Foi realizado um estudo com dados físicos em superfície provenientes de implementação do modelo numérico POM e dados de clorofila a do sensor MODIS, no Atlântico Sul e Tropical, tendo como finalidade analisar as variações espaciais de suas correlações. O modelo hidrodinâmico foi submetido a uma validação com dados do Projeto PIRATA e do sensor MODIS, obtendo-se resultados satisfatórios, principalmente em superfície. A clorofila a apresenta altos valores de correlação com variáveis físicas em superfície, porém esses valores são influenciados pela presença dos sinais anual e semianual nas séries temporais. Consequentemente, as análises foram desenvolvidas após a remoção desses sinais das séries. As correlações cruzadas entre as variáveis físicas e clorofila a tiveram valores altos em módulo apresentando, de maneira geral, padrão espacial característico de correlações negativas no interior do Giro Subtropical e positivas nas demais regiões para temperatura e salinidade em superfície e elevação do nível do mar. Esse padrão espacial é mais evidente para elevação e temperatura em superfície, apresentando defasagem no tempo de resposta biológica de quase zero no interior do Giro Subtropical e Equador, com predomínio de atrasos nessa resposta nas demais regiões. A covariância cruzada foi calculada para alguns pontos ao longo do meridiano de 20ºW, para elevação de superfície e temperatura, verificando-se concordância com os resultados obtidos pela correlação cruzada. A análise espectral dessa covariância salientou a ocorrência de alguns sinais, dentre eles os sinais com períodos de 3,5 e 0,7 anos (que provavelmente estão associados aos fenômenos ENSO) e o período de 0,33 anos (que pode estar relacionado a ressonâncias do sinal anual). A assinatura desses sinais apresentou variabilidade latitudinal. / A study was performed with physical data at the surface produced by the implementation of the numerical model POM and chlorophyll a data from the MODIS sensor, in the Tropical and South Atlantic, with the aim of to analyze the spatial variations of their correlations. The hydrodynamic model was subjected to a validation with data of Project PIRATE and MODIS sensor, obtaining satisfactory results, especially at the surface. The chlorophyll a values have high correlation with physical variables at the surface, but these values are influenced by the presence of annual and semiannual signals in the time series. Then, the analyses were carried out after removal of these signals from the series. The cross-correlations between physical variables and chlorophyll a had high magnitudes showing, in general, characteristic spatial pattern of negative correlations within the Subtropical Gyre and positive in other regions, for surface temperature and salinity and sea surface level. This spatial pattern is most evident in surface elevation and temperature, presenting lag in the biological response time nearly zero within the Subtropical Gyre and Equator, with a predominance of delays of the responses in other regions. The cross-covariance is calculated for several points along the meridian of 20º W for surface elevation and surface temperature, verifying agreement with the results obtained by the cross correlation. Spectral analysis of this covariance shows the occurrence of some signals, including signals with periods of 3.5 and 0.7 years (which are probably associated with ENSO phenomena) and the period of 0.33 years (that can be related to resonances of the annual signal). The signature of these signals showed latitudinal variability.

As células de recirculação interna dos giros subtropicais oceânicos são definidas por subdividilos em feições de circulação anticiclônicas adjacentes ao contorno oeste. A estrutura de recirculação interna do Giro Subtropical do Atlântico Sul (GSAS) difere daquelas originalmente propostas por Tsuchiya (1985), Reid (1989) e Stramma & Peterson (1991). Encontramos que, em termos médios, a recirculação interna é bi-partida na porção central da Bacia de Santos e confinada zonalmente no contorno oeste do GSAS. A célula de recirculação norte (CRN) se estende desde a Cadeia Vitória-Trindade (20º S) até 25-28º S, e é mais rasa e evidente na circulação do oceano superior. A célula de recirculação sul (CRS) se estende de 30º S até 40º S e é mais espessa verticalmente. Estas estruturas apresentam variações sazonais significativas e diferenças no regime de circulação, sendo a CRN mais baroclínica, e a CRS mais barotrópica. O exame de diferentes conjuntos de dados revelou que a recirculação interna do GSAS apresenta intensa atividade de mesoescala que se reflete na circulação oceânica na região do Pólo Pré-sal da Bacia de Santos. Esta atividade predomina, tanto nos domínios da Corrente do Brasil - Corrente de Contorno Intermediária (CB-CCI) quanto no do fluxo de retorno da CRN. Da análise de séries temporais, detectamos que o desvio padrão desses escoamentos é da mesma magnitude que a média, principalmente na região da CRN onde o seu sinal fica mascarado pela variabilidade. Adjacente ao contorno oeste, o desvio padrão da Topografia Dinâmica Absoluta (std-TDA) revela uma área de cisalhamento e, provavelmente, de instabilidade por conta da posição média do escoamento meandrante da CB para sul-sudoeste, com velocidades máximas superficiais de 0,8 m s-1 em jato cuja base se encontra a 600 m de profundidade; e paralelo a esse, um escoamento médio, também meandrante, para nordeste da borda externa da recirculação interna do GSAS, com velocidades máximas superficiais de 0,5 m s-1 em jato cuja base se encontra a 300 m de profundidade. Em 28º S, porção central da Bacia de Santos, a região de cisalhamento entre os jatos da CB e fluxo de retorno da CRN possui 2,5-3º (ou 277-330 km) de largura. Esta região nos mapas de std-TDA configura um \'Corredor de Vorticidade\', em que uma sucessão de pares vorticais ciclônicos e anti-ciclônicos, paralelos