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Building materials, lack of vegetation and absence of open spaces in urban areas cause surfaces such as asphalt to become warmer than nearby vegetated surfaces that surround the city, creating the urban heat island (UHI) effect. Little investigation has been done regarding temperature changes across these surfaces before and after frontal passages. This study analyzes the 24-hour temperature difference as a result of a cold front passage by examining the transitional seasons (Spring and Fall) for Dallas, Texas; Atlanta, Georgia; and Kansas City, Missouri. This research focused on investigating the pattern of moist and dry tropical air masses preceding a transitional air mass and moist and dry polar air masses the proceeding 24-hours. Using recorded hourly data from Automated Surface Observing Systems (ASOS) stations during these events one can visualize the time lag in temperature change between sites in developed urban areas and surrounding more vegetated surfaces outside the city.

Rates of marsh wetland loss in the northern Gulf of Mexico are the highest observed in North America. Marsh terraces have been implemented over the last 30 years to address this loss. Marsh Terraces reduce fetch and resulting wave energy which, reduces rates erosion of sediments in coastal wetlands. This thesis evaluated marsh terraces by extensive data collection that will assess the spatiotemporal relationships between wind patterns, wave parameters, and sediment strength in water bodies modified with marsh terraces. Data collected during two four-month deployments captured the passage of 40 cold front storms and the passage of Hurricane Barry. Results indicated that the mean threshold for erosion for marsh platform and terraces (0.194 N/m2 and 0.500 N/m2) were often exceeded during the passage of cold front storms. Orientation to reduce the influence of these storms was determined to be 270/55 which is perpendicular to cold front associated winds.

O Princeton Ocean Model foi adaptado ao Canal de São Sebastião (CSS) para estudar as variações sazonais de sua circulação e estrutura termohalina. Três grades numéricas foram aninhadas. A de menor resolução na Plataforma Continental Sudeste (PCSE) e a de maior resolução no Canal de São Sebastião (CSS) com uma grade de resolução intermediária na região adjacente ao canal (PCI). O modelo numérico partiu de condições termohalinas médias sazonais e teve como forçantes, ventos, fluxos de calor, de sal e de radiação de ondas curtas mensais. Nessas condições médias, o modelo representou razoavelmente bem as condições típicas de primavera, verão, outono e inverno, preenchendo o fundo do CSS com a Água Central do Atlântico Sul na primavera e no verão. No outono e no inverno esta massa de água não se encontra no canal, porém, seus sinais mais fracos são obtidos no outono sendo que nesta estação são encontrados os sinais mais fortes da Água Tropical. O modelo aponta o sul do canal, no fundo, ao lado da Ilha de São Sebastião como entrada preferencial de águas mais frias e a simulação numérica da passagem de uma frente fria pela Plataforma Continental Sudeste sugere a rápida resposta das águas do canal com o recuo para o largo da Água Central do Atlântico Sul e pronto retorno assim que a frente deixa a plataforma. Ventos de nordeste na grade da PCSE são imprescindíveis para que a Água Central do Atlântico Sul penetre o Canal de São Sebastião; todos os experimentos com ventos de outras direções nesta grade ou ventos de nordeste somente nas grades média e do CSS não colocaram esta massa de água no canal. A circulação de fundo obtida no CSS é basicamente para nordeste e associada à intrusão da ACAS forçada em primeira instância pelo vento de nordeste na PCSE e em um segundo momento pela força do gradiente de pressão (com destaque para a componente baroclínica), sempre maior na entrada sul do que na entrada norte e sempre maior no verão do que no inverno. A circulação superficial é para sudoeste com relaxamento no outono, intensificando-se em direção ao verão com máximo nesta estação. / The Princeton Ocean Model was adapted to São Sebastião Channel (SSC) so as to study the seasonal changes of its circulation and thermohaline structure. Three numerical grids were nested. The coarse grid on Southeast Continental Shelf (SCS) and the fine grid on São Sebastião Channel with an intermediary grid on the region adjacent to the channel. The numerical model started from average seasonal thermohaline conditions and average monthly data forcing such as wind, heat flux, salt flux and short wave radiation flux. Within these average conditions, the numerical model simulated reasonably the typical conditions of spring, summer, autumn and winter, filling the bottom channel with South Atlantic Central Water (SACW) in spring and in summer. In autumn and in winter this mass of water is not found, nevertheless its weaker signs appear in autumn, which season one finds the stronger signs of Tropical Water (never more than 50%). The model points out the bottom south entrance of the channel, next to the São Sebastião Island (SSI) as the natural gate of colder water and the numerical simulation of a cold front through SCS suggests the quick answer of the water channel with the falling back offshore of the SACW and immediate return when the cold front is gone. Northeasterly winds on the SCS grid are essential so that the SACW enters the SSC; all the experiments with another direction winds in this grid or northeasterly winds only in the intermediate and in the fine grid failed to get in the SACW in the channel. The bottom circulation obtained in SSC is essentially to northeast and associated to the intrusion of the SACW forced in first instance by the northeasterly winds in SCS and in second instance by the pressure force (with emphasis on the baroclinic component) always bigger at the south entrance than in the north entrance and always bigger in summer than in the winter. The superficial currents are southeastward with weakening in autumn and intensification towards summer with maximum in this season.

