Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-07-01T12:51:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_Gaspar_FL_2015.pdf: 3846981 bytes, checksum: 5c71e8dea7a17180048b9ef119b20236 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T12:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_Gaspar_FL_2015.pdf: 3846981 bytes, checksum: 5c71e8dea7a17180048b9ef119b20236 (MD5) Previous issue date: 2015-10-28 / CAPES / A plataforma continental Pernambucana é caracterizada pela oligotrofia e estabilidade térmica ao longo do ano influenciada pela corrente Norte do Brasil, que traz águas quentes e ricas em CO2 para a plataforma continental do nordeste brasileiro. Dentre os principais rios translitorâneos de Pernambuco estão os Rios Capibaribe e Jaboatão que recebem os efluentes domésticos do Recife e região metropolitana, o que causa alterações nos ciclos naturais do carbono. Desta maneira, foram avaliadas a variabilidade da pCO2 nos estuários do Capibaribe e de Barra de Jangadas assim como na plataforma continental interna do Estado de Pernambuco. Para análise nos estuários foram realizadas coletas durante a maré baixa, bimestralmente de Novembro de 2010 a Setembro de 2011. O estuário do Capibaribe apresentou os valores mais elevados de alcalinidade total (AT) e carbono inorgânico total (TCO2), com diferença significativa entre os dois rios. As médias anuais de alcalinidade encontradas foram 1649 ± 390 μmol kg-1 no Capibaribe e 1557±315 μmol kg-1 em Barra de Jangadas. Em relação a pCO2, os estuários apresentaram supersaturação de CO2 em relação a atmosfera durante todo o ano, com médias de 3317 ± 2034 μatm no Capibaribe e 6018 ± 4589 μatm em Barra de Jangadas. Estes valores durante o período chuvoso variaram entre os estuários, com diminuição na pCO2 no Capibaribe e aumentos de até 300% dos valores de pCO2 em Barra de Jangadas. A fim de se obter uma melhor avaliação da distribuição espacial da pCO2 na plataforma interna, foi construído um equipamento para a medição contínua e direta da pCO2 na água como alternativa de baixo-custo em relação aos fabricados importados. A primeira campanha realizada aconteceu em Dezembro de 2014, partindo do porto do Recife em direção ao estuário de Barra de Jangadas. Apesar de o período seco ser o de maior produtividade primária a região apresentou-se oligotrófica, com picos de chl-a (8.4 mg m3) próximo ao Capibaribe. Apenas uma pequena área apresentou subsaturação de CO2 em relação à atmosfera, com o valor mínimo registrado de 376,6 μatm. Foi identificada uma elevada fugacidade de CO2 (fCO2) na área da plataforma interna, com média de 474,33 ± 66,57 μatm, resultando em um fluxo médio para a atmosfera de 8,5 ± 6,82 mmol C m-2d-1. A partir dos resultados obtidos foi proposto um modelo para predizer a fCO2 a partir de valores de salinidade e temperatura para a plataforma interna durante o verão. Uma análise espacial e sazonal mais abrangente dos parâmetros do sistema carbonato na plataforma interna foi realizada utilizando-se dados de AT e TCO2 em áreas com e sem influência de rios entre os anos de 2013 e 2014. As médias da pCO2 e do pH na plataforma interna foram de 449 ± 45 μatm e 8,00 ± 0,03 respectivamente. Os parâmetros analisados foram influenciados pela distância da costa, o que resultou na elaboração de modelos para a predição de AT, TCO2, pCO2, pH, ΩCa e ΩAr a partir de dados de temperatura, salinidade e longitude. A região apresenta elevada alcalinidade inclusive na área influenciada por rios, onde foi encontrada a menor média de AT 2358 ± 28 μmol kg-1. A região apresenta, em curto prazo, baixa vulnerabilidade ao processo de acidificação oceânica. Os valores encontrados de pCO2 e fluxos de CO2 na plataforma continental de Pernambuco estão acima dos estimados nas médias globais para plataformas continentais abertas baseadas em modelos matemáticos. A variabilidade na pCO2 encontrada está ligada à própria característica da água tropical do Atlântico Sul, que cobre a rasa plataforma pernambucana com águas quentes. Onde a baixa solubilidade do CO2 devido à alta temperatura, associada à oligotrofia e aportes de matéria orgânica fazem com que a região da plataforma seja fonte de CO2 para atmosfera durante todo o ano. / The continental shelf of Pernambuco is characterized by oligotrophy and thermal stability throughout the year, influenced by the