Os padrões de circulação do Atlântico Sudoeste são caracterizados por uma diversidade de massas de água. A presença das correntes associadas ao giro subtropical e a incursão para norte da Corrente Circumpolar Antártica (CCA) determinam extensas regiões de largo gradiente de Temperatura da Superfície do Mar (TSM). Ao mesmo tempo, circulações de mesoescala geram intensos gradientes setorizados, ou reforçam o contraste de larga-escala. Consequentemente, frentes oceânicas de diferentes escalas são formadas ao longo desses gradientes. Quando o vento sopra sobre essas frentes, os fluidos trocam calor e momentum alterando suas propriedades dinâmicas e termodinâmicas. Nesse trabalho visamos caracterizar as alterações no campo de vento superficial que podem ser atribuídas a essas trocas. Para isso, foi aplicado um algoritmo de detecção de frentes em campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) derivados do conjunto OSTIA. Em situações de escoamento atmosférico sinótico homogêneo, foram calculados o divergente e rotacional do vento medido pelo escaterômetro QuickSCAT ao longo das zonas frontais, bem como suas componentes perpendicular e paralela às frentes. Ao longo de 8 anos mais 96.000 frentes oceânicas foram detectadas, co-localizadas com a disponibilidade de dados de vento dando origem a 40.000 composições. O sistema de coordenadas dessas composições foi rotacionado para que as frentes oceânicas tivessem a mesma orientação. Nós empilhamos as composições em um arranjo 3D e foram obtidas médias das circulações atmosféricas induzidas. As perturbações médias obtidas indicaram que há convergência do vento quando este sopra do lado quente para o lado frio da frente com a frenagem do escoamento. De forma oposta, há divergência e aceleração do vento quando este sopra no sentido oposto. Nós identificamos alterações locais no rotacional do campo de vento capazes de induzir o bombeamento de Ekman no oceano. Esse processo pode gerar mecanismos de retroalimentação no sistema. Nossos resultados corroboram o de diversos estudos sobre o tema presentes literatura. / The southwest Atlantic circulation patterns are characterized by a diversity of water masses. The presence of currents associated with the subtropical gyre and the northward incursion of Antarctic Circumpolar Current (ACC) determine extensive regions of strong sea surface temperature gradient (SST). At the same time, mesoscale circulations generate intense local gradients, or reinforce the large-scale contrast. Consequently, oceanic fronts are formed along these gradients on different scales. When the wind blows over these fronts, the fluids exchange heat and momentum, and that changes their dynamic and thermodynamic properties. In this work we aim to characterize the changes in the surface wind field that might be attributed to these exchanges. To do it, a frontal detection algorithm was applied to the SST field derived from OSTIA set. We selected situations of synoptic homogeneous atmospheric flow and calculated the divergent and rotational wind, in addition to its perpendicular and parallel components to the oceanic fronts. We used wind measurements recorded by the QuickSCAT scatterometer along the frontal zones. More than 96,000 oceanic fronts were detected along 8 years of data. We matched them to available wind data and formed more than 40,000 SST-WIND compositions. The coordinate system of these compositions was rotated so that all oceanic fronts have the same horizontal orientation. We piled up the compositions in a 3D array and the temporal mean of the induced circulations was calculated. The average disturbance obtained indicated that there is wind convergence when it blows from the warm side of the front to the cold side because the flow is slowed down. Conversely, there is wind divergence when it blows in the opposite direction due to speeding up flow. We identified local changes in wind field curl capable of inducing Ekman pumping over the ocean. This process can generate feedback mechanisms in the system. Our results were consistent with the literature.

