Submitted by Ubirajara Cruz (ubirajara.cruz@gmail.com) on 2017-08-28T12:58:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertcao_jeymison_bezerra.pdf: 16162349 bytes, checksum: 9f76cd869e7b7a9da31c0415636c74e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-08-28T20:57:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertcao_jeymison_bezerra.pdf: 16162349 bytes, checksum: 9f76cd869e7b7a9da31c0415636c74e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-28T20:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertcao_jeymison_bezerra.pdf: 16162349 bytes, checksum: 9f76cd869e7b7a9da31c0415636c74e0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS / Neste trabalho são apresentados os resultados de um estudo sinótico sobre o comportamento anômalo da temperatura do ar nas regiões sul e sudeste do Brasil para o período referente aos meses de dezembro (2013), janeiro, fevereiro e março (2014). Aqui, optou-se pelo verão astronômico (janeiro, fevereiro e março, JFM), pois o trimestre de dezembro, janeiro e fevereiro apresentou locais com significativas anomalias negativas. Foram usados dados de reanálise do projeto MERRA do período de 1979 a 2008 para os referidos meses, com o objetivo de se obter a climatologia e as anomalias das variáveis meteorológicas. De acordo com os resultados das anomalias de temperatura, foram observadas na região sudeste as maiores variações espaciais de anomalias positivas, sendo os maiores valores na região litorânea, assim como na região sul, no entanto, se expandido praticamente sobre todo o Rio Grande do Sul (RS), sendo este o Estado com os maiores valores positivamente anômalos da região. Em baixos níveis (850 hPa), no sudeste, foi observada anomalia negativa (atmosfera seca) e no sul positiva (atmosfera úmida) resultado do escoamento anômalo do vento norte em 850 hPa e das anomalias de pressão ao nível médio do mar, que mostraram deslocamento mais para sul da região ciclogenética da América do Sul (AS) e deslocamento para oeste do Anticiclone semipermanente do Atlântico. Observou-se fortes anomalias positivas de altura geopotencial em 500 hPa no Atlântico e no Pacífico, em que a primeira influenciou diretamente a circulação continental. Em 250 hPa notou-se a formação de um bloqueio do tipo dipolo sobre a região de estudo. Para comparação, ainda foi feito o estudo das anomalias dos cinco verões (1984, 2001, 2003, 2006 e 2010) anomalamente quentes nas referidas regiões. Percebeu-se que em superfície, em verões anomalamente quentes há o surgimento de anomalia positiva de pressão ao nível médio do mar próximo à costa sudeste da AS relacionado com o deslocamento para oeste e intensificação da Alta subtropical do Atlântico Sul (ASAS). Foi possível observar, ainda, que a Alta Subtropical do Pacífico Sul se intensificou provocando situação de bloqueio. Em 250 hPa, percebeu-se o enfraquecimento do jato subtropical, indicando diminuição ou menor frequência das instabilidades baroclínicas na região. / This work presents the results of a synoptic study of the anomalous behavior of the air temperature in the south and southeast of Brazil for December (2013), January, February and March (2014). It was, we opted for the astronomical summer (January, February and March, JFM), because the quarter December, January and February showed places with significant negative anomalies. Project MERRA reanalysis data were used from 1979 to 2008 for those months, in order to obtaining the climatology and the anomalies of meteorological variables. According to the results of temperature anomalies have been observed in the Southeast the highest spatial variations of positive anomalies, being the highest values in the coastal region, as well as in the South, however, expanded over the practically whole Rio Grande do Sul (RS) - the State with the highest positively anomalous values in the region. At low levels (850 hPa), in Southeast a negative anomaly was observed (dry atmosphere) and in the South was observed a positive (humid atmosphere), resulting from an anomalous northern flow and from anomalies of mean sea level pressure, which showed a shifting further south of South American ciclogenetic region and a shift to the west of the semi-permanent