North Brazil current that brings warm water, rich in CO2 to the continental shelf of northeastern Brazil. The Capibaribe and Jaboatão rivers are one of the major rivers of Pernambuco. They receive a large input of domestic effluents from Recife and its metropolitan area, which causes changes in the natural carbon cycle. Here we evaluated the pCO2 variability in these two estuaries and in the inner shelf area of Pernambuco. To evaluate the role of the estuaries, samples were collected bimonthly during low tide, on a seasonal cycle from November 2010 to September 2011. The Capibaribe estuary presented the highest values of total alkalinity (TA) and total inorganic carbon (TCO2), with a significant difference between the two rivers. Both estuaries showed seasonal variation in TCO2 and TA values. The annual TA averages were 1649 ± 390 μmol kg-1 in the Capibaribe and 1557 ± 315 μmol kg-1 at Barra de Jangadas. Regarding the pCO2, the estuaries were saturated in CO2 throughout the year, with average for the dry season of 3317 ± 2034 μatm in the Capibaribe and 6018 ± 4589 μatm in Barra de Jangadas. These values varied seasonally between estuaries, with a pCO2 decrease during the rainy season in the Capibaribe, and an increase of up to 300% in the Barra de Jangadas estuary. In order to obtain a better evaluation of the spatial distribution of pCO2 over the shelf waters, it was developed an equipment for the continuous and direct measurement of sea surface pCO2 as low-cost alternative to the commercially manufactured ones. The first cruise took place in December 2014, starting from the port of Recife towards the Barra de Jangadas estuary. Even though the dry period has shown the highest primary productivity, the region presented itself as oligotrophic, with peaks of chl-a (8.4 mg m3) under influence of the Capibaribe plume. Only a small area showed CO2 subsaturation to the atmosphere, with the minimum value of 376.6 μatm. In general, a high CO2 fugacity (fCO2) was identified in the entire area of the inner shelf, with average of 474.33 ± 66.57 μatm, resulting in an mean flux to the atmosphere of 8.5 ± 6.82 mmol C m-2 d-1. It was proposed a model to predict the fCO2 using salinity and temperature values for inner the shelf during the summer. A more comprehensive spatial and seasonal distribution of the carbonate parameters was conducted by using values of TA TCO2 in areas subjected and non-subjected to riverine inputs during 2013 and 2014. The area presents a relative stability to what concerns the pCO2 and pH distribution, with overall average values of 449 ± 45 μatm and 8.00 ± 0,03 respectively. In general, the parameters analyzed were influenced by the distance from the coast, resulting in the development of prediction models for TA, TCO2, pCO2, pH, ΩCa and ΩAr using temperature, salinity and longitude data. The area has a low vulnerability to ocean acidification process, the TA is high even in the areas under riverine influence, where the lowest average values was registered 2358 ± 28 μmol kg-1. The values of pCO2 and CO2 fluxes found on the continental shelf of Pernambuco are above those expected on global averages estimated by mathematical models for open continental shelf. The variability in pCO2 found is linked to the own characteristic of the South Atlantic tropical water, which covers the shallow Pernambuco platform with warm waters. The low solubility of CO2 due to high temperature, combined with oligotrophy and the transport of organic matter to be respired outside the estuaries, turns the continental shelf into a source of CO2 to the atmosphere throughout the year.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-05T20:54:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Christine Carine Tchamabi.pdf: 11335817 bytes, checksum: eb21c463e69dfd534cdc017cb583c6ea (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-05T20:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Christine Carine Tchamabi.pdf: 11335817 bytes, checksum: eb21c463e69dfd534cdc017cb583c6ea (MD5) Previous issue date: 2017-03-16 / FACEPE / A influência da presença do arquipélago de Fernando de Noronha (FN, 3°51'S-32°25'W) e do Atol das Rocas (AR, 3°52'S-33º49'W) sobre a estrutura físico-biogeoquímicano Atlântico tropical foi investigada utilizando-se dados in situ, observações de satélites e técnicas de modelagem