Rose Ane Pereira de Freitas

In this study, we evaluated the influence of COVID-19 social restrictions on tropospheric ozone (O₃) concentrations in Pelotas, a mid-sized city in southern Brazil, aiming to understand how anthropogenic emission reductions and seasonal climate patterns modulate urban air quality in the South American context. Using a combination of high-precision instruments and calibrated low-cost sensors, we monitored air quality from October 2019 to June 2020, capturing spatial and temporal variations under contrasting atmospheric conditions. Contrary to the general decrease in pollutants observed during the pandemic, ozone behavior showed non-linear responses, with concentration peaks linked to solar radiation and weekly emission cycles. These results suggest complex interactions between meteorological factors, regional atmospheric circulation, and localized emissions, which are essential to characterize in subtropical regions of South America under changing climate conditions. The study highlights the relevance of accessible monitoring technologies in understudied areas and contributes to regional-scale assessments of environmental vulnerability and urban exposure to atmospheric pollutants. Findings may support public health protection and environmental management strategies in southern Brazilian urban centers, within the broader framework of climate variability and environmental geosciences in South America.

O gelo marinho (GM) desempenha um papel fundamental no equilíbrio climático, influenciando as interações oceano-atmosfera na Península Antártica. Este estudo analisa a variabilidade sazonal e interanual da extensão do GM nos mares de Amundsen-Bellingshausen (MAB) e de Weddell (MW) entre 1979 e 2020, utilizando dados da reanálise ERA5 e testes estatísticos de Mann-Kendall e de Pettitt. Os resultados indicam redução significativa da cobertura de GM no MAB durante o verão e o outono austrais (~20%), em contraste com um aumento moderado em agosto e setembro (~10%), o que indica intensificação da sazonalidade. No MW, observou-se uma leve recuperação do GM em fevereiro e março (~18%). Essas variações estão associadas a modos de variabilidade climática e à baixa pressão do Mar de Amundsen (ASL).

Estimativas precisas de rajadas de vento são fundamentais para reduzir riscos em setores como transporte, agricultura, energia e defesa civil. No entanto, os modelos numéricos de previsão do tempo não fornecem essa variável de forma direta, sendo necessário o uso de parametrizações específicas. Este estudo teve como objetivo estimar rajadas de vento com base no campo de Energia Cinética Turbulenta (ECT) na Camada Limite Atmosférica (CLA). Foram aplicadas três parametrizações descritas na literatura, baseadas em espectros dimensionais de turbulência, além da proposição de um novo método, que representa o termo turbulento como o desvio padrão de uma função senoidal. As estimativas foram comparadas com dados horários de vento provenientes de Estações Meteorológicas de Superfície (EMS) do INMET, localizadas em seis municípios do Rio Grande do Sul: Bagé, Bento Gonçalves, Canela, Mostardas, Porto Alegre e Santa Maria. Os resultados indicaram que todas as metodologias foram capazes de reproduzir os padrões gerais de intensificação e enfraquecimento das rajadas. O novo método apresentou desempenho estável e menor tendência à superestimação. A cidade de Mostardas destacou-se negativamente devido à presença de convecção profunda, não captada pelas parametrizações baseadas exclusivamente na ECT. Os índices estatísticos (RMSE, BIAS e MAPE) confirmaram maior acurácia nas estimativas de rajadas de intensidade moderada, especialmente em regiões serranas. Os resultados reforçaram a viabilidade do uso da ECT como base física para estimativas de rajadas e indicaram o potencial do novo método proposto em ambientes atmosféricos complexos.