e confinados nesta faixa de maior variabilidade de mesoescala, modulam o comportamento horizontal tanto da CB quanto do relativamente menos intenso e mais raso fluxo de retorno da CRN na Bacia de Santos. Verticalmente, a variabilidade está confinada aos primeiros 400-600 m, sem direção predominante, e é essencialmente baroclínica em 1º modo. Por outro lado, as fracas componentes médias de velocidade (0,1-0,2 m s-1) no centro do corredor indicam que a estrutura vertical é majoritariamente de 2º modo baroclínico ao nível de 83 (64) % para o perfil médio zonal (meridional) de velocidades. Em síntese, a área de estudo, caracterizada por escoamentos médios relativamente fracos, é dominada por vórtices cujo ajustamento geostrófico é amplamente dominado pelo 1º modo baroclínico. Análises no domínio da freqüência mostram que as ondas que se propagam pelo Corredor de Vorticidade, vi possuem variabilidade vertical sem período dominante e energia dispersa, característica de espectro de \'ruído vermelho\'. Já a sua variabilidade horizontal superficial mostra periodicidades intra-sazonais, características de processos de larga e meso escalas. Das razões físicas que podem sustentar dinamicamente o processo de recirculação interna do GSAS, focamos no forçamento mecânico do vento, com base em um modelo analítico linear quase-geostrófico (QG) na configuração de 1½ camadas a partir do clássico modelo de Munk (1950). Conseguimos reproduzir as principais feições médias do GSAS com base em um vento idealizado. O exame de campos de função de corrente (? ) gerados a partir do modelo analítico, forçado por 8 diferentes conjuntos de tensão de cisalhamento do vento (TCV) médio zonal, revelou que existe uma variação inter-sazonal entre 30-40º S, o que sugere que a recirculação desloca-se meridionalmente, segundo a variação sazonal desses campos de TCV. Sob condições realistas de contorno e ventos idealizados em experimentos teóricos, observamos a estrutura de larga escala da recirculação interna do GSAS, meridionalmente alongada e zonalmente confinada no contorno oeste, e também a sua partição em dois subgiros. Os resultados modelados indicam que o forçamento pelo vento, a viscosa camada limite oeste gerada pelo atrito lateral e a geometria realista da quebra de plataforma podem ser os mecanismos de primeira ordem que explicam a recirculação interna do GSAS, em termos médios, com uma dinâmica linear simples. Entretanto, reconhecemos que outros fatores/fenômenos não abordados quantitativamente neste trabalho podem colaborar para explicar a bi-partição da recirculação interna do GSAS. O cenário proposto para esta interrupção da recirculação em 25-28º S envolveria o processo de acoplamento entre gradientes de TSM e variações na magnitude da TCV, onde se propagam ondas baroclinicamente instáveis. Este acoplamento incrementaria a taxa de crescimento dos meandros mais instáveis, associados a uma corrente de contorno oeste relativamente fraca, a CB (Spall, 2006). Hipotetizamos que estes processos combinados, recorrentes no tempo, explicariam fisicamente a \'interrupção\' da feição média de recirculação interna do GSAS na Bacia de Santos entre 25-28º S. Adicionalmente, o processo de circulação oceânica na área estudada não seria apenas governado pelo vento médio zonal de larga escala, mas também por uma componente termohalina e pelo forçamento de segunda ordem por clivagens/amálgamas entre feições vorticais. A existência da camada limite lateral de Munk pode ser conseqüência da interação média vortical na região do Corredor de Vorticidade. Estes forçantes poderiam explicar o caráter de alta variabilidade da circulação oceânica observada no Pré-sal da Bacia de Santos. / The inner recirculation cells of the subtropical gyres are defined due to their subdivision into anti-cyclonic circulation features near the western boundary. The mean pattern of the inner recirculation structure of the South Atlantic Subtropical Gyre (SASG) differs from those originally proposed by Tsuchiya (1985), Reid (1989) and Stramma & Peterson (1991). We found the inner recirculation double-partitioned and zonally-confined in the SASG western boundary, in the central portion of the Santos Basin. The northern recirculation cell (NRC) spans from Vitória- Trindade Chain (20º S) to 25-28º S, being shallower and more evident in the upper ocean circulation. The southern recirculation cell (SRC) spans from 30º S to 40º S, being vertically thicker. These recirculation structures show important seasonal variations and slant differences on the circulation pattern: the NRC is more baroclinic while the SRC is more barotropic. The analysis based on different data sets revealed intense mesoescale activity in the SASG inner recirculation that influences the oceanic circulation in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin. The mesoescale features prevail on the Brazil Current - Intermediate Western Boundary Current (BC-IWBC) domain as long as on the NRC\'s return flux. The standard-deviation and the mean of these flows have similar magnitudes, respectively. Indeed, the variability of the flow masks the recirculation signal in the NRC area. Maps of standard-deviation from Absolute Dynamic Topography (std-TDA) showed a region adjacent to the western boundary, attributed to the mean flows horizontally sheared and probably their flux instability. The southsouthwestern meandering BC flow has maximum surface velocity of 0,8 m s-1 and 600 m deep base jet. Parallel to it, the north-northeastern meandering NRC return flux of the inner recirculation of the SASG has 0,5 m s-1 maximum surface velocity and 300 m deep base jet. This shearing region between the BC and the NRC return flux jets has 2,5-3º (or 277-330 km) width in the central portion of the Santos Basin at 28º S. Pairs of cyclonic and anti-cyclonic eddies succeed flowing paralleled and confined within it configuring a \'Vorticity