Prof. Dra. Leila M. Vespoli de Carvalho

PROJETOS DE PESQUISA NO BRASIL E INTERNACIONAIS

• Propostas, objetivos e principais resultados

1) A VARIABILIDADE DA OSCILAÇÃO ANTÁRTICA E INTERAÇÕES TRÓPICOS E EXTRATRÓPICOS

Agência Financiadora: Cnpq - Projeto Proantar e CNPq Projeto Universal (Proc 474033/2004-0)

Titulo do Projeto CNPq Universal: Interações trópicos- extratrópicos e impactos para o Hemisfério Sul

Principais Colaboradores : Dr. Charles Jones (Universidade da California Santa Barbara)

                                      Dr. Tercio Ambrizzi (Universidade de Sao Paulo)

Estudantes envolvidos na pesquisa:

Fabio Ullmann, Nathalie Boiaski e Sebastian Morales

•  A oscilação Antártica (AA0) e a convecção nos trópicos

            O modo predominante de variabilidade dos extratrópicos no Hemisfério Sul é caracterizado pela existência de uma estrutura anular no geopotencial entre a Antártica e latitudes médias, a qual é profunda e atinge até a estratosfera . Esse modo também é denominado Oscilação Antártica (ou AAO) com o análogo conhecido para o Hemisfério Norte como Oscilação do Ártico (AO). Tal fenômeno é observado durante todo o ano, porém variações intrasazonais e interanuais fazem parte das flutuações desse modo. Essas variações estão relacionadas à posição e intensificação dos jatos, podendo interferir no ‘storm track’. Com o propósito de conhecer as relações entre trópicos e extratrópicos e implicações nas fases da AAO, Carvalho et al. (2005) desenvolveram um estudo observacional que envolve o conhecimento da variabilidade da AAO e sua relação com fenômenos como El Niño e La Niña em escala inter-anual e a oscilação de Madden e Julian (MJO) em escala intrasazonal. Em escala sinótica, foi investigado o papel das variabilidades da AAO em modular as propriedades dos ciclones extratropicais.

• A oscilação Antártica (AA0) e relações com a Estratosfera e o buraco de ozônio

    Este tópico de pesquisa procura identificar relações entre variações em escala interanual da AAO em conjunto com variações da estratosfera e possível impacto sobre a camada de Ozônio. Dados de reanalises estão sendo usados nessa pesquisa para os campos meteorológicos enquanto dados do satélite TOMS estão sendo usados para a avaliação do ozônio integrado. Estas pesquisas vem reforcando a importancia de se estudar o papel dos tropicos em modular os extratropicos e a variabilidade natural da camada de ozonio. Resultados indicam que as mudancas na tendencia do ozonio antartico na ultima decada pode nao estar apenas ligada ao declinio dos CFCs mas pode ter sido tambem forcada por mudancas na atividade intrasazonal nos tropicos e impactos nos extratropicos. Um artigo esta sendo submetido para divulgar os resultados obtidos. Extremos de temperatura sobre a Antártida também serão investigados dentro desse contexto.

2) INVESTIGAÇÃO DE EXTREMOS DE SECAS E CHUVAS EM MÚLTIPLAS ESCALAS COM ENFOQUE NO TERRITÓRIO BRASILEIRO

Agência Financiadora: FAPESP (Proj. 01/13154-9) (Período: 03/2002 a 03/2004)

CNPq (Produtividade Pesquisa) : 302203/2002-8 (2002-2005)

Principais Colaboradores: Dr. Charles Jones (University of California Santa Barbara)

                                      Dr. Brant Liebmann (Climate Prediction Center /NOAA)

                                      Dra. Maria Assuncao Faus da Silva Dias (CPTEC e USP)

   Estudantes envolvidos:

Michel Nobre Muza, Rodrigo Bombardi, Vlamir da Silva Junior                                                                     

•  Extremos de chuvas e secas, variações intrasazonais a interanuais da convecção sobre o Brasil

           Um dos principais enfoques desse projeto foi a caracterização dos padrões de precipitação de verão no Brasil e sua associação com a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). As propriedades da ZCAS como intensidade, posição geográfica, extensão sobre o oceano e persistência, foram investigadas com uma nova proposta de caracterização desses sistemas utilizando propriedades estruturais observadas no campo de onda longa emergente (OLR). Em Carvalho et al. 2002a e Carvalho et al. 2004a  mostramos essa nova metodologia e como as características da ZCAS podem influenciar a distribuição regional de extremos.