Atlantic anticyclone. Strong positive anomalies of geopotential height at 500 hPa over the Atlantic and the Pacific was observed, in which the first one influenced directly the continental circulation. At 250 hPa was observed the formation of a dipole blocking system on the study area. In compare, we have made the study of anomalies of the five anomalously warm summers (1984, 2001, 2003, 2006 and 2010), in these referred regions. In anomalously warm summers there is a sea level pressure positive anomaly near the southeast coast of AS associated with the displacement to the west and intensification of the South Atlantic subtropical high. We also observed that the South Pacific subtropical high intensified causing a blocking situation. At 250 hPa, the weakening of the subtropical jet indicating a decay or lower frequency of baroclinic instabilities over the region.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The meteorological systems modulate the behavior of rainfall and temperature on large regions and must be correctly simulated by the climate models. The representation of these events should be good for the reliability model to be higher. This research therefore has the primary aim of examining how atmospheric blocks and frontal systems are being detected. Was used for this, the model of the British Center, HadGEM2-ES (Hadley Centre Global Environment Model version 2 Earth System) in two climate change scenarios, RCP4.5 and RCP8.5 in the future (2020-2049) projections series, comparing them with series of reference for the past 30 years (1975-2004). The results will be validated from those already found by other studies. For the blocks, the detection method proposed by Pelly e Hoskins (2003), in which find meridionaly anomalous variations of potential temperature in the dynamical tropopause. Frontal systems were found by frontogenetic function first proposed by Petterssen (1956). Moreover, the study of changes in rainfall, simulated by RegCM4 (Regional Climate Model version 4) model for the South and Southeast regions of Brazil is made. The main results show that there good agreement between the annual cycle and positioning of both systems by the model on past. There is a reduction of blocking systems on Central Pacific (170.0◦W-120◦W) and increased over the same region of the Southeast Pacific (117.5◦W-80◦W) and the Southwest Atlantic (77.5◦W-40◦W) in both future scenarios. The frontal systems, which also show a good agreement in the reference series, have a tendency to increase the frequency in the two studied regions. Likewise the accumulated rainfall simulated on RegCM4 indicating to be more significant in summer, fall and spring seasons and behavior similar to that reported previously for the winter months. / A atuação de sistemas meteorológicos modula o comportamento das chuvas e da temperatura de grandes regiões, devendo ser corretamente simulados pelos modelos climáticos. A representação dos sistemas deve ser consideravelmente boa para que a confiabilidade no modelo seja mais alta. Esta pesquisa, portanto, tem o principal objetivo de analisar como bloqueios atmosféricos e sistemas frontais estão sendo reproduzidos por estes modelos. Foi utilizado para isso, o modelo do centro britânico, o HadGEM2-ES (Hadley Centre Global Environment Model version 2 Earth System) em dois cenários de mudança climática, o RCP4.5 e o RCP8.5, em séries de projeções futuras (2020-2049), comparando-os com uma série de referência de 30 anos para o passado (1975-2004). Os resultados encontrados serão validados a partir daqueles já encontrados por outros estudos. Para os bloqueios, o método usado é o proposto por Pelly e Hoskins (2003), em que se buscam variações meridionalmente anômalas de temperatura potencial na tropopausa dinâmica. Já os sistemas frontais foram encontrados através da função frontogenética proposta inicialmente por Petterssen (1956). Além disso, é feito o estudo da alteração no regime de chuvas, simulados pelo modelo RegCM4 (Regional Climate Model version 4) para as regiões Sul e Sudeste do Brasil. Os principais resultados mostram que existe uma boa concordância entre o ciclo anual e o posicionamento de ambos os sistemas pelo modelo no passado. Verifica-se uma redução dos sistemas de bloqueio sobre a região do Pacífico Central (170.0◦W-120◦W) e um aumento dos mesmos sobre a região do Pacífico Sudeste (117.5◦W-80◦W) e do Atlântico Sudoeste (77.5◦W-40◦W) em ambos os cenários futuros. Já os sistemas frontais, que também mostram uma boa concordância na série de referência, possuem uma tendência de aumento em sua frequência nas duas regiões estudadas. Da mesma forma o regime de chuvas simuladas pelo RegCM4 indica acumulados mais significativos nas estações de verão, outono e primavera e um comportamento próximo ao observado para os meses de inverno.

