This work aimed to analyze the average temperature and rainfall in the Southern and Steppe regions of the State of Rio Grande do Sul, Brazil, obtained by three global climate models regionalized by the Eta model (CANESM2, HADGEM2-ES and MIROC5) for the historical period, and two future climate scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5), subdivided into three periods: F1 (2006-2040), F2 (2041-2070), and F3 (2071-2099). The analysis was conducted by applying the trend tests Mann Kendall’s, Sen’s Slope and Pettitt’s to the dataset. The study noted an increase in temperature, and that the highest temperatures will occur at the end of the century. For the three climate models, temperatures will be milder in the RCP 4.5 scenario, mostly, when compared to the RCP 8.5. For those scenarios, a significant increase up to 0.95 C/year was observed in the temperature of all series, with the years of change in the mean values occurring between 2048 and 2060. The projections also suggest that there may be an increase in the average accumulated rainfall in the future periods analyzed, with exception of the result found with CANESM2 model at the RCP 8.5 scenario, which showed a significant decrease of annual rainfall in all series, ranging approximately from -3,1 to -6,6 mm/year. Those significant changes in mean of the rainfall series are expected for the late 2070’s. With exception of this result, most cities and models indicate an increase in rainfall regimes, with clear variations between models and scenarios.

The transboundary Mirim-São Gonçalo watershed (MSGW) is of a paramount importance for the development of its region, mainly for the agricultural sector. Obtaining climate data is fundamental in the management of water resources, as it allows estimating missing data, making long-term forecasts and checking possible trends. The European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) produces numerical weather forecasts, being the fifth generation of reanalysis (ERA5) the most recent. This work aimed to evaluate the efficiency of ERA5 in representing precipitation for the Brazilian side of MSGW, comparing its grid points data with the observed ones from rain gauges. For this purpose, the ERA5 and observed monthly climatological 1981-2020 rain data of the MSGW was calculated. The stationarity of the data was evaluated by applying the Mann-Kendall’s (MK) and Sen’s Slope (SS) tests, while the data homogeneity was verified with the Pettitt (Pt) test. For data validation, the Mean Absolute Percentage Error (MAPE), Root Mean Squared Error (RMSE) and Pearson's correlation coefficient (rpearson) were calculated. MK and SS tests verified that there is no significant trend in the majority of the precipitation series, while the Pt test pointed out that there is no significant changing point (5% of significance level). The error measures (MAPE and RMSE) were low while the rpearson presented high correlation values (strong and positive), indicating the good performance and the potential of the ERA5 model in representing the precipitation data in the MSGW.

A ocorrência de deficit de precipitação pode provocar estiagem, acarretando prejuízos econômicos e desabastecimento para uma determinada região ou município. O estado do Rio Grande do Sul (RS) é atingido por diversos sistemas meteorológicos que influenciam em seus regimes de precipitação. No verão 2019/2020 foi observado uma brusca redução nos acumulados mensais de precipitação no município de Pelotas - RS, ocasionando problemas para seu abastecimento urbano, bem como impactando diretamente nas safras agrícolas. O principal transporte de umidade em grande escala é realizado pelo escoamento do vento em baixos níveis (850 hPa). Assim, este trabalho analisou, por meio de dados de reanálise do ERA5, se durante o período de dezembro de 2019 à março de 2020 ocorreu alguma alteração no escoamento climatológico que explique, mesmo que parcialmente, a anomalia negativa de precipitação. Observou-se que os quatro meses em estudo apresentaram alterações no escoamento em baixos níveis, que teve diminuída ou eliminada a sua componente de norte, o que acarretou em valores de umidade e água precipitável menores que o normal. Flow at levels associated with the 2019/2020 summer precipitation deficit in the municipality of Pelotas - RS A B S T R A C TThe occurrence of rainfall deficit can cause drought, leading to economic losses and shortages for a given region or city. The State of Rio Grande do Sul (RS), Brazil, is reached by several meteorological systems that influence its precipitation rates. In the summer of 2019/2020 a sharp reduction of monthly precipitation rates in the municipality of Pelotas – RS was observed, causing problems for its urban water supply, as well as directly impacting agricultural crops. The main large scale transport of moisture is carried out by the low levels (850 hPa) wind flow. Thus, this study analyzed, using ERA5 reanalysis data, whether during the period from December 2019 to March 2020 there was any change in the climatological flow that explains, even partially, the negative precipitation anomaly. It was observed that these four months showed changes at low levels flow, presenting its northern component decreased or eliminated, leading to a decrease of the contribution of amazonian moisture, which resulted in lower than normal values of humidity and total column rain water.Keywords: Drought, ERA5, Rainfall Anomaly.