O Princeton Ocean Model foi adaptado ao Canal de São Sebastião (CSS) para estudar as variações sazonais de sua circulação e estrutura termohalina. Três grades numéricas foram aninhadas. A de menor resolução na Plataforma Continental Sudeste (PCSE) e a de maior resolução no Canal de São Sebastião (CSS) com uma grade de resolução intermediária na região adjacente ao canal (PCI). O modelo numérico partiu de condições termohalinas médias sazonais e teve como forçantes, ventos, fluxos de calor, de sal e de radiação de ondas curtas mensais. Nessas condições médias, o modelo representou razoavelmente bem as condições típicas de primavera, verão, outono e inverno, preenchendo o fundo do CSS com a Água Central do Atlântico Sul na primavera e no verão. No outono e no inverno esta massa de água não se encontra no canal, porém, seus sinais mais fracos são obtidos no outono sendo que nesta estação são encontrados os sinais mais fortes da Água Tropical. O modelo aponta o sul do canal, no fundo, ao lado da Ilha de São Sebastião como entrada preferencial de águas mais frias e a simulação numérica da passagem de uma frente fria pela Plataforma Continental Sudeste sugere a rápida resposta das águas do canal com o recuo para o largo da Água Central do Atlântico Sul e pronto retorno assim que a frente deixa a plataforma. Ventos de nordeste na grade da PCSE são imprescindíveis para que a Água Central do Atlântico Sul penetre o Canal de São Sebastião; todos os experimentos com ventos de outras direções nesta grade ou ventos de nordeste somente nas grades média e do CSS não colocaram esta massa de água no canal. A circulação de fundo obtida no CSS é basicamente para nordeste e associada à intrusão da ACAS forçada em primeira instância pelo vento de nordeste na PCSE e em um segundo momento pela força do gradiente de pressão (com destaque para a componente baroclínica), sempre maior na entrada sul do que na entrada norte e sempre maior no verão do que no inverno. A circulação superficial é para sudoeste com relaxamento no outono, intensificando-se em direção ao verão com máximo nesta estação. / The Princeton Ocean Model was adapted to São Sebastião Channel (SSC) so as to study the seasonal changes of its circulation and thermohaline structure. Three numerical grids were nested. The coarse grid on Southeast Continental Shelf (SCS) and the fine grid on São Sebastião Channel with an intermediary grid on the region adjacent to the channel. The numerical model started from average seasonal thermohaline conditions and average monthly data forcing such as wind, heat flux, salt flux and short wave radiation flux. Within these average conditions, the numerical model simulated reasonably the typical conditions of spring, summer, autumn and winter, filling the bottom channel with South Atlantic Central Water (SACW) in spring and in summer. In autumn and in winter this mass of water is not found, nevertheless its weaker signs appear in autumn, which season one finds the stronger signs of Tropical Water (never more than 50%). The model points out the bottom south entrance of the channel, next to the São Sebastião Island (SSI) as the natural gate of colder water and the numerical simulation of a cold front through SCS suggests the quick answer of the water channel with the falling back offshore of the SACW and immediate return when the cold front is gone. Northeasterly winds on the SCS grid are essential so that the SACW enters the SSC; all the experiments with another direction winds in this grid or northeasterly winds only in the intermediate and in the fine grid failed to get in the SACW in the channel. The bottom circulation obtained in SSC is essentially to northeast and associated to the intrusion of the SACW forced in first instance by the northeasterly winds in SCS and in second instance by the pressure force (with emphasis on the baroclinic component) always bigger at the south entrance than in the north entrance and always bigger in summer than in the winter. The superficial currents are southeastward with weakening in autumn and intensification towards summer with maximum in this season.