matemática e simulação numérica. Inicialmente, para examinar os efeitos das presenças das ilhas sobre a circulação e estrutura termohalina, o modelo Regional Ocean Modeling System (ROMS) foi empregado com alta resolução horizontal (1/70º) para simular dois cenários climatológicos distintos: com a presença de FN e AR (cenário I); e com a remoção artificial das ilhas (cenário NI). Os resultados das simulações do cenário I, validados a partir da comparação com dados de observação, indicam que as instabilidades geradas pelos obstáculos (ilhas) dão origem ao desenvolvimento de turbilhões a jusante de FN e AR (von Karman Street), na esteira do ramo central da Corrente Sul Equatorial (cSEC). Essas estruturas de mesoescala têm influência sobre as propriedades termodinâmicas das águas em torno dessas ilhas, incrementando a mistura vertical na base da camada de mistura e induzindo um resfriamento subsuperficial, particularmente no período em que a cSEC é fortalecida. Os resultados das simulações biogeoquímicas (ROMS-PISCES, Pelagic Interactions Scheme for Carbon and Ecosystem Studies) confirmam a importância desses processos, indicando um aumento da concentração de clorofila-a e de nutrientes a jusante de FN e AR. Os resultados indicam que as anomalias físico-biogeoquímicas induzidas pela presença das ilhas contribuem para a redução do fluxo de CO2liberado do oceano para a atmosfera, decorrente principalmente da redução da pCO2 no mar pelo incremento da ação fotossintética na região. Por fim, os resultados das simulações físicas foram acoplados ao modelo lagrangeano IBM-ICHTHYOP (Individual-Based Model – ICHTHYOP). Estas últimas simulações, realizadas considerando-se como exemplo o ictioplancton do Dentão (Lutjanus jocu), indicaram que a retenção de larvas ocorre nos dois sistemas insulares ao longo de todo o ano, sendo mais numa vez fortemente correlacionada com a variabilidade da cSEC. Os resultados confirmam a existência de conectividade superficial entre o arquipélago de Fernando de Noronha e do Atol das Rocas. / The influence of the presence of Fernando de Noronha archipelago (FN, 3°51'S-32°25'W) and Rocas Atoll (AR, 3°52'S-33º49'W) in physical biogeochemical parameters in the tropical Atlantic has been investigated using in situ data, satellite observations, mathematical modeling techniques and numerical simulation. Initially, to examine the effects of the presence of islands on the circulation and thermohaline structure, the model Regional Ocean Modeling System (ROMS) was employed with high horizontal resolution (1/70º) to simulate two distinct climatological scenarios: I); and with the artificial removal of islands (scenario NI). The results of the simulations of scenario I, validated through the comparison with observation data, indicate that the instabilities generated by obstacles (islands) give rise to the development of eddies downstream of FN and AR (von Karman Street) in the wake of the central branch of the South Equatorial Current (cSEC). These mesoscale structures have a strong influence on the thermodynamic properties of water surrounding of these islands, increasing vertical mixingat the base of the mixed layer and inducing a subsurface cooling, particularly in the period in which the cSEC is strengthened. The results of the biogeochemical simulations (ROMS-PISCES, Pelagic Interactions Scheme for Carbon and Ecosystem Studies) confirm the importance of these processes, indicating an increase in the concentration of chlorophyll-a and nutrients downstream of FN e AR. The analysis of results indicates that the physico-beogeochemical anomalies induced by the presence of islands contribute to the reduction of CO2flux released from ocean into the atmosphere, resulting mainly on the reduction of the partial pressure of gas at sea by the increase of photosynthetic action in the region. Finally, the results of the physical simulations were coupled withthe Lagrangian model IBM-ICHTHYOP (Individual-Based Model – ICHTHYOP). These last simulations, performed considering the ichthyoplankton Dog Snapper (Lutjanus jocu), showed that the retention of larvae occurs on both insular systems throughout the year, being once again strongly correlated with the variability of the cSEC. The results confirm the existence of superficial connectivity between the Fernando de Noronha archipelago and Rocas Atoll.