Particles of soot from forest fires are transported by the wind, reaching distant locations and being deposited on the soil through precipitation, which clears the atmosphere, taking suspended particulate matter into its drops. The general circulation over South America indicates the possibility of soot from forest fires in the Amazon and Pantanal to be transported to southern Brazil. The event called “black rain” was observed in the period from 11 to 13 September 2020 at São Francisco de Assis City, in Rio Grande do Sul State (RS), and so this work aims to analyze if there were any anomalies of the flow that favored the occurrence of this event, given that there was a large number of fires in this period. Through ERA5 reanalysis data and GOES-16 satellite images, it was observed that on the three days under study low-level flow to the south of Brazil was more intense than normal, with the Low Level Jet occurrences, and on days 12 and 13 such flow to the south was also observed at 500 hPa. The precipitation was due to the instability of an extended trough from the Northwestern Argentinean Low. Thus, it is believed that there was a contribution from circulation at low and mid levels in the occurrence of black rain over RS. Estudo preliminar sobre o caso da chuva negra no Rio Grande do Sul, Brasil: um ponto de vista sinóticoR E S U M OAs partículas de fuligem originadas de queimadas são transportadas pelo vento e podem atingir localidades distantes e serem depositadas no solo através da precipitação, que realiza uma limpeza na atmosfera, levando em suas gotas o material particulado suspenso. A circulação geral sobre a América do Sul indica a possibilidade de fuligem das queimadas da Amazônia e Pantanal serem transportadas para o sul do Brasil. O evento denominado de “chuva escura” foi observado no período de 11 a 13 de setembro de 2020 no município de São Francisco de Assis, no estado do Rio Grande do Sul (RS), e assim este trabalho tem como objetivo analisar se houve alguma anomalia do escoamento que favoreceu a ocorrência deste evento, haja vista que ocorreu um grande número de queimadas no período em questão. Por meio de dados de reanálise do ERA5 e imagens de satélite do GOES-16, observou-se que nos três dias em estudo o escoamento em baixos níveis para o sul do Brasil esteve mais intenso que o normal, inclusive com a ocorrência de Jato de Baixos Níveis, e nos dias 12 e 13 tal escoamento para sul também foi observado em níveis médios. A precipitação foi oriunda da instabilidade de um cavado estendido da Baixa do Noroeste Argentino. Desta forma, acredita-se que houve contribuição da circulação em baixos e médios níveis na ocorrência de chuva escura sobre o RS.Palavras-chave: Queimadas, Amazônia, Pantanal, ERA5, BNOA, JBN.

The climate of the south of Brazil is characterized by northern winds in a hegemonic way for the transfer of moisture. Thus, the goal here is to verify the impact of the meridional water vapor transport on the rainfall of the Mirim–São Gonçalo Watershed (MSGW), located in the extreme south of Brazil and essential for regional development. The study is based on the precipitation data from MSGW weather stations and ERA5 reanalysis data for the period 1981–2020, which allowed the analysis of the interactions between different climatological variables. The water vapor transport was analyzed using the vertically integrated water vapor flux (VIVF). Coefficients were obtained according to the VIVF values in two locations placed between the Amazon basin and southern Brazil, namely in Bolivia and Paraguay. The results show that the MSGW is directly impacted by moisture transport from the north in all seasons, and this transport is most significant at the 850 hPa level. In addition, the moisture and rainfall in the MSGW are also influenced by changes in the magnitude and direction of this flow, with an increase in transport in periods of El Niño, especially during spring. Therefore, the study brings insights into how changes in tropical South American climate, through a cascading effect, may affect the Mirim–São Gonçalo Watershed development in the middle latitudes from changes in the meridional water vapor transport, highlighting the importance of studying the tropical and extratropical interactions in South America for the MSGW management and sustainable development.

O crescimento rápido e descontrolado da urbanização, principalmente nos países em desenvolvimento, vem provocando impactos significativos tanto no meio ambiente quanto para a própria população. A existência de áreas altamente impermeabilizadas traz como consequência o aumento do volume escoado superficialmente, causando aumento nas vazões máximas de duas a dez vezes a vazão de pré-urbanização. Surge, então, a necessidade de alternativas que solucionem ou reduzam os problemas relacionados ao aumento do volume escoado, não somente que os transfiram para outro local. Neste sentido, pode-se aplicar as Melhores Práticas de Gestão (Best Management Practices – BMPs), medidas que servem no gerenciamento das águas pluviais em áreas urbanas, destacando-se os reservatórios de detenção. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia para avaliar a minimização do impacto hidrológico de uma bacia urbanizada para que ela se comporte de maneira hidrologicamente semelhante às condições de pré-urbanização, analisando os custos de implantação de bacias de detenção para evitar alagamentos à jusante. Para isso, fez-se uso de simulação hidrológica com modelo IPHS1 para determinação dos hidrogramas de saída dos afluentes da bacia estudada, que corresponde à bacia da Vila Santa Isabel, conhecida também como bacia Mãe D’água, de 3,39 km², localizada no município de Viamão/RS. Os resultados mostraram que a aplicação de uma técnica de otimização associada a um modelo hidrológico mostrou-se útil na avaliação dos custos de projetos de controle do escoamento pluvial urbano (bacias de detenção) para a bacia estudada. Além disso, mesmo sem a disponibilidade de dados hidrológicos observados e informações mais detalhadas acerca do processo de urbanização da área de estudo, foi possível, através da aplicação da metodologia apresentada, desenvolver cenários para análise do aumento da zona urbana e quantificação do impacto hidrológico, para que assim o problema de alagamentos fosse minimizado.