Weather Forecasting in Brazil: A Concise Historical Review

The main objective of this article is to describe the factors and issues responsible for the evolution of the weather forecast in Brazil.This is done based on a historical review of the formation and evolution of the national meteorological services in the last 170 yearsand on the development of weather forecasting methods. Changes in the routines of weather forecasting services in two centenaryBrazilian institutions, the National Institute of Meteorology and the Brazilian Navy, since the creation of the first subjective forecaststo the present day, are highlighted. Information about the 14 undergraduate courses in Meteorology in Brazil is given, which supportthe technological development of this science, through scientific research and training of human resources. The introduction ofmeteorological radar in the 1970s, and its current networks, as well as the elaboration of the first numerical weather predictions (NWP)by the Center for Weather Forecasting and Climate Studies (Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacionalde Pesquisas Espaciais – CPTEC/INPE), in 1995, are also described. To complement, a survey is presented, showing the currentworking conditions of weather forecasters. The survey results reveal that 45% of the 102 meteorologists interviewed use the CzechRepublic Windy application to prepare their weather forecasts operationally and almost 60% use the Wyoming University website toobtain data from radiosondes launched in Brazil. It is important to highlight that, since the introduction of NWP by CPTEC/INPE, at theend of the 1990s, there has been a great advance in the field of weather forecasting. Moreover, observational networks have undergonea great expansion, with a significant increase in the number of weather stations in recent decades. Despite all the progress achieved,there is still a need for the integration of observational networks and databases of various institutions. Finally, the development ofapplications that meet the demand of young meteorologists in the operational centers is advisable

Chuvas Extremas no Município do Rio de Janeiro: Histórico a partir do Século XIX

Neste trabalho é feito um levantamento de eventos de chuvas extremas e seus efeitos sobre a população da cidade do Rio de Janeiro num período de 63 anos, compreendido entre 1881 e 1996. O objetivo do trabalho é, através do acompanhamento das notícias publicadas em jornais da época, resgatar os principais eventos de chuva extrema a partir do século XIX e avaliar a utilidade da informação meteorológica no sentido de alertar a população a respeito dos possíveis desastres deflagrados pelas chuvas intensas. Inicialmente foram pré-selecionados os casos com total pluviométrico diário igual ou superior a 100 mm. Do total de 100 eventos pré-selecionados, 82 casos foram considerados eventos extremos devido aos grandes danos provocados à população, incluindo mortos, feridos, danos materiais, desabamentos, inundações, alagamentos, deslizamentos entre outros. Isso significa a ocorrência de 1,3 evento extremo por ano em média (82 casos em 63 anos). Como esperado, a maioria dos casos ocorreu no verão e outono, 40% em cada estação, e os 20% restantes ficaram igualmente distribuídos durante a primavera (10%) e o inverno (10%). Em todo o período analisado verificouse que as previsões do tempo divulgadas nos jornais não eram suficientes para alertar a população nos casos de chuvas intensas. Além disso, explicações razoáveis sobre as causas meteorológicas dos fenômenos só passaram a ser divulgadas para a população a partir da década de 1990

Evaluation of Precipitation Simulations at the Subseasonal Range in the Sao Francisco River Basin, Brazil

The objective of this work is to evaluate the subseasonal precipitation simulations of the Eta model during the onset of the rainy season in the Sao Francisco River Basin (SFB). Accumulated precipitation every 20 days in September and October (2011 to 2015) was evaluated based on subseasonal simulations (integration period of up to 60 days) of the Eta-20-km model, nested within the Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), here called Eta-CFSR. MERGE precipitation data were used to evaluate Eta-CFSR simulated precipitation. A statistical method was employed to evaluate the model’s ability to simulate the onset of the rainy season in the Upper SFB. The main results are: i) The Eta-CFSR accurately represents the seasonality of the precipitation pattern in the SFB and the seasonal and interannual variation of the accumulated precipitation in all of the chosen three consecutive 20-day periods of years 2011 to 2015; ii) The model can represent the transition pattern from the dry to the rainy season, showing better results in 2011 and 2015, which were marked, respectively, by La Niña and El Niño, and by anomalies of sea surface temperature favorable and unfavorable for the occurrence of precipitation; iii) Although the model underestimates the amount of precipitation, it effectively captures the seasonal patterns and the onset of the rainy season, with a maximum advancement of two pentads in wetter years and delaying it in drier years

