RESUMO Este trabalho apresenta análises de projeções de mudanças nos campos de precipitação e temperatura em simulações de downscaling dinâmico no contexto do projeto CORDEX. O domínio da simulação corresponde às Américas Tropicais, mas a região de estudo se restringe a duas sub-regiões do Nordeste Brasileiro: Norte (NNEB) e Sul (SNEB). O modelo regional utilizado nas simulações foi o RAMS6.0, forçado por dados do modelo global HadGEM2-ES. Foram analisados os períodos presente e três "fatias de tempo" futuras sob o cenário climático RCP8.5. Para a precipitação e temperatura no clima presente, a simulação foi comparada com os dados do CRU com finalidade de avaliar o desempenho e os erros de viés dos modelos. O RAMS6.0 mostra-se superior ao HadGEM2-ES em aspectos como, a representação da fase do ciclo anual de precipitação e temperatura, redução do viés seco na estação seca sobre o NNEB e distribuição espacial de ambas as variáveis, especialmente temperatura. Entretanto, o RAMS6.0 também exacerba alguns erros do modelo global, como o viés úmido na estação chuvosa. No clima futuro, foram analisadas as mudanças nos valores climatológicos e nos campos anuais das duas variáveis. Alguns padrões projetados pelos dois modelos incluem redução da precipitação no inverno austral e aumento da temperatura no decorrer do século.

Abstract. A set of seasonal drought forecast models was assessed and verified for the Jaguaribe River in semiarid northeastern Brazil. Meteorological seasonal forecasts were provided by the operational forecasting system used at FUNCEME (Ceará's research foundation for meteorology) and by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Three downscaling approaches (empirical quantile mapping, extended downscaling and weather pattern classification) were tested and combined with the models in hindcast mode for the period 1981 to 2014. The forecast issue time was January and the forecast period was January to June. Hydrological drought indices were obtained by fitting a multivariate linear regression to observations. In short, it was possible to obtain forecasts for (a) monthly precipitation, (b) meteorological drought indices, and (c) hydrological drought indices. The skill of the forecasting systems was evaluated with regard to root mean square error (RMSE), the Brier skill score (BSS) and the relative operating characteristic skill score (ROCSS). The tested forecasting products showed similar performance in the analyzed metrics. Forecasts of monthly precipitation had little or no skill considering RMSE and mostly no skill with BSS. A similar picture was seen when forecasting meteorological drought indices: low skill regarding RMSE and BSS and significant skill when discriminating hit rate and false alarm rate given by the ROCSS (forecasting drought events of, e.g., SPEI1 showed a ROCSS of around 0.5). Regarding the temporal variation of the forecast skill of the meteorological indices, it was greatest for April, when compared to the remaining months of the rainy season, while the skill of reservoir volume forecasts decreased with lead time. This work showed that a multi-model ensemble can forecast drought events of timescales relevant to water managers in northeastern Brazil with skill. But no or little skill could be found in the forecasts of monthly precipitation or drought indices of lower scales, like SPI1. Both this work and those here revisited showed that major steps forward are needed in forecasting the rainy season in northeastern Brazil.

Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia Industrial e Ambiental, realizada sob a orientação científica do Doutor Sérgio

Resumo O artigo investiga como eventos de El Niño de diferentes durações afetam a circulação atmosférica no Atlântico Tropical Norte (ATN), quais consequências dessas alterações sobre a variabilidade interanual da temperatura da superfície do mar (TSM) na região e qual a resposta, em termos de anomalias de precipitação, sobre o Ceará. A análise foi feita através da composição de variáveis oceanográficas e atmosféricas para 18 eventos de El Niño, divididos em eventos de curta e longa duração. Os resultados mostram que os eventos de maior duração resultaram em anomalias positivas de TSM sobre a região do ATN, favorecendo, assim, ao desenvolvimento do gradiente inter-hemisférico de anomalias de TSM positivo e um regime de precipitação abaixo da média no Ceará. Por outro lado, as alterações na circulação atmosférica sobre o ATN não se mostraram tão intensas nos anos em que o El Niño apresentou menor duração, resultando em anomalias de TSM no ATN próximas a zero e consequentemente não foi observado um gradiente de anomalias de TSM no Atlântico Tropical. A composição das anomalias de precipitação sobre o Ceará próximas de zero nesses anos condiz com essa não formação de um gradiente de anomalias de TSM.

ResumoO artigo apresenta uma avaliação do desempenho na previsão climática no alto vale do rio Jaguaribe, Estado do Ceará. A previsão é executada utilizando as condições de fronteira do modelo de circulação global (ECHAM 4.5) ao modelo regional (RAMS 6.0). O modelo simula as chuvas em escala mensal para agregá-las para a estação chuvosa regional (janeiro a junho). Utilizou-se, o Heidke Skill Score (HSS) como métrica da habilidade de previsão. As simulações foram feitas para a estação úmida abrangendo o período de 1979 a 2010. O HSS foi estimado para intervalos de 1, 2, 10, 15, 21, 30, 45, 60, 120 e 180 dias com o objetivo de encontrar o Intervalo de Tempo de Máxima Previsibilidade (ITEMP). Obteve-se uma curva HSS vs. tempo com máximo no ponto HSS = 0,62 e 45 dias. O valor do HSS obtido, 0,62, mostra que a previsão climática mesmo com suas limitações (dados inicial de umidade do solo e parametrizações utilizadas) pode ser uma importante ferramenta para a gestão de estoques de água de reservatórios do semiárido.Palavras-chave: previsão climática, Heidke Skill Score, operação de reservatório. The Time Interval for Maximum Predictability of Precipitation over Brazilian Semi Arid AbstractThis paper presents an evaluation of the climate forecast in the upper valley of the river Jaguaribe, State of Ceara-Brazil. The forecast was performed using the global circulation model (ECHAM 4.5) boundary conditions to the regional model (RAMS 6.0). The model simulates the monthly scale rainfall in order to aggregate it in the regional rainy season (January to June). We used the Heidke Skill Score (HSS) as a metric of forecast skill. The simulations were performed for the wet season, covering the period from 1979 to 2010. The HSS was calculated for intervals of 1, 2, 10, 15, 21, 30, 45, 60, 120 and 180 days in order to find the Time Interval of Maximum Predictability (ITEMP). The obtained curve, HSS vs. time, presented a maximum HSS of 0.62 for 45 days. This result indicates that climate prediction even with its limitations (initial data of soil moisture and used parameterization) could be an important tool for the reservoir management in Brasilian Semiarid region.