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Título: Impactos da urbanização e calor antropogênico em eventos extremos de chuva e temperatura em Manaus: estudo de modelagem urbana
Título(s) alternativo(s): Impacts of urbanization and anthropogenic heat on extreme rainfall and temperature events in Manaus: urban modeling study
Autor: Farias, Carla de Souza
Orientador: Candido, Luiz Antonio
Coorientador: Capistrano, Vinicius Buscioli
Palavras-chave: Área Urbana
Extremo de precipitação
Manaus
Modelo WRF/SLUCM
Calor Antropogênico
Data do documento: 22-Mar-2024
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Programa: Clima e Ambiente - CLIAMB
Abstract: This study offers an in-depth perspective on the effects of urbanization in Manaus, exploring the interactions between urban presence, rainfall extremes and Anthropogenic Heat Flow (AHQ). The first part highlighted the significant influence of urbanization on the intensification of extreme rainfall events, modifying the temporal and spatial patterns associated with this change. By replacing forested areas with urban surfaces, the diurnal precipitation pattern was modified, prolonging the duration of extreme precipitation systems over the urban area and increasing the risk of flooding. The urban configuration contributed to the increase in air and surface temperatures, impacting the latent heat flow and influencing the behavior of precipitation. Urban areas, with materials that retain heat, resulted in more intense rainfall, while forested areas maintained frequent but lower intensity rainfall favored by evapotranspiration. By exploring anthropogenic influence, the second phase estimated the QAH in Manaus. Vehicular, stationary and metabolic sources contributed to an average of 13.04 W/m2, with maximums correlated to peak hours of urban activity. The spatial distribution revealed a direct influence of population density on the QAH, with densely populated areas exhibiting maximum magnitudes of 35 W/m2. Later, the direct effects of QAH on extreme events were explored, using simulations in scenarios with (URBAH) and without QAH (URB). QAH was found to contribute to significant increases in temperature, impacting the surface energy balance and resulting in greater cloud cover. Although the occurrence of extreme precipitation is sensitive to QAH, it is not determinant, highlighting the complexity of these interactions. The presence of QAH directly modulates precipitation, influencing the height of the atmospheric boundary layer (CLA), emerging as a crucial factor in cloud formation and precipitation intensity. These studies advance the understanding of the complex mechanisms linking urbanization, anthropogenic heat and climate extremes in Manaus. Continuous improvement of this research is vital to address emerging climate challenges in tropical urban environments, contributing significantly to the understanding and mitigation of QAH impacts in the Amazon region.
Resumo: Este estudo oferece uma perspectiva aprofundada dos efeitos da urbanização em Manaus, explorando as interações entre a presença urbana, extremos de chuva e o Fluxo do Calor Antropogênico (QAH). A primeira parte destacou a influência significativa da urbanização na intensificação de eventos extremos de chuva, modificando os padrões temporais e espaciais associados a essa alteração. Ao substituir áreas florestadas por superfícies urbanas, o padrão diurno de precipitação foi modificado, prolongando a duração dos sistemas de precipitação extrema sobre a área urbana e aumentando o risco de inundações. A configuração urbana contribuiu para o aumento das temperaturas do ar e da superfície, impactando o fluxo de calor latente e influenciando o comportamento da precipitação. Áreas urbanas, com materiais que retêm calor, resultaram em chuvas mais intensas, enquanto áreas florestadas mantiveram chuvas frequentes porém de menor intensidade favorecido pela evapotranspiração. Ao explorar a influência antropogênica, a segunda fase estimou o QAH em Manaus. Fontes veiculares, estacionárias e metabólicas contribuíram para uma média de 13.04 W/m2, com máximos correlacionados aos horários de pico de atividade urbana. A distribuição espacial revelou influência direta da densidade populacional sobre o QAH, com áreas densamente povoadas exibindo magnitudes máximas de 35 W/m2. Posteriormente quando explorado os efeitos diretos do QAH em eventos extremos, utilizando simulações em cenários com (URBAH) e sem QAH (URB). Constatou-se que o QAH contribui para aumentos significativos na temperatura, impactando o balanço de energia da superfície e resultando em uma maior cobertura de nuvens. Embora a ocorrência de precipitação extrema seja sensível ao QAH, este não é determinante, destacando a complexidade dessas interações. A presença do QAH modula diretamente a precipitação, influenciando a altura da camada limite atmosférica (CLA), emergindo como fator crucial na formação de nuvens e intensidade das precipitações. Esses estudos avançam na compreensão dos mecanismos complexos ligando urbanização, calor antropogênico e extremos climáticos em Manaus. O aprimoramento contínuo dessas pesquisas é vital para enfrentar os desafios climáticos emergentes em ambientes urbanos tropicais, contribuindo significativamente para a compreensão e mitigação dos impactos do QAH na região amazônica.
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