz respeito a nuvens quentes,

Alcântara exibiu as maiores gotas, enquanto a Vale teve a mais alta concentração

de gotas de chuva menores. As nuvens quentes em Belém mostraram gotas até 5,5

mm de diâmetro, enquanto Fortaleza produziu um máximo de aproximadamente 4

mm, e em Alcântara, a máxima foi de cerca de 8 mm. No entanto, como mencionado

anteriormente, de acordo com Tokay et ai. (2013), o disdrômetro PARSIVEL tende

a superestimar a concentração de gotas de chuva maiores.

Figura 3.2.3: DSD para nuvens quentes em diferentes sítios do experimento CHUVA

c) Medidas radiométricas de superfície


Diversos trabalhos foram desenvolvidos utilizando a sinergia existente entre o

radiômetro de superfície (MWR), o micro-radar (MRR) de apontamento vertical e

os disdrômetros. Com esse objetivo, Calheiros & Machado (2014) desenvolveram

diversas estatísticas relacionadas com a integração de nuvem e perfis de água

líquida para diferentes tipos de nuvens e regimes. As principais conclusões são as

seguintes:

• Para nuvens não precipitantes, os valores ILW (integrated liquid water) foram

maiores para os locais no Nordeste do Brasil, perto da costa do que para as outras

regiões.

• O ILW, no caso de nuvens precipitantes, mostram valores mais elevados para

sistemas convectivos, seguido por estratiforme e sistemas quentes.

• As nuvens no Vale do Paraíba e Belém apresentaram a maior refletividade nas

camadas mistas e glaciais, respectivamente.

d) Avaliação de diferentes regimes de precipitação em América do Sul

Diversos algoritmos de estimativa de precipitação sobre América do Sul estão

sendo avaliados em tempo real de acordo com o compromisso com o International

Precipitation Working Group (IPWG) e o Global Precipitation Measurement (GPM)

(http://sigma.cptec.inpe.br/prec_sat/validacao.lista.logic?i=br). Com o intuito de

sumarizar o comportamento dos algoritmos ao longo do tempo para diversas

regiões do Brasil, Lima et al (2012) desenvolveram estudos para avaliar diferentes

métodos de estimativa de precipitação por satélite sobre a América do Sul no

inverno e verão dos anos 2009, 2010 e 2011. Os resultados mostraram que os

modelos 3B42RT e CMORPH tiveram melhores resultados que os outros para o

período de estudo. Outra importante observação foi a baixo desempenho em

estimar precipitação na região Nordeste do Brasil.

As atividades planejadas do projeto foram atingidas e novos conhecimentos sobre

os processos de formação de chuva foram adquiridos. Novas ferramentas para

avaliação e modelagem de erros estão sendo desenvolvidas com o intuito de

viabilizar o uso das estimativas de precipitação por satélite em diversos campos

como a monitoramento de enchentes e estiagens e modelagem hidrológica.

Na formação de recursos humanos, um Mestre e um Doutor foram concluídos

durante o período da projeto temático.

Referencias específicas:

http://sigma.cptec.inpe.br/prec_sat/validacao.lista.logic?i=br


Calheiros, A. J., & Machado, L. A. (2014). Cloud and rain liquid water statistics in the

CHUVA campaign. Atmospheric Research, 144, 126-140.

Lima W, Vendrasco E., Vila D., 2012, Desempenho dos Modelos de Estimativa de

Precipitação por Satélite no Inverno/Verão na América Do Sul. Anais do Congresso

Brasileiro de Meteorologia, Gramado, RS.

Oliveira, R. A., Braga, R. C., Vila, D. A., & Morales, C. A. (2015). Evaluation of GPROF-

SSMI/S rainfall estimates over land during the Brazilian CHUVA-VALE campaign.

Atmospheric Research, 163, 102-116.

3.3) WORKING GROUP – 3: ELETRIFICATION PROCESS: MOVING FROM

CLOUDS TO THUNDERSTORMS. Responsável: Carlos Morales e Rachel

Albrecht.

Este grupo de trabalho concentrou-se principalmente em dois experimentos: a) o

do Vale do Paraíba na qual houve um conjunto de redes para detecção de

descargas elétricas em cooperação com a NOAA e a EUMETSAT para

desenvolvimento de algoritmos da futura geração de satélites geoestacionários e

b) no experimento de Manaus no IOP2, na qual foi instalada uma a rede LINET de

detecção de descargas elétricas. Todos os outros experimentos houveram field

mills, mas os dados ainda estão sendo explorados. Diversos trabalhos estão sendo

submetidos a cerca desta temática. Além da forte componente internacional na

campanha do Vale com estudos baseados em intercomparações e desenvolvimento

de algoritmos foram realizados diversos estudos que estão fortemente

relacionados com o nowcasting. O número de descargas elétricas de uma nuvem

pode ser utilizado com uma medida de severidade da tempestade. Neste projeto a

combinação de radar de dupla polarização e as redes de descargas elétricas

permitiu conhecer como a nuvem se modifica desde o primeiro eco acima da

isoterma de zero grau até as primeiras descargas intra-nuvem e a descarga nuvem-

solo. Este projeto permitiu entender as diferenças na microfísica das nuvens entre

nuvens com diferentes quantidades de descargas elétricas, estudar o tempo para

formar a primeira descarga, a multiplicidade, o pico de corrente, o mínimo

tamanho da nuvem para iniciar o processo de eletrificação, entre outros. Abaixo

apresentamos alguns resultados, realizados parciais, neste último ano, associados

com a intercomparação das redes e ou ao último experimento na Amazônia no

IOP2.

a) Experimento CHUVA-Vale do Paraíba (Nov-Dez/2011 e Jan-Mar/2012)

Como reportado no relatório anterior, o experimento de campo do Projeto

CHUVA na região do Vale do Paraíba foi executado em conjunto com as atividades

de “redução de risco” das próximas gerações de satélites geoestacionários GOES


(NOAA/NASA) e METEOSAT (EUMETSAT): GOES-R e METEOSAT Third Generation

(MTG), respectivamente. Ambos os satélites terão a bordo um sensor de detecção

de raios, denominados Geostacionary Lightning Mapper (GLM) and Lightning

Imager (LI). Esses sensores são evoluções do Lightning Imaging Sensor (LIS) a

bordo do satelite TRMM e detectarão raios totais (intra-nuvem e nuvem-solo) na

faixa do infravermelho próximo através câmeras CCD a cada 2 ms.

Esse esforço colaborativo entre o Projeto CHUVA, GOES-R e MTG coletou

dados de raios através de 11 redes de detecção raios distintas, sendo 4 de raios

totais instaladas especialmente para o experimento (VHF Lightning Mapping Array

– LMA; VHF e LF Vaisala TLS200 – TLV e TLL; LF/VLF Lightning Network – LIN;

HF/VLF EarthNetoworks – ETN; Figura 1). As redes são as operacionais: STARNET

– STA, RINDAT – RIN, GLD360 – GLD, WWLN – WWL, e ATDnet - ATD. Esta base é

uma das melhores e mais completas bases de dados de raios e oferece observações

de descargas elétricas em uma vasta gama do espectro eletromagnético

(VLF/LF/HF/VHF, infravermelho próximo e visível), de tecnologias de detecção

(ondas de céu/chão ou linha visada) e metodologias de localização (TOA, ATD e

interferometria). Essas diferenças estão sendo exploradas para entendermos e

mapearmos os processos de propagação das descargas elétricas desde a quebra

dielétrica (breakdown) até as descargas de retorno.

Figura 3.3.1 – Localização dos sensores de detecção de raios totais instalados

durante o experimento CHUVA-GLM Vale do Paraíba. As cores cinzas mostram a

topografia da região. O retângulo pontilhado delimita a área de investigação

reportada neste relatório. Linhas contínuas mostram os limites da cidade de São

Paulo e do estado.

Neste sentido, foi reportado no relatório anterior o início da intercomparação das

medidas dessas redes de detecção de raios durante 8 passagens do sensor

Lightning Imaging Sensor (LIS) a bordo do satélite TRMM durante este

experimento de campo. A Tabela 1 resume as medidas durante a passagem do

satélite.


Tabela 1 – Resumo dos flashes de LMA e medidas das demais redes no estudo de

intercomparação.

