Meteorologia Aplicada
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Item Influência de eventos de El Niño Oscilação Sul e a produtividade do eucalipto no Brasil(Universidade Federal de Viçosa, 2020-11-05) Duarte, Marciel Lelis; Ribeiro, Aristides; http://lattes.cnpq.br/4852287603211597As variações nos padrões climáticos globais são principalmente determinadas por alterações na circulação de grande escala. Os eventos conhecidos com El Niño e La Niña (ENOS) estão relacionados as anomalias na temperatura da superfície do oceano Pacífico Equatorial e determinados pelo Índice de Oscilação Sul (IOS). Durante eventos ENOS o território Brasileiro sofre importante alteração no padrão climático, com destaque para a precipitação, com padrões mais bem definidos nas regiões Sul e Nordeste do país. Recentes estudos apontam que as mudanças climáticas se manifestam majoritariamente por alterações na frequência e intensidade dos evento ENOS, sendo este indicados como principal driving force. Assim estudos de possíveis alterações na produtividade de culturas devem focar na dinâmica atmosférica durante estes eventos. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência dos fenômenos climáticos El Niño e La Niña na produtividade simulada pelo modelo Physiological Processes Predicting Growth (3-PG) e pelas Redes Neurais Artificiais (RNA) em Eucalyptus spp. Este trabalho foi desenvolvido nas principais áreas de plantio comerciais de eucalipto no Brasil, localizadas nos Estados da Bahia (BA), Minas Gerais (MG) e Rio Grande do Sul (RS). Trabalhou-se nos anos de ocorrência dos eventos El Niño e La Niña com intensidades fraca, moderada e forte da década de 1980 até 2015. Realizou-se a simulação das variáveis que expressam produtividade nos plantios em cada ano destes eventos climáticos, utilizando o modelo 3-PG e as RNA. Para o modelo 3-PG a calibração do modelo foi feita a partir de dados de inventários florestais. As idades de três, cinco e sete anos foram avaliadas ao longo do ciclo. As médias dos estados, regiões e idades foram comparadas estatisticamente pelo teste de Tukey (p ≤ 5%). As estimativas realizadas pelo modelo 3PG apresentaram bons resultados, sendo as regiões do estado de MG o que apresentou melhores estimativas (R 2 =0.85). O modelo foi capaz de detectar tendências atribuídas aos eventos climáticos do El Niño e La Niña, evidenciando maiores incrementos volumétricos naqueles que apresentaram maiores totais chuvas. Na região produtora do RS os anos de El Niño moderado e La Niña moderado favoreceram a produtividade do eucalipto nas três regiões e idades analisadas. Na região da BA os anos de La Niña fraco e de El Niño forte prejudicaram a produtividade do eucalipto em todas as regiõese idades estudas. Com uma produtividade média 37% menor. foram selecionadas as 12 melhores redes, as quais apresentaram maior r yŷ na validação. As RNAs foram obtidas com o algoritmo de treinamento Resilient Propagation (RPROP+), utilizando a função logística, tanto na camada oculta (8 neurônios) como na de entrada. Os melhores resultados da r yŷ e REQM (%) foram obtidos utilizando 90% dos dados para o treinamento nas redes RNA 60, RNA 68, RNA 24, RNA 19; 85% paras redes RNA 29, RNA 83, RNA 89; 80% para a rede RNA 69 e 70% pra RNA 70 e 54. A utilização de RNA possibilita a estimação do IMA6 de povoamentos de eucalipto através de variáveis climáticas com boa precisão, apesar da complexidade dos dados, incluindo muitas variáveis. Entre as variáveis explicativas que possuem maior importância para a estimação da produtividade do eucalipto ao final da rotação, destacam-se os veranicos e fenômenos El nino e La nina. Palavras-chave: ENOS; Mudanças climáticas; Modelagem ecofisiológica; Silvicultura.Item Áreas protegidas do cerrado: vulnerabilidade e adaptação às mudanças climáticas(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-21) Castro, Mirele Pereira; Torres, Roger Rodrigues; http://lattes.cnpq.br/1587082944802729A preocupação com a manutenção do bioma Cerrado e sua relevância ecológica faz com que as estratégias de conservação in situ de áreas protegidas sejam estabelecidas. O presente estudo tem o objetivo de fornecer uma caracterização atualizada da vulnerabilidade ambiental das áreas protegidas do cerrado brasileiro diante as mudanças climáticas, utilizando os novos cenários socioeconômicos SSPs (Shared Socioeconomic Pathways) e dados em alta resolução provenientes do NEXGDDP-CMIP6, como ferramenta de avaliação. Para isso, foi utilizado o Índice Regional de Mudanças Climáticas (RCCI), que sintetiza dados provenientes das projeções climáticas. Avaliou-se o comportamento da vegetação no período de 1990 a 2021, utilizando