Weather regimes and summer extreme precipitation observed and simulated in central Brazil

Na Região Central do Brasil, a atuação do Sistema de Monções da América do Sul – SMAS é responsável pela precipitação de verão. Eventos extremos, tanto de excesso de chuva quanto sua ausência, ocorrem durante o verão, resultando na variabilidade do fornecimento de água na região do Distrito Federal (DF). Para compreender a relação entre a circulação atmosférica global e a precipitação extrema na área do DF é utilizada a técnica de redes neurais, os Mapas Auto-Organizáveis ou Mapas de Kohonen, combinada com a Classificação Hierárquica Ascendente. O estudo foi realizado com campos de vento em 850 hPa da reanálise ERA-Interim, no período de 1989 a 2006, para diagnóstico e com campos de vento simulados pelo Modelo Climático Regional – RegCM3, para o mesmo período. No estudo diagnóstico foram identificados nove Regimes de Tempo (RT): um grupo com quatro RTs representando variações da fase ativa do SMAS, ou seja, convergência de massa na região central do país, dois regimes posicionados ao norte influenciado pela Oscilação Madden-Julian (OMJ), e outro posicionado ao sul do DF, influenciado pelas ondas de Rossby; e, um grupo com cinco RTs associados à fase inativa do SMAS, ou regimes de transição, com a presença do Jato de Baixos Níveis (JBN) e pouca ocorrência de eventos extremos na parte central do país. A identificação e caracterização de RTs simulados agruparam seis RTs: dois relacionados à fase ativa do SMAS com ocorrência de dias extremos chuvosos, dois relacionados à fase inativa e dois RTs transientes, esses com menos extremos. Os RTs formam um ciclo obtido pelas probabilidades de transição. Esses resultados fornecem informações adicionais para compreender melhor a variabilidade intra-sazonal regional, tanto observada quanto simulada. Para trabalhos futuros, outras variáveis meteorológicas regionais podem ser utilizadas para identificar os RTs e outros modelos podem ser verificados por esta técnica. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACTIn central Brazil, the South America Monsoon System – SAMS is responsible for summer precipitation. Extreme rainfall or dry events occur during the summer season, resulting in variability of the water supply in the Distrito Federal (DF) region. To understand the relationship between the global atmospheric circulation and extreme precipitation in DF, the artificial neural networks, Self-Organizing Maps or Kohonen Maps, combined with the Hierarchical Ascendant Classification was applied. The diagnosis study used wind field at 850 hPa from ERA-Interim reanalysis, from 1989 to 2006, and simulated winds by Regional Climate Model – RegCM3. In the diagnostic study, nine weather regimes (WR) were identified: a group with four WRs representing variations of the active phase of the SMAS, convergence mass in the central region of the country, two positioned north from DF, influenced by the Madden-Julian Oscillation (MJO), and another positioned south of DF, influenced by Rossby waves; and a group with five RTs associated with the break phase of the SMAS, or transitional regimes, with the presence of Low Levels Jet (LLJ) and low occurrence of extreme events in the central part of the country. The characterization of the simulated WRs clustered six WRs: two WRs were related to the active phase of the SAMS with the occurrence of extreme rainy days; two WRs were related to the break phase; and two WRs transients, related to less extreme rainy days. Simulated WRs formed a cycle obtained by transition probabilities. These results provide additional information to a better understanding of the observed and simulated regional intra-seasonal variability. For future work, other regional meteorological variables can be used to identify the WRs, and other models can be verified using this method