Corridor\' likestructure. Therefore, this variability region modules the horizontal behavior of the BC and the relative weaker and shallower NRC return flows in the Santos Basin. Vertically, the variability is essentially of 1st baroclinic mode. Great part of it occupies the first 400-600 m water depth, with no predominant direction. We found seasonal stratification, which the geostrophic adjustment is mainly of 2nd baroclinic mode, with 83 (64) % adjust for the zonal (meridional) mean profile. Albeit of relative weaker mean flows (0,1-0,2 m s-1), the study area is eddy dominated wich are geostrophically adjusted to the 1st baroclinic mode. On the frequency domain, we found that the waves that propagate on the corridor have vertical variability with no dominant period and disperse energy (\'red noise\'), while horizontal surface variability showed intra-seasonal periods characteristic from large and mesoescale processes. Based on the physical reasons that could dynamically support the inner recirculation process, we focused on the mechanical forcing of the wind, by developing a linear quasi-geostrophic viii (QG) 1½ layer analytical model. We followed the classical Munk (1950) wind-driven model. We succeeded on reproducing the main features of the SASG based on an idealized wind. The stream-function (? ) output maps we computed from this model, based on 8 different zonal mean wind shear stress (WSS) climatology data sets, revealed us an inter-seasonal variation between 30-40º S. This suggests that the inner recirculation would dislocate meridionally according to seasonal variations of the WSS fields. Under realistic boundary conditions and by using three theoretical winds we found the inner large-scale recirculation feature of the SASG, meridionally-elongated and zonally-confined in the western boundary, as well as its doublepartition. The modeled results implies that the wind forcing, the western boundary viscous layer, and the realistic geometry of the continental shelf break are the mechanisms that explains in first order the inner recirculation of the SASG in mean terms, by a simple and linear dynamics. However, we recognize that other process not quantitatively evaluated would help to explain the partition of the inner recirculation of the SASG. The proposed scenario for this interruption of the recirculation at 25-28º S would involve the coupling process between sea surface temperature (SST) gradients and changes on the WSS magnitudes, in a baroclinically unstable wave propagation area. This coupling would enhance the most unstable meanders growth rate, which are associated to a weaker western boundary current, the BC (Spall, 2006). We hypothesized that these combined processes, recurring in a time frame, could physically explain the interruption of the inner recirculation of the SASG mean feature in the Santos Basin at 25-28º S. Additionally, the oceanic circulation process in the study area would not only be large scale wind-driven, but also driven by a thermohaline component and by a second order eddy-forcing due to cleavages/amalgams among eddy features. The existence of a Munk boundary layer can be consequence of the mean eddy interaction in the Vorticity Corridor region. These aspects could explain the high variability characteristic on the oceanic circulation we observed in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin.

Para estimar a distribuição das diferentes classes de tamanho do fitoplâncton através de imagens de sensoriamento remoto e as propriedades bio-ópticas esse trabalho foi realizado em duas regiões. Durante o inverno de 2007 foi feito o cruzeiro com 58 estações hidrográficas sobre Banco de Abrolhos e adjacências e em 2009 o cruzeiro hidrográfico a longo do Atlântico Sul entre as plataformas continentais do Brasil e da África, limitado pelas latitudes 20ºS e 30ºS. Os valores de clorofila_a total mostraram que a região do Banco de Abrolhos é oligotrófica, com baixa produtividade primária e sustenta pelas células do picoplâncton que são influenciadas diretamente pela disponibilidade de fosfato. A matéria orgânica dissolvida (cdom) foi o constituinte bio-óptico com os maiores valores. Sobre a plataforma Africana, a presença da Corrente de Bengala influenciou diretamente nas altas concentrações da clorofila_a e nos tamanhos das células do fitoplâncton. A biomassa dessa região de ressurgência é sustentada por células principalmente do nanoplâncton. As propriedades bio-ópticas da plataforma continental da África são diferentes tanto em valores como nas contribuições relativas das observadas na costa do Brasil. Sobre a plataforma Africana a absorção do fitoplâncton foi o constituinte que prevaleceu sobre os demais (adetritos e cdom). / The distribution of different classes of size phytoplankton are estimated using remote sensing and the bio-optical properties this work was carried out in two regions. During the winter of 2007 the cruisers was done with 58 hydrographic stations on Abrolhos Bank and adjacencies and in 2009 the hydrographic cruise of South Atlantic between the continental shelf of Brazil and Africa, limited by the latitudes 20ºS and 30ºS. The values of chlorophyll a showed that the region of the Bank is oligotrophic area, with low primary productivity and supports for cells of picoplankton that are influenced straightly by the availability phosphate. The organic dissolved matter (cdom) was the constituent bio-optical with the highest values. On the African continental shelf, the presence of Benguela Current influenced straightly the high concentrations of chlorophyll a and the sizes of phytoplankton cells. The upwelling biomass of this region is supported by nanoplankton. The bio-optical properties of continental shelf of Africa are different from Brazilian shelf, the values and in the relative contributions the phytoplankton absorption was prevailed over the others constitute (adetritos and cdom).