LIS orbit 80767 81062 81108 81123 81362 81576 81591 81825

Date and time (UTC) 2012-01-19 23:05:02 2012-02-0720:10:12 2012-02-1019:01:34 2012-02-1118:06:09 2012-02-2703:15:58 2012-03-1120:49:10 2012-03-1219:53:46 2012-03-2719:03:52

LIS view time (s) 93 89 90 90 111 113 110 80

LMA flashes 12 31 165 11 13 21 78 113

Total LMA src 2354 3697 16641 3731 7948 5560 5501 8663

LIN

(IC / CG)

107

( 55 / 52 )

126

( 95 / 31 )

608

(476 / 132 )

60

( 26 / 34 )

130

( 101 / 29 )

143

( 92 / 51 )

245

( 190 / 55 )

867

(622 / 245 )

ENT

(IC / CG)

41

( 35 / 6 )

97

( 83 / 14 )

280

( 248 / 32 )

65

( 50 / 15 )

64

( 59 / 5 )

22

( 13 / 9 )

122

( 104 / 18 )

184

( 137 / 47)

RIN strk 7 23 100 37 1 10 9 72

STA strk 2 8 61 12 1 2 2 11

TLV src NA 615 2225 NA NA NA NA 3113

TLL strk 14 28 120 30 0 25 42 132

WWL strk 2 0 7 4 3 0 0 14

GLD strk 2 11 147 19 0 13 10 120

ATD strk 3 2 1 1 2 0 0 0

LIS flashes 7 15 58 19 24 18 34 77

LIS groups 101 148 329 94 227 214 313 785

LIS events 442 428 1059 412 988 780 909 2958

A análise preliminar reportada anteriormente mostrou que, considerando o

Lightning Mapping Array (LMA) como referência, a diferença entre as fontes de

LMA e as outras redes têm valores medianos entre +/- 33ms, e a maior parte dos

strokes/fontes/pulsos das demais redes ocorreu após (dt> 0) a primeira fonte do

flash LMA. Este resultado é consistente com a natureza das medidas de VHF que

medem processos "virgem" do breakdown, enquanto as medições em LF/VLF

detectam as descargas de retorno. A maior parte das redes detectaram mais de

70% dos flashes LMA. Durante este experimento também foi operada uma câmera

de vídeo rápida em conjunto com o Dr. Marcelo Saba em seu Projeto FAPESP

2012/15375-7 sobre “Raios ascendentes no Brasil”. Após uma busca detalhada,

encontramos , encontramos um raio do tipo nuvem solo filmado por essa câmera a

uma taxa de 4.000 frames por segundo durante a passagem do TRMM LIS de órbita

#81576 em 2012-03-11 20:48 UTC. Este vídeo mostra claramente uma sequencia

de 7 strokes da descarga elétrica que estão sumarizados na Tabela 2. Dos 7 strokes

deste raio, 6 estavam diretamente no campo de visão da câmera, como mostra os

exemplos de frames de cada um dos strokes na Figura 3.3.2. Como ilustração da

propagação de um stroke, a Figura 3.3.3 mostra a sequencia de frames do vídeo do

segundo stroke.


1º stroke –20:48:29.506000 UTC (fora

do campo de visão da câmera à

esquerda)

2º stroke – 20:48:29.7075000 UTC

3º stroke – 20:48:29.749000 UTC

4º stroke – 20:48:29.827750 UTC

5º stroke – 20:48:29.899250 UTC

6º stroke – 20:48:29.9915000 UTC

7º stroke – 20:48:29.3007250 UTC

Figura 3.3.2 – Exemplos de frames do vídeo de cada um dos 7 strokes observados

simultaneamente durante a passagem do TRMM LIS sobre o experimento CHUVA-

GLM Vale do Paraíba em 2012-03-11.


2012-03-11

20:49:29.7065000

à

20:49:29.708750

Figura 3.3.3 – Sequência de frames do vídeo do 2º stroke ilustrando a propagação

da descarga.


Tabela 2 – Características dos strokes identificados através da câmera rápida. As

medidas marcadas com (?) se referem a estimativas não exatas devido à ocorrência

do primeiro stroke fora do campo de visão da câmera.

strk

#

Início (UTC) Fim (UTC) duração (ms) Tempo entre

strk (ms)

1 20:49:29.505750(?) 20:49:29.506500(?) 0,75 (?) -

2 20:49:29.706250 20:49:29.709000 2,75 199,75 (?)

3 20:49:29.747250 20:49:29.759350 12,10 38,25

4 20:49:29.827500 20:49:29.828000 0,50 68,15

5 20:49:29.898500 20:49:29.901250 2,75 70,50

6 20:49:29.991000 20:49:29.992250 1,25 89,75

7 20:49:30.071500 20:49:30.088250 16,75 79,25

O vídeo estava sincronizado com o tempo de um GPS, nos fornecendo assim o

horário exato de cada stroke. O tempo de duração estimado de cada stroke foi de

0,5 a 16,75 ms, com intervalos entre strokes de 38,5 a 199,75ms, estando de

acordo com os encontrados na literatura (Rakov e Uman, 2006).

Comparando com as medidas das demais redes de detecção, conforme mostra a

Tabela 3, vemos que o LMA, LIS, TLL e LIN detectaram todos os 7 strokes. Todas as

redes reportaram em sua maioria strokes de um raio nuvem-solo de polaridade

negativa. O segundo stroke foi o que transferiu mais energia, segundo LIN e TLL,

com maior pico de corrente de -24.3 kA reportado pela LIN e -19.1 kA reportado

pela TLL. Em geral, os picos de corrente reportados pela LIN são algumas unidade

de kA superior do que as reportadas pelas demais redes. Das redes LF, a RIN

reportou 1 cg stroke durante o primeiro stroke do vídeo, enquanto que ENT

reportou 1 cg stroke no segundo stroke do vídeo e 1 ic pulse no 4 stroke do vídeo.

Dos instrumentos em VLF, somente a GLD reportou um stroke durante o primeiro

stroke do vídeo. A diferença de tempo entre os strokes medidos e detectados no

vídeo não ultrapassou 0,25 ms (Tabela 4). Comparando com o LIS, vemos que este

detectou todos os stroke com ao menos 1 grupo. O stroke mais intenso do vídeo

(2º) gerou mais eventos, e a diferença de tempo entre o stroke medido e o

observado no vídeo ficou abaixo 2,5 ms devido à relativa baixa resolução temporal

do LIS (2 ms).


Tabela 3 – Strokes/pulsos detectados por cada rede, sendo cg = nuvem-solo e ic =

intranuvem. Números em parênteses são os picos de correntes, e quando mais de

stroke/pulso é reportado o valor em parênteses é o maior pico d corrente. No caso

do LIS é reportado o número de eventos (ev) e grupos (gr), sendo o tempo do flash

é considerado como o do primeiro evento.

strk LIN LIS RIN TLL ENT GLD ATD STA WWL

1 1 cg (-16.9) 3 ev / 1 gr 1 cg (-15) 1 cg (-12.9) - 1 cg (-11) - - -

2 1 cg (-24.3) 22 ev / 2 gr - 2 cg (-19.1) 1 cg (-9.3) - - - -

3 3 ic 9 ev / 3 gr - 1 cg (-6.0) - - - - -

4 1 cg (-7.0) 4 ev / 1 gr - 1 cg (-5.9) 1 ic - - - -

5 1 cg (-10.5) 4 ev / 2 gr - 1 cg (-9.1) - - - - -

6 1 cg (-5.0) 7 ev / 1 gr - 1 cg (-4.2) - - - - -

7 1 cg (-7.0) 1 ev / 1 gr - 1 cg (-5.8) - - - - -

Tabela 4 – Diferença de tempo (ms) entre stroke conectado ao solo no vídeo e o

stroke detectado

strk LIN LIS RIN TLL ENT GLD

1 0,1137 2,5 0,0948 0,0964 - 0,0879

2 0,1474 0,021 - 0,1305 -0,25 -

3 0,0346 0,26 - 0,0168 - -

4 0,0761 1,4 - 0,0603 0,50 -

5 -0,0087 0,28 - 0,2256 - -

6 0,1357 2,4 - 0,1200 - -

7 0,0449 1,4 - 0,0292 - -

A Figura 3.3.4 mostra a evolução temporal das fontes (src) do LMA e strokes e

pulsos das demais redes para o raio filmado em análise. O tempo de cada stroke

identificado no vídeo está marcado na figura. Vemos que este ocorreu sobre a

cidade de Cotia, a oeste da cidade de São Paulo, sendo que todos os strokes . O

LMA, LIN e LIS observaram vários pulsos intranuvem além dos strokes

confirmados pelo vídeo. Podemos notar que todas as redes de solo mostram os

strokes aproximadamente no mesmo local, sendo que o primeiro e o segundo

stroke do vídeo também tiveram o canal de descarga de retorno mapeado pelo

LMA até próximo ao solo. Estes resultados ilustram claramente e confirmam que o


LMA mede processos "virgem" do breakdown, enquanto as medições em LF/VLF

veem as descargas de retorno.

Figura 3.3.4 – Medidas das redes de detecção de raios durante o evento filmado

pela câmera rápida. Cores representam o tempo denotado no painel mais ao topo e

as linhas pretas nos painéis mais acima marcam o tempo das descargas detectadas

pela câmera rápida.

A diferença de localização entre a LIN e as demais redes (exceto LMA) foi inferior a

621 m para as redes LF, enquanto que a rede VLF GLD posicionou o stroke a cerca

de 15 km ao norte das demais. As medidas do LIS mostram um deslocamento

sistemático de ~13 km a sudoeste das demais redes. Isto pode ser erro de

paralaxe, o qual será investigado futuramente.