This study discusses the influence of tropopause folding in ozone total column during the passage of frontal systems. This research aims to analyze, from the relations between the upper level jet and the ozone total column, tropopause folding in southern South America. The aim is also to quantify the cold fronts that have acted throughout 2008, as well as identify them in tropopause folding events and action of the jet stream. Finally, it verifies the occurrence of stratospheric air into the troposphere at selected events. This research is characterized by being predominantly qualitative in relation to the collection and analysis of data obtained from Brewer Spectrophotometers, installed at the Southern Space Observatory, and the Ozone Monitoring Instrument (OMI). It is noteworthy that were initially selected all events of cold fronts that occurred in 2008. However, only events of greater magnitude were analyzed and the chosen were the ones that evidenced a strong tropopause folding. Of the results analyzed, we can conclude that the ozone total column is influenced by the passage of fronts and may increase when there is intrusion of stratospheric air in the troposphere through the tropopause folding, caused by the action of the jet stream that comes with the front. / O presente estudo trata da influência do envelopamento da tropopausa na coluna total de ozônio, durante a passagem dos sistemas frontais. Esta pesquisa tem como objetivo analisar, a partir das relações entre a corrente de jato em altos níveis e a coluna total de ozônio, o envelopamento da tropopausa no sul da América do Sul. Pretende-se também quantificar as frentes frias que agiram ao longo de 2008, bem como identificá-las em eventos de envelopamento da tropopausa e ação da corrente de jato. Por fim, verifica-se como ocorre a intrusão de ar estratosférico para a troposfera em eventos escolhidos. A presente pesquisa se caracteriza por ser predominantemente de caráter qualitativo em relação ao levantamento e análise dos dados, obtidos através de Espectrofotômetro Brewer, instalado no Observatório Espacial do Sul, e pelo Ozone Monitoring Instrument (OMI). Ressalta-se que foram inicialmente selecionados todos os eventos de frentes frias ocorridos em 2008. Porém, apenas os eventos de maior magnitude foram analisados e destes foram escolhidos os que evidenciavam um forte envelopamento da tropopausa. Dos resultados analisados, pode-se concluir que a coluna total de ozônio sofre influência com a passagem das frentes, podendo aumentar quando ocorre a intrusão do ar estratosférico na troposfera, através do envelopamento da tropopausa, causado pela ação da corrente de jato que acompanha a frente.

The diploma thesis deals with the topic of rapid day-to-day drops of air temperature. The research part of the thesis is focused on physical-geographical factors that affect the air temperature. Furthermore, the most common methods used to detect interdiurnal changes in air temperature are presented. Abrupt drops in air temperature were detected on the basis of the maximum and minimum daily air temperature at a total of 33 meteorological stations for the period from 1st January 1970 to 31st December 2019. The aim was to describe the regularities of the distribution of extreme drops in air temperature in both temperature characteristics, and to describe the influence of different physical-geographical conditions on the magnitude and seasonality of decline events. The thesis also describes the influence of the prevailing weather situation (according to HMÚ typing) on extreme decreases in both temperature characteristics. It was proved that the shape of the relief has a significant effect on the seasonality of decreases, especially the minimum air temperatures. Stations on convex relief are characterized by a more balanced distribution of these events during the year, while at stations on concave relief there are the largest decreases in the minimum air temperature, especially in winter. The influence...