Águas modais são formações oceânicas caracterizadas por camadas de propriedades praticamente homogêneas. Isso pode ser observada tanto através de baixos gradientes verticais de temperatura e salinidade, quanto de baixos valores de vorticidade potencial (VP). Portanto, para avaliarmos a formação da Água Modal Subtropical do Atlântico Sul (AMSTAS) foi utilizado o conjunto de dados In Situ Analysis System (ISAS - IFREMER) entre 2002 e 2014 para a região de 20ºS a 45ºS. Em conjunto aos critérios de Sato e Polito (2014) para a identificação da AMSTAS foram aplicados um novo intervalo de temperatura (13ºC a 16ºC) e a utilização de um gradiente vertical de temperatura (dT/dz = 0,02ºC m-1), tanto em superfície, de julho a novembro, quanto em subsuperfície durante todo o ano. Desse modo, os perfis selecionados foram utilizados para avaliar a variação do volume das camadas de AMSTAS. Na camada de superfície, buscou-se identificar os perfis que haviam sido recentemente afetados pela convecção local, que representa o principal mecanismo para a formação das águas modais, apenas entre julho e outubro. Para tanto, reduziu-se o valor máximo de VP dos perfis para 1,2 × 10-11 m-1 s-1. A partir da aplicação desse critério mais restritivo, calculou-se a taxa de formação de AMSTAS (Δ f) mensal, entre 2002 e 2009, para compararmos com a taxa de formação estimada (ΔF) pela teoria de Walin (1982), utilizando os dados do projeto Objectively Analyzed air-sea Fluxes (OAFlux). O Δ f apresentou média inferior a ΔF, indicando assim a necessidade de avaliarmos o conjunto de processos que afetam a formação da AMSTAS, em adição ao balanço de calor pela superfície. / Mode waters are oceanic formations characterized by layers of nearly homogeneous properties. This feature can be observed both at low temperature and salinity vertical gradients, as in low potential vorticity (PV) values. Therefore, to evaluate the formation of South Atlantic Subtropical Mode Water (SASTMW) the In Situ Analysis System (ISAS - IFREMER) data set was used for the period between 2002 and 2014 for the 20ºS to 45ºS region. Jointly with the criteria set by Sato e Polito (2014) for the identification of the SASTMW were applied a new temperature range (13ºC a 16ºC) and the use of a vertical temperature gradient (dT/dz = 0.02ºCm-1 both in surface, between June and November, as in the subsurface throughout the year. Thus, the selected profiles were used to evaluate changes in the volume of the layers of SASTMW. Within the surface layer data, we sought to identify profiles that had been recently affected by the local convection, which is the main mechanism for the formation of mode water, only between July to October. Thereby, we reduced the maximum PV value of the profiles to 1.2 × 10-11 m-1 s-1. From the application of this more restrictive criteria, we calculated the SASTMW monthly formation rate (Δf) between 2002 and 2009 to compare with the estimated formation rate (ΔF) from the Walin (1982) theory, using the data from the project Objectively Analyzed air-sea Fluxes (OAFlux). The Δ f showed a mean value lower than the ΔF rate, indicating the need to evaluate a broader set of processes that affect the SASTMW formation, in addition to the heat balance through the surface.