a plataforma MapBiomas versão 7.1. Foi classificada a vulnerabilidade das áreas protegidas dividindo os valores de risco e resiliência em 4 partes iguais (25% de cada elemento). Foram descritas as vias de adaptação: refúgios, manutenção do ecossistema, adaptação natural e transições facilitadas, para cada área protegida. Os resultados mostraram que 91,6% das áreas protegidas do Cerrado estão classificadas entre os riscos alto e moderado, enquanto as áreas de baixo risco representam 8,4%. A resiliência das áreas varia entre alta e moderada ao longo do bioma, sendo que, 92,8% das áreas demonstram alta resiliência e apenas 7,2% moderada. As áreas apresentam baixa vulnerabilidade ambiental, no entanto, aproximadamente 15,4% dessas áreas estão classificadas como vulnerabilidade moderada e 0,5% apresentam alta vulnerabilidade. A implementação da via de adaptação manutenção do ecossistema foi indicada a 256 áreas protegidas, e representa aproximadamente 65,5% das áreas analisadas. A via de adaptação refúgios foi recomendada para 18,7% das áreas analisadas. Os resultados obtidos por meio da utilização do RCCI e MapBiomas demonstraram de maneira efetiva a vulnerabilidade ambiental das áreas protegidas do Cerrado brasileiro. As informações são pertinentes para embasar a formulação de estratégias de conservação com base na projeção da exposição climática futura. Palavras-chave: Conservação da Biodiversidade. Condições climáticas. Modelos Climáticos.Item Resposta da temperatura à conversão da cobertura do solo em centros urbanos(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-10) Silva, Darlan Teles da; Rodrigues, Jackson Martins; http://lattes.cnpq.br/2688151470890069O crescimento exacerbado e desorganizado da população nos aparatos urbanos tem provocado diversos impactos ambientais localmente e até mesmo regionalmente. As ações antrópicas têm provocado o constante aumento das temperaturas da superfície terrestre, por esse motivo é de fundamental importância a realização de estudos para investigar as mudanças na temperatura associadas ao crescimento dos municípios e principalmente formas de mitigar esse efeito. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é identificar o incremento da temperatura de superfície em centros urbanos brasileiros e regiões sem alterações na cobertura do solo (Belo Horizonte, Brasília, Curitiba, Manaus e Recife) no período de 1985 até 2021. Para tal, foi utilizado imagens de satélite do Landsat 5, 7 e 8, coleção 2 de nível 2, a qual possui a banda de temperatura de superfície (“Land Surface Temperature” – LST) aplicando o fator de escala. As análises foram divididas em em 3 grupos: i) imagens mensais para comparação com dados observados de estação meteorológica; ii) média dos anos 1985-1990, 1991-1996, 1997-2002, 2003- 2008, 2009-2014 e 2015-2021 para compreender o comportamento da temperatura de superfície (Land Surface Temperature - LST) espacialmente em cada uma das áreas de estudo; e iii) média anual para confrontar com os dados de ocupação do solo. Os resultados mostraram tendência positiva de LST para quase todas as regiões, com exceção de Recife, que apontou tendência negativa, e Curitiba não apresentou tendência. Na análise espacial foi identificado um constante aumento no número de pixels com temperatura mais elevadas a partir do ano de 2003 em todas as áreas de estudo, sendo que o período com maior quantidade de pixels com temperaturas menores foi entre 1991-1996. No período analisado, 2015-2021 foi o período mais quente em quase todas as regiões, com exceção de Recife, podendo ser justificado pelo forte El Niño que ocorreu em 2015/16. Ao contrastar a LST obtida do Landsat com as imagens de ocupação do solo é possível afirmar que a substituição da vegetação nativa por asfalto, casas, prédios, indústrias e outros elementos urbanos impactaram o microclima elevando a temperatura da superfície. Dentro das amostras selecionadas em cada área, Recife foi a única região que, ao passo que a urbanização crescia, manteve a preservação, e até mesmo reflorestamento de algumas regiões com formações florestais, no qual as modificações da ocupação do solo e aumento da temperatura média o impacto foi menos agressivo. A análise de detecção de mudanças, baseada em imagens de satélite de 1985 a 2021, indica que na década de 80, a porcentagem de vegetação nativa nas áreas de estudo eram superiores ao ano de 2021, e o oposto é observado para a área urbana. Palavras-chave: Ilhas de calor. Mudanças climáticas. Sensoriamento remoto.Item Rainfall variability and availability of water resources in the last 40 years in Western Bahia, Brazil(Universidade Federal de Viçosa, 2022-03-03) Santos, Raphael