In the Atlantic Ocean, the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) sustains the climate of northeastern Brazil and northwestern Africa by modulating their rainy and dry seasons. Using observational data, radiosondes and Expendable Bathythermographs (XBTs), we investigated short-term ocean–atmosphere coupling across the ITCZ region along the 38° W meridian. The data represents synchronous measurements of the marine atmospheric boundary layer (MABL) and the ocean’s mixed layer (OML) for the period between 17 October and 8 November 2018. The ITCZ demonstrated pronounced variability in position, intensity, and width, driven by the changes in the predominance of northeast and southeast trade winds. These atmospheric changes directly impacted the Equatorial Divergence (ED), which transitioned from an asymmetric structure with shallower isothermal layer depths (ILDs) (~−14 m) around 11° N to a more homogenous region between 5° N and 10° N, with an average ILD of −21.83 ± 5.23 m. A comparison with ORAS5 and WOA23 indicates that the products reproduce the vertical thermal structure of the WTAO well (r² > 0.9) but systematically overestimate the temperature at the bottom of the ILD by 3–4 °C. The difference between the ILD and the mixed layer depth (MLD) is more pronounced south of the ED due to the Amazon River salinity front, advected by the NECC, but the ILD estimated from XBT data closely matches the MLD estimated for ORAS5 and WOA23 in the ED region. These unprecedented observations showcase, for the first time, short-term ocean–atmosphere coupled variability across the WTAO ITCZ region, highlighting the importance of atmospheric synoptic-scale processes in modulating the OML and the ED.

O granizo é um fenômeno meteorológico severo que frequentemente causa danos significativos à agricultura, afetando especialmente culturas de alto valor econômico, como o fumo. Este estudo caracteriza a distribuição temporal e espacial dos eventos de granizo que danificaram plantações de fumo no Rio Grande do Sul entre 1999 e 2018. Foram identificados os casos mais severos para a análise dos sistemas meteorológicos responsáveis. Dados da AFUBRA foram integrados com reanálises ERA-5, permitindo uma análise detalhada de três eventos de grande impacto. Observou-se que outubro concentrou o maior número de propriedades afetadas, seguido de novembro e dezembro, com maior frequência de eventos nas regiões central e sul do estado. O terceiro evento analisado destacou-se pelos danos mais expressivos, associados à presença de um jato de baixos níveis persistente, que intensificou a severidade do fenômeno.

This study investigates the pathways of aerosol transport from Africa towards the Western Tropical Atlantic Ocean (WTAO), and the consequent deposition of terrigenous particulates in the ocean's surface, especially relating the deposition of these elements with the position of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). The work uses meteorological, oceanographic and geochemical data collected in situ during the PIRATA (Prediction and Research Moored Array in the Tropical Atlantic) BR‐XVIII (hereinafter P18) campaign performed in October–November 2018 in along the 38° W meridian between 1° S and 15° N. Atmospheric radiosondes and Expendable Bathythermographs (XBTs), launched from aboard the Brazilian Navy, Research Vessel (R/V) Vital de Oliveira, allowed us to delineate the exact latitudinal band of the ITCZ and the associated ocean divergence occurring in the study area and period. Surface water samples were taken along the ship's track at the same locations where radiosondes and XBTs were launched. After processing in the laboratory, the water samples allowed us to estimate the concentrations of lithogenic, suspended particulate aluminium and iron in surface water. The Hybrid Single‐Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) back‐trajectory model was used to reconstruct the transport paths of aerosols (including aluminium and iron) originating from the African continent towards the WTAO, as well as the relation of these paths with the ITCZ position during the study period. Our results underline the influence of the ITCZ position on the aerosol paths and on the aluminium and iron deposition in the WTAO. The ITCZ position during the study period was, particularly, important for modulating the deposition of aluminium and iron in surface waters at about 10° N, the northern edge of the ITCZ at the time. This modulation was evident in the spatial distribution of the studied minerals at sea surface along the 38° W meridian, suggesting a barrier effect of the ITCZ on aerosol transport south of 10° N. Using satellite‐derived data of several sources, this study also identified the seasonal variations in aerosol inputs from Africa towards the open sea, with mineral dust predominantly originating from the Sahara and biomass burning aerosols originating from central and sub‐Saharan Africa. The unique integration of observational atmospheric, oceanographic and geochemical data used here allowed a comprehensive understanding of the complex interactions between the atmosphere and the ocean for modulating the deposition of aluminium and iron in the WTAO. These minerals are key to more complex processes such as the ocean's fertilisation and consequent productivity. Nevertheless, the possibility of other sources of minerals contributing to the concentrations found in the study area cannot be ruled out. These other sources can be the Amazon River discharge and the proximity of the Brazilian coast in the southern part of the 38° W meridian. In this sense, future complementary studies are indicated to be performed in our study region.