O objetivo deste trabalho é investigar a variabilidade das componentes do balanço de calor pela superfície no Atlântico Sul, entre 5oS e 30oS e para o período entre 2000 a 2004, através da combinação de dados provenientes de múltiplos satélites. Com isso, visamos verificar se os processos de troca de calor no oceano são dominados por variabilidade de larga escala e interanual. Os dados de temperatura da superfície do mar, vapor d\'água integrado e precipitação são provenientes do satélite de microondas do Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Os dados de vento são obtidos pelo escaterômetro QuikSCAT e estimativas de radiação de ondas curtas e ondas longas são distribuídas pelo projeto Surface Radiation Budget. Utilizamos o algoritmo desenvolvido por Liu et. al. (1979) para o cálculo do fluxo de calor latente e sensível. Para obtermos uma determinação mais precisa dos fluxos turbulentos, utilizamos o algoritmo de Fairall et. al. (1996), onde estimamos a correção de Webb para o calor latente e o calor sensível devido à chuva. Analisamos as variáveis medidas e estimadas em termos da média, anomalia e diagramas de espaço-tempo (Hovmöller). As estimativas de balanço de calor pela superfície mostram que o Atlântico Sul perde calor para a atmosfera, principalmente na forma de calor latente, ao sul de 7oS. Em média, o máximo de perda de calor de -100W/m2 ocorre entre 12oS e 17oS. O balanço de calor é notadamente marcado por um forte ciclo sazonal, onde a amplitude anual chega a 250W/m2. A anomalia do balanço de calor apresenta correlações significativas com fenômenos remotos em escalas interanuais, indicando a estabelecimento de teleconexões rápidas através da atmosfera. / The objective of this study is to investigate the variability of the surface heat budget components in the tropical South Atlantic, between 5oS and 30oS and for the period between 2000 and 2005, through a methodology based on a multi--satellite approach. We aim to verify if the heat exchange processes in the ocean are dominated by large scale and interannual variability. The sea surface temperature, integrated water vapor and precipitation data are obtained by the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) microwave satellite. Wind vectors are measured by the QuikSCAT scatterometer satellite and the estimates of the shortwave and longwave radiation are distributed by the Surface Radiation Budget projetct. We used the algorithm developed by Liu79 et. al. (1979) to estimate the latent and sensible heat fluxes. To obtain a more precise estimation of the turbulent fluxes, we used an algorithm developed by Fairall et. al. (1996), where the Webb correction for the latent heat flux and the sensible heat flux due to the rainfall were included in the calculations. The results were analized in terms of the mean, anomaly, and space--time (Hovmöller) diagrams. The estimates of the surface heat balance showed that the South Atlantic loses heat to the atmosphere, mostly in the form of latent heat fluxes, south of 7oS. On average, there is a maximum in heat loss of -100W/m2 between 12oS e 17oS. The net surface heat flux has a strong seasonal cycle, with an amplitude of about 250W/m2. The surface energy balance shows significant correlations with remote phenomena at interannual scales indicating the establishment of rapid teleconnections through the atmosphere.

No presente estudo, os mecanismos vinculados à formação de um intenso evento de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) foram investigados. Para isso, uma análise observacional foi realizada para identificação desse sistema e seguinte implementação de um estudo numérico em uma escala sub-sazonal. Uma vez que a atividade da ZCAS é predominantemente concentrada em uma das regiões de maior importância socioeconômica da América do Sul, os estudos de previsibilidade dessa feição são extremamente importantes. O evento escolhido pela análise observacional foi caracterizado pelo suporte de uma estrutura em larga escala para seu desenvolvimento e persistência, através da presença de um vórtice ciclônico na região costeira do sudeste do Brasil. A representação numérica desse caso de ZCAS foi particularmente desafiadora, uma vez que trata-se de um sistema complexo, cujo desenvolvimento e evolução conectam-se a características atmosféricas de grande escala. Para aprimorar a representação numérica desse evento, várias aplicações utilizando-se nudging espectral foram testadas, para garantir que as características de grande escala que suportam o sistema fossem bem representadas pelo modelo numérico. Os resultados mostram que a alternativa menos restritiva para a aplicação do nudging espectral mostrou-se ideal para manter suas características importantes, e ainda permitindo que os componentes físicos do modelo contribuam com a representação da atmosfera em escalas menores. A partir disso, novos experimentos numéricos foram conduzidos para uma avaliação de como diferentes parametrizações convectivas e microfísica representam a banda de precipitação associada ao sistema. Os resultados mostram que, quando usados juntos, tanto a opção de microfísica WRF Single Moment 6-Class (WSM6) quanto a opção cumulus de Kain-Fritsch (KF) contribuíram para a formação da banda convectiva associada à ZCAS. Os resultados também mostram que é possível usar um esquema de microfísica mais simples (WSM3) para a representação do sistema, uma vez que os desempenhos entre os diferentes testes em microfísica foram semelhantes. / In the present study, the mechanisms and formation of an intense South Atlantic Convergence Zone (SACZ) event were investigated. For this, an observational analysis was performed to identify this system for the implementation of a numerical study on a sub-seasonal scale. Since the SACZ activity is predominantly concentrated over one of the most socioeconomically important regions of South America, predictability studies for this system are extremely valuable. The SACZ event chosen by the observational analysis was supported by a large-scale structure that featured a cyclonic vortex in the coastal region of southeastern Brazil. The numerical representation of a SACZ case in this context was particularly challenging since the SACZ is a very complex system and its development and evolution are closely linked to large-scale atmospheric features. To improve the numerical representation of such event, several spectral nudging applications were tested to ensure the large scale features that support the systems are well represented by the numerical model. Results show that the less restrictive alternative for the spectral nudging application was ideal for maintaining important features in large scales while still allowing the physical components of the model to contribute the representation of the atmosphere on smaller scales. From this, numerical experiments were conducted for an evaluation of how different convective parametrizations and microphysics represent the precipitation band associated to the system. The results show that, when used together, both WRF Single Moment 6-Class (WSM6) microphysics option and Kain-Fritsch (KF) cumulus option contributed to the formation of convective band associated with the SACZ. Results also show that it is possible to use a simpler microphysics scheme (WSM3) for the representation of the system, since the performances between different tests in microphysics were similar.