Tabela 5 – Distância (m) entre stroke da LIN e aquele detectado pelas demais

redes.

strk LIS gr RIN TLL ENT GLD

1 13.808 32 158 - 15.582

2 13.538 - 525 621 -

3 12.494 - 190 - -

4 12.668 - 245 409 -

5 14.479 - 202 - -

6 13.742 - 245 - -

7 14.235 - 178 - -


b) Experimento Manaus (Fev-Mar e Set-Out/2014)

O experimento de Manaus contou com medidas de raios da rede operacional

STARNET durante as duas campanhas intensivas: IOP1 - Fev-Mar/2014; e IOP2 –

Set-Out/2014. Durante o IOP2 também contamos com a instalação da rede LINET

como parte do projeto “Processos de Eletrificação das Nuvens de Tempestades da

Região Amazônica” coordenado pelo Prof. Dr. Carlos Morales.

Em termos de atividade elétrica, as duas campanhas intensivas ocorreram em

condições de grande-escala, termodinâmica e de poluição distintas. A Figura 6

mostra o ciclo anual da atividade elétrica sobre 3 sítios do experimento de Manaus:

ATTO (região de floresta e sem poluição ao norte de Manaus), Manaus (região

urbana e poluída) e Manacapuru (região desmatada e poluída). Podemos observar

que durante a estação chuvosa (IOP1), as tempestades na Amazônia são menos

severas e tem menor atividade elétrica. A atividade elétrica nesta região aumenta

gradativamente no final do mês de Agosto e durante a transição entre as estações

seca e chuvosa (IOP2), a gradual intrusão de umidade na atmosfera e a menor

inibição de grande escala tornam o ambiente condicionalmente instável e

propenso ao desenvolvimento de grandes tempestades com alta atividade elétrica.

A Figura 3.3.5 sugere que, ao longo de todo o ano, a atividade elétrica da região

pristine (ATTO) é menor do que a atividade elétrica das regiões de Manaus e

Manacapuru (urbanas com mudança do uso do solo e mais poluídas). Este fato

sugere um possível efeito local da cobertura do solo e poluição no

desenvolvimento de tempestades. Porém, Manaus sofre grande influência da brisa

de rio (e.g., Oliveira and Fitzjarrald, 1993; Silva Dias et al., 2004; Santos et al.,

2014) e sua relação com o desenvolvimento de convecção profunda, e

consequentemente raios, deve ser melhor investigado.

Figura 3.3.5 – Ciclo anual da atividade elétrica (raios por dia) sobre os sítios T0a

(torre ATTO), T1 (Manaus) e T3 (Manacapuru) observado pelo TRMM LIS. Linhas

tracejadas verde indicam o período do IOP1 e a vermelha do IOP2.


As Figuras 3.3.6 e 3.3.7 mostram o resumo das medidas de raios nuvem-solo da

STARNET durante o IOP1 e IOP, respectivamente. Podemos observar que a

atividade elétrica acompanha o ciclo diurno da convecção, com máximo no final da

tarde. Tempestades elétricas também se formaram durante a noite e primeiras

horas do dia, porém com bem menor intensidade. O número de raios durante o

IOP2 é o dobro ou até uma ordem de grandeza maior que durante o IOP1,

demonstrando a alta instabilidade condicional da atmosfera. Durante o IOP1 as

tempestades se concentraram sobre o Rio Negro e a oeste de Manaus, enquanto

que durante o IOP2 as tempestades se formaram em uma região extensa a leste do

Rio Negro e também ao sul do Rio Solimões, além do desenvolvimento de

tempestades entre os dois rios a oeste de Manaus.

[

Figura 3.3.6 – Resumo do ciclo diário e distribuição espacial da atividade elétrica

observada pela STARNET durante o IOP1. Linhas amarelas demarcam o nascer e

por do Sol.


Figura 3.3.7 – Idem a Figura 3.3., exceto para IOP2.

A rede LINET de detecção de raios totais foi instalada na região de Manaus

com uma linha de base variável de algumas dezenas de km a até 100 km (sensor

mais ao sul), conforme mostra a Figura 3.3.8. Os dados desta rede ainda estão

sendo analisados e processados.

Figura 3.3.8 – Distribuição espacial do sensores LMA e sites do GoAmazon e

CHUVA. A foto mostra um sensor LINET.


c) Referências adicionais desta sessão

Oliveira, A. P., and D. R. Fitzjarrald (1993), The Amazon River breeze and the local boundary layer: I. Observations, Boundary Layer Meteorol., 63(1), 141–162, doi:10.1007/BF00705380. Rakov, V. e M. Uman (2006): Lightning: physics and effects. Cambridge University Press, 685 pp. Santos, M. J., M. A. F. Silva Dias, and E. D. Freitas (2014), Influence of local circulations on wind, moisture, and precipitation close to Manaus City, Amazon Region, Brazil, J. Geophys. Res. Atmos., 119, doi:10.1002/2014JD021969. Silva Dias, M. A. F., P. L. S. Dias, M. Longo, D. R. Fitzjarrald, and A. S. Denning (2004), River breeze circulation in eastern Amazonia: Observations and modelling results, Theor. Appl. Climatol., 78(1–3), 111–121, doi:10.1007/s00704-004-0047-6.

3.4) WORKING GROUP – 4: CHARACTERISTICS OF THE BOUNDARY LAYER

FOR DIFFERENT CLOUD PROCESSES AND PRECIPITATION REGIMES.

Responsável: Gilberto Fisch.

O Working Group 4 atuou na coleta de dados e análise dos mesmo ao longo dos

experimentos realizados. Entre eles, pode-se citar: análise de dados do balanço de

energia a superfície, medidas das características da Camada Limite, modelagem

numérica de alta resolução (modelos de large-eddy simulations) e instrumentação

de sensoriamento remoto, etc.

Dentro das atividades planejadas serão descritas as ações que foram desenvolvidas

dentro do projeto para atingir as metas propostas

a) balanço de energia e radiação

Como uma das forçantes dos processos que ocorrem na Camada Limite, o fluxo de radiação solar está sendo analisado para representar suas principais caracteristicas. Por exemplo, foi possível estudar a relação entre as várias componentes da radiação solar (global, direta e difusa). Os sensores de radiação solar coletaram dados a cada 1 min e valores médios horários foram calculados. Na Figura 3.4.1 é apresentado os ciclos diários da radiação solar para a radiação difusa para o período seco (IOP1) e transição (IOP2). Ressalta-se que as medidas da radiação global são independentes da outras duas.


Figura 3.4.1: Valores horários da radiação solar difusa para o sítio experimental T3, durante o IOP1 (esquerda) e IOP2 (direita) realizados em Manaus (AM). Nota-se que a componente difusa é maior na época chuvosa, em função da presença de nuvens e chuva. Os valores da radiação difusa para a época seca, mostram claramente o comportamento parabólico da curva de declinação solar. As barras de variabilidade (desvio-padrão) são apresentadas para cada intervalo de 30 min.

b) Características da Camada Limite

Como forçantes superior dos processos que ocorrem na Camada Limite, o fluxo de entranhamento dentro da Camada Limite Planetária está sendo analisado para entender as principais caracteristicas desta camada, através de dados observacionais de radiossondagem, do ceilometer e do avião G1. A Figura 3.4.2 apresenta a relação entre o fluxo de calor medido (pela aeronave G1) e a altura, ambas variáveis normalizadas por suas escalas correspondentes (no caso o fluxo de calor em superfície – medida com instrumento de correlação de vórtice e altura da CLP – medida com radiossondagem). Estes dados do fluxo de calor dentro da CLP são muito interessantes e mostram se esta dependencia (sempre assumida nos modelos como sendo -0,2 independente da hora do dia e do tipo de superfície) é válido ou não. Salienta-se também que estas análises são inéditas para a região da Amazonia. Embora já tenham ocorrido outros experimentos na região, inclusive com o uso de aeronaves, estas análises ainda não tinham sido feitas, muito provavelmente pela falta de dados de alta frequencia (turbulencia) que foram realizadas com o avião G1 e ficaram disponiveis para os participantes.


Figura 3.4.2: Relação entre fluxos de calor na CLP (normalizado pelo fluxo de calor na superfície) observados pelo avião G1 e sua dependência com a altura (normalizada pela altura da CLP).

c) Modelagem de alta resolução espacial (Large Eddy Simulation)

Outra abordagem que foi desenvolvida ao longo deste projeto foi o uso de modelagem numérica, através do uso de um modelo de Large Eddy Simulation. Em Fevereiro de 2015, foi realizado um curso de treinamento do uso deste modelo no CPTEC/INPE (o projeto CHUVA ajudou na organização) e o resultado é que o mesmo já está sendo utilizado nas análises dos dados coletados. Neste caso, o modelo LES foi rodado para estudo de caso (dia 13 março de 2014) e alguns resultados (ainda preliminares) estão apresentados na Figura 3.4.3. A Figura mostra o perfil vertical do fluxo de calor sensível (calculado pelo modelo), bem como um ponto observacional de cálculo do fluxo de calor obtido dos dados da aeronave G1. Nota-se que a correspondência é bastante razoável. O gráfico da esquerda representa o perfil as 11 hs e o da direita o perfil das 12 hs.