Tendências de Extremos de Precipitação para o Estado do Espírito Santo

Neste trabalho elaboram-se análises da variabilidade espacial das tendências dos indicadores de extremos de precipitação no estado do Espírito Santo (ES). Além disso, são analisadas as climatologias (1971-2010) de indicadores de tais extremos. O objetivo é detectar possíveis mudanças no comportamento da precipitação, a fim de contribuir com medidas de mitigação e adaptação às mudanças climáticas. Para isso são utilizadas séries de chuva diária, com mais de 40 anos de dados, coletados em 80 postos da Agência Nacional de Águas localizados no ES. Os 5 indicadores anuais analisados neste trabalho são: total pluviométrico (PRCPTOT); percentil 95 da precipitação diária (R95p); máxima precipitação em 5 dias consecutivos (RX5day); número de dias do ano em que a precipitação diária é igual ou superior a 30 mm (R30mm) e número máximo de dias secos consecutivos no ano (CDD). Os resultados referentes às climatologias dos indicadores mostram que os máximos de PRCPTOT se encontram à barlavento da Serra do Castelo (2097 mm) e sobre a Serra do Caparaó (1890 mm). PRCPTOT é reduzida em direção ao norte do estado, onde um mínimo de 873 mm ocorre sobre o sul da mesorregião Noroeste, uma área afastada do oceano e à sotavento da Serra do Castelo. A distribuição espacial dos demais índices de precipitação acompanham o padrão descrito para PRCPTOT, ou seja, máximos (mínimos) de R95p, RX5day e R30mm e mínimo (máximo) de CDD sobre as regiões serranas (mesorregiões Noroeste e Litoral Norte). A frequência e intensidade dos dias chuvosos e da precipitação diária extrema estão aumentando no estado do Espírito Santo, principalmente na região sul. Além disso, aumentos em CDD predominam no estado, indicando um prolongamento da estação seca e, portanto, uma má distribuição da precipitação ao longo do ano

Avaliação das Previsões de Precipitação do Modelo Eta para Bacia do Rio São Francisco em Minas Gerais, Brasil

In this work, the CPTEC/INPE's Eta model (8 km and 40 km) forecasts, with 72 hours in advance, are evaluate for 25 intense rainfall cases, occurred in the period 2005-2012, at São Francisco River Basin, upstream Três Marias Hydroelectric Power Plant, in Minas Gerais. The objective is to contribute to the improvement of intense rainfall forecasts in the studied area. Evaluation of rainfall forecasts is made objectively and subjectively, comparing them with observational data. Moreover, synoptic fields forecasts for several variables are compared with the same fields of ERA-Interim Reanalysis (ECMWF). The Eta model forecasts for 25 intense rainfall cases were generated initially nesting Eta-40km model to the CPTEC/INPE's Global model (T126L28). Finally, the Eta-8km model is integrated using as initial conditions the NCEP analysis and as lateral boundary conditions the Eta-40km model forecasts, updated every 6 hours. Considering the 25 intense rainfall cases, evaluating objetively the rain, Eta-8km has better (worst) performance compared to Eta-40km, to predict daily moderate to strong (weak) precipitation. Based on the subjective evaluation, it is noted that when CPTEC/INPE's Global model fails in positioning the active meteorological system, both versions of Eta model are affected. In cases where meteorological systems are more pronounced, as in the 25 case, it increases the accuracy of both Eta model versions, with Eta-8km showing better results than Eta-40km.Neste trabalho, as previsões do modelo Eta do CPTEC/INPE, em duas resoluções espaciais (8 km e 40 km), com 72 h de antecedência, são avaliadas em 25 casos de chuvas intensas ocorridos no período de 2005 a 2012 na Bacia do Rio São Francisco, à montante da Usina Hidrelétrica de Três Marias, em Minas Gerais. O objetivo do trabalho é contribuir para a melhoria das previsões de chuva na área em estudo. A avaliação das previsões de precipitação é feita objetivamente e subjetivamente, confrontando-as com dados observacionais coletados em 35 postos pluviométricos na área em estudo. Além disso, os campos sinóticos previstos para algumas variáveis são comparados com os mesmos campos da Reanálise ERA-Interim do ECMWF. As previsões do modelo Eta para os 25 casos de chuvas intensas selecionados são geradas inicialmente aninhando-se o modelo Eta-40km ao modelo Global do CPTEC/INPE (T126L28). Finalmente o modelo Eta-8km é integrado recebendo como condições iniciais as análises do NCEP e como condições de contorno lateral as previsões do modelo Eta-40km, atualizadas a cada 6 horas. Considerando-se os 25 eventos de chuvas intensas, avaliando-se a chuva objetivamente, o Eta-8km apresenta melhor performance comparado ao Eta-40km, para prever a chuva diária moderada a forte e pior performance para prever chuva fraca. Baseado na avaliação subjetiva, nota-se que quando o modelo Global do CPTEC/INPE erra o posicionamento do sistema meteorológico atuante, ambas as versões do modelo Eta são afetadas. Nos casos em que os sistemas meteorológicos são mais pronunciados, como no caso 25, aumenta o grau de acerto das versões do modelo, com o Eta-8km apresentando melhores resultados do que o Eta-40km

