Nuvens desempenham um papel crucial no controle da energia na atmosfera e são fundamentalmente conectadas com o ciclo hidrológico. Elas exercem uma influência significativa sobre o clima ao refletir a radiação solar e ao restringir a quantidade de radiação terrestre que a Terra dissipa para o espaço. Particularmente, para nuvens do tipo cirrus, o sinal do efeito radiativo é dependente da profundidade óptica (COD, do inglês cloud optical deph), que pode ser de aquecimento ou de resfriamento. Ainda que as nuvens cirrus tenham uma importância central para o clima, elas permanecem como uma grande fonte de incerteza para as previsões meteorológicas e climáticas devido à complexidade de sua representação em modelos. Ademais, existem poucas pesquisas de longa duração que se dedicam ao estudo das nuvens cirrus em florestas tropicais. Nesse contexto, analisamos 19.943 horas de medições do lidar Raman, operado pelo Laboratório de Física Atmosférica do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (LFA-IF-USP) localizado próximo à cidade de Manaus, Brasil, coletadas entre julho de 2011 e dezembro de 2017 para investigar o ciclo diurno, sazonalidade e tendências das propriedades ópticas e geométricas das nuvens cirrus na região da Amazônia. Para tanto, foi utilizado um algoritmo automatizado de detecção de altura de base e topo de nuvens e, além disso, foram implementados algoritmos para realizar a inversão do sinal do lidar para obter as propriedades ópticas e realizar a correção de múltiplo-espalhamento. Considerando todo o período de observação, as nuvens cirrus apresentaram uma frequência de ocorrência de 70,9%. As cirrus finas (COD entre 0,03 e 0,3) apresentaram a maior frequência de ocorrência, 38,7%; seguidas pelas cirrus sub-visuais (com um COD menor do que 0,03), representando 22,3%. As cirrus opacas (com um COD maior do que 0,3), por sua vez, constituíram a menor frequência de 14,1%. Os valores médios das alturas de base e topo da nuvem, da espessura geométrica e da profundidade óptica foram de 13, 0 ± 2, 2 km, 14, 5 ± 1, 8 km, 1, 50 ± 1, 17 km, 0, 24 ± 0, 38 , respectivamente. Ademais, foi observado que as cirrus opticamente mais finas localizam-se mais próximas à tropopausa. A razão lidar média foi de 26, 1 ± 8, 3 sr onde maiores valores foram obtidos para cirrus opacas em relação aos outros tipos, indicando uma diferença na forma dos cristais de gelo presentes nas diferentes categorias de cirrus. Esta pesquisa realizou a primeira análise detalhada do ciclo diurno e da sazonalidade da frequência de ocorrência, das propriedades ópticas e geométricas. Os padrões encontrados refletem o ciclo de convecção na área onde o experimento foi conduzido. A frequência de ocorrência de cirrus apresenta um mínimo em torno do meio-dia do horário local, seguido de um aumento durante o período da tarde e uma diminuição durante o período noturno. Ademais, o ciclo diurno é mais marcante para cirrus opacas do que para cirrus finas e sub-visuais. Estas observações deixam evidente que o principal mecanismo de formação de cirrus na Amazônia é a partir do desprendimento da bigorna de nuvens de convecção profunda. Além disso, a ocorrência de cirrus é maior durante a estação chuvosa (79,9%) do que durante a estação seca (55,4%). Ademais, observou-se a presença de dois picos na frequência de aparição das nuvens cirrus durante as estações de primavera e outono. Isso se deve, em grande medida, a um aumento na presença de cirrus opacas e finas. Propriedades como a altura de base e topo, a espessura geométrica e a profundidade óptica são maiores durante a estação chuvosa (13,3 km, 14,8 km, 1,51 km e 0,24, respectivamente) em comparação com a estação seca (12,7 km, 14,0 km, 1,34 km e 0,23, respectivamente). Nosso trabalho indicou que as nuvens cirrus com alturas de base e topo maiores estão mais suscetíveis aos efeitos da sazonalidade da tropopausa. A razão lidar, por sua vez, apresenta valores máximos durante a estação seca (27,1 sr) do que durante a estação chuvosa (25,4 sr). Por fim, a identificação de tendências nas nuvens cirrus na Amazônia por meio de um lidar em solo apresentou desafios. Esses desafios surgem principalmente porque o sinal deste tipo de lidar é consideravelmente mais impactado pela presença de nuvens baixas, se comparada ao CALIPSO. Como consequência, há uma redução significativa na quantidade de dados que podem ser analisados. Contudo, observou-se uma tendência de redução na frequência de ocorrência das nuvens cirrus, além de variações nas propriedades ópticas e geométricas destas ao longo dos anos. Apesar dos resultados obtidos estarem alinhados com outros resultados presentes na literatura, essas tendências não foram estatisticamente significativas.