Os radionuclídeos naturais das séries radioativas do 238U e do 232Th têm sido aplicados com sucesso como traçadores de processos ambientais atuais e mudanças climáticas. O 210Pb (meia-vida de 22,2 anos) é empregado na técnica de datação geocronológica de testemunhos sedimentares dos últimos 100-150 anos e na determinação de taxa de sedimentação. As concentrações dos isótopos 226Ra e 228Ra (meia-vida de 1.600 anos e 5,75 anos, respectivamente) auxiliam no cálculo das atividades de 210Pb em excesso no sedimento e auxiliam na identificação de processos marinhos importantes, como, por exemplo, a intrusão de água subterrânea. Neste trabalho foram quantificadas as concentrações de atividade de 226Ra, 228Ra e 210Pb em quatro testemunhos marinhos curtos coletados desde a plataforma continental até o talude superior do Atlântico Sudoeste. A partir dos resultados obtidos, as taxas de sedimentação em cada local e as idades de cada fatia de sedimento foram determinadas pelo método de datação geocronológica com 210Pb. As amostras sedimentares sofreram digestão total ácida em microondas. A separação radioquímica sequencial de 226Ra, 228Ra e 210Pb foi realizada com a obtenção dos precipitados de Ba(Ra)SO4 e PbCrO4. As medidas α total do 226Ra e β total do 228Ra e do 210Pb a partir dos precipitados foram feitas em um detector proporcional de fluxo gasoso de baixa radiação de fundo. Com relação aos testemunhos analisados, as concentrações de atividade dos radionuclídeos variaram de 14 Bq.kg-1 a 154 Bq.kg-1 para o 226Ra; de 17 Bq.kg-1 a 45 Bq.kg-1 para o 228Ra; de 20 Bq.kg-1 a 2.073 Bq.kg-1 para o 210Pb. Valores altos de 210Pb foram encontrados no topo de todos os perfis sedimentares, proveniente principalmente da deposição atmosférica. Os dados coletados neste trabalho estão na mesma faixa de grandeza de outros relacionados a medições de 226Ra, 228Ra, 210Pb em áreas não contaminadas do Oceano Atlântico Sudoeste. As taxas de sedimentação diminuíram com o aumento da profundidade de coluna dágua, cujos valores variaram de 0,049 cm.ano-1 a 0,40 cm.ano-1. / Natural radionuclides from 238U and 232Th series have been successfully applied as tracers of environmental process and climate changes. The 210Pb (half-life of 22.2 years) is used in the geochronological dating technique of sediment cores of the last 100-150 years, and its respective sedimentation rate determination. The study of 226Ra and 228Ra concentrations (half-lives of 1,600 years and 5.75 years, respectively) helps calculate the activity of 210Pb in excess in the environment, besides being important tracers of marine processes, as ground water discharge. In this work it was determined the activity concentrations of 226Ra, 228Ra and 210Pb in four short marine cores collected since the continental platform to upper slope of Southwest Atlantic Ocean. Taking into account the results obtained, sedimentation rates and the ages of each sediment layer were determined using the geochronological dating method with 210Pb. All sediment samples were total acid digested in microwave. The sequential radiochemical separation of 226Ra, 228Ra, 210Pb were performed, obtaining in the end the precipitation of Ba(Ra)SO4 and PbCrO4. The gross α measurements of 226Ra and gross β measurements of 228Ra and 210Pb from the precipitates were carried out in a gas-flow low background proportional counter. Concerning all cores analyzed, the activities concentrations of 226Ra ranged from 14 Bq.kg-1 to 154 Bq.kg-1; the concentrations of 228Ra ranged from 17 Bq.kg-1 to 45 Bq.kg-1; and the concentrations of 210Pb ranged from 20 Bq.kg-1 to 2,073 Bq.kg-1. High values of 210Pb were observed on the top of all the cores studied, mainly related to atmospheric deposition. The results obtained in this work were of the same order of magnitude of those reported in the literature available on non contaminated areas of Southeast Brazilian Coast. Sedimentation rates fall with the increase of water column depth and ranged from 0,049 cm.ano-1 to 0.40 cm.y-1.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Patricia Sanez Pacheco.pdf: 5863593 bytes, checksum: 09110174632af5db7c118097a7724e97 (MD5) Previous issue date: 2006-11-16 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / In this work, formulations of ocean data assimilation methods and numerical experiments focusing on the tropical Atlantic Ocean are presented. A methodology of correction of salinity, which takes the temperature analysis and a local relation between temperature and salinity, and numerical experiments are also presented. The methods used here were: the Bergthorsson and Döös (B&D) method; the method of Successive Corrections, both with fixed weights; and a version of the Kalman filter based on the Fokker-Plank equation with prognostic weights. The global circulation model MOM version 3 from GFDL/NOAA was used for the realization of experiments with inter-annual and seasonal variabilities. These experiments used observational data from the PIRATA project and from the climatological Levitus Atlas, respectively. The experiments were performed after 15 years of spin up. Several sensitivity experiments were realized to identify the impact of data assimilation on the model results, particularly in relation to: (i) the number of model vertical levels with assimilation, (ii) assimilation of only vertical profiles of temperature; (iii) assimilation of only vertical profiles of salinity; (iv) assimilation of vertical profiles of both temperature and salinity; (v) assimilation of only vertical profiles of temperature but with salinity correction. The results showed that the use of the assimilation methods reduced the model errors in relation to the observational data. The analysis increments by the data assimilation methods heated the surface ocean and cooled the region below the thermocline. The Kalman filter version produced localized corrections around the observational data, while the methods with prescribed weights produced smooth analysis with large-scale impacts. The assimilation of only temperature with the B&D method conducted for 1 year imposed perturbations that caused the degradation of the solution in the second half of the experiment. The assimilation of both temperature and salinity or the assimilation of only temperature with salinity correction produced the best model estimate with respect to observation. For the implementation of an operational ocean data assimilation system with the methods investigated in the present work, it is recommended