Um importante tópico de investigação em meteorologia tropical está relacionado às variações intrasazonais da atividade da convecção sobre o Pacífico. Entre os eventos de potencial impacto sobre o Brasil, está a propagação do distúrbio conhecido como Madden-Julian Oscillation (MJO) (Madden and Julian, 1994). Neste projeto foram estudados em detalhes aspectos climatológicos da convecção tropical intrasazonal, determinando-se propriedades estruturais que diferenciam esses eventos por estações do ano, sua freqüência e influência remota. Para tanto, foi adaptada a técnica MASCOTTE (Carvalho e Jones 2001) para encontrar propriedades estruturais das anomalias intrasazonais sobre o Pacifico. A importância da MJO também foi estudada com respeito à variabilidade da ZCAS. Jones et al. (2004a) discutem em detalhes essas estatísticas. Em Carvalho et al. (2004a) mostra-se que a MJO modula a persistência da ZCAS e tem um papel importante para a intensificação na freqüência de extremos sobre o norte/nordeste do Brasil.

•  Previsões estatísticas de distúrbios intra-sazonais

Outro aspecto relevante relacionado a esse tema é a previsão da propagação de distúrbios tropicais como a MJO, uma vez que os mesmos afetam a ZCAS e, portanto, a precipitação e extremos sobre o Brasil. A maioria dos modelos numéricos do tipo GCM falha em simular corretamente tais distúrbios. Estudos foram elaborados nesse sentido com enfoque em previsões estatísticas, as quais se baseiam em métodos lineares que prevêem a variabilidade temporal das duas primeiras funções ortogonais empíricas combinadas, associadas com o modo de variabilidade intra-sazonal sobre o Pacífico e Indonésia. Neste modelo foram utilizados dados a radiação de onda-longa emergente filtrada bem como as anomalias da componente zonal do vento em 200 e 850 hPa para determinar as funções ortogonais empíricas combinadas. Foi também determinado o ‘skill’ dessa previsão para diferenciados tipos de propagação tropical. Resultados desse método de previsão encontram-se descritos em Jones et al. (2004b).

•  Variações sub-sazonais e tendências

Em Liebmann et al (2004a) estudou-se as variações sub-sazonais da precipitação (enfoque também sobre extremos) nas vizinhanças do jato de baixos níveis ao leste dos Andes e também com respeito à ZCAS. Em Liebmann et al (2004b), usou-se dados de precipitação obtidos de estação e interpolados em pontos de grade, e foram estudadas tendências na estação de verão (Dezembro a Março). Estas tendências foram analisadas e comparadas com tendências de temperatura do oceano Atlântico e Pacífico e foram propostos mecanismos possíveis para regiões em que as mesmas são estatisticamente significativas. Este trabalho e' parte da colaboração com Dr. Brant Liebmann filiado ao Climate Prediction Center (NOAA) e também com pesquisadores envolvidos com o projeto PROSUR.

•  Entendendo relações entre a grande e a mesoescala

Variações intrasazonais do vento de baixos níveis e da precipitação sobre Rondônia também foi tema de pesquisa desse projeto como colaboração dentro do projeto Large-Scale Biosphere and Atmosphere Experiment (LBA) . Em Jones and Carvalho 2002 mostrou-se que variações intrasazonais da direção dos ventos de baixos níveis sobre Rondônia estão relacionadas com intensificação e enfraquecimento do regime de monções sobre a América do Sul tropical. Em Carvalho et al 2002b mostra-se a relação entre o observado em grande-escala e a mesoescala conforme observada por satélite. Em Carvalho et al. 2002c mostra-se como a mudança de regime de ventos e, portanto, as características da convecção em meso e grande-escala, influenciam as propriedades multifractais dos sistemas convectivos de mesoescala. Este ultimo trabalho foi feito em colaboração com o Dr. Daniel Lavallee do Institute for Crustal Studies, University of California Santa Barbara

