Micro-Clima e Eventos Climáticos Extremos1

Micro-Clima e Eventos Climáticos Extremos 1
Luiz Francisco Pires Guimarães Maia – Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza / Instituto de
Geociências / Departamento de Meteorologia – UFRJ
Sumário
Introdução.........................................................................................................................1
1 – DIAGNÓSTICO..............................................................................................................1
1.1 – Escala Global.............................................................................................................1
1.2 – Escala Regional..........................................................................................................2
1.3 – Escala Local...............................................................................................................3
2 – PROGNÓSTICO.............................................................................................................7
2.1 – Escala Global.............................................................................................................7
2.2 – Escala Regional..........................................................................................................7
2.3 – Escala Local..............................................................................................................8
3 – MEDIDAS RECOMENDÁVEIS...........................................................................................9
4 – PRIORIZAÇÃO..............................................................................................................9
Referências.................................................................................................................…...10
Introdução
O presente trabalho visa apresentar os aspectos relevantes básicos para o desenvolvimento do
tema “micro-clima e eventos climáticos extremos”, que fará parte do documento denominado
Pareceres Temáticos (Nível D), a ser elaborado pelo Instituto Pereira Passos para o Seminário "Rio
– Próximos 100 Anos" – A Cidade contra o Aquecimento Global.
Para tal, são considerados como referências o Relatório do IPCC de 2007 e os documentos
elaborados pelo CPTEC/INPE sobre o Clima, uma vez que são os mais consolidados até então. Para
os aspectos locais, estão sendo desenvolvidos estudos diagnósticos envolvendo os diversos
aspectos associados ao micro e meso-climas do Rio de Janeiro.
Serão abordados os seguintes aspectos: Diagnóstico, Prognóstico, Medidas recomendáveis e
Priorização.
1.DIAGNÓSTICO
1.1 – Escala Global
Estatísticas fundamentadas em um grande número de observações, além de numerosos estudos,
confirmam que durante as últimas décadas, em algumas partes do mundo, foram detectadas
1
Texto elaborado para o Instituto Pereira Passos, para subsidiar os debates do Seminário de Reação: Rio, próximos 100 anos.
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modificações nas características climáticas. Especificamente, na última década, em ambos os
hemisférios, não apenas exemplos de degelo, mas também de elevação significativa do nível do
mar, precipitações excepcionalmente intensas, estiagens severas em regiões habitualmente
úmidas, processos de desertificação, ondas de calor, etc. têm sido interpretados cautelosamente
pela comunidade científica como fenômenos associados, principalmente, ao aquecimento global.
A década de 1990, segundo o Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas, foi a
mais quente desde que as primeiras medições começaram a serem feitas na década de 1860, o
que dá indicações de estreita associação com o aumento do uso de combustíveis fósseis. O ano de
1998 foi o mais quente da história, com +0,54ºC acima das Normais Climatológicas do período
1961-90. O período 1994-2006 apresentou recordes de temperaturas elevadas. O verão de 2003,
muito provavelmente, tenha sido o mais quente desde 1500 na Europa. Grandes inundações
assolaram inúmeras cidades do mundo, ocasionando destruição e mortes.
1.2 – Escala Regional
1.2.1 – Temperatura
Para o Brasil, Marengo et al. (2007), evidenciaram um aumento da temperatura média de
aproximadamente 0,75 ºC até o final do Século XX em relação as Normais Climatológicas 1961-90,
que é de 24,9 ºC. O ano de 1998 se configurou como o mais quente no Brasil, com até mais 0,95
ºC em relação à mesma Normal. As tendências de aquecimento são detectadas ao nível anual e
sazonal, com maiores aquecimentos no inverno e primavera (Obregon e Marengo, 2007).
1.2.2 – Precipitação
Os mesmos autores citados anteriormente registraram tendências positivas de até +120
mm/década na maior parte do Sul e Sudeste do Brasil no período 1951-2002, assim como
algumas tendências negativas no Amazonas, Bahia, Minas Gerais e Rio de Janeiro. Para o Nordeste
e Amazônia, as chuvas não evidenciaram tendências significativas.