the use of the B&D method and assimilation of both temperature and salinity. / Neste trabalho são apresentadas formulações de métodos de assimilação de dados oceanográficos e experimentos numéricos enfocando o Oceano Atlântico tropical. É apresentada ainda uma metodologia e experimentos de correção da salinidade a partir de análises de temperatura usando uma relaçãolocal entre a temperatura e salinidade. Foi utilizado o método de Bergthorsoon e Döös (B&D), o método de correções sucessivas, ambos com pesos prescritos, e uma versão do filtro de Kalman baseada na equação de Fokker-Planck com pesos prognosticados. Foi empregado o modelo de circulação geral dos oceanos MOM3 do GFDL/NOAA para a realização de experimentos com variabilidade interanual e com variabilidade sazonal usando dados observados do projeto PIRATA e climatologia do Atlas de Levitus, respectivamente. As integrações foram feitas após 15 anos de integração de spin up. Diversos experimentos de sensibilidade foram realizados para identificar o impacto da assimilação de dados na simulação do modelo, particularmente em relação a: (i) número de níveis verticais do modelo com assimilação; (ii) assimilação com perfis verticais de temperatura; (iii) assimilação com perfis verticais de salinidade; (iv) assimilação de ambos perfis verticais de temperatura e salinidade; e (v) assimilação de somente perfis verticais de temperatura mas com correção da salinidade. Os resultados obtidos indicam que os métodos de assimilação reduziram os erros do modelo em relação às observações. Os incrementos da análise produzidos pelos métodos de assimilação aqueceram o oceano superficial e esfriaram a região abaixo da termoclina. A versão do filtro de Kalman produziu correções localizadas ao redor dos pontos de dados observacionais, enquanto os métodos com pesos prescritos produziram análises mais suaves com correções em áreas maiores. A assimilação de somente temperatura com o método de B&D conduzida por 1 ano impôs perturbações que causaram a degradação da qualidade da simulação na segunda metade do experimento. A assimilação de ambos temperatura e salinidade ou somente assimilação de temperatura com correção da salinidade produziram a melhor estimativa do modelo em relação às observações. Para a implementação de um sistema de assimilação de dados oceanográficos operacional com os métodos aqui investigados recomenda-se o uso do método de B&D e assimilação de ambos temperatura e salinidade.

No presente estudo, os mecanismos vinculados à formação de um intenso evento de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) foram investigados. Para isso, uma análise observacional foi realizada para identificação desse sistema e seguinte implementação de um estudo numérico em uma escala sub-sazonal. Uma vez que a atividade da ZCAS é predominantemente concentrada em uma das regiões de maior importância socioeconômica da América do Sul, os estudos de previsibilidade dessa feição são extremamente importantes. O evento escolhido pela análise observacional foi caracterizado pelo suporte de uma estrutura em larga escala para seu desenvolvimento e persistência, através da presença de um vórtice ciclônico na região costeira do sudeste do Brasil. A representação numérica desse caso de ZCAS foi particularmente desafiadora, uma vez que trata-se de um sistema complexo, cujo desenvolvimento e evolução conectam-se a características atmosféricas de grande escala. Para aprimorar a representação numérica desse evento, várias aplicações utilizando-se nudging espectral foram testadas, para garantir que as características de grande escala que suportam o sistema fossem bem representadas pelo modelo numérico. Os resultados mostram que a alternativa menos restritiva para a aplicação do nudging espectral mostrou-se ideal para manter suas características importantes, e ainda permitindo que os componentes físicos do modelo contribuam com a representação da atmosfera em escalas menores. A partir disso, novos experimentos numéricos foram conduzidos para uma avaliação de como diferentes parametrizações convectivas e microfísica representam a banda de precipitação associada ao sistema. Os resultados mostram que, quando usados juntos, tanto a opção de microfísica WRF Single Moment 6-Class (WSM6) quanto a opção cumulus de Kain-Fritsch (KF) contribuíram para a formação da banda convectiva associada à ZCAS. Os resultados também mostram que é possível usar um esquema de microfísica mais simples (WSM3) para a representação do sistema, uma vez que os desempenhos entre os diferentes testes em microfísica foram semelhantes. / In the present study, the mechanisms and formation of an intense South Atlantic Convergence Zone (SACZ) event were investigated. For this, an observational analysis was performed to identify this system for the implementation of a numerical study on a sub-seasonal scale. Since the SACZ activity is predominantly concentrated over one of the most socioeconomically important regions of South America, predictability studies for this system are extremely valuable. The SACZ event chosen by the observational analysis was supported by a large-scale structure that featured a cyclonic vortex in the coastal region of southeastern Brazil. The numerical representation of a SACZ case in this context was particularly challenging since the SACZ is a very complex system and its development and evolution are closely linked to large-scale atmospheric features. To improve the numerical representation of such event, several spectral nudging applications were tested to ensure the large scale features that support the systems are well represented by the numerical model. Results show that the less restrictive alternative for the spectral nudging application was ideal for maintaining important features in large scales while still allowing the physical components of the model to contribute the representation of the atmosphere on smaller scales. From this, numerical experiments were conducted for an evaluation of how different convective parametrizations and microphysics represent the precipitation band associated to the system. The results show that, when used together, both WRF Single Moment 6-Class (WSM6) microphysics option and Kain-Fritsch (KF) cumulus option contributed to the formation of convective band associated with the SACZ. Results also show that it is possible to use a simpler microphysics scheme (WSM3) for the representation of the system, since the performances between different tests in microphysics were similar.