Este estudo discute uma climatologia de 59 anos (1949-2007) de bloqueios no Hemisfério Sul (SH) usando dados de altura geopotencial em 500-hPa das reanálises do National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR). A variabilidade espaço-temporal dos eventos de bloqueio e associações com o El Niño/Oscilação do Sul (ENOS) também foram examinadas. Adicionalmente, os bloqueios foram investigados em dois Modelos de Circulação Geral Acoplados Atmosfera-Oceano de clima (MCGAO) do Intergovernamental Painel for Climate Change (IPCC), o ECHAM5/MPI-OM e o MIROC 3.2. Dois cenários simulados foram analisados: O clima do século XX e o cenário de emissão A1B. Os episódios do ENOS foram identificados usando dois métodos. O primeiro foi o Índice Oceânico Mensal do Niño (ONI) do Climate Prediction Center (CPC-NCEP). O segundo método foi baseado em Funções Empíricas Ortogonais (EOF) e foi aplicado nos MCGAOs. Similarmente, também foi examinado a influencia combinada do ENOS e a Oscilação Antártica (AAO) na ocorrência e características dos bloqueios. O índice diário da AAO foi obtido pelo CPC-NCEP. Os índices convencionais de bloqueios detectam principalmente variações longitudinais. Este trabalho propõe um índice de bloqueio que detecta, além de variações longitudinais também as variações latitudinais dos bloqueios. Cinco setores relevantes de bloqueios foram examinados em detalhes: Indico Sudoeste (SB1), Pacífico Sudoeste (SB2), Pacífico Central (SB3), Pacífico Sudeste (SB4) e Atlântico Sudoeste (SB5). Além disso, foram investigados duas grandes regiões do Pacífico Sul: Pacífico Oeste e Pacífico Leste. Foi encontrado que a escala média típica dos eventos de bloqueio varia entre 1,5 e 2,5 dias. Além disso, a duração dos eventos depende da latitude, com eventos de maior duração observados em latitudes mais altas. Diferenças longitudinais estatisticamente significativas na freqüência do escoamento bloqueado foram observadas entre as fases Quente e Neutra do ENOS desde o outono a primavera. Episódios intensos da fase Quente do ENOS (isto é, moderados a fortes) tendem a modificar o local preferencial de bloqueio, mas não a freqüência. Por outro lado, os episódios fracos da fase Quente do ENOS estiveram associados relativamente com alta freqüência. Os Eventos de bloqueio durante o ENOS+ duram, em média, mais um dia relativamente aos episódios Neutros. Em contraste, a fase Fria do ENOS (ENOS-) caracterizou-se pela redução dos eventos de bloqueio sobre o setor do Pacífico Central, exceto durante os meses do verão austral. Entretanto, nenhuma diferença estatisticamente significativa foi detectada na duração dos eventos. Composições de anomalias de vento em 200-hPa indicam que o enfraquecimento (fortalecimento) do jato polar em torno de 60ºS durante a AAO negativa (positiva) em ambas as fases do ENOS tem uma importância significativa no aumento (redução) dos eventos de bloqueio. Um significativo aumento estatístico dos eventos sobre o setor do Pacífico Sudeste foi observado durante a AAO negativa em ambas as fases do ENOS. Ainda, um aumento (redução) dos eventos foi observado sobre a região do Pacífico Oeste na fase negativa (positiva) da AAO durante o ENOS-. Em contraste, durante o ENOS+ não houve diferenças estatisticamente significativas na distribuição longitudinal dos eventos separado de acordo com as fases opostas da AAO, embora haja um aumento (redução) dos eventos da região do Pacífico Oeste para o Pacífico Leste durante a fase negativa (positiva) da AAO. Os MCGAOs simularam corretamente a amplitude do ciclo anual observado. Também, ambos os MCGAOs simularam