Complexos convectivos de mesoescala (CCM) são outro fenômeno relevante que pode causar extrema precipitação em diversas regiões do sul e sudeste do Brasil. Assim, o estudo da variabilidade interanual desses fenômenos e sua relação com El Niño e Oscilação Sul (ENSO) pode ter impacto tanto no manejamento da água em regiões subtropicais como Rio Grande do Sul, Paraná, Santa Catarina e São Paulo, como na probabilidade de ocorrência de extremos. Nieto et al. (2003) utilizando a técnica descrita em Carvalho e Jones (2001), determinou propriedades estatísticas da variabilidade interanual dos CCM e sua relação com a ZCAS e com ENSO. Este trabalho foi feito como colaboração com pesquisadores da NASA (Dra. Rosana Nieto Ferreira e Dr. Thomaz Rickenbach) e do CPTEC/INPE (Dr. Dirceu L. Herdies)

•  Variabilidade de fatores meteorológicos e poluição em centros urbanos e a saúde publica

 Extremos de temperatura e de poluição são fatores que podem afetar a saúde humana e podem ser agravados em grandes cidades como São Paulo. Gonçalves et al (2004) estudaram as relações entre parâmetros meteorológicos (temperatura do ar, umidade, pressão, chuvas e radiação) a poluição atmosférica (ozônio, material particulado e SO₂) e a morbidade infantil durante dois verões na cidade de São Paulo. Nesse estudo usamos dados de morbidade infantil coletados na rede de saúde pública. Nossos resultados indicaram que grandes variações na concentração de ozônio podem ser o fator dominante para morbidade infantil durante o verão em períodos de temperatura alta. Quedas pronunciadas de temperatura nesta estação, quando observadas, parecem implicar em um aumento de problemas respiratórios e a relação com a poluição é menos evidente. Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido em colaboração com o Dr. Fabio L. Teixeira Gonçalves (IAG/USP) e pesquisadores de diversas entidades envolvidas com a saúde publica.

3) VARIABILIDADE TEMPORAL DA POEIRA PROVENIENTE DOS PRINCIPAIS DESERTOS

Principais Investigadores : Dr. Charles Jones (University of California Santa Barbara)

                                       Dra. Natalie Mahowald (National Center for Atmospheric Research)

                                                 Dr. Chao Luo  (University of California Santa Barbara)

Neste projeto, estamos estudando a variação da poeira provinda dos principais desertos do planeta terra e a sua variabilidade espacial e temporal. A importância desse estudo esta em identificar principais anomalias e suas trajetórias, freqüência de eventos e dependências com fatores dinâmicos de grande escala. Também serão procuradas relações com distúrbios intra-sazonais e de escala sinóticas, bem como a variabilidade interanual dos mesmos. Espera-se que os resultados desse projeto possam fornecer subsídios para estudos em clima e mudanças climáticas.

4) Projeto Temático : INTERAÇÃO BIOSFERA-ATMOSFERA FASE-2 : CERRADOS E MUDANÇA DE USO DA TERRA

Agência financiadora: FAPESP (Proj: 02/09289-9) (2004-2008)

Coordenador : Dr. Humberto Ribeiro da Rocha (IAG/USP)

O Cerrado é o bioma primitivo que cobria desde o Sudeste do Brasil até às fronteiras Sul/Leste da Amazônia, estando hoje reduzido a 20% em área, e sendo um dos mais ameaçados ecossistemas globais. Ao passo que o Sudeste foi desmatado principalmente no século 19, há pouco conhecimento no que se refere à sustentabilidade do uso da terra atual na forma de agrossistemas. Em adição, as atividades florestais, de pecuária e a produção de soja decorrem em grande parte do desmatamento na Amazônia e entornos, o que está ameaçando os cerrados próximos à Ilha do Bananal (a maior ilha fluvial do mundo), uma região de vida e recursos hídricos abundantes.

Este projeto propõe a quantificação de longo prazo da dinâmica dos fluxos de água, energia e CO₂ em biomas de Cerrado (Sudeste do Brasil), cerrados alagáveis (ecótonos) na Ilha do Bananal, e sobre os agrossistemas de Cana-de-açúcar e Eucalipto. As principais metas serão caracterizar e comparar a funcionalidade ecofisiológica, a dependência do clima e disponibilidade hídrica, e padrões de fonte/sumidouro de CO2 entre os ecossistemas. Será investigado o impacto de mudanças de uso da terra no ciclo de água e carbono na escala de microbacia (observacionalmente) e na escala regional (experimentos com modelos numéricos acoplados biosfera-atmosfera-hidrosfera). Em paralelo serão conduzidas investigações ecológicas, essencialmente as de conhecimento das trocas e trajetórias de água, C e N através de técnicas isotópicas. O estudo da variabilidade climática de grande escala e sua influência nos fluxos de superfície (e v.v.) será o tema complementar na abrangência do projeto e parte das atividades propostas pelo GEM.