Figura 3.4.3 . Perfil vertical do fluxo de calor sensível calculado pelo modelo LES para o dia 13 de março de 2014.

d) Instrumentação de sensoriamento remoto da Camada Limite

A altura da Camada Limite Planetária é um importante parâmetro ambiental, pois determina uma de suas principais características. A sua determinação é importante para a determinação da altura da base das nuvens e normalmente é feita por radiossondagens. Entretanto, as sondagens somente são realizadas a cada 6 horas e perde-se muita informação sobre o crescimento temporal. Com o uso do ceilometer (instrumento de sensoriamento remoto), é possível determinar esta altura a cada 30 min. A Figura 3.4.4 apresenta o crescimento da camda limite para os dois IOPs. No período chuvoso a altura máxima do crescimento da CLP é da ordem de 1600 m, alcançada as 14 hs. Após este horário, há uma forte redução da altura (possivelmente em função de chuvas locais). No período noturno, as alturas são praticamente estacionárias da ordem de 200 m ao longo da noite. Por outro lado, no período seco as alturas máximas são da ordem de 2500 m, com máximo até o final da tarde (as 17 hs). No período noturno, as alturas são também da ordem de 200-250 m. Estes dados possibilitarão uma análise muito detalhada da evolução da Camada Limite, pela alta resolução temporal.

Figura 3.4.4: Altura da Camada Limite Planetária medida pelo Ceilometer no IOP1 e IOP2.


Na questão de formação de recursos humanos foram concluídos 3 Mestrados e 1

Doutorado sobre essa temática e hoje estão em andamento 1 Mestrado e 3

Doutorados explorando os dados do CHUVA.

As questões científicas específicas apresentadas na proposição do projeto em 2008,

podem ser resumidas como:

a) medidas de perfis dinâmicos e termodinâmicos dentro da Camada Limite

usando técnicas convencionais (por exemplo radiossondagem) e de

sensoriamento remoto (radiômetros, LIDAR, SODAR, etc), bem como as

análises do balanço de energia e de radiação a superfície,

b) caracterização da Camada Limite para o desenvolvimento de nuvens rasas e

profundas em diferentes combinação de regiões - clima

c) descrição da Camada Limite para diferentes ciclos de vida das nuvens

d) Investigação dos padrões de oscilação de IWV em períodos que precedem

grandes tempestades

e) Realizar modelagem atmosférica dos fluxos de calor e umidade dentro da

Camada Limite, através de modelos LES

Como se pode observar, por este relatório e pelos anteriores, os itens a), b) e e) tem

sido bastante estudado, principalmente com os dados oriundos das campanhas de

campo de Alcântara, Fortaleza, Vale do Paraíba e Manaus. O item d) tem sido mais

investigado pelo Working Group 2 e o ítem c) deverá ser investigado por uma

cooperação mais intensa entre os Working Groups 1 e 4, agora que a fase de coleta de

dados terminou. Como foi descrito anteriormente, os estudos não irão terminar, e

novas pesquisas serão realizadas, de forma sinergética, em um futuro próximo.

3.5) WORKING GROUP – MODEL IMPROVEMENTS AND VALIDATION, WITH

FOCUS IN CLOUD MICROPHYSICS AND AEROSOL INTERACTIONS, FOR

SATELLITE PRECIPITATION ESTIMATES IN BRAZIL - Responsável: Maria

Assunção da Silva Dias.

A modelagem de nuvens convectivas é uma atividade desafiadora dentro das Ciências Atmosféricas e permanece como um objetivo de vários programas internacionais entre os quais está o World Climate Research Programme da Organização Meteorológica Mundial que tem um programa dedicado ao estudo da ciclagem de água denominado GEWEX – Global Energy and Water Exchanges (www.gewex.org). Na sua introdução há o seguinte parágrafo: “Água, nas suas diversas formas, exerce um papel dominante em praticamente todos os aspectos do sistema climático da Terra. A compreensão do ciclo completo de evaporação, formação de nuvens e precipitação é a mais alta prioridade científica para previsão da mudança climática e é o objetivo do GEWEX”. Da mesma forma o Painel


Intergovernamental de Mudança Climática (Intergovernamental Panel of Climate Change – IPCC) inicia seu capítulo sobre Nuvens e Aerossóis (Boucher et al 2013 - http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_Chapter07_FINAL.pdf) indicando que esses assuntos “continuam a contribuir com a maior incerteza para as estimativas e interpretações das mudanças no balanço de energia da Terra.”

Nesse sentido, o Projeto CHUVA representa uma grande contribuição ao tema pelo fato de amostrar nuvens convectivas em diferentes regiões do país (Machado et al, 2014) e fomentar o estudo da modelagem numérica de nuvens que não se encerra com o presente projeto mas deve ainda permitir muitas pesquisas sobre o tema.

O Brasil por suas grande extensão tem uma grande variedade de manifestações de sistemas convectivos desde os grandes complexos convectivos de mesoescala na região sul , passando por linhas de instabilidade em praticamente todo o território nacional, e especificamente as nuvens quentes que chovem nas regiões costeiras e na Amazônia. Em atividades operacionais de previsão de tempo estes sistemas são dificilmente previstos indicando uma grande lacuna de conhecimento para a qual o Projeto CHUVA contribuiu de alguma forma.

A seguir são apresentados alguns exemplos de contribuição do Projeto CHUVA na área de modelagem numérica de sistemas convectivos.

a) a) Barbosa, Pauliquevis et al - Modeling microphysics effects in cloud life cycle in the context of ACRIDICON-CHUVA (apresentação ACRIDICON-CHUVA Workshop)

Com base nas medidas do espectro de gotas vários experimentos numéricos estão sendo feitos para entender o processo de ativação de gotas em nuvens quentes usando um modelo unidimensional de nuvem com microfísica explicita do tipo ‘bin’, isto é, por intervalos de tamanho de gotículas. Com essa atividade pode-se notar uma dependência muito forte do resultado final referente a número de gotas ativadas com relação aos núcleos de condensação existentes na massa de ar e a velocidade das correntes ascendentes. Estas últimas tem grande dependência com relação ao aquecimento da superfície, que por sua vez depende do tipo de vegetação, indicando importante processo de interação biosfera-atmosfera.


b) Almeida, Leal Jr, Albrecht The analysis of microphysics data collected during the ACRIDICON - CHUVA project for validation of numerical models (apresentação ACRIDICON-CHUVA Workshop)

Neste trabalho discute-se a estratégia de uso das medidas de distribuição de gotas feitas na campanha ACRDICON-CHUVA para validação de uma hierarquia de modelos com crescente complexidade da microfísica de nuvens.

c) Capucim et al. South America Land Use and Land Cover Assessment and Preliminary Analysis of Their Impacts on Regional Atmospheric Modeling

Neste trabalho é demonstrada a importância de uma adequada representação da cobertura vegetal da superfície comparando os resultados obtidos para a variação diurna da temperatura. A amplitude térmica é distinta impactando nas parametrizações de nuvens.

d) Dos Santos, Silva Dias, Freitas Influence of Local Circulations on Wind, Moisture and Precipitation Close to Manaus City, Amazon Region - Brazil

No artigo observacional baseado em longas séries de dados mostra-se a importância dos grandes rios amazônicos nas proximidades de Manaus para o desenvolvimento de chuvas e precipitação. Na simulação numérica com 1 km de resolução mostra-se o impacto não só dos rios, mas da região urbana de Manaus. A figura acima mostra o campo de temperatura da superfície das simulações que ora estão sendo feitas indicando a região mais quente sobre Manaus, regiões mais frescas sob a cobertura de nuvens e nas águas dos rios. O objetivo dessas simulações é quantificar o efeito de cada influência na formação das nuvens e como a não linearidade afeta a produção de chuvas na região.


e) Camponogara, Silva Dias, Carrió Relationship between Amazon biomass burning aerosols and rainfall over the La Plata Basin

Na parte observacional deste trabalho foi feita análise do efeito dos aerossóis na formação de sistemas convectivos de mesoescala no sul do Brasil. Na fase de simulações numéricas os esquemas de microfísica do modelo BRAMS foram alterados para incluir a microfísica de dois momentos (2M) e os 3 momentos para granizo (3MHAIL), aspectos estes que foram desenvolvidos recentemente e que tem grande impacto nos acumulados de chuva e de granizo.

f) Alcântara, Souza, Silva Dias, Biazeto Influencia dos jatos em médios e baixos níveis nos processos de nuvem: estudo numérico de uma linha de instabilidade amazônica.

A influência dos processos de ventilação provocados por um jato de baixos níveis é investigado fazendo simulações numéricas de alta resolução de uma linha de instabilidade multicelular observada nas proximidades de Belém, Pará. O efeito dessa ventilação na intensidade das correntes descentes e no ciclo de vida da nuvem é demonstrado. Na figura abaixo uma evolução do perfil vertical de nebulosidade e circulação é mostrada.


g) O efeito da Turbulência na organização de nuvens. Machado e Chaboureau (Mon. Wea. Rev., 2015).