1.2.3 – Eventos Extremos
Os registros observacionais históricos têm mostrado tendências positivas na freqüência de noites e
dias quentes e tendências negativas na freqüência de noites e dias frios, bem de acordo com os
padrões de aquecimento global.
Quanto a precipitação para o Sudeste da América do Sul foi observado um aumento da
quantidade de episódios com maiores intensidades pluviométricas no período 1961-2000, muito
embora os totais anuais assim não o indiquem.
Isto é consistente com tendências positivas de grande magnitude nas temperaturas mínimas
e em menor grau das temperaturas máximas no Brasil, como já destacado no item anterior.
Os dados das estações mostram uma tendência de aumento dos episódios de chuvas
intensas, sobretudo nos estados de SP, PR, RS. Nessa análise não foi possível enfocar os demais
estados por deficiência de dados meteorológicos.
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1.2.4 – Furacões
A temporada 2005 de furacões serve para ilustrar as significativas perturbações por que passa o
planeta. O número de furacões nas categorias 4 e 5 aumentou nesse ano. Foram os casos do
furacões Katrina, em 28/08/2005, e o Rita, em 21/09/2005.
Estatísticas recentes envolvendo séries temporais permitiram estabelecer a relação entre o
aumento da temperatura do mar e a ocorrência de furacões nas categorias 4 e 5. Para o Brasil, a
maior evidência foi a ocorrência do primeiro “furacão”: o Catarina, em março de 2004, próxima a
costa de Santa Catarina. Foi também, ao que tudo indica, o primeiro furacão observado no
Atlântico Sul.
Os ciclones extratropicais no Atlântico Sul são sistemas de intensa atividade, tendo seus
maiores efeitos na formação de pista de ondas, que podem levar a fortes ressacas no litoral do Rio
de Janeiro. Climatologicamente, ocorrem de maio a setembro.
1.3 – Escala Local
O levantamento de evidências locais esbarrou com as seguintes dificuldades:
Escasso número de estações meteorológicas que, além disso, se encontram muito dispersas na
Cidade;
As séries históricas existentes envolvem períodos e extensões distintos, o que dificulta a
detecção de variações climáticas de longo-prazo;
As mudanças efetuadas na localização das estações. Por exemplo: a Estação Climatológica
Principal do Rio de Janeiro, que gerou na Cidade a maior série histórica, já apresentou várias
mudanças de endereço;
As modificações no entorno das estações, como conseqüência da expansão urbana.
Mesmo assim, foi possível realizar algumas análises locais, como segue.
1.3.1 – Temperatura
As plotagens conjuntas das curvas de temperatura média, máxima e mínima mensais, nos
períodos 1931-60 e 1961-90, são mostradas, respectivamente, na Figura 1, partes (a), (b) e (c).
Tais figuras revelam que os valores mensais de cada parâmetro sofreram aumentos entre o
primeiro e segundo períodos, chegando até pouco mais de 1ºC. Tais incrementos, no entanto, se
justificam, dominantemente, em razão das alterações de uso e cobertura do solo, havendo, no
entanto, uma pequena proporção decorrente das fontes de calor e efeito estufa locais. Não seria
prudente incluir o aquecimento local como um quarto fator para justificar as alterações entre os
períodos consecutivos de 30 anos.
As Figuras 2 e 3 mostram, respectivamente, as variações mensais da temperatura média do
ar no Rio de Janeiro (1960-89) e Bangu (1960-77). Apesar dos limitados períodos, ficaram
evidenciadas suaves tendências de aumento das temperaturas ao longo dos anos.
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Outras análises temporais de temperatura estão sendo desenvolvidas a partir dos dados
históricos dos aeroportos situados na Cidade do Rio de Janeiro, oriundos do Comando da
Aeronáutica.
Figura 1 - Normais climatológicas da temperatura média do ar. Estação Climatológica Principal
do Rio de Janeiro. Períodos: 1931-60 e 1961-90.
(a)
(b)
(c)
Figura 2 - Série temporal da temperatura média mensal no Rio de Janeiro no período 19601989.