Pousa dos; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/8704223943058364In recent decades, the increased demand for food, both nationally and internationally has driven agricultural expansion in Brazil. Biophysical, social, and economic factors have made Brazilian Cerrado one of the biomes with the greatest capacity to occupy its territory with crops. This expansion has started in the 1970s, and currently, the Brazilian Cerrado accounts for 40% of the national agricultural production. Western Bahia is one of the most active agricultural frontiers globally in this biome, with a rapid increase in agricultural and irrigated areas. This study aims to make a hydrological, climatic, and water availability analysis and the impacts that this growth can caused in the last 40 years, from 1980 to 2020. First, considering the period 1980-2015, a climate analysis showed a significant reduction in rainfall of up to 12% since the 1980s, and a reduction in river flows, both for dry and rainy seasons. Seven sub-regions in Western Bahia were identified with a potential risk of conflicts over water use. These regions experienced a 150-fold increase in the irrigated area since 1990s and 90% from 2010 to 2018. In recent years, these conflicts have become more frequent due to a combination of factors: climate variability, increased demand for water resources, and continued trends of decreasing precipitation. Second, in a complementary analysis, extending the analysis period to 2020, it was investigated how the interaction of large-scale (represented by Atlantic Multidecadal Oscillation – AMO) and mesoscale (topography) processes can affect the region’s climate variability. Precipitation and river discharge data indicate a continued reduction. Precipitation has decreased by 11.5% since 1980s. The rainiest bimester, December and January (DJ), indicated a significant negative correlation with AMO (R = -0.62, α = 0.01), showing that precipitation decreases in DJ when the AMO index is positive. Within these 40 years, the five rainiest and driest DJs were selected. The rainiest ones showed that large-scale mechanisms interact with the local topography, promoting a stronger convection and high rainfall rates over the region. There is a regional suppression of convection for this driest DJ bimesters, including over the topographic gradient, shifting the convection center further west, and decreasing rainfall in Western Bahia. The climate variability in the region and the intense growth of irrigation have made the potential of conflicts over water use more frequent. Furthermore, with the continuous increase in North Atlantic temperatures, it is unlikely that the wet climatic conditions existing before the early 1990s will return. Thus, precipitation in the region will be affected, putting pressure on water availability and directly impacting economic activities dependent on climate. Keywords: Climate change. Water security. Hydroclimatic analysis.Item Solar radiation in Brazil: observations, historical simulations, projections and applications(Universidade Federal de Viçosa, 2021-02-25) Zuluaga Aristizábal, Cristian Felipe; Justino, Flávio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/0813654134174210Climate change is one of the greatest modern adaptation challenges facing humanity. Among the strategies to face this challenge is the use of renewable energies. The conversion of solar downward shortwave radiation (DSWR) to photovoltaic (PV) energy is considered a clean, sustainable and renewable energy technology that can help meet the energy demands of the growing world population, while reducing energy costs and the adverse human impacts of the use of fossil fuels. The main objective of this study is to evaluate the past and future changes in solar radiation in Brazil, and their consequences for the production of PV power potential (P PV ). Chapter 1 evaluates the spatiotemporal patterns of DSWR variability and trends in Brazil between 1980 and 2016, based on the most recent gridded datasets (observations, reanalysis and merging) and to explore the relationships between DSWR variability and decadal changes in cloud cover. The results showed that the ERA5 reanalysis delivered the DSWR values closest to the observations for all country regions. Also, DSWR shows a positive trend (“brightening”) for all of Brazil, particularly in the N, CW and SE regions. Strong correlations were found between cloud cover and observed DWSR, which indicated that the decadal changes in cloud cover are the main factor contributing to the “brightening” effect in Brazil. Chapter 2 evaluates how the CMIP6 models estimate the spatio-temporal