Neste trabalho os autores utilizam um modelo de alta resolução (Meso NH) para estudar o efeito da parametrização da turbulência 1D e 3D na organização de nuvens. Nota-se que, de uma forma geral, os modelos não tem um entranhamento de ar adequado favorecendo a formação de nuvens pequenas e profundas. Esse fato não é observado na natureza e testes com turbulência tridimensional ou com o aumento do comprimento de mistura no interior das nuvens já é suficiente para melhorar a representação dos campos de nuvens simulados pelo modelo. A figura abaixo mostra a distribuição de tamanhos de células de nuvens observada por satélite e as simuladas com o modelo para diferentes comprimento de mistura na nuvem.


h) Rainfall Gamma phase space determination and its applicability to represent the rain droplet size distribution in different Brazilian precipitating regimes (Cecchini e Machado artigo em preparação).

Este trabalho desenvolve uma parameterização da distribuição de gotas de nuvens (DSD)e chuva com base em uma parametrização de dois momentos. A parametrização de dois momentos fornecem a concentração de gotas e o diâmetro médio das gotas. Com base nesses dois momentos e a parametrização desenvolvida pode-se construir uma distribuição completa Gama das gotas. Com base em uma distribuição completa o modelo representa de forma mais adequada a interação gota aerossol e os processos de evaporação, crescimento e evolução das gotas no tempo. Essa parametrização é baseada no espaço Gama na qual cada DSD é representada por um ponto. Nesse espaço os pontos são organizados sobre uma superfície permitindo a parametrização de # momentos a partir de um modelo de 2 momentos. A figura abaixo apresenta uma comparação entre os dados observados e a parametrização de Milbrandt, largamente utilizada e a desenvolvida neste trabalho (S-DBZ,D e S-NC,D).


4) Lista Trabalhos Apresentados, Publicados ou em Preparação e de Alunos

Envolvidos com o Projeto.

4.1) Trabalhos Publicados e Submetidos em Periódicos indexados:

4.1.1) Trabalhos Publicados (2014-2015)

Adams, David K., Fernandes, Rui M. S., Holub, Kirk L., Gutman, Seth I., BARBOSA, HENRIQUE M. J., MACHADO, Luiz A. T., CALHEIROS, ALAN J. P., Bennett, Richard A., Kursinski, E. Robert, Sapucci, Luiz F., DEMETS, CHARLES, CHAGAS, GLAYSON F. B., ARELLANO, AVE, Filizola, Naziano, AMORIM ROCHA, ALCIÉLIO A., ARAÚJO SILVA, ROSIMEIRE, ASSUNÇÃO, LILIA M. F., CIRINO, GLAUBER G., PAULIQUEVIS, THEOTONIO, PORTELA, BRUNO T. T., SÁ, ANDRÉ, DE SOUSA, JEANNE M., TANAKA, LUDMILA M. S. The Amazon Dense GNSS Meteorological Network: A New Approach for Examining Water Vapor and Deep Convection Interactions in the Tropics. Bulletin of the American Meteorological Society, 2015.

Alcântara, Clênia R., Souza, Enio P., SILVA DIAS, M.A.F., Biazeto, Bruno. 2014. Influencia dos jatos em médios e baixos níveis nos processos de nuvem: estudo numérico de uma linha de instabilidade amazônica In Revista Brasileira de Meteorologia (Impresso). , v.29, 29-46

ALMEIDA, G. P. ; BRITO, J. ; MORALES, C. A. ; ANDRADE, M. F. ; ARTAXO, P. . Measured and modelled cloud condensation nuclei (CCN) concentration in São Paulo, Brazil: the importance of aerosol size-resolved chemical composition on CCN concentration prediction. Atmospheric Chemistry and Physics (Online), v. 14, p. 7559-7572, 2014.

ARTAXO, Paulo, Silva Dias, Maria A. F., NAGY, L., LUIZAO, F. J., CUNHA, H. B., Quesada, c.a.n., MARENGO, José, KRUSHE, A.. 2014. Perspectivas de pesquisas na relação entre clima e o funcionamento da floresta Amazônica In Ciência e Cultura. , v.66, 41-46

BENDER, A.; FREITAS, E. D. Aplicação de parâmetros convectivos para um caso de linha de instabilidade. Ciência e Natura, v. Especial, p. 048-050, 2013.

BENDER, A.; FREITAS, E. D. Evaluation of BRAMS´ Turbulence Schemes during a Squall Line Occurrence in São Paulo, Brazil. American Journal of Environmental Engineering, v. 3, p. 1-7, 2013.

Blacutt, L. A., Herdies, D. L., de Gonçalves, L. G. G., Vila, D. A., & Andrade, M. (2015). Precipitation comparison for the CFSR, MERRA, TRMM3B42 and Combined Scheme datasets in Bolivia. Atmospheric Research, 163, 117-131.

Braga R., Vila D., 2014, ‘Ice water path study using passive microwave sensors during the cloud life cycle’. Journal of Hydrometeorology, 15(4), 1486-1497.


CALHEIROS, ALAN J.P., Machado, Luiz A.T. Cloud and Rain Liquid Water Statistics in the CHUVA Campaign. Atmospheric Research (Print). Fator de Impacto(2013 JCR): 2,4210, v.144, p.126 - 140, 2014.

CAMPONOGARA, G., Silva Dias, M. A. F., CARRIÓ, G. G.. 2014. Relationship between Amazon biomass burning aerosols and rainfall over the La Plata Basin In Atmospheric Chemistry and Physics (Online). , v.14, 4397-4407

CAPUCIM, MAURICIO N., BRAND, VERONIKA S., MACHADO, CAROLYNE B., MARTINS, LEILA D., ALLASIA, DANIEL G., HOMANN, CAMILA T., DE FREITAS, EDMILSON D., Da Silva Dias, Maria A. F., ANDRADE, MARIA F., MARTINS, JORGE A.. 2014. South America Land Use and Land Cover Assessment and Preliminary Analysis of Their Impacts on Regional Atmospheric Modeling Studies IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, v. 8, p. 1185-1198.

CECCHINI, MICAEL A., Machado, Luiz A.T., ARTAXO, PAULO Droplet Size Distributions as a function of rainy system type and Cloud Condensation Nuclei concentrations. Atmospheric Research (Print). Fator de Impacto(2013 JCR): 2,4210, v.143, p.301 - 312, 2014.

Delahaye, F., Kirstetter, P. E., Dubreuil, V., Machado, L. A., Vila, D. A., & Clark, R. (2015). A consistent gauge database for daily rainfall analysis over the Legal Brazilian Amazon. Journal of Hydrology, 527, 292-304.

DOS SANTOS, MERCEL J., Silva Dias, Maria A. F., Freitas, Edmilson D.. 2014. Influence of Local Circulations on Wind, Moisture and Precipitation Close to Manaus City, Amazon Region - Brazil In Journal of Geophysical Research: Atmospheres. , v.119, n/a-n/a

Falck, Aline, V. Maggioni, J. Tomasella, D. Vila, F. Diniz, 2014, Propagation of Satellite Precipitation Uncertainties through a Distributed Hydrologic Model: A Case Study in the Tocantins-Araguaia Basin in Brazil, Journal of Hydrology (in press)

GALANTE, Renato, Machado, L. A. Toledo, FREITAS, SAULO. Análise da convecção resolvida explicitamente pelo modelo BRAMS a partir da comparação com radiâncias de satélites.. Revista Brasileira de Meteorologia (Impresso). , 2015.

Gonçalves, W. A. L. A. T. Machado, and P.-E. Kirstetter. Influence of biomass aerosol on precipitation over the Central Amazon: an observational study. Atmosphere Chemistry Physics (in press), 2015.

Machado, L.A.T, M.A.F. Silva Dias, C. A. Morales, Gilberto F. Fisch, Daniel Vila et al., 2014, The CHUVA Project – how does convection vary across Brazil?. Bulletin of American Meteorological Society, 95, no. 9: 1365-1380.

Machado, Luiz A. T. and Jean-Pierre Chaboureau. Effect of Turbulence Parameterization on Assessment of Cloud Organization. Mon. Wea. Rev. 2015 (in press).


MARTINS, J. A.; HALLAK, R.; GONÇALVES, F. L. T.; MARTINS, L. D.; FREITAS, E. D.; SILVA DIAS, M. A. F. O papel das nuvens rasas no transporte de vapor d água. Ciência e Natura, v. Esp, p. 259-262, 2011.

NEGRI, R. G., MACHADO, Luiz A. T., BORDE, R. Inner convective system cloud-top wind estimation using multichannel infrared satellite images. International Journal of Remote Sensing (Print). Fator de Impacto(2013 JCR): 1,3590, v.35, p.651 - 670, 2014.

NEVES T. DE A.., THEOMAR ; Fisch, Gilberto . The Daily Cycle of the Atmospheric Boundary Layer Heights over Pasture Site in Amazonia. American Journal of Environmental Engineering, v. 5, p. 39-44, 2015 (doi:10.5923/s.ajee.201501.06).

OLIVEIRA, RÔMULO A.J. ; BRAGA, RAMON C. ; VILA, DANIEL A. ; Morales, Carlos A. . Evaluation of GPROF-SSMI/S Rainfall Estimates Over Land During the Brazilian CHUVA-VALE Campaign. Atmospheric Research (Print), v. ATMOS-, p. 1-17, 2014.

