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O objetivo do estudo é determinar, através de uma análise climatológica, os eventos extremos de calor e frio em nove das principais capitais do Centro-Sul do Brasil e seus impactos a vida e saúde humana, de modo a identificar os principais padrões sinóticos associados. Os eventos extremos de temperatura são selecionados com base no regime térmico diário, utilizando dados observados INMET. Todos os períodos são considerados e analisados para relacioná-los ao impacto na vida e saúde humana por uma nova abordagem de análise de conforto térmico. Dados da reanálise MERRA-2 foram utilizados em uma validação, com o intuito de verificar a viabilidade de seu uso como substituição aos dados observados no regime térmico, e também para gerar campos médios de anomalias dos casos de extremo calor e de frio para cada cidade estudada. Os resultados mostram que a região Sul do Brasil é muito influenciada por temperaturas extremas, com alta frequência de casos de calor e frio. Na região Sudeste, São Paulo e Belo Horizonte apresentaram relativamente poucos casos nos dois extremos, enquanto o Rio de Janeiro se mostrou muito suscetível à ocorrência de casos de calor. Em Brasília e Goiânia a frequência de extremos frios foi baixa, porém os casos de calor se destacaram principalmente na capital goiana. Rio Branco foi a cidade em que mais houve eventos de extremo calor neste estudo e com uma frequência significativa de extremos frios. Para a maioria das cidades, foi encontrada uma tendência no aumento na quantidade de extremos de calor entre o final da década de 90 e início dos anos 2000, ao passo em que há uma diminuição dos extremos frios neste mesmo período, além de os casos mais longos e/ou extremos, de frio e calor, estarem concentrados na década vigente. A análise do conforto térmico trouxe um ponto de vista diferencial para este estudo, especialmente para os extremos quentes, destacando aquelas em que o impacto para o ser humano pode ser mais relevante. Todos os casos de extremo frio selecionados tiveram extremo desconforto térmico associado. De modo geral, a validação da reanálise MERRA-2 mostrou que esse conjunto de dados pode ser usado de forma confiável para representar as temperaturas máxima e mínima em cidades do Sul e Sudeste. Entre os principais sistemas responsáveis pela a formação e estabelecimento dos períodos de extremo calor na região de estudo estão o padrão de onda longa em altitude, estacionária ou de lento deslocamento, nos médios níveis um amplo anticiclone, e nos baixos níveis a advecção quente favorecida pelo Jato de Baixos Níveis, a borda do Anticiclone Subtropical do Atlântico e pré-frontais. A situação sinótica relacionada a ocorrência de extremo desconforto ao calor é favorecida por um incremento na advecção quente oriundo de situações pré-frontais. Por fim, os casos de extremo frio estão associados às intensas incursões de ar frio que penetram o continente sul americano durante o inverno austral, com potencial para penetrar até latitudes mais baixas e o fluxo anômalo de sul a ultrapassar a linha do Equador.
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The objective this thesis is to determine, through a climatological analysis, extreme events of heat and cold in nine of the main capitals of the Center-South of Brazil and their impacts on human life and health, in order to identify the main associated synoptic patterns. The extreme temperature events are primarily assessed using the Daily Thermal Regime using observational data from Brazilian National Meteorological Service (INMET). All periods are considered and analyzed to relate them to the impact on human life and health by a new approach of thermal comfort analysis. Data from the MERRA-2 reanalysis were used in a validation, with the purpose of verifying the viability of its use as a substitution to the observed data in the daily thermal regime, and also to generate average and anomalies fields of extreme cases for each city studied. The results show that the southern region of Brazil is very influenced by extreme temperatures, with a high frequency of heat and cold waves. In the Southeast, both São Paulo and Belo Horizonte presented relatively few cases, while Rio de Janeiro was very susceptible to the occurrence of heat events. In Brasília and Goiânia the frequency of cold extremes was low, but the cases of heat stood out mainly in the capital of Goiás. Rio Branco was the city where there were more extreme events in this study and with a significant frequency of cold extremes. For most cities, a trend has been found in the increase in the amount of extremes of heat between the late 1990s and early 2000s, while there is a decrease in cold extremes over the same period. Additionally, the longest and most extreme cases of cold and heat were concentrated in the current decade. The thermal comfort analysis brought a different point of view to this study, especially for heat waves, highlighting those in which the impact to the human being might be more relevant. All cases of extreme cold selected had extreme thermal discomfort associated. In general, the MERRA-2 reanalysis validation showed that this dataset can be used reliably to represent the maximum and minimum temperatures in cities in the South and Southeast of Brazil. Among the main systems responsible for the formation and establishment of periods of extreme heat in the study region are the pattern of long wave at high altitude, stationary or slow displacement, at medium levels a wide anticyclone, and at low levels the hot advection favored by the Low Level Jet, the edge of the South Atlantic Subtropical Anticiclone and pre-frontal situations. The synoptic situation related to the occurrence of extreme heat discomfort is favored by an increase in hot advection from pre-frontal situations. Finally, cases of extreme cold are associated with the intense cold air incursions that penetrate the South American continent during the austral winter, with the potential to penetrate to lower latitudes and the anomalous flow of south to surpass the line of the Equator.
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