Com a finalidade de estudar as perturbações médias sobre a Plataforma Continental Sudeste (PCSE) causadas pela passagem de uma frente fria durante o verão, obteve-se um estado básico médio de correntes. Esse campo médio foi obtido com o POM (Princeton Ocean Model) através de simulação diagnóstica, seguida por curta rodada prognostica. As correntes modeladas para o verão na Plataforma Continental Sudeste assemelharam-se em alguns aspectos a correntes obtidas em fundeios de correntógrafos realizados pela Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN), e pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo, durante os projetos Ciculação Oceânica na Região Oeste do Atlântico Sul (COROAS) e Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul (DEPROAS), validando os resultados do modelo Durante a passagem da frente fria as correntes invertem em cerca de seis a nove horas após a passagem do sistema frontal por cada região da PCSE. As etapas da subsidência costeira foram modeladas, ocorrendo transporte de deriva do vento em direção à costa, na camada superficial (0-10m), e transporte de compensação ao longo da coluna d\'água, havendo empilhamento de água na região costeira. A força de gradiente de pressão barotrópica desenvolvida implicou na formação e intensificação do jato costeiro em direção a menores latitudes. Durante esse estado transiente associado à passagem do sistema frontal, a Água Tropical aproxima-se da costa em nível sub-superficial, misturando-se com as águas da plataforma continental A porção da Plataforma Continental Sudeste localizada ao sul da Ilha de São Sebastião é a que responde com maior intensidade à passagem do sistema meteorológico frontal. Na direção transversal à costa, predomina o balanço geostrófico, o qual é intensificado durante a passagem da frente fria, enquanto que ao longo da costa as águas são desviadas do referido balanço pela tensão de cisalhamento do vento e pela aceleração local. Em Cananéia, ocorre a maior amplitude de variação do nível do mar, que pode estar associada a um mecanismo de ressonância entre os ventos do sistema frontal e Ondas de Plataforma Continental geradas pelo vento, uma vez que possuem velocidades de propagação próximas. A plataforma continental adquire vorticidade relativa ciclônica durante a passagem da frente fria. / In order to study the pertubations caused on the South Brazil Bigth (SBB) caused by the passage of a cold front during Summer, a mean basic state for currents was obtained using the POM (Princeton Ocean Model) through diagnostic simulation, followed by a short round prognostic. The mean currents modeled are in certain instancies similar to the currents measured by meter moorings deployed by the Directorate of Hydrography and Navigation (DHN), and by Oceanographic Institute of the University São Paulo during the Projects Oceanic Circulation in the Western South Atlantic (COROAS) and Dynamic of the Ecosystem of the Shelf of the Western South Atlantic Region (DEPROAS), validating results model. During the cold front passage, the currents invert six to nine hours after the passage of the frontal system through each region of the SBB. The stages of coastal subsidence were modeled, with coastward wind drift transport at superficial layer and offshore compensation transport throughout the water column, with piling of water in the coastal region. The strength of the barotropic pressure gradient developed caused the formation and intensification of a coastal jet. During this transient stage associated with the passage of the frontal system, the Tropical Water approaches the coast within sub-surface layer, mixing with continental shelf waters. The portion of SBB located to the South of São Sebastião Island is the portion which is most influenced by the passage of the frontal system. In a normal direction to the coast, the geostrophic balance predominates, being intensified during the passage of the cold front, while along the coast, the waters is diverted from this balance by the wind stress and by the local acceleration, which tend to have opposite signs. Near Cananéia, there is the highest sea level elevation, which may be associated with a mechanism of resonance between the winds of the frontal system and the Continental Shelf Waves generated by the wind, since they have the same speed of propagation. The continental shelf acquires cyclonic relative vorticity during the passage of the cold front.