melhor a duração e o local preferencial do que freqüência. Nenhum MCGAO simulou adequadamente a freqüência durante a fase Neutra do ENOS. O ECHAM5/MPI-OM (rodada 2) mostra um erro sistemático que levam a uma superestimativa na freqüência de eventos sobre o Pacífico Leste durante as fases Neutra e Fria do ENOS. As diferenças entre as duas versões do MIROC 3.2 indicam que a alta resolução nos modelos melhora o desempenho em simular a freqüência de bloqueios. / This study discusses 59-yr climatology (1949-2007) of Southern Hemisphere (SH) blockings using daily 500-hPa geopotential height data from National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR reanalysis. The spatiotemporal variability of blocking events and associations with El Nino/Southern Oscillation (ENSO) are examined. Additionally, blockings were examined in two Intergovernmental Panel for Climate Change (IPCC) Coupled General Circulation Models (CGCM), ECHAM5/MPI-OM and MIROC 3.2. Two sets of simulations were examined: the climate of the 20th century and the A1B emission scenario. ENSO episodes were identified using two methods. The first method was the Monthly Oceanic Niño Index (ONI) from the Climate Prediction Center (CPC-NCEP). The second method was based on Empirical Orthogonal Function (EOF) and was applied to identify ENSO episodes in the CGCMs. Similarly, the combined influence of ENSO and the Antarctic Oscillation (AAO) on the occurrence and characteristics of blockings was also examined. The daily AAO index was obtained from CPC/NCEP. Most conventional blocking indices detect longitudinal variations of blockings. In this study we propose a new blocking index that detects longitudinal and latitudinal variations of blockings. The following relevant sectors of blocking occurrence were identified and examined in detail: Southeast Indian (SB1), Southwest Pacific (SB2), Central Pacific (SB3), Southeast Pacific (SB4) and Southwest Atlantic (SB5) oceans. In addition, we investigated two large regions of South Pacific: West Pacific and East Pacific. We found that the typical timescale of a blocking event is about ~1.5 2.5 days. Nonetheless, the duration of events depends on the latitude, with larger durations observed at higher latitudes. Statistically significant differences in the longitude of blockings are observed between Warm (ENSO+) and Neutral ENSO phases from the Austral fall to spring. Moderate to strong Warm ENSO episodes modulate the preferred locations of blockings but do not play a significant role for variations in their frequency. On the other hand, weak ENOS+ episodes were associated with relatively high frequency of blockings. Blocking events during ENSO+ last on average one more day compared to events that occur during Neutral episodes. In contrast, Cold (ENOS-) ENSO episodes are characterized by a decrease of blockings over the Central Pacific sector, except during the Austral summer months. However, no statistically significant differences are detected in the duration. Composites of 200-hPa zonal wind anomalies indicate that the weakening (strengthening) of the polar jet around 60oS during negative (positive) AAO phases in both ENSO phases plays a major role for the relative increase (decrease) of blocking events. A statistically significant increase of events over Southeast Pacific is observed during negative AAO phases in both ENSO phases. Moreover, an increase (decrease) of events is observed over West Pacific region when negative (positive) AAO phases occur during ENSO-. In contrast, during ENSO+ there is no statistically significant difference in the longitudinal distribution of events separated according to opposite AAO phases, although there is an increase (decrease) in the events from West Pacific region to East Pacific during negative (positive) AAO phase. The CGCMs investigated in this study correctly simulated the amplitude of observed annual cycle of geopotential height in the extratropics. Also, both CGCMs show a better performance in simulating the duration and preferred locations of blockings than their frequency. None of these CGCMs simulated well the frequency during Neutral ENSO phase. The ECHAM5/MPI-OM (run2) shows systematic biases in some regions. For instance, this model overestimates the frequency of blockings over East Pacific region during Cold and Neutral ENSO phases. The differences between the two versions of MIROC 3.2 indicate that the increase in resolution improves the performance of the model in simulating the frequency of blockings.