TEMPERATURA MÉDIA COMPENSADA - RIO DE JANEIRO/RJ (1960 a 1989)
35,00
y = 0,0001x + 23,648
2
R = 3E-05
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
jan/89
jan/88
jan/87
jan/86
jan/85
jan/84
jan/83
jan/82
jan/81
jan/80
jan/79
jan/78
jan/77
jan/76
jan/75
jan/74
jan/73
jan/72
jan/71
jan/70
jan/69
jan/68
jan/67
jan/66
jan/65
jan/64
jan/63
jan/62
jan/61
jan/60
0,00
Fonte: INMET.
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1.3.2 – Precipitação
A precipitação é uma das variáveis meteorológicas mais importantes para os estudos climáticos e
para muitas avaliações ambientais.
A plotagem conjunta das curvas de precipitação total média nos períodos 1931-60 e 1961-90
(Figura 4) evidencia um aumento dos totais pluviométricos apenas para os meses de abril a
outubro e dezembro, entre o primeiro e segundo períodos.
Figura 4 – Normais climatológicas da precipitação pluviométrica. Estação Climatológica
Principal do Rio de Janeiro. Períodos: 1931-60 e 1961-90.
A precipitação no Rio de Janeiro também pode ser avaliada quanto aos seus máximos valores
dos totais diários e de 1 hora. As denominações das estações pluviométricas, as instituições a que
pertencem, os períodos de dados e os valores e datas de ocorrência de seus registros máximos
são mostradas no Quadro 1. As indicações de mês e ano para os totais de 24 horas são válidas,
apesar de algumas vezes se referirem a anos não inseridos nos períodos indicados.
Observam-se registros que indicam situações extremas. Fica clara a grande variabilidade
espaço-temporal das precipitações na Cidade.
Quadro 1 – Relação das estações avaliadas no presente estudo.
#
ESTAÇÃO
Fonte
Período de
Dados
Precipitação Máxima
24 horas
Total
(mm)
Mês/Ano
1 hora
Total
(mm)
Data
1
BENFICA
SERLA
1972 A 1981
313,4
fev/71
-
-
2
CAFUNDÁ
SERLA
1969 A 1981
163,0
fev/71
-
-
3
CAJU
SERLA
1972 A 1981
121,0
dez/81
-
-
4
CAMORIM
SERLA
1972 A 1981
204,8
dez/81
-
-
5
CAPELA MAYRINK
SERLA
1976 A 2004
246,4
dez/88
-
-
6
CHACARÁ DO CABEÇA
SERLA
1967 A 1981
155,4
jun/79
-
-
7
CIDADE DE DEUS
SERLA
1969 A 1976
106,5
abr/77
-
-
8
CIDADE UNIVERSITÁRIA
SERLA
1970 A 1976
280,9
fev/71
-
-
9
COPEBA
SERLA
1976 A 1993
321,3
fev/71
-
-
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1969 A 2003
215,2
jun/94
-
-
SERLA
1969 A 1981
274,4
abr/77
-
-
SERLA
1970 A 1981
259,2
abr/90
-
-
SERLA
1965 A 1981
289,3
mai/76
-
-
IRAJÁ
SERLA
1965 A 1978
339,6
fev/71
-
-
15
LOBO JÚNIOR
SERLA
1965 A 1981
330,5
fev/71
-
-
16
MACUIBA
SERLA
1972 A 1981
151,8
dez/81
-
-
17
PARADA DE LUCAS
SERLA
1964 A 1981
339,4
fev/71
-
-
18
PRAÇA ROCCO
SERLA
1968 A 1980
312,9
fev/71
-
-
19
REALENGO
SERLA
1965 A 1999
191,7
fev/71
-
-
20
URCA
GEORIO
1997 A 2007
156,0
fev/71
57,2
24/10/05
21
TIJUCA
GEORIO
1997 A 2007
282,3
fev/71
78,2
17/02/98
22
SANTA TERESA
GEORIO
1997 A 2007
211,9
fev/71
70,2
07/01/98
23
GRAJAÚ
GEORIO
1997 A 2007
200,4
fev/98
90,3
17/02/00
24
ILHA DO GOVERNADOR
GEORIO
1997 A 2007
163,9
dez/81
68,4
10/01/97
25
PENHA
GEORIO
1997 A 2007
162,0
fev/88
59,6
27/01/06
26
MADUREIRA
GEORIO
1997 A 2007
168,1
fev/88
79,2
27/01/06
27
IRAJÁ
GEORIO
1997 A 2007
134,6
fev/00
65,2
17/02/00
28
BANGU
GEORIO
1997 A 2007
127,0
abr/07
52,4
27/01/06
29
PIEDADE
GEORIO
1997 A 2007
167,8
jan/98