Os padrões de circulação do Atlântico Sudoeste são caracterizados por uma diversidade de massas de água. A presença das correntes associadas ao giro subtropical e a incursão para norte da Corrente Circumpolar Antártica (CCA) determinam extensas regiões de largo gradiente de Temperatura da Superfície do Mar (TSM). Ao mesmo tempo, circulações de mesoescala geram intensos gradientes setorizados, ou reforçam o contraste de larga-escala. Consequentemente, frentes oceânicas de diferentes escalas são formadas ao longo desses gradientes. Quando o vento sopra sobre essas frentes, os fluidos trocam calor e momentum alterando suas propriedades dinâmicas e termodinâmicas. Nesse trabalho visamos caracterizar as alterações no campo de vento superficial que podem ser atribuídas a essas trocas. Para isso, foi aplicado um algoritmo de detecção de frentes em campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) derivados do conjunto OSTIA. Em situações de escoamento atmosférico sinótico homogêneo, foram calculados o divergente e rotacional do vento medido pelo escaterômetro QuickSCAT ao longo das zonas frontais, bem como suas componentes perpendicular e paralela às frentes. Ao longo de 8 anos mais 96.000 frentes oceânicas foram detectadas, co-localizadas com a disponibilidade de dados de vento dando origem a 40.000 composições. O sistema de coordenadas dessas composições foi rotacionado para que as frentes oceânicas tivessem a mesma orientação. Nós empilhamos as composições em um arranjo 3D e foram obtidas médias das circulações atmosféricas induzidas. As perturbações médias obtidas indicaram que há convergência do vento quando este sopra do lado quente para o lado frio da frente com a frenagem do escoamento. De forma oposta, há divergência e aceleração do vento quando este sopra no sentido oposto. Nós identificamos alterações locais no rotacional do campo de vento capazes de induzir o bombeamento de Ekman no oceano. Esse processo pode gerar mecanismos de retroalimentação no sistema. Nossos resultados corroboram o de diversos estudos sobre o tema presentes literatura. / The southwest Atlantic circulation patterns are characterized by a diversity of water masses. The presence of currents associated with the subtropical gyre and the northward incursion of Antarctic Circumpolar Current (ACC) determine extensive regions of strong sea surface temperature gradient (SST). At the same time, mesoscale circulations generate intense local gradients, or reinforce the large-scale contrast. Consequently, oceanic fronts are formed along these gradients on different scales. When the wind blows over these fronts, the fluids exchange heat and momentum, and that changes their dynamic and thermodynamic properties. In this work we aim to characterize the changes in the surface wind field that might be attributed to these exchanges. To do it, a frontal detection algorithm was applied to the SST field derived from OSTIA set. We selected situations of synoptic homogeneous atmospheric flow and calculated the divergent and rotational wind, in addition to its perpendicular and parallel components to the oceanic fronts. We used wind measurements recorded by the QuickSCAT scatterometer along the frontal zones. More than 96,000 oceanic fronts were detected along 8 years of data. We matched them to available wind data and formed more than 40,000 SST-WIND compositions. The coordinate system of these compositions was rotated so that all oceanic fronts have the same horizontal orientation. We piled up the compositions in a 3D array and the temporal mean of the induced circulations was calculated. The average disturbance obtained indicated that there is wind convergence when it blows from the warm side of the front to the cold side because the flow is slowed down. Conversely, there is wind divergence when it blows in the opposite direction due to speeding up flow. We identified local changes in wind field curl capable of inducing Ekman pumping over the ocean. This process can generate feedback mechanisms in the system. Our results were consistent with the literature.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-15T17:48:16Z No. of bitstreams: 1 JONATHAN CASTRO AMANAJÁS – TESE (PPGMET) 2015.pdf: 17371281 bytes, checksum: 8bb673ee45f8da3ea66276627f6cd251 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T17:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JONATHAN CASTRO AMANAJÁS – TESE (PPGMET) 2015.pdf: 17371281 bytes, checksum: 8bb673ee45f8da3ea66276627f6cd251 (MD5) Previous issue date: 2015-10-27 / CNPq / O objetivo deste estudo foi contribuir para a compreensão dos padrões meteorológicos, de fluxos de superfície e circulações atmosféricas locais, sobre ecossistemas naturais e mudanças de uso e cobertura do solo na Amazônia Oriental. Para isso foram realizados estudos sobre dois biomas representativos, floresta amazônica e cerrado, e um antrópico, silvicultura de eucalipto, a partir da análise de imagens do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), a bordo do satélite Terra, e de simulações numéricas com o modelo atmosférico de mesoescala Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS). A partir de três diferentes imagens MODIS/Terra foi possível observar