In the Tropical Atlantic Ocean, the main mode of SST variability is the Atlantic Equatorial Mode or Atlantic Niño, which is strongly associated with rainfall patterns in northeastern Brazil and the West Africa Monsoon. The region of largest interannual variability, where the Atlantic Cold Tongue forms, is also a region of consistent biases in climate models. In this study, we investigate the interannual variability of the Tropical Atlantic and its changes in the recent decades in terms of the Bjerknes Feedback Index in a set of seven ocean reanalyses for the periods 1980-1999 and 2000-2010 and for an XX century ocean reanalysis for 1950-2010. Warming trends are observed in SSTs in the cold tongue region, as well as a decrease interannual variability. These in turn are associated with a weakening in the Bjerknes Feedback in the early XXI century, resulting from a stronger thermal damping and weaker thermocline feedback, associated with a weaker response of equatorial zonal thermocline slope to equatorial zonal wind stress. However, the spread among the reanalysis products is large, which makes necessary the use of multiple products and an ensemble analysis to minimize errors and obtain more robust results. This is further reinforced as no significant shifts in the Bjerknes Feedback Index were found for the period previous to 1980, since only one reanalysis product covers this period and its individual errors are large. / No Atlântico Tropical, o principal modo de variabilidade da temperatura da superfície do mar é o modo equatorial, ou El Niño do Atlântico, que está fortemente associado aos padrões de precipitação no Nordeste do Brasil e à Monção Oeste-Africana. A região de maior variabilidade interanual, onde se forma a Língua Fria do Atlântico, é também uma região de consistente discordância entre modelos climáticos. Neste estudo, são investigadas a variabilidade interanual do Atlântico Tropical e suas mudanças nas últimas décadas por meio do Índice do Feedback de Bjerknes considerando um grupo de sete reanálises oceânicas para os períodos de 1980-1999 e 2000-2010 e uma reanálise do século XX para 1950-2010. Um aquecimento é observado na região da língua fria, assim como uma diminuição na variabilidade interanual. Essas mudanças estão ligadas a um enfraquecimento do Feedback de Bjerknes no início do século XXI, como resultado de um amortecimento térmico mais intenso e um enfraquecimento do feedback da termoclina, associado a uma resposta mais fraca do gradiente zonal da termoclina equatorial à tensão de cisalhamento do vento. Contudo, a dispersão entre as reanálises é alta, o que torna necessária a análise comparativa de múltiplos produtos, visando obter resultados mais robustos. Da mesma forma, não foi possível tirar conclusões sobre mudanças no Feedback de Bjerknes no período anterior a 1980, uma vez que somente uma reanálise cobria este período e os erros individuais são grandes.

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.

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

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

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.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-11T18:18:13Z No. of bitstreams: 1 diss-Raphael-Logato-de-Oliveira-PPGA.pdf: 25249109 bytes, checksum: bebdeef5c344d7c319f3fd7481af2cce (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T18:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss-Raphael-Logato-de-Oliveira-PPGA.pdf: 25249109 bytes, checksum: bebdeef5c344d7c319f3fd7481af2cce (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / A taxa de crescimento de uma colônia do coral endêmico brasileiro Siderastrea stellata, proveniente da Reserva Biológica do Atol das Rocas (3° 45’ S / 33° 40’ O – 3° 55’ S / 33° 50’ O), baseada em conta gem de bandas de crescimento e datação absoluta pelo método U-Th, seguidas de analises geoquímicas e isotópicas, revelaram uma variablidade das Temperaturas de Superfície do Mar (TSM) durante os últimos 39 anos. Os resultados demonstram uma forte correlação entre o crescimento do coral e a razão Sr/Ca, como também entre o Sr/Ca e U/Ca. O crescimento, Sr/Ca e U/Ca indicaram um forte sinal com frequência decadal, que é correspondente a um dos principais regimes de variabilidade do Atlântico Tropical Sul. Além disto, pode ser dito que o sinal do δ18O apresentou uma boa coerência com a ZCIT, indicando um potencial para futuros estudos sobre flutuações de salinidade. Porém, a falta de correlação entre os parametros geoquimicos com a TSM pode ser atribuída à limitação dos registros instrumentais de TSM disponíveis para a área de estudo (PIRATA), que são provenientes de bóias oceanográficas espaçadamente distribuídas. Assim, este estudo