Clouds play a crucial role in controlling energy in the atmosphere and are fundamentally connected with the hydrological cycle. They exert a significant influence on the climate by reflecting solar radiation and limiting the amount of terrestrial radiation that Earth dissipates into space. In particular, for cirrus clouds, the sign of the radiative effect is dependent on the optical depth (COD). In general terms, these clouds interact weakly with solar radiation, but absorb terrestrial radiation and re-emit it at their own temperature. Thin cirrus clouds predominantly contribute to atmospheric warming, while thicker cirrus clouds can warm or cool the Earth system. Although cirrus clouds are of central importance for climate, they remain a major source of uncertainty for weather and climate forecasts due to the complexity of their representation in models. Moreover, there is little long-term research dedicated to the study of cirrus clouds in tropical forests. In this context, we analyzed 19,943 hours of Raman lidar measurements, operated by the Laboratory of Atmospheric Physics of the Institute of Physics of the University of São Paulo (LFA-IF-USP) located near the city of Manaus, Brazil, collected between July 2011 and December 2017 to investigate the diurnal cycle, seasonality and trends of the optical and geometric properties of cirrus clouds in the Amazon region. For this purpose, an automated algorithm for detecting cloud base and top height was used. In addition, algorithms were implemented to invert the lidar signal to obtain the optical properties and correct for multiple scattering. Considering the entire observation period, cirrus clouds had a frequency of occurrence of 70.9%. Thin cirrus clouds (COD between 0.03 and 0.3) presented the highest frequency of occurrence, 38.7%; followed by sub-visual cirrus clouds (with a COD lower than 0.03), representing 22.3%. Opaque cirrus (with a COD greater than 0.3), in turn, constituted the lowest frequency of 14.1%. The mean values of cloud base and top heights, geometric thickness and optical depth were 13.0 ±2.2 km, 14.5 ±1.8 km, 1.50 ±1.17 km, 0.24 ±0.38 , respectively. In addition, it was observed that the optically thinner cirrus are located closer to the tropopause. The mean lidar ratio was 26.1 ± 8.3 sr, with higher values obtained for opaque cirrus than for other types, indicating differences in the shapes of the ice crystals among various cirrus categories. This research performed the first detailed analysis of the diurnal cycle and seasonality of the frequency of occurrence, optical and geometric properties. The patterns found reflect the convection cycle in the area where the experiment was conducted. The frequency of cirrus occurrence shows a minimum around noon local time, followed by an increase during the afternoon and a decrease during the evening. Moreover, the diurnal cycle is more marked for opaque cirrus than for thin and subvisual cirrus. These results align with the idea that the main mechanism of cirrus formation in the tropics is from the outflow of ice crystals from the anvil of deep convection clouds. In addition, the occurrence of cirrus clouds is higher during the rainy season (79.9%) than during the dry season (55.4%). Moreover, two peaks in the frequency of cirrus clouds appearance were observed during the spring and fall seasons. This is largely due to an increase in the presence of opaque and thin cirrus clouds. Properties such as base and top height, geometric thickness and optical depth are higher during the wet season (13.3 km, 14.8 km, 1.51 km and 0.24, respectively) compared to the dry season (12.7 km, 14.0 km, 1.34 km and 0.23, respectively). Our work indicated that cirrus clouds with larger base and top heights are more susceptible to the effects of tropopause seasonality. The lidar ratio, on the other hand, presents maximum values during the dry season (27.1 sr) than during the rainy season (25.4 sr). Finally, identifying trends in cirrus clouds in the Amazon using ground-based lidar presented challenges. These challenges arise mainly because the signal from this type of lidar is considerably more impacted by the presence of low clouds, compared to CALIPSO. As a consequence, there is a significant reduction in the amount of data that can be analyzed. However, a downward trend in the occurrence frequency of cirrus clouds, as well as variations in their optical and geometric properties over the years, was observed. Although the results obtained are in line with other results in the literature, these trends were not statistically significant.