que a vegetação exerce um papel importante sobre o microclima local, de modo que a conversão de cerrado para floresta de eucalipto, ocasionou redução no albedo (αs) e na temperatura da superfície (Ts); aumento no saldo de radiação (Rn) e no fluxo de calor latente (LE) e redução nos fluxos de calor no solo (G0) e calor sensível (H). De modo geral, os fluxos de calor sensível e latente estimados pelo algoritmo S-SEBI, com o uso de imagens MODIS/Terra, variaram de acordo com o tipo de uso e cobertura do solo e responderam às alterações biofísicas nas regiões em estudo, mostrando coerência na distribuição espacial e concordância com os valores encontrados por outros estudos. Nas simulações com o modelo BRAMS, os impactos mais significativos estatisticamente, seja de mudanças no uso do solo, como a substituição do cerrado por eucalipto, seja na cobertura do solo, como a redução da vegetação, ocorreram na razão de mistura do vapor d’água e na velocidade do vento, ambas sobre o cerrado. Foi observado ainda, em ambos os cenários, um aumento considerável na temperatura do ar, porém, sem significância estatística. A análise de sensibilidade do modelo BRAMS para três valores distintos de resistência estomática mínima de uma floresta de eucalipto (100, 200 e 500 s.m-1), na formação de circulações atmosféricas locais, demonstraram que este foi sensível as alterações propostas. No cenário com resistência estomática de 100 s.m-1, por exemplo, a circulação formada promoveu aumento na precipitação acumulada sobre o alvo ‘cerrado’, quando comparada a simulação controle. Diferente dos cenários com resistência estomática de 100 e 200 s.m-1, a circulação formada a partir do cenário com resistência estomática de 500 s.m-1 produziu um volume de precipitação sobre a floresta ombrófila densa, não observado nas demais simulações. / The aim of this study was to contribute to the understanding of weather patterns, surface fluxes and local atmospheric circulations over natural ecosystems and changes in use and cover of land in eastern Amazon. It was studied two representative biomes, Amazon forest and cerrado, and one anthropic biome, eucalyptus silviculture, using sensor images Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), aboard the Terra satellite, and numerical simulations with Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS). From three different images MODIS / Terra was observed that the vegetation plays an important role on the local microclimate, so that the cerrado conversion in eucalyptus forest reduced albedo (αs) and surface temperature (Ts); increased net radiation (Rn) and latent heat flux (LE) and reduced ground heat flux (G0) and sensible heat (H). Overall, the sensible and latent heat fluxes estimated by S-SEBI algorithm, using MODIS/Terra images, varied according to the type of land use/cover and responded to biophysical changes in the regions under study, showing coherence in spatial distribution and agreement with the values found in other studies. In the simulations with BRAMS, the most statistically significant impacts, either in changes in land use, as replacing the cerrado by eucalyptus, either in land cover, as reducing vegetation, occurred in the ratio of water vapor mixture and wind speed, both on the cerrado. It was also observed in both scenarios a considerable increase in air temperature, but without statistical significance. The BRAMS model sensitivity analysis for three different values of minimum stomatal resistance of a eucalyptus forest (100, 200 and 500 s.m-1), in the formation of local atmospheric circulations, showed that it was sensitive to changes proposals.In the scenario with stomatal resistance of 100 s.m-1, for example, the induced circulation promoted an increase in accumulated precipitation on the target 'cerrado' when compared with the control simulation. Different of scenarios with stomatal resistance of 100 and 200 s.m-1, the circulation formed in the scenario with stomatal resistance of 500 s.m-1, produced a volume of precipitation over tropical rain forest not observed in other simulations.

The Mediterranean region frequently experiences extreme precipitation events (EPEs) with devastating consequences for affected societies, economies, and environment. Thus, it is crucial to better understand their characteristics and drivers and improve their predictions at longer lead times. This work provides new insights about the spatiotemporal dependencies of EPEs in the region. It, moreover, implements Empirical Orthogonal Function analysis and subsequent non-hierarchical Kmeans clustering for generating nine distinct weather patterns over the domain, referred to as “Mediterranean patterns”. These patterns are significantly associated with EPEs across the region, and in fact, can be used to extend the forecasting horizon of EPEs. This is demonstrated considering modelled data for all the domain, but also using observational data for Calabria, southern Italy, an area of complex topography that increases the challenges of weather prediction. The results suggest preferential techniques for improving EPEs predictions for short, medium, and extended range forecasts, supporting thus the mitigation of their negative impacts.