destaca alguns importantes fatores: a necessidade de se obter os registros de TSM in situ, para que seja possível estabelecer boas correlações entre esta e os traçadores; a clara relação entre o crescimento e Sr/Ca, sugerindo que este traçador pode não ser regulado somente pela TSM no caso de S. stellata; e a predominância de influências de variabilidades decadais e semi-decadais para esta região / One colony growth rate of an endemic Brazilian coral Sideratrea stellata from Atol das Rocas Biological reserve (3° 45’ S / 33° 4 0’ O – 3° 55’ S / 33° 50’ O), based on growth band counting and U-Th dating method, followed by geochemical analysis, revealed Sea Surface Temperature (SST) variability for the last 39 years. Results show a strong correlation between coral growth and Sr/Ca ratio, and also strong correlation between Sr/Ca and U/Ca. Growth, Sr/Ca and U/Ca indicate strong signal at decadal frequencies, corresponding to one of major South Tropical Atlantic variability. Moreover, it can be said that δ18O signal has showed good coherence with respect to ITCZ, pointing out to potential future studies about salinity fluctuations. However, the lack of correlation between SST and geochemical tracers can be attributed to instrumental SST data restriction for the study site, which comes from sparsely distributed oceanographic buyos (PIRATA). Insofar, this study highlights some important factors: the need for in situ SST registry in order to establish good correlations for SST and geochemical data; the clear relationship between coral growth and Sr/Ca, suggesting that this ratio may not be regulated by SST only for S. stellata; and the predominance decadal and semi-decadal variabilities at this region.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-12T15:30:43Z No. of bitstreams: 2 Leite_FS-Tese2012-DOCEAN-tt.pdf: 7355705 bytes, checksum: cdd11be57564224083c3a2b8946fb3de (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T15:30:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Leite_FS-Tese2012-DOCEAN-tt.pdf: 7355705 bytes, checksum: cdd11be57564224083c3a2b8946fb3de (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-09-26 / FACEPE / A exploração de óleo e gás vem apresentando um rápido crescimento em regiões de baixa latitude, mesmo assim pouquíssimos experimentos e modelagens envolvendo vazamento de gás têm sido publicados pela comunidade científica. Este estudo foi desenvolvido de modo a aumentar o conhecimento a respeito do comportamento da pluma de gás durante um vazamento acidental em águas rasas. Os métodos usados e os resultados obtidos são apresentados neste estudo, assim como um modelo para simular o transporte e a dispersão de uma pluma de gás liberada em águas rasas. Primeiramente, experimentos de campo foram realizados através da simulação de um vazamento de gás natural a aproximadamente 30 m de profundidade na costa nordeste do Brasil. Quatro cenários distintos, com variadas condições de forçantes geofísicas, foram associados a diferentes fluxos de gás (de 3000 a 9000 L.h-1) e períodos sazonais (verão e inverno). Num segundo estágio, a análise de dispersão da pluma de gás foi realizada com os dados obtidos in situ. O modelo usou um volume de controle lagrangiano para discretização e simulou a evolução da pluma de gás associando a termodinâmica e o impacto desta na hidrodinâmica da pluma de gás. De acordo com os dados coletados, o transporte predominante da corrente ocorreu para sulsudoeste (nordeste) durante o verão (inverno). A diferença no diâmetro da pluma ocorreu principalmente na camada mais próxima à superfície. A pluma de gás deslocou-se para sul-sudoeste no verão e para nordestenorte durante o inverno. Os fluxos de gás liberados no assoalho oceânico pareceram não afetar a hidrodinâmica local. O movimento da pluma foi sempre influenciado pelas forçantes de maré e meteorológica, nesta ordem. Os resultados de modelagem indicaram que, à medida que a pluma sobe na coluna de água, a mesma é deslocada horizontalmente na direção da corrente predominante. A situação extrema estabeleceu um raio crítico (máximo deslocamento horizontal) da fonte de gás de 35,2 m. A comparação entre os dados medidos e os calculados mostrou que o modelo representou satisfatoriamente as principais características da liberação de gás, tais como o deslocamento, o diâmetro e o tempo de ascensão da pluma. Apesar das plumas apresentarem a largura média da mesma ordem de magnitude entre as medições e os cálculos, melhorias podem aumentar o desempenho do modelo durante o desenvolvimento inicial das plumas. Dados importantes e únicos foram coletados durante os vazamentos de gás, os quais contribuíram para a caracterização do comportamento de diferentes fluxos em diferentes períodos. Os