Esta proposta envolve pesquisadores e objetivos de três diferentes programas correntemente em andamento: (i) o Programa Biota-Fapesp, (ii) o Experimento de Interação Biosfera-Atmosfera na Amazônia (LBA) e (iii) o Experimento La Plata River Basin (PLATEX/GEWEX).

5) PROJETOS INTERNACIONAIS

• Principal Investigador: Dr. Charles Jones

Co-PI: Dr. Leila M. V. Carvalho

• Principal Investigator: Dr. Charles Jones (Institute for Computational Earth System Sciences/ UCSB)

                                  Co-PI: Dra. Leila M. V. Carvalho (IAG/USP)

National Oceanic and Atmospheric Administration, NA030AR4310067
06/01/03  05/31/04
Decadal Variations in Tropical Intraseasonal Oscillations: Implications for the Pacific Sector

It is widely recognized that tropical intraseasonal oscillations (TIO) have a significant role in global scale precipitation changes and a possible interaction with El Niño/Southern Oscillation (ENSO). This project will investigate decadal variations in tropical intraseasonal oscillations. Specifically, we will address the following objectives: 1) Characterize decadal variations and possible trends in the frequency of occurrence and intensity of TIO; 2) Investigate occurrences of TIO regimes on interannual-to-decadal time scales; 3) Determine to what extent probability distribution functions (PDF’s) of different TIO regimes depend on lower boundary forcing (SST); and 4) Examine decadal variations in tropical intraseasonal teleconnection patterns.  We will use NCEP/NCAR reanalysis from 1948-2001 to carry out diagnostic analyses

• Principal Investigators: Dr. Charles Jones (Institute for Computational Earth System Sciences/ UCSB)

                                            Colaborator: Dra. Leila M. V. Carvalho (IAG/USP)

National Oceanic and Atmospheric Administration, NA16GP1019
12/01/00-11/30/03

Statistical Forecasts of Intraseasonal and Seasonal Variations of Precipitation and Temperature in the United States

This research project is a joint effort between UCSB and the Climate Prediction Center/National Centers for Environmental Prediction (CPC/NCEP).  The main goals of this project are to investigate and exploit the intraseasonal and seasonal predictability of precipitation (P) and surface air temperature (Ta) over the western United States during all seasons.  The objectives are: 1) implement an experimental real-time statistical forecast of the MJO; 2) determine the relative importance of tropical intraseasonal (MJO) and interannual (ENSO) variations in accounting for intraseasonal predictability of P and Ta over the western U.S.; 3) assess the contribution of seasonal variations in the MJO activity to the seasonal predictability of P and Ta over the western U.S.; 4) implement experimental real-time statistical intraseasonal and seasonal forecasting of P and Ta over the western U.S. 
 

• Principal Investigators: Dr. Charles Jones (Institute for Computational Earth System Sciences/ UCSB)

                                          Co-PI  Dr. Leila M. V. Carvalho (IAG/USP)

                                           Co-PI Dr. Brant Liebmann (NOAA)

National Oceanic and Atmospheric Administration, NA16GP1020
12/01/00-11/30/03
Variability of Extreme Precipitation Events in South America: An Assessment on Intraseasonal, Interannual and Decadal Time Scales

This project addresses the important issue of occurrence of extreme precipitation events in southeast South America and modulation of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ).  The specific objectives are: 1) determine the climatology of the SACZ including variations in geographical position, intensity and temporal persistence; 2) develop a comprehensive climatological study of the frequency of occurrence of extreme precipitation events; 3) investigate how intraseasonal, interannual and long-term variations in the SACZ relate to the frequency of extreme rainfall events; 4) characterize mesoscale circulation patterns associated with extreme precipitation events that occur during different manifestations of the SACZ.  The methodology includes an extensive diagnostic analysis of rainfall data from a large set of stations in south and southeast Brazil, Argentina, Paraguay, and Uruguay. 

 

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Last modified: 11/08/05