Este estudo discute uma climatologia de 59 anos (1949-2007) de bloqueios no Hemisfério Sul (SH) usando dados de altura geopotencial em 500-hPa das reanálises do National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR). A variabilidade espaço-temporal dos eventos de bloqueio e associações com o El Niño/Oscilação do Sul (ENOS) também foram examinadas. Adicionalmente, os bloqueios foram investigados em dois Modelos de Circulação Geral Acoplados Atmosfera-Oceano de clima (MCGAO) do Intergovernamental Painel for Climate Change (IPCC), o ECHAM5/MPI-OM e o MIROC 3.2. Dois cenários simulados foram analisados: O clima do século XX e o cenário de emissão A1B. Os episódios do ENOS foram identificados usando dois métodos. O primeiro foi o Índice Oceânico Mensal do Niño (ONI) do Climate Prediction Center (CPC-NCEP). O segundo método foi baseado em Funções Empíricas Ortogonais (EOF) e foi aplicado nos MCGAOs. Similarmente, também foi examinado a influencia combinada do ENOS e a Oscilação Antártica (AAO) na ocorrência e características dos bloqueios. O índice diário da AAO foi obtido pelo CPC-NCEP. Os índices convencionais de bloqueios detectam principalmente variações longitudinais. Este trabalho propõe um índice de bloqueio que detecta, além de variações longitudinais também as variações latitudinais dos bloqueios. Cinco setores relevantes de bloqueios foram examinados em detalhes: Indico Sudoeste (SB1), Pacífico Sudoeste (SB2), Pacífico Central (SB3), Pacífico Sudeste (SB4) e Atlântico Sudoeste (SB5). Além disso, foram investigados duas grandes regiões do Pacífico Sul: Pacífico Oeste e Pacífico Leste. Foi encontrado que a escala média típica dos eventos de bloqueio varia entre 1,5 e 2,5 dias. Além disso, a duração dos eventos depende da latitude, com eventos de maior duração observados em latitudes mais altas. Diferenças longitudinais estatisticamente significativas na freqüência do escoamento bloqueado foram observadas entre as fases Quente e Neutra do ENOS desde o outono a primavera. Episódios intensos da fase Quente do ENOS (isto é, moderados a fortes) tendem a modificar o local preferencial de bloqueio, mas não a freqüência. Por outro lado, os episódios fracos da fase Quente do ENOS estiveram associados relativamente com alta freqüência. Os Eventos de bloqueio durante o ENOS+ duram, em média, mais um dia relativamente aos episódios Neutros. Em contraste, a fase Fria do ENOS (ENOS-) caracterizou-se pela redução dos eventos de bloqueio sobre o setor do Pacífico Central, exceto durante os meses do verão austral. Entretanto, nenhuma diferença estatisticamente significativa foi detectada na duração dos eventos. Composições de anomalias de vento em 200-hPa indicam que o enfraquecimento (fortalecimento) do jato polar em torno de 60ºS durante a AAO negativa (positiva) em ambas as fases do ENOS tem uma importância significativa no aumento (redução) dos eventos de bloqueio. Um significativo aumento estatístico dos eventos sobre o setor do Pacífico Sudeste foi observado durante a AAO negativa em ambas as fases do ENOS. Ainda, um aumento (redução) dos eventos foi observado sobre a região do Pacífico Oeste na fase negativa (positiva) da AAO durante o ENOS-. Em contraste, durante o ENOS+ não houve diferenças estatisticamente significativas na distribuição longitudinal dos eventos separado de acordo com as fases opostas da AAO, embora haja um aumento (redução) dos eventos da região do Pacífico Oeste para o Pacífico Leste durante a fase negativa (positiva) da AAO. Os MCGAOs simularam corretamente a amplitude do ciclo anual observado. Também, ambos os MCGAOs simularam melhor a duração e o local preferencial do que freqüência. Nenhum MCGAO simulou adequadamente a freqüência durante a fase Neutra do ENOS. O ECHAM5/MPI-OM (rodada 2) mostra um erro sistemático que levam a uma superestimativa na freqüência de eventos sobre o Pacífico Leste durante as fases Neutra e Fria do