PRADHAN, A., MONDAL, S., Machado, L.A.T., KARMAKAR, P.TEMPERATURE PROFILING AT SOUTHERN LATITUDES BY DEPLOYING MICROWAVE RADIOMETER. International Journal of Advances in Engineering & Technology. , v.7, p.743 - , 2014

Salio, P., Hobouchian, M. P., Skabar, Y. G., & Vila, D. (2015). Evaluation of high-resolution satellite precipitation estimates over southern South America using a dense rain gauge network. Atmospheric Research, 163, 146-161.

SARAIVA, A. C. V. ; CAMPOS, L. Z. S. ; WILLIAMS, E. R. ; ZEPKA, G. S. ; ALVES, J. ; Pinto, O. ; HECKMAN, S. ; BUZATO, T. S. ; BAILEY, J. C. ; Morales, C. A. R. ; BLAKESLEE, R. J. . High-speed video and electromagnetic analysis of two natural bipolar cloud-to-ground lightning flashes. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, v. 119, p. 6105-6127, 2014.

SILVA, ADAIANA F. GOMES DA; Fisch, Gilberto . Avaliação do modelo WRF para a previsão do perfil do vento no Centro de Lançamento de Alcântara. Revista Brasileira de Meteorologia (Impresso), v. 29, p. 259-270, 2014.

Tanaka, L., SATIAMURTY, P., MACHADO, Luiz A. T. Diurnal variation of precipitation in central Amazon Basin. International Journal of Climatology. Fator de Impacto(2013 JCR): 3,3980, v.34, p.n/a - n/a, 2014.

4.1.2) Trabalhos Submetidos

Albrecht, R. I., S. J. Goodman, D. E. Buechler, R. J. Blakeslee, H. J. Christian (2015): Where are the lightning hotspots on Earth? Submetido à Bulletin of American Meteorological Society.

Falck, Aline S., D. Vila, J. Tomasella, V. Maggioni, 2014, Avaliação de um Modelo Estocástico de Erro Multidimensional Aplicado a Estimativas de Precipitação por Satélite. Revista Brasileira de Meteorologia (in press)


Fuentes Jose D., Marcelo Chamecki, Rosa Maria Nascimento dos Santos, Celso Von Randow, Paul C. Stoy, Gabriel Katul, David Fitzjarrald, Antonio Manzi, Tobias Gerken, Amy Trowbridge, Livia Souza Freire, Jesus Ruiz-Plancarte, Jair Max Furtunato Maia, Julio Tóta, Nelson Dias, Gilberto Fisch, Courtney Schumacher, Otavio Acevedo, Juliane Rezende Mercer. GOBLE Linking meteorology, turbulence, and air chemistry in the Amazon rainforest during the GoAmazon project. Submetido ao Bulletin of the American Meteorological Society (em maio 2015).

Sapucci ,Luiz F., Luiz A. T. Machado, Eniuce Menezes de Souza, Thamiris B. Campos. GPS-IWV Jumps: A nowcasting application. Submetido ao Journal Geophysical Research. 2015.

Wendisch M. Ulrich Poschl, Meinrat O. Andreae, Luiz A. L. Machado et al. 2015, The ACRIDICON-CHUVA campaign to study tropical deep convective clouds and precipitation using the new German research aircraft HALO, in revision in the Bulletin of American Meteorological Society.

4.1.3) Trabalhos em Preparação

Albrecht, R. I., W. F. A. Lima, C. A. Morales, T. S. Biscaro: Storm morphology and electrification from CHUVA-GLM Vale do Paraiba field campaign. Será submetido à Monthly Weather Review.

Albrecht, R. I., C. A. Morales, et al.: Lightning detection signatures at different technologies during CHUVA Project. Será submetido à Journal of Geophysical Research.

Cecchini; Micael Amore and Luiz Augusto Toledo Machado "Rainfall Gamma phase space determination and its applicability to represent the rain droplet size distribution in different Brazilian precipitating regimes"

Williams Earle, Mattos, Enrique V. and Luiz A T Machado. Electrical structure of compact Thunderstorms. A ser submetido ao GRL.

Eichholz, Cristiano Wickboldt and Luiz Machado. Conceptual Model of rain cells propagations.

Esmaili R., Y. Tian; D.Vila, 2015, A High-resolution Climatology of Global Storm Movement and Evolution, submitted to Journal of Climate

Gerkena Tobias, Dandan Weia, Randy J. Chaseb, Jose D. Fuentesa, Courtney Schumacherf, Luiz Machadod, Marcelo Chameckia, Livia S. Freirea, Angela B. Jardinec, Antonio O. Manzic, Rosa M. Nacimento dos Santose, Celso von Randowd, Paul C. Stoyg, Julio Totah, Amy M. Trowbridge. Downward transport of ozone rich air and implications for atmospheric chemistry in the Amazon rainforest.

HOMANN, C. T.; FREITAS, E. D. Alterações no módulo de dossel urbano do modelo WRF e aplicações em estudos de ilhas de calor na Região Metropolitana de São Paulo.


HOMANN, C. T.; FREITAS, E. D. Avaliação do impacto da expansão urbana e projeção futura em eventos de mesoescala na Região Metropolitana de São Paulo.

Mattos, Enrique V. , Luiz A T Machado and Earle Williams . Lightning and Microphysical Characteristics of Incipient Thunderstorms Before the First Lightning Flash. A ser submetido ao Journal of Appl. Met Climat.

Mattos, Enrique V. , Luiz A T Machado and Earle Williams. X-Band Polarimetric Radar Signatures Related to the Frequency of Lightning" A ser submetido ao Journal of Appl. Met Climat..

MORAIS, M. V. B.; URBINA GUERRERO, V. V.; FREITAS, E. D. Evaluation of vegetation effects in urban areas: a modeling study for the Metropolitan Area of São Paulo.

Wang Jian, Radovan Krejci, Scott Giangrande, Chongai Kuang, Hanna E. Manninen, Henrique M. J. Barbosa, Joel Brito, Jennifer Comstock, Mira Krüger, Jost Lavric, Karla Longo, Antonio O. Manzi, Fan Mei, Christopher Pöhlker, Beat Schmid, Rodrigo A. F. Souza, Steven Springston, Jason Tomlinson, David Walter, Daniela Wimmer, Jim Smith, Markku Kulmala, Luiz A. T. Machado, Paulo Artaxo, Meinrat Andreae, Scot Martin, Tuukka Petaja. Deep convections sustain aerosol concentration in Amazon atmosphere.

4.2) Livros e Capítulos de livros:

CRAMER, W., AUFFHAMMER, M., HUGGEL, C., MOLAU, U., Silva Dias, Maria A. F., SOLOW, A., STONE, D. A., TIBIG, L.. 2014. Detection and Attribution of Observed Impacts In Climate Change 2014 Impacts, Adaptation, and Vulnerability, edited by Intergovernamental Panel on Climate Change. ed 1. Vol. 1, 979-1038. New York: Cambridge University Press

4.3) Apresentação de Trabalhos em Congressos

Albrecht, R. I., and R. Braga (2015): Possible land-use effects on precipitation and lightning characteristics in the Amazon inferred by TRMM. To be presented at 37th Conference on Radar Meteorology, 14-18 September 2015, Norman, OK, U.S.A..

Albrecht, R. I., C. A. Morales, L. Machado, H. Höller, R. Braga, V. Sperling, E. Anselmo, M. Lacerda, J. Saraiva, R. Senna (2014): Anthropogenic aerosol and land use effects on microphysical properties and cloud electrification of deep convective clouds in the Amazon. Workshop on convective clouds planned to be studied within the joint ACRIDICON-CHUVA Campaign. 20-22 May 2014, São José dos Campos, SP, Brazil.

Albrecht, R. I., C. A. Morales, M. F. Saba, H. Höller (2015): Evaluating lightning detection signatures at different technologies: A contribution to GOES-R and MTG. Joint MTG LI Mission Advisory Group & GOES-R GLM Science Team Workshop, 27-29 May 2015, Rome, Italy.


Albrecht, R. I., C. A. Morales, R. Braga, L. Machado, J. Neves, J. Comstock, J. Tomlinson, M. Wendisch, M. Andreae, D. Rosenfeld, U. Pöschl, J. Saraiva, T. Biscaro, I. Carvalho, A. Calheiros (2015): Cloud-aerosol-precipitation interactions in deep convection and cloud electrification over the Amazon. GoAmazon2014/15 Science Conference, 18 – 20 May 2015, Harvard University in Cambridge, Massachusetts, USA.

Albrecht, R. I., W. F. A. Lima, C. A. Morales, T. S. Biscaro (2014): Storm morphology and electrification from CHUVA-GLM Vale do Paraiba field campaign. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Albrecht, R.I, C. A. Morales, C. M. N. Iwabe, M. F. Saba, H. Höller (2014): Using Lightning Mapping Array to evaluate the lightning detection signatures at different technologies. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Anselmo E.A. and Morales C.A. (2014). Severe Thunderstorms as observed from TRMM PR and LIS in South America. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Anselmo, E. and Morales C.A (2014). Seasonal and Diurnal Cycle of the thunderstorms observed in South America. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Bailey J. , R. J. Blakeslee, L.D. Carey, S. J. Goodman, S.D. Rudlosky, R. Albrecht, C. A. Morales, E.M. Anselmo, J.R. Neves (2014). São Paulo Lightning Mapping Array (SP-LMA): Network Assessment and Analyses for Intercomparison Studies and GOES-R Proxy Activities. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

BENDER, A.; FREITAS, E. D. Características das Linhas de Instabilidade sobre a Região Metropolitana de São Paulo. In: XVII Congresso Brasileiro de Meteorologia, 2012, Gramado - RS. Anais do XVII Congresso Brasileiro de Meteorologia. Rio de Janeiro - RJ: Sociedade Brasileira de Meteorologia, 2012. v. 1. p. 1-5.