69,9
17/02/00
30
SAÚDE
GEORIO
1997 A 2007
181,7
jan/98
82,0
27/01/06
31
CACHAMBI
GEORIO
1997 A 2007
194,6
mar/03
73,8
27/01/06
32
ANCHIETA
GEORIO
1997 A 2007
130,6
jan/98
72,6
27/01/06
33
SUMARÉ
GEORIO
1997 A 2007
261,6
dez/01
103,4
27/01/06
34
LARANJEIRAS
GEORIO
2000 A 2007
176,0
dez/01
72,0
27/01/06
35
SÃO CRISTÓVÃO
GEORIO
2000 A 2007
136,0
mar/03
72,2
15/03/04
36
RIO DE JANEIRO
INMET
1997 A 2007
54,8*
abr*
-
-
37
TANQUE
GEORIO
1997 A 2007
176,9
jan/98
78,3
09.01.97
38
CIDADE DE DEUS
GEORIO
1997 A 2007
172,1
jan/98
73,8
27.01.06
10
ELETROBRÁS
11
FLORIANÓPOLIS
12
FUNABEM
13
ILHA DO GOVERNADOR
14
SERLA
Outras análises temporais de precipitação estão sendo desenvolvidas a partir dos dados históricos
dos aeroportos situados na Cidade do Rio de Janeiro, oriundos do Comando da Aeronáutica.
1.3.3 – Eventos Extremos
Intensos complexos convectivos de meso-escala também tem sido observados historicamente no
Brasil, levando a situações meteorológicas extremas de ventos fortes e precipitação, conforme
relatado por Silva Dias (1987), Figueiredo e Scolar (1990 e 1996), entre outros.
Para o Rio de Janeiro, Maia et al (2007) elaboraram um parecer técnico, descrevendo a
situação diagnóstica da atmosfera nos dias 10 e 11 de janeiro de 2003 na região da baía de
Sepetiba, onde ocorreram ventos, historicamente, extremos, gerados pela formação de um
sistema ciclônico no litoral do Rio de Janeiro. Tal sistema foi classificado como de extrema
intensidade, curta duração e de rara ocorrência. A extrema magnitude dos ventos registrados
pelas estações meteorológicas do Porto de Sepetiba e do Comando da Aeronáutica, em Santa
Cruz, permitiu, por analogia, enquadrar o episódio na Categoria 1 de um tornado (Escala Fujita) e
de um furacão (Escala Saffir-Simpson).
Outras avaliações diagnósticas, como a incidência de ciclones extratropicais no Atlântico Sul
(incluindo localização, intensidade, distância do litoral do Rio de Janeiro e efeitos meteorológicos
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locais), as características das descargas atmosféricas, as formações de ilhas de calor urbano, as
características da estabilidade atmosférica e as variações na altura da camada de mistura (estas
duas permitindo uma associação com a qualidade do ar) ainda estão em fase de desenvolvimento.
2. PROGNÓSTICO
2.1 – Escala Global
O Relatório do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (2007) apresenta um esboço
dos possíveis impactos do aquecimento global no planeta considerando, para 2100, os cenários de
temperaturas entre 2ºC e 4,5ºC acima dos níveis pré-industriais, sendo a "melhor estimativa" de
uma elevação de 3ºC.
As conseqüências previstas para os diferentes níveis de aumento da temperatura envolvem
impactos sobre as geleiras, na produção mundial de cereais, saúde humana, índice de
mortalidade, enchentes, extinção de espécies, falta d’água, colapso da floresta Amazônica,
correntes marítimas, monções, elevação do nível dos oceanos, entre outros. Os fenômenos
atmosféricos tendem a ser mais intensos em algumas regiões, com chuvas fortes, ondas de calor,
intensificação de furacões, além uma série de alterações nos regimes climáticos locais em muitas
partes do mundo.