ENOS. As diferenças entre as duas versões do MIROC 3.2 indicam que a alta resolução nos modelos melhora o desempenho em simular a freqüência de bloqueios. / This study discusses 59-yr climatology (1949-2007) of Southern Hemisphere (SH) blockings using daily 500-hPa geopotential height data from National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR reanalysis. The spatiotemporal variability of blocking events and associations with El Nino/Southern Oscillation (ENSO) are examined. Additionally, blockings were examined in two Intergovernmental Panel for Climate Change (IPCC) Coupled General Circulation Models (CGCM), ECHAM5/MPI-OM and MIROC 3.2. Two sets of simulations were examined: the climate of the 20th century and the A1B emission scenario. ENSO episodes were identified using two methods. The first method was the Monthly Oceanic Niño Index (ONI) from the Climate Prediction Center (CPC-NCEP). The second method was based on Empirical Orthogonal Function (EOF) and was applied to identify ENSO episodes in the CGCMs. Similarly, the combined influence of ENSO and the Antarctic Oscillation (AAO) on the occurrence and characteristics of blockings was also examined. The daily AAO index was obtained from CPC/NCEP. Most conventional blocking indices detect longitudinal variations of blockings. In this study we propose a new blocking index that detects longitudinal and latitudinal variations of blockings. The following relevant sectors of blocking occurrence were identified and examined in detail: Southeast Indian (SB1), Southwest Pacific (SB2), Central Pacific (SB3), Southeast Pacific (SB4) and Southwest Atlantic (SB5) oceans. In addition, we investigated two large regions of South Pacific: West Pacific and East Pacific. We found that the typical timescale of a blocking event is about ~1.5 2.5 days. Nonetheless, the duration of events depends on the latitude, with larger durations observed at higher latitudes. Statistically significant differences in the longitude of blockings are observed between Warm (ENSO+) and Neutral ENSO phases from the Austral fall to spring. Moderate to strong Warm ENSO episodes modulate the preferred locations of blockings but do not play a significant role for variations in their frequency. On the other hand, weak ENOS+ episodes were associated with relatively high frequency of blockings. Blocking events during ENSO+ last on average one more day compared to events that occur during Neutral episodes. In contrast, Cold (ENOS-) ENSO episodes are characterized by a decrease of blockings over the Central Pacific sector, except during the Austral summer months. However, no statistically significant differences are detected in the duration. Composites of 200-hPa zonal wind anomalies indicate that the weakening (strengthening) of the polar jet around 60oS during negative (positive) AAO phases in both ENSO phases plays a major role for the relative increase (decrease) of blocking events. A statistically significant increase of events over Southeast Pacific is observed during negative AAO phases in both ENSO phases. Moreover, an increase (decrease) of events is observed over West Pacific region when negative (positive) AAO phases occur during ENSO-. In contrast, during ENSO+ there is no statistically significant difference in the longitudinal distribution of events separated according to opposite AAO phases, although there is an increase (decrease) in the events from West Pacific region to East Pacific during negative (positive) AAO phase. The CGCMs investigated in this study correctly simulated the amplitude of observed annual cycle of geopotential height in the extratropics. Also, both CGCMs show a better performance in simulating the duration and preferred locations of blockings than their frequency. None of these CGCMs simulated well the frequency during Neutral ENSO phase. The ECHAM5/MPI-OM (run2) shows systematic biases in some regions. For instance, this model overestimates the frequency of blockings over East Pacific region during Cold and Neutral ENSO phases. The differences between the two versions of MIROC 3.2 indicate that the increase in resolution improves the performance of the model in simulating the frequency of blockings.