experimentos forneceram uma base de dados para um modelo computacional que foi capaz de reproduzir o transporte e a dispersão de uma pluma de gás no ambiente marinho. O modelo foi capaz de prever o transporte e destino do gás liberado no ambiente. O mesmo pode, portanto, ser usado como uma ferramenta para planos de contingência de vazamentos acidentais de gás no oceano. / Underwater oil and gas exploration has been growing fast in low latitude regions, even though very few experimental data acquisition and modeling involving gas release in tropical and shallow waters have been published by the scientific community. This study was developed to increase the knowledge concerning the gas behavior during a subsurface blowout in shallow waters. The methods used and the results obtained from this study are presented, as well as a model to simulate the transport and dispersion of a subsurface gas plume released from shallow waters. At first, field experiments were carried out by simulating a subsurface blowout with natural gas at approximately 30 m depth in the Northeast Brazilian coast. Four distinct scenarios with varied conditions of geophysical forcing were associated with different fluxes (from 3000 to 9000 L.h-1) and seasonal periods (summer and winter). As a second stage, the analysis of the gas plume dispersion was accomplished with the data obtained from the above campaigns. The model used a Lagrangian control volume for discretization and simulated the gas plume evolution, associating thermodynamics and the impact of the thermodynamics on the hydrodynamics of the gas plume. The predominant transport occurred toward the south-southwest (northeast) during the summer (winter) period. The difference in the plume width occurred mainly in the upper surface layer. The gas plume displaced toward the south-southwest (northeast-north) during the summer (winter) period. The gas flow releases seemed not to affect the local hydrodynamics. The plume movement was always influenced by the tidal and meteorological forcings, in that order. The simulation results indicated that, as the gas plume rose in the water column, the same plume was horizontally displaced toward current predominant direction. The extreme situation provided a critical radius (maximum horizontal displacement) from the gas release source of 35.2 m. The comparison between the measured and the calculated data showed that the model satisfactorily represented the main features of the gas release, such as the displacement, diameter and ascending time of the plume. Although the mean plume widths have the same order of magnitude between the measurements and the calculations, improvements may enhance the model’s performance during the earlier plume development. Important and unique data were collected during these subsurface releases, which contributed to the characterization of the behavior of different blowouts in different seasons. The experiments provided a baseline for a computational model capable of reproducing gas plume transport and dispersion in the marine environment. The model was able to predict the gas release transport and fate in the environment. Thus it can be used as a tool for contingency planning of an accidental underwater gas release.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-03-18T13:04:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Gbekpo_Aubains_2015.pdf: 10869276 bytes, checksum: 0b22521ef971c75f3112dcbc74fcbb7a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T13:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Gbekpo_Aubains_2015.pdf: 10869276 bytes, checksum: 0b22521ef971c75f3112dcbc74fcbb7a (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / As interações do sistema oceano-atmosfera no Atlântico tropical e suas contribuições à grande variabilidade da precipitação ao longo da costa do nordeste do Brasil (NEB) foram investigadas para os anos de 1974-2008. Os núcleos das estações chuvosas de Março-Abril e de Junho-Julho foram identificados para a parte norte do Nordeste do Brasil (NNEB) e a parte leste do Nordeste do Brasil (ENEB), respectivamente. As regressões lineares defasadas entre as anomalias da Temperatura da Superfície do Mar (TSM), da Pseudo tensão de cisalhamento de vento (PWS), do Fluxo de calor latente (LHF), da Umidade especifica do ar, e as anomalias (positivas e negativas) de precipitação forte no NNEB e no ENEB mostram que a variabilidade da precipitação dessas regiões é diferentemente influenciada pela dinâmica do Atlântico tropical. Quando a zona de convergência intertropical (ZCIT) é anormalmente deslocada para o sul alguns meses antes da estação chuvosa do NNEB, a fase negativa do Modo Meridional do Atlântico (AMM) (fortalecimento dos ventos