BRAND, V. S.; MARTINS, L. D.; MARTINS, J. A.; FREITAS, E. D.; NEVES, C. P. Heat island simulations in Londrina city - Brazil. In: IV Congresso Colombiano y Conferencia Internacional de Calidad del Aire y Salud Pública, 2013, Bogotá. IV Congresso Colombiano y Conferencia Internacional de Calidad del Aire y Salud Pública, 2013. v. 1. p. 1.

Fabró F. , Monanya J., O. van der Velde, D. Aranguren, E. Williams, C. Morales, H.D. Betz, T. Gjesteland, N. Østgaard, S. Soula, N. Pineda, D. Smith (2014). Thunderstorm analysis for a TGF/lightning coincidence case in Colombia. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

FREITAS, E. D.; MAZZOLI, C. R.; MARTINS, L. D.; MARTINS, J. A.; CARVALHO, V. S. B.; ANDRADE, M. F. Land use changes and its impacts on air quality and atmospheric patterns. In: 2013 AGU Meeting of the Americas, 2013, Cancun. 2013 AGU Meeting of the Americas, 2013. p. A41C-03.


HOMANN, C. T.; FREITAS, E. D. Diagnosis of sea breeze cases over the Metropolitan Area of São Paulo with the WRF model. In: 2013 AGU Meeting of the Americas, 2013, Cancun. 2013 AGU Meeting of the Americas, 2013. p. A31A.

Morales C.A.R, Neves J.R., Evandro A. Moimaz, Keyla Sampaio Camara (2014). Sferics Timing And Ranging NETwork - STARNET: 8 years of measurements in South America. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Morales, C.A., João R. Neves, Evandro M. Anselmo, Marcio Mathias, Cesar Rabak and Keyla Sampaio Camara (2014). Lightning Warning System. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Morales, C.A., Lacerda M., Evandro A. Moimaz and João R. Neves (2014). Understanding The Electrification Processes: A Contribution Of CHUVA Project. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Morales, C.A.R. et al. (2014). 6 years of Sferics Timing And Ranging NETwork - STARNET: A Lightning Climatology over South America. “International Lightning Detection Conference/International Lightning Meteorology Conference”, 16 a 21 de Março 2014, Tucson, AZ-EUA.

Morales, C.A.R. et al. (2014). 8 years of Sferics Timing And Ranging NETwork - STARNET: A Lightning Climatology over South America., Joint MTG LI Mission Advisory Group & GOES-R GLM Science Team Workshop, 27-29 May 2015, Rome, Italy.

Palma G. , Sandra I. Saad, Marcos V. Bueno, Carlos A. Morales, (2014). Lightning Parameterization for a Numerical Weather Prediction Model, XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Palma G., Sandra I. Saad, Carlos A. Morales, João R. Neves, Giovani Amianti, Daniel Z. Moura, Juliano F. Abreu, Fabiano B. D'Acunti (2014). An Integrated Weather System with Electrical Measurements. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

Saba M.M.F., Carina Schumann, Marco Antonio da Silva Ferro, Tom A. Warner, Amanda Romao de Paiva, Rachel Albrecht, Carlos Augusto Morales Rodriguez, Robson Jaques (2014). Electric field changes produced by upward lightning flashes. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, OK, U.S.A.

GoAmazon Science Meeting – Harvard – Several papers presented related to CHUVA

Acridicon-CHUVA – Mains - Several papers presented related to CHUVA

GPM Meetings - Several papers presented related to CHUVA


AGU Fall Meeting – San Franscisco – Sessão sobre o GoAmazon - Several papers presented related to CHUVA

4.4) Orientações Concluídas

4.4.1) Doutorado concluído

Enrique Vieira Mattos. Impacto da microfisica de nuvens na eletrificação de tempestades. 2015. Tese (Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Orientar Luiz Machado

Evandro Moimaz Anselmo (2010-2015). Bolsa: Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq). Título: Morfologia das Tempestades no Brasil. Universidade de São Paulo. Orientador:Carlos A. Morales

Falck, A. S., Avaliação da incerteza nas estimativas de precipitação por satélite e sua propagação no modelo hidrológico distribuído MHD-INPE

Ludmila Monteiro da Silva Tanaka. CONVECÇÃO PROFUNDA NA AMAZÔNIA CENTRAL: UMA PERSPECTIVA TERMODINÂMICA. 2011. Tese (Clima e Ambiente) - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia. Orientaor Praki Satiamurti e Luiz Machado

Marcos Vinicius Bueno de Morais. Efeitos da vegetação sobre os termos do balanço de energia em áreas urbanas. 2014. Tese (Doutorado em Meteorologia) - Universidade de São Paulo, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. Orientador: Edmilson Dias de Freitas.

4.4.2) Dissertação Concluída

Ana Maria Pereira Nunes. Climatologia e Ambiente dos eventos extremos de precipitação na Amazônia. 2015. Dissertação (Meteorologia) - Universidade de São Paulo. Maria Assunção Faus da Silva Dias

Andréia Bender. Eventos de tempo severo associados a linhas de instabilidade sobre o estado de São Paulo. 2012. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) - Instituto de Astronomia Geofísica e Ciências Atmosféricas - Universidade de São Paulo, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Orientador: Edmilson Dias de Freitas.

Bruno Medina. Previsão Imediata usando Radar de dupla polarização. 2015. Dissertação (Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Orientador Luiz Machado


Camila Tavares Homann. Avaliação dos efeitos urbanos sobre circulações de mesoescala em função da expansão territorial da Região Metropolitana de São Paulo. 2014. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) - Instituto de Astronomia Geofísica e Ciências Atmosféricas- Universidade de São Paulo, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Orientador: Edmilson Dias de Freitas.

Natanael Vieira de Souza. Título do trabalho: O MODELO WRF NO PROJETO CHUVA: AVALIAÇÃO DAS PARAMETRIZAÇÕES DE CLP DURANTE O EXPERIMENTO DE FORTALEZA-CE. Universidade Estadual do Ceará. Orientador: João Bosco Verçosa Leal Junior

4.4.3) Iniciação Científica concluída

Rebeca Fonseca de Oliveira Pereira, Estudo sobre a Propagação dos Sistemas Convectivos atuantes no Sudeste do Brasil – aluna UNIFEI

Victor Keichi Tsutsumiuchi (2013-2014). Título: Estimativa de precipitação a partir do radar meteorológico de dupla polarização durante o experimento CHUVA-GLM Vale do Paraíba. Universidade de São Paulo. Orientadores:Prof. Dra. Rachel Ifanger Albrecht (IAG/USP)e Prof. Dr. Carlos A. Morales (IAG/USP)

Pedro Augusto Sampaio Messias (2012-2015). Título: Raios na Cidade de São Paulo Universidade de São Paulo. Orientador: Prof. Dr. Carlos A. Morales (IAG/USP)

4.4.4) Pos-Doc concluído

Gerson Paiva de Almeida – (2012-2013) Título: Parametrização de eletrificação em um modelo BIN de microfísica de nuvens. Supervisor: Prof. Dr. Carlos Augusto Morales (IAG/USP) Fernando Bertoni - Março 2013-Setembro 2013. Título: Características elétricas das descargas atmosféricas intra-nuvem e nuvem terra observadas por sensores de VLF, LF e VHF. Supervisor: Prof. Dr. Carlos Augusto Morales (IAG/USP) Maria Clara N. Iwabe(2013-2014)Título: Características elétricas das descargas atmosféricas intra-nuvem e nuvem terra observadas por sensores de VLF, LF e VHF

4.5) Orientações em Andamento

4.5.1) Teses de Doutorado em Andamento

Andréia Bender. Condições atmosféricas conducentes a tempestades severas e sua relação com a urbanização na RMSP. Início: 2013. Tese (Doutorado em


Meteorologia) - Instituto de Astronomia Geofísica e Ciências Atmosféricas, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. Orientador: Edmilson Dias de Freitas.