Avaliação das previsões do modelo Eta na região da Serra do Mar (Estado de São Paulo), Brasil

Comparisons of Eta 5 km mesoscale model forecasts against observations in Cunha, Curucutu, Itanhaém, Paraibuna, Picinguaba, Santa Virgínia e São José dos Campos, located in Serra do Mar (SP) region, is carried out for 2008. The 2 m temperature, station level pressure, winds at 10 m and precipitation are evaluated for the 24 h, 48 h and 72 h forecasts. The results show that the atmospheric pressure was systematically underestimated (overestimated) in Paraibuna and Picinguaba (Cunha and Curucutu), due to differences between the model's altitude and the real station altitude, although its diurnal cycle is well predicted, with two maximum (0 and 12 Z) and two minimum (6 and 18 Z), as observed. For atmospheric pressure, model's performance is better at the 48 h forecast. The temperature's diurnal cycle is very well predicted. The temporal correlation between forecasts and observations are very high, varying from 73 to 91%. In some locations it was observed that temperature was overestimated (near 3ºC in Curucutu and Santa Virgínia and 2ºC in Itanhaém), and that it was a systematic error. The temperature forecasted 24 h in advance is superior than the other forecasts. In general the model shows a tendency of underestimate (overestimate) the frequence of occurrence of calm (strong) winds. The wind direction is the most difficult variable to forecast due probably to the differences between model's topography and the real topography. Although the model shows the characteristic turning of the wind during the day caused by the daily warming. The total monthly precipitation is well predicted, although in Itanhaém, Paraibuna and mainly in Picinguaba the values are overestimated. The frequence of occurrence of rainy events (total daily precipitation < 0,3 mm) is overestimated by the model, although it is the best predicted category, with higher ETS, BIAS and Hit. The analyses shows that one of the model's source of error is related to its topography.Comparações entre as previsões do modelo Eta-5km e observações nas Plataformas de Coleta de Dados meteorológicas em Cunha, Curucutu, Itanhaém, Paraibuna, Picinguaba, Santa Virgínia e São José dos Campos, localizadas na região da Serra do Mar (SP), são realizadas para o ano de 2008. A temperatura a 2 m, pressão atmosférica ao nível da estação, ventos a 10 m e precipitação são avaliados para as previsões de 24, 48 e 72 horas. Os resultados mostraram que a pressão atmosférica ao nível da estação foi subestimada (superestimada) em Paraibuna e Picinguaba (Cunha e Curucutu), devido a diferenças entre a altitude do modelo e a altitude real da estação, porém os ciclos diurnos foram bem previstos, apresentando dois máximos (0 e 12 Z) e dois mínimos (6 e 18 Z), como observados. Para a pressão atmosférica a performance do modelo é superior na previsão de 48-h. O ciclo diurno da temperatura do ar foi muito bem previsto em todas as localidades. Os valores de correlação temporal entre as previsões e observações foram bem elevados, oscilando entre 73 e 91%. Para algumas localidades verificou-se que ocorre superestimativa da temperatura do ar (cerca de 3ºC em Curucutu e Santa Virgínia e 2ºC em Itanhaém), e que tal erro é sistemático. A previsão de temperatura do ar com 24-h de antecedência foi superior às demais. De forma geral o modelo apresentou uma tendência de subestimar (superestimar) a freqüência de ocorrência de ventos calmos cuja velocidade é inferior a 1 m.s-1 (fortes - superior a 7 m.s-1). A direção dos ventos é a variável mais difícil de prever devido provavelmente às diferenças entre a topografia do modelo e a topografia real, contudo nota-se que o modelo produz o giro característico na direção ao longo do dia, provocado pelo aquecimento diurno. Os totais pluviométricos mensais são bem previstos para a maior parte das localidades, contudo em Itanhaém, Paraibuna e principalmente em Picinguaba os totais mensais foram superestimados. Da análise da precipitação diária conclui-se que em geral o modelo superestima a frequência de ocorrência de eventos de chuva (valores diários maiores ou iguais a 0,3 mm). Por outro lado, o modelo apresenta a melhor performance também para prever tais eventos, com maiores valores de ETS, BIAS e índice de acerto (cerca de 90%). As análises mostram que uma das fontes de erro do modelo está relacionada à sua topografia