alísios do nordeste, relaxamento dos ventos alísios do sudeste, maior evaporação no hemisfério norte, menor evaporação no hemisfério sul, TSM mais fria no hemisfério norte, e TSM mais quente no hemisfério Sul), aumenta a precipitação durante a estação chuvosa. O efeito oposto ocorre durante a fase positiva do AMM. Além disso, o estudo mostra a grande influência e um efeito preditivo da região Noroeste do Atlântico Equatorial noroeste (NWEA) sobre a precipitação do NNEB. Com relação ao estado subsuperficial do oceano, os resultados indicam que uma camada de barreira mais fina na NWEA de Novembro-Dezembro até Março-Abril é associada ao resfriamento progressivo da TSM, ao reforço do componente meridional do vento nordeste e precipitações intensas sobre o NNEB. Já a influência da dinâmica do Atlântico tropical sobre a variabilidade da precipitação no ENEB em Junho-Julho indica uma propagação para noroeste de uma área de forte correlação positiva de TSM e de Umidade específica do ar, deslocando-se da parte sudeste do Atlântico tropical (de Fevereiro-Março) para a região da Piscina Quente do Atlântico Sudoeste (SAWP), situada ao largo do Brasil (Junho-Julho). A área de propagação das anomalias, observada segue globalmente o caminho do ramo sul da Corrente Sul Equatorial (sSEC), que é responsável pelo transporte de calor oceânico de leste para oeste no Atlântico tropical sul. O deslocamento da fase mais quente da advecção horizontal de calor oceânico, na camada de mistura, de leste da bacia (entre 5º-15ºS) para a costa do Brasil em Junho-Agosto corrobora a influência da sSEC sobre o núcleo da chuva do ENEB. Uma aceleração dos ventos alísios de sudeste, associada a uma convergência da anomalia do vento sobre a SAWP, produz excesso de umidade do ar sobre a região e provoca mais precipitação sobre ENEB. O efeito oposto ocorre para os episódios menos chuvosos. De acordo com o estudo, a SAWP se mostra como uma área de potencial para o estabelecimento de um índice de previsão de chuvas no ENEB. / Tropical Atlantic Ocean-atmosphere interactions and their contributions to strong variability of rainfall along the Northeast Brazilian coast (NEB) were investigated for the years 1974-2008. The core rainy seasons of March-April and June-July were identified for northern Northeast Brazil (NNEB) and eastern Northeast Brazil (ENEB), respectively. Lagged linear regressions between sea surface temperature (SST), pseudo wind stress (PWS), latent heat flux (LHF) and air specific humidity anomalies over the entire tropical Atlantic and strong rainfall anomalies in NNEB and ENEB show that the rainfall variability of these regions is differentially influenced by the dynamics of the tropical Atlantic. When the intertropical convergence zone (ITCZ) is abnormally displaced southward a few months prior to the NNEB rainy season, the associated meridional mode (strengthening of the northeast trade winds, relaxation of the southeast trade winds, strong evaporation in the north, weak evaporation in the south, colder SST in the North, and warmer SST in the South) increases precipitation during the rainy season. The opposite effect occurs during the positive phase of the dipole. Additionally, this study shows strong influence and predictive effect of the Northwestern Equatorial Atlantic (NWEA) on the NNEB rainfall. Thinner barrier layer in the NWEA from November-December to March-April is associated with progressive cooling of SST, strengthening of meridional component of the northeasterly wind and intense precipitations over the NNEB. The dynamical influence of the tropical Atlantic on the June-July ENEB rainfall variability shows a northwestward-propagating area of strong, positively correlated SST and air specific humidity from the southeastern tropical Atlantic (February-March) to the Southwestern Atlantic Warm Pool (SAWP) offshore of Brazil (June-July). The northwestward-propagating area, observed from February-March to June-July, follows the same pathway of the southern branch of south equatorial current (sSEC), which is responsible of the oceanic heat transport from east to west in the southern tropical Atlantic. The displacement of the warmest phase of horizontal advection of the oceanic mixed layer heat from the eastern part (between 5-15ºS) to the Brazilian coast in June-August confirms this influence of the sSEC on core rainy season in the ENEB. Furthermore, according to our study, the SAWP could be used as index of rainfall prediction in ENEB. An early acceleration of the southeasterly trade winds, associated with a strong convergence of the wind anomaly over the SAWP, produces excessive humidity over the region and causes more precipitation over ENEB. The opposite effect occurs for less rainy episodes.