Cristiano Eichholz. Propagacao e caracteristicas ods MCC. 2012. Tese (Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Orientador Luiz Machado

Gláuber Camponogara. Interação entre aerossóis de queimadas na Amazônia e Sistemas Convectivos de Mesoescala na Bacia do Prata: um estudo numérico assimilando dados especiais do Projeto CHUVA e AEROCLIMA. 2012. Tese (Meteorologia) - Universidade de São Paulo – bolsa FAPESP Maria Assunção Faus da Silva Dias

Ivan Saraiva. Variabilidade das nuvens quentes e frias na Amazônia. 2011. Tese (Clima e Ambiente) - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia

Izabelly Costa. Processos físicos das nuvens e os principais sistemas precipitantes. 2012. Tese (Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. . Orientador Luiz Machado

Lia Martins Costa do Amaral. Desenvolvimento de uma base de dados de propriedades dinâmicas e radiativas de nuvens para estimativa de precipitação por satélite sobre o Brasil - aluno de doutorado INPE (Daniel Vila)

Mercel José dos Santos. Análise observacional e numérica da brisa do Rio Amazonas. 2012. Tese (Meteorologia) - Universidade de São Paulo- Bolsa CNPq. Orientador: Maria Assunção Faus da Silva Dias

Micael Cecchini. Interação Nuvens e Aerosóis na Amazônia. 2012. Tese (Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Bolsa FAPESP. . Orientador Luiz Machado

Miguel Eduardo Rincón De Hoyos. Modeling of the urban heat island and the influence of anthropogenic heat in the development of the phenomenon. Início: 2015. Tese (Doutorado em Meteorologia) - Instituto de Astronomia Geofísica e Ciências Atmosféricas, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. Orientador: Edmilson Dias de Freitas.

Ramón Campos Braga. Efeito dos aerossóis em diferentes tipos de nuvens precipitantes sobre a Amazônia – aluno de doutorado INPE (Daniel Vila e Rachel Albrecht)

Rayonil Gomes Carneiro, Doutorado INPE. Título: Erosão da Camada Limite Noturna e Crescimento da Camada Limite Convectiva no experimento Go Amazon 2014/15 - CHUVA

Romulo Juca Oliveira. Características e Modelagem do Erro nas Estimativas de Precipitação por Satélite da Constelação GPM sobre Distintas Regiões do Brasil – aluno de doutorado INPE (Daniel Vila)


Theomar Tiburtino de Andrade Neves, Doutorado INPE. Título: Análise observacional e de modelagem dos fluxos da Camada Limite Convectiva

Thiago Biscaro. De nuvens para tempestades: processos físicos avaliados com multiplos radares. 2015. Tese (Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Orientador Luiz Machado

Thomas S. Kaufmann, Doutorado INPE. Título: Análise observacional e de modelagem dos fluxos de entranhamento durante o experimento Go Amazon 2014/15-CHUVA

Vinicius Banda Sperling. Processos cinemáticos, microfísicos e elétricos do desenvolvimento de tempestades severas na região Sul do Brasil – aluno de doutorado INPE (Daniel Vila e Rachel Albrecht)

4.5.2) Dissertações de Mestrado em andamento:

Alice Macedo dos Santos, Mestrado INPE. Título: Variabilidade da Radiação Solar em 3 contextos da região de Manaus (AM), durante o experimento Go Amazon 2014/15 - CHUVA

Ana Cláudia Thomé Sena. : Padrões de grande escala associados à extremos de precipitação diária em São Paulo. 2014. Dissertação (Meteorologia) - Universidade de São Paulo. Maria Assunção Faus da Silva Dias

Flavio Augusto Farias D'Oliveira. Ocorrência de Linhas de Instabilidade sobre a Região Amazônica. Início: 2014. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) - Instituto de Astronomia Geofísica e Ciências Atmosféricas, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. Orientador: Edmilson Dias de Freitas.

Rayana Araujo. Classificação climatológica das nuvens precipitantes no Nordeste Brasileiro utilizando dados do radar a bordo do satélite TRMM – aluno de mestrado INPE (Daniel Vila)

Raidiel Puig Beltrán (2015-2017). Bolsa: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Título: Características da precipitação e atividade elétrica de tempestades severas da Região Metropolitana de São Paulo Universidade de São Paulo. Orientador:Prof. Dra. Rachel Ifanger Albrecht (IAG/USP)

Alexandre M. B. P. dos Santos (2014-2016) Título: Estrutura Cinemática e Microfísica da Chuva ObservadaUniversidade de São Paulo Orientador: Prof. Dr. Carlos A. Morales (IAG/USP) Paulo Maurício Moura de Souza (2014-2016). Título: Características 3D das Tempestades Elétricas na Região de Manaus Universidade de São Paulo. Orientador: Prof. Dr. Carlos A. Morales (IAG/USP)


Ricardo Batista Vilela (2015-2017). Título: Estrutura Elétrica das Nuvens na Amazônia durante os experimentos CHUVA, ACRIDICON e GOAmazon Universidade de São Paulo. Orientador: Prof. Dr. Carlos A. Morales (IAG/USP)

4.5.3) Iniciação Científica em Andamento

Gabriel Martins Palma Perez - Evolução Interanual e Interdecadal das Tempestades Locais em São Paulo: O Papel da Brisa Marítima – bolsa FAPESP. Orientadora Prof. Maria Assunção Faus Silva Dias.

Jessica Cristina dos Santos Souza (2014-2015). Bolsa: Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq) – PIBIC, INPE. Título: Estudo das tempestades que geram raios ascendentes. Universidade de São Paulo. Orientadores: Dr. Marcelo M. F. Saba (CSST/INPE). Prof. Dra. Rachel Ifanger Albrecht (IAG/USP)

Camila da Cunha Lopes (2015-2016). Título: Características das tempestades de verão na Região Metropolitana de São Paulo durante o experimento CHUVA-GLM Vale do Paraíba. Universidade de São Paulo. (Orientador). Orientador:Prof. Dra. Rachel Ifanger Albrecht (IAG/USP)

Dennis de Campos Marques (2015-2016). Título: Análise da precipitação e raios em regiões de floresta e urbana ao redor de Manaus. Início: 2015. Universidade de São Paulo. Orientador:Prof. Dra. Rachel Ifanger Albrecht (IAG/USP)

4.5.4) Pos-Doc em Andamento

Isabel Tamara Pedron - ´Chuvas em Curitiba: tendências, variabilidade, valores extremos e tempos de retorno’- Orientadora Maria Assunção Silva Dias.

4.5) Cursos organizados

Curso do LES-PALM: Organização do Curso (40 horas) de Modelos de Large-Eddy Simulation, realizado no CPTEC/INPE, de 2 a 6 de fevereiro de 2015, com a presença de instrutores alemães (Prof. S. Raasch – desenvolvedor do modelo e alunos de Pos-Graduação) e alunos brasileiros (30 alunos).

Radar Meteorológico e Aplicações: 4 a 6 de Novembro de 2014, Recife,

Pernambuco, XVIII Congresso Brasileiro de Meteorologia.

5) Descrição da aplicação dos recursos de Reserva Técnica e Benefícios

Complementares:

5.1) Reserva Técnica


Nota fiscal: 214251 Valor: 928,85

Tipo de despesa: Furadeira e broca

Justificativa de uso no projeto: Equipamento necessário para instalação dos equipamentos utilizados durante a campanha do GoAmazon.

Nota fiscal: 116 Valor: 1.200,00

Tipo de despesa: Serviço de guincho

Justificativa de uso no projeto: Remoção e embarque de um radar e um container utilizados durante o experimento do projeto na cidade de Manacapuru - AM.


Tipo de despesa: Disco Rígido

Justificativa de uso no projeto: Os discos foram utilizados para realização de backup dos dados coletados pela aeronave. Uma cópia de todos os dados foram armazenados (20 terabytes).

Nota fiscal: 126/2014 Valor: 1.600,00

Tipo de despesa: Transporte

Justificativa de uso no projeto: Houve necessidade do transporte dos cilindros de gás do INPA para um sitio situado no KM50 da BR174 devida realização de radiossondagem para pesquisa de campo.


Tipo de despesa: Guincho

Justificativa de uso no projeto: Remoção e desembarque de um radar e um container no INPE em Cachoeira Paulista-SP, os mesmos foram utilizados durante o experimento do projeto na cidade de Manacapuru - AM.


Tipo de despesa: Baterias

Justificativa de uso no projeto: Utilizada para no-break do container de dados


Tipo de despesa: Estação Meteorológica Portátil

Justificativa de uso no projeto: Utilizada para medição da velocidade do vento, temperatura, umidade relativa do ar durante a campanha.



Tipo de despesa: Computador

Justificativa de uso no projeto: Compra de equipamento para processamento dos dados do CHUVA. Esse computador está sendo utilizado para base de dados e processamento científico do Projeto.


Tipo de despesa: Notebook

Justificativa de uso no projeto: Equipamento utilizado no campo e pesquisa


Tipo de despesa: Gravador de CD

Justificativa de uso no projeto: Equipamento necessário para operações de campo


Tipo de despesa: Adaptador Universal

Justificativa de uso no projeto: Adaptador de porta de USB para e exportar video

Nota fiscal: 5120318/5121117/400778 Valor: 5.348,45

Tipo de despesa: Computador

Justificativa de uso no projeto: Computador adquirido para processamento dos dados e arquivo na USP-IAG.

5.2 Uso dos Benefícios Complementares

No ANEXO 17 e ANEXO 18, encaminhamos os relatórios de uso dos Benefícios complementares.

6) Relatório Bolsa TT

No ANEXO 19, encaminhamos o relatório final de Treinamento Técnico da Virginia

de Oliveira Quintano.

PROJETO CHUVA -...

Documents

Transcript of PROJETO CHUVA -...