O objetivo deste trabalho é analisar a variabilidade dos extremos dos diassecos (CDD) e úmidos (CWD) consecutivos durante o período de plantio (outubro-novembro-dezembro) da soja na região do MATOPIBA entre os anos de 1980 a 2019. Foram utilizados dados diários de precipitação provenientes de Xavier et al. (2022), com resolução espacial de 0,1° x 0,1° e temporal de 1980 até 2019. Os índices climáticos extremos utilizados (CDDeCWD) foram definidos pelo ETCCDI (Expert Team on Climate Change Detection and Indices) e foram aplicadas técnicas estatísticas para maior conhecimento e compreensão da variabilidade da precipitação na região de interesse. Entre os principais resultados observa-se a tendência de aumento (diminuição) de 1 a 3 (1 a 2) dias/década (dias/dec) nos eventos CDD (CWD) em outubro, além de uma tendência de aumento (2 dias/dec) nos eventos CDD em dezembro. Tais resultados podem implicar no atraso na implementação da safra (outubro) e em déficit hídrico no período vegetativo da planta, devido às irregularidades das chuvas em dezembro. Ademais, verificou-se uma forte influência do fenômeno El Niño Oscilação Sul nos índices de precipitação, sendo mais um fator limitante nas distribuições das chuvas no MATOPIBA.

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.

The Brazil current (BC) is a westerly current that flows south along the Brazilian coast, being part of the Southern Brazilian Continental Shelf (SBCS). Recent studies have indicated a trend towards intensification and a shift to the south of the region where this current predominates. We analysed the seasonality of the relationship between atmospheric variables and sea surface temperature (SST) with potential trends and changes in the spatio‐temporal pattern of these variables from 1980 to 2020 over the BCs area in the South Atlantic Ocean. For this purpose, monthly data on SST, air temperature at 2 m above the surface (T2M), mean sea level pressure (MSLP), zonal wind (U10) and meridional wind (V10), obtained from ERA5 reanalysis, were used. Descriptive statistical analyses, trends using the Mann‐Kendall test, correlation matrices and Pettitt's test revealed a significant spatial correlation between the variables, with temporal trends of variation, especially over the BCs area. The meridional (zonal) wind predominantly exhibited a north–south (west–east) direction, supporting the hypothesis that the study region was displaced. Additionally, statistically significant positive trends were observed for SST (0.02°C ∙ dec⁻¹ in austral autumn, winter and spring and 0.01°C ∙ dec⁻¹ in austral summer), T2M (0.02°C ∙ dec⁻¹ in austral winter and spring), MSLP (0.05°C ∙ dec⁻¹ in austral autumn) and negative for U10 (−0.01°C ∙ dec⁻¹ in austral spring). Pettitt's test results confirm significant changes in the behaviour of most analysed variables from the late 1990s to the early 2000s. The post‐breakpoint periods of the variables consistently showed above‐average values compared to the pre‐breakpoint periods, supporting positive upward trends consistent with literature findings. In particular, they highlight the notable upward slope in SST in the BC region.

A canola (Brassica napus) tem se destacado como cultura essencial na rotação de culturas, oferecendo uma segunda fonte de renda durante o inverno em regiões predominantemente voltadas para culturas de verão, como o Rio Grande do Sul, principal produtor de canola no Brasil. Este estudo visa analisar a influência das condições meteorológicas na germinação da canola no Centro Agropecuário da Palma durante os meses de maio, junho e julho de 2022, considerando três épocas de semeadura: 06/05/22, 07/06/22 e 07/07/22. Foram avaliados dados de temperatura e precipitação, utilizando ferramentas online para análise do ambiente sinótico. Observou-se que, nas duas primeiras épocas de semeadura, as cultivares Diamond e Nuola emergiram em prazos distintos, enquanto na terceira época, não houve emergência devido ao excesso de precipitação acumulada. Os sistemas meteorológicos predominantes foram frentes frias e cavados associados à Baixa do Noroeste Argentino, o quais influenciaram significativamente os padrões de precipitação durante o período de estudo. Conclui-se que, para a germinação da canola em áreas de baixa altitude na região investigada, a quantidade de precipitação desempenhou um papel crucial, especialmente induzida por sistemas frontais frios. Este estudo destaca a importância de compreender os padrões atmosféricos locais para manejar eficazmente a cultura da canola em diferentes épocas de semeadura.