A hipótese principal deste trabalho é que as anomalias de precipitação na ZCIT com períodos de 20 a 50 dias e dimensão zonal de 1000 a 1500 km, causadas remotamente por Ondas de Instabilidade Tropical (OITs) e/ou Ondas de Rossby Curtas (ORCs) podem causar anomalias de salinidade da superfície do mar. Para responder à hipótese, o presente trabalho quantifica a influência dos padrões propagantes da temperatura da superfície do mar sobre variáveis atmosféricas na escala das ORCs e OITs. Os coeficientes de regressão do vapor dágua integrado verticalmente e da precipitação revelam que a influência da temperatura superficial na atmosfera se dá remotamente à região de domínio das ondas, alcançando a ZCIT. A distribuição das anomalias do divergente do vento corrobora a ideia de aceleração dos ventos sobre águas quentes e desaceleração sobre águas frias. A carência de correlações estatisticamente significativas entre a precipitação e a salinidade superficial, devido à baixa qualidade dos dados, não permitiu que a hipótese principal fosse avaliada. Entretanto, fica evidente a influência destas ondas em variáveis atmosféricas que alteram o balanço de evaporação e precipitação que tem influência direta na salinidade superficial. Denominamos ORCs as oscilações com período de _49 dias e comprimento de onda de _1500 km e OITs os padrões com _21 dias e _1000 km. A identificação dinâmica destas ondas foi feita através da teoria linear de ondas equatoriais no modelo de águas rasas quase-geostrófico para um oceano invíscido de 1,5 camadas. Os dados de anomalia da altura da superfície do mar revelaram apenas a existência de ORCs, enquanto que a temperatura da superfície do mar apresentou o sinal de ambas as ondas, sendo as OITs dominantes até 6_ do Equador. A principal contribuição deste trabalho é a confirmação da hipótese de que OITs e ORCs coexistem, são distinguíveis e geram alterações no vento por mecanismos similares. Até o presente momento, desconhecemos outro estudo que alie a separação teórica dos padrões oceânicos propagantes obtidos por satélites à quantificação da variabilidade atmosférica associada às anomalias de TSM em bandas do espectro zonal-temporal características de ondas dinamicamente distintas / We hypothesize that rainfall anomalies with 2050 days and 10001500 km on the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) can induce sea surface salinity anomalies. We argue that these precipitation anomalies are remotely caused by Tropical Instability Waves (TIWs) and Short RossbyWaves (SRWs). We have quantified the sea surface temperature influence on atmospheric fields at the TIWs and SRWs spectral bands through regression analysis. In that, wind anomalies are larger over temperature anomalies. Winds tend to accelerate over positive temperature anomalies and slow down over negative anomalies. Changes on water vapor and rainfall occur predominantly on the ITCZ, far from the strongest temperature anomalies near the equator. However, we couldnt address the main hypothesis due to the lack of significant correlation between rainfall and sea surface salinity anomalies. We speculate that this is a consequence of the low quality of the salinity data used in this study. We have identified TIWs as the waves with _21 days and _1000 km and SRWs as the oscillations with _49 days and _1500 km. The identification of the dynamics was made according to equatorial long waves theory based on a linear, quasi-geostrophic, 1.5 layers, inviscid ocean model. Sea surface height anomalies could only reveal SRWs. Sea surface temperature anomalies show both type of waves, with TIWs dominating within 6_ from the equator. Our main contribution was to show that TIWs and SRWs coexist, can be isolated and change wind field through similar mechanisms. We do not know any other study that linked theoretical identification of dynamically different oceanic waves to the atmospheric variability in a quantitative fashion