2.2 – Escala Regional
2.2.1 – Temperatura
As projeções mais recentes do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas indicam, para o
Brasil, um aumento da temperatura média no ar até 4ºC acima da média climatológica do período
1961-90 para o ano de 2100.
Para um cenário de altas (baixas) emissões, a temperatura média do ar no Brasil, em 2100,
pode aumentar até 28,9ºC (26,3ºC), tomando como referência a média de 25.0ºC para o período
1961-90 (Marengo 2007).
2.2.2 – Precipitação
As projeções de mudança nos regimes e distribuição de chuva, derivadas dos modelos globais para
climas mais quentes ainda não são conclusivas, sendo grandes as incertezas.
Para a Amazônia e Nordeste, as indicações gerais são de redução das chuvas, enquanto no
Sul, Sudeste e Centro-Oeste os prognósticos não mostram mudanças perceptíveis, muito embora
possam ser mais intensas e muito mais mal distribuídas do que nos dias de hoje.
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2.2.3 – Eventos Extremos
As principais projeções de extremos se dão para a segunda metade do Século XXI, com aumento
geral dos extremos de temperatura, implicando em noites mais quentes, ondas de calor, e nos
indicadores de eventos extremos de chuva.
As projeções futuras de extremos de temperatura e chuva no continente são consistentes,
como poderia ser esperado num clima mais quente, devido ao aumento na concentração de gases
de efeito estufa até 2100.
Na escala continental, em relação à precipitação, os cenários sugerem que, no futuro, a
estação chuvosa na Região Nordeste deve apresentar chuvas mais fracas, enquanto para a Região
Norte as indicações são de reduções de chuva a nível anual e sazonal, especialmente nos
trimestres dezembro-janeiro-fevereiro e março-abril-maio. Para as Regiões Sul, Sudeste e CentroOeste os sinais de mudanças são mais fracos e com baixo nível de confiança.
2.2.4 – Furacões
Existem incertezas na possibilidade de ter mais furacões como Catarina no Atlântico Sul devido ao
aquecimento global, muito embora, alguns renomados institutos de pesquisas climáticas do Reino
Unido e Japão tenham dado indicações de condições mais favoráveis para o desenvolvimento de
furacões no Atlântico Sul em cenários de aquecimento global mais pessimistas.
2.3 – Escala Local
2.3.1 – Temperatura
As poucas séries meteorológicas locais avaliadas até então dão indicações de tendências de
aumento das temperaturas médias mensais, sobretudo no inverno, Os dias tendem a se tornar
mais quentes, assim com as mínimas noturnas tendem, a ser mais elevadas. A ilha de calor da
Cidade, hoje em dia localizada na região Bangu, Realengo e entorno tende a se ampliar. Estudos
nesse sentido estão ainda sendo desenvolvidos.
2.3.2 – Precipitação
As precipitações estão se mostrando muito mais mal distribuídas temporalmente do que em anos
anteriores. Longos de períodos de estiagem tendem a ocorrer. A quantidade de precipitação tende
a ser maior em episódios concentrados, segundo mostram os registros meteorológicos que estão
sendo ainda analisados.
2.3.3 – Eventos Extremos
Tem-se observado alterações significativas de eventos meteorológicos, tais como:
•
Intensificação de ventos associados a tempestades e vórtices ciclônicos no Oceano,
próximos ao litoral do Rio de Janeiro;
•
Intensificação Cumulonimbus e chuvas locais fortes;
•
Trajetórias mais litorâneas de Cumulonimbus frontais;
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•
Aumento das precipitações nas encostas litorâneas voltadas para o Oceano;
•
Aumento da instabilidade atmosférica no verão, com correspondente aumento dos
episódios de chuvas fortes e inundações, sobretudo na baixada Fluminense;
•
Aumento das concentrações de ozônio ar urbano, decorrentes do aumento da frota
circulante e do aquecimento urbano;
•
Aumento do número de queimadas nas áreas de preservação situadas no município.