Com a finalidade de estudar as perturbações médias sobre a Plataforma Continental Sudeste (PCSE) causadas pela passagem de uma frente fria durante o verão, obteve-se um estado básico médio de correntes. Esse campo médio foi obtido com o POM (Princeton Ocean Model) através de simulação diagnóstica, seguida por curta rodada prognostica. As correntes modeladas para o verão na Plataforma Continental Sudeste assemelharam-se em alguns aspectos a correntes obtidas em fundeios de correntógrafos realizados pela Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN), e pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo, durante os projetos Ciculação Oceânica na Região Oeste do Atlântico Sul (COROAS) e Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul (DEPROAS), validando os resultados do modelo Durante a passagem da frente fria as correntes invertem em cerca de seis a nove horas após a passagem do sistema frontal por cada região da PCSE. As etapas da subsidência costeira foram modeladas, ocorrendo transporte de deriva do vento em direção à costa, na camada superficial (0-10m), e transporte de compensação ao longo da coluna d\'água, havendo empilhamento de água na região costeira. A força de gradiente de pressão barotrópica desenvolvida implicou na formação e intensificação do jato costeiro em direção a menores latitudes. Durante esse estado transiente associado à passagem do sistema frontal, a Água Tropical aproxima-se da costa em nível sub-superficial, misturando-se com as águas da plataforma continental A porção da Plataforma Continental Sudeste localizada ao sul da Ilha de São Sebastião é a que responde com maior intensidade à passagem do sistema meteorológico frontal. Na direção transversal à costa, predomina o balanço geostrófico, o qual é intensificado durante a passagem da frente fria, enquanto que ao longo da costa as águas são desviadas do referido balanço pela tensão de cisalhamento do vento e pela aceleração local. Em Cananéia, ocorre a maior amplitude de variação do nível do mar, que pode estar associada a um mecanismo de ressonância entre os ventos do sistema frontal e Ondas de Plataforma Continental geradas pelo vento, uma vez que possuem velocidades de propagação próximas. A plataforma continental adquire vorticidade relativa ciclônica durante a passagem da frente fria. / In order to study the pertubations caused on the South Brazil Bigth (SBB) caused by the passage of a cold front during Summer, a mean basic state for currents was obtained using the POM (Princeton Ocean Model) through diagnostic simulation, followed by a short round prognostic. The mean currents modeled are in certain instancies similar to the currents measured by meter moorings deployed by the Directorate of Hydrography and Navigation (DHN), and by Oceanographic Institute of the University São Paulo during the Projects Oceanic Circulation in the Western South Atlantic (COROAS) and Dynamic of the Ecosystem of the Shelf of the Western South Atlantic Region (DEPROAS), validating results model. During the cold front passage, the currents invert six to nine hours after the passage of the frontal system through each region of the SBB. The stages of coastal subsidence were modeled, with coastward wind drift transport at superficial layer and offshore compensation transport throughout the water column, with piling of water in the coastal region. The strength of the barotropic pressure gradient developed caused the formation and intensification of a coastal jet. During this transient stage associated with the passage of the frontal system, the Tropical Water approaches the coast within sub-surface layer, mixing with continental shelf waters. The portion of SBB located to the South of São Sebastião Island is the portion which is most influenced by the passage of the frontal system. In a normal direction to the coast, the geostrophic balance predominates, being intensified during the passage of the cold front, while along the coast, the waters is diverted from this balance by the wind stress and by the local acceleration, which tend to have opposite signs. Near Cananéia, there is the highest sea level elevation, which may be associated with a mechanism of resonance between the winds of the frontal system and the Continental Shelf Waves generated by the wind, since they have the same speed of propagation. The continental shelf acquires cyclonic relative vorticity during the passage of the cold front.

Approved for public release; distribution in unlimited. / On day five of combat operations during Operation IRAQI FREEDOM, advances by coalition forces were nearly halted by a dust storm, initiated by the passage of a synoptically driven cold front. This storm impacted ground and air operations across the entire Area of Responsibility, and delayed an impending ground attack on the Iraqi capital. Military meteorologists were able to assist military planners in mitigating at least some of the effects of this storm. This thesis examines the synoptic conditions leading to the severe dust storm, evaluates the numerical weather prediction model performance in predicting the event, and reviews metrics pertaining to the overall impacts on the Operation IRAQI FREEDOM combined air campaign. In general, the numerical model guidance correctly predicted the location and onset of the dust storms on 25 March, 2003. As a result of this forecast guidance, mission planners were able to front load Air Tasking Orders with extra sorties prior to the onset of the dust storm, and were able to make changes to planned weapons loads, favoring GPS-guided munitions. / Captain, United States Air Force