variability of the DSWR and its causes in Brazil in the historical period 1981-2010. In addition, using an ensemble of the best models, it was estimated how the future changes (2021-2050 and 2071-2100) of DSWR, in two different scenarios of shared socioeconomic paths (SSP2-4.5 and SSP5-8.5), would affect the generation of photovoltaic systems in Brazilian territory. Future climate projections showed that P PV will have slight increases only in the north of the N region, south of the NE region, and in the SE region, under all scenarios and periods, with maximum growth values of 2.5% under SSP5-8.5 for the immediate future (2021 - 2050). Despite the greater availability of solar radiation, the sensitivity of current P PV systems’ technology to the increase in ambient temperature, would not allow increases in the yield of P PV . On the contrary, as the temperature increases, the efficiency of the solar panels decreases, canceling the positive effect of the increase in DSWR. Keywords: Solar radiation. CMIP6. Reanalyses. Climate changes. SSPItem Precipitações extremas em condições não estacionárias para cenários de mudanças climáticas no Brasil(Universidade Federal de Viçosa, 2020-03-04) Cortez, Bianca Nespoli; Pires, Gabrielle Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5342961562164280Estudo recentes demonstram que eventos extremos têm aumentado em magnitude e/ou frequência. Acredita-se que as atividades antropogênicas podem amplificar a variabilidade natural de eventos extremos de precipitação e afetar o seu comportamento probabilístico ao longo do tempo. No Brasil, estes eventos têm gerado inúmeros desastres como enxurradas, inundações e movimentos de massas que acarretaram em impactos negativos, em especial no ambiente urbano. O processo de adaptação a estes eventos requer soluções técnicas de infraestrutura geológico-geotécnica e de recursos hídricos. A ideia de clima estacionário, que norteia muitas dessas soluções, não é condição satisfeita para algumas séries de dados atuais e, potencialmente, não será satisfeita no futuro. Assim, é necessário compreender melhor o comportamento dos eventos extremos a fim de elaborar soluções técnicas segundo as projeções climáticas futuras. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar a ocorrência de precipitações extremas em condições não estacionárias no Brasil e suas projeções para cenários de mudanças climáticas. Para isso, as análises foram realizadas com resolução espacial de 0,25o x 0,25o para o Brasil com um banco de dados para o período histórico, composto por dados de precipitação observados de 1980 a 2015, e um banco de dados projetados de 2020 a 2099, dos modelos HADGEM2-ES, MIROC5, MRI-CGCM3, CCSM4, para os cenários RCP 4.5 e 8.5. Para determinar a presença de tendências foi aplicado o teste de Mann-Kendall às séries de precipitação máxima dos dois bancos de dados. Posteriormente, as distribuições foram modeladas segundo a teoria dos valores extremos e aplicado o teste de desvio, utilizando três modelos: estacionário (GEV 0 ) e com parâmetros dependentes do tempo (GEV 1 e GEV 2 ). Os testes foram aplicados ao nível de significância de 5% (α =0,05). Por fim, foram calculados as lâminas de precipitações extremas para os períodos de retorno de 5, 10, 25, 50 e 100 anos em condições não estacionárias para período histórico e para as projeções futuras nos cenários de mudanças climáticas. Os resultados do período histórico indicaram séries não estacionárias em 17,5% da área do Brasil. Em especial, tendências positivas nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, Espírito Santo e Rio de Janeiro. Parte do estado de São Paulo e Minas Gerais apresentaram tendências negativas. O teste de desvio indicou, para as séries não estacionárias, melhor aderência das distribuições ao modelo GEV 1 do que ao GEV 2 . A análise das lâminas de precipitação extrema indica que, uma vez definida a existência de tendência na série, empregar o cálculo de forma estacionária tende a subestimar a magnitude dos extremos de precipitação. Além disso, as análises das projeções climáticas futuras indicaram o aumento nas lâminas de precipitação extrema em relação ás lâminas calculadas para o período histórico, em pelo menos 90% do território nacional, para os cenários RCP 4.5 e 8.5. Isso poderá levar, dentre outros impactos, a inundações urbanas mais intensas e mais frequentes, com o aumento dos riscos sociais, ambientais e econômicos. Por fim, é indispensável o controle e a prevenção de impactos de eventos precipitação extrema por meio do dimensionamento adequado dos sistemas de infraestrutura hídrica. Palavras-chave: Eventos extremos. Mudança Climática. GEV. Tendência.