•
3. MEDIDAS RECOMENDÁVEIS
As principais recomendações para o enfrentamento do problema são as seguintes:
•
Estabelecimento de uma rede de monitoramento climático cobrindo o território municipal,
capaz de permitir a elaboração futura de um “Atlas Climatológico do Rio de Janeiro”;
•
Formatação de um banco de dados climáticos, incorporando informações históricas de
outras instituições, bem como os registros a serem gerados pela rede de monitoramento
climático do município;
•
Desenvolver estudos relacionados às ilhas de calor urbano;
•
Implementar um programa de aumento da cobertura vegetal, visando neutralizar as
emissões de CO2 e atenuar os impactos da ampliação de ilhas de calor;
•
Estabelecer as relações atuais estimar a exposição ao risco decorrente das mudanças
climáticas;
4. PRIORIZAÇÃO
•
Implantação de uma rede básica de monitoramento ambiental.
•
Ampliação do apoio do Fundo de Conservação Ambiental do Município aos estudos relativos
aos impactos das mudanças climáticas no Rio de Janeiro.
•
Criação de uma infra-estrutura para gestão e estudos de temas ligados às mudanças
climáticas.
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Referências:
DINIZ, E. M.; BARTHOLOMEU, D. B.; AIMOLA, L. L. ROCHA, M. T. Considerações sobre as
Mudanças Climáticas Globais. Instituto de Assuntos Avançados. Universidade de São Paulo. São
Paulo. 2006.
FIGUEIREDO, J.C. e J. SCOLAR, 1996: Estudo da trajetória dos sistemas convectivos de
mesoescala na América do Sul. VII Congreso Argentino de Meteorologia e VII Congreso
Latinoamericano e Ibérico de Meteorologia, Buenos Aires, Argentina, Setembro 1996, 165-166.
FRANÇA, J. R. A. Análise do Fluxo Médio de Radiação de Onda Longa Emitida pela Superfície
Terrestre Usando NOAA-AVHRR: Aplicação na Determinação de Ilhas de Calor na Área
Metropolitana da Cidade do Rio de Janeiro; XI Congresso Brasileiro de Meteorologia; 2000.
G. O. OBREGÓN; MARENGO, J. A. Mudanças Climáticas Globais e Efeitos sobre a Biodiversidade.
Sub projeto: Caracterização do clima atual e definição das alterações climáticas para o território
brasileiro ao longo do Século XXI. Relatório 2: Caracterização do clima no Século XX no Brasil:
Tendências de chuvas e Temperaturas médias e extremas. Ministério do Meio Ambiente.
CPTEC/INPE. São Paulo. 2007.
MAIA, L. F. P. G.; FRANÇA, G. B.; FRANÇA, J. R. A. EVENTOS EXTREMOS NO RIO DE JANEIRO.
ESTUDO DE CASO: EPISÓDIO OCORRIDO EM ITAGUAÍ – RJ EM 10/01/2003. Parecer Técnico.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. 2006.
MARENGO, J. A. Mudanças Climáticas Globais e Efeitos sobre a Biodiversidade. Sub projeto:
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longo do Século XXI (Relatório nº 1: Caracterização do clima no Século XX e Cenários Climáticos
no Brasil e na América do Sul para o Século XXI derivados dos Modelos Globais de Clima do IPCC).
Ministério do Meio Ambiente. CPTEC/INPE. São Paulo. 2007.
MARENGO, J. A.; NOBRE, C. A; SALATI, E.; AMBRIZZI, T. Mudanças Climáticas Globais e Efeitos
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climáticas para o território brasileiro ao longo do Século XXI (Sumário Técnico). Ministério do Meio
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SCOLAR, J. e J.C. FIGUEIREDO, 1990: Análise das condições sinóticas associadas a formação de
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455-461.
SILVA DIAS, M.A.F., 1987: Sistemas de mesoescala e previsão de tempo a curto prazo. Rev. Bras.
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SILVA DIAS, P.L. (2005) Mudanças climáticas; como conviver com as incertezas sobre os cenários
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