A atmosfera é um complexo sistema termodinâmico na qual a geração, conversão e dissipação de energia desempenham um papel fundamental no desenvolvimento e manutenção dos diversos sistemas de movimento de escala sinótica e na circulação geral. Neste trabalho, o ciclo de energia de Lorenz em área limitada foi aplicado para três casos de ciclogêneses, onde cada um desses se formou em uma das três principais regiões ciclogenéticas da costa leste da América do Sul. Além disso, foram analisadas as condições sinóticas, bem como a evolução da estrutura tridimensional de cada sistema desde o período prévio à formação até o seu decaimento. As análises mostraram que o ciclone que se formou na costa sul/sudeste do Brasil originou-se a partir de uma baixa desprendida nos níveis médios em uma região de fraca baroclinia. As conversões de energia mostraram que o sistema extraía energia cinética do escoamento zonal médio indicando, assim, que a instabilidade barotrópica foi dominante na sua formação. O sistema que se desenvolveu região da foz do Rio da Prata apresentou características de uma ciclogenêse do tipo bomba, com rápida intensificação. Além disso, devido à esse rápido crescimento foi observado a seclusão das frentes quente e fria. O ciclo de energia mostrou uma natureza baroclínica com forte contribuição de geração de energia potencial disponível pela liberação de calor latente da convecção. Já o sistema da região da costa sul da Argentina apresentou um desenvolvimento baroclínico clássico (com conversão de energia potencial disponível para energia cinética da perturbação) de uma ciclogenêse extratropical, desde a amplificação da onda até oclusão final das frentes associadas. Com base nessas análises observa-se que as ciclogêneses que se formam na América do Sul podem apresentar características variadas, tanto de desenvolvimento como de estrutura, que não são muitas vezes relacionadas à ciclogenêse clássica. / The atmosphere is a complex thermodynamic system in which energy generation, conversion and dissipation play a key role in the development and maintenance of the synoptic scale movement systems. In this paper, the Lorenz energy cycle in a limited area was applied for three cases of cyclogenesis, where each one of them formed in an important cyclogenetic region in the east of South America. Furthermore, the synoptic conditions were analyzed, as well as the evolution of the tridimensional structure, from its early formation until its decay. The analysis showed that the cyclone, which formed on Brazil south/southeastern coast, originated through a cut off low in the mid levels on a weak baroclinic region. The energy conversions indicated the system extracted kinetic energy from the basic flow, showing that the barotropic instability was dominant in its development. The system that occurred in the Rio da Prata mouth had features of a bomb-type cyclogenesis with fast intensification. Moreover, due to this event, the fronts seclusion were observed. The baroclinic nature with a strong contribution from the available potential energy generation term, through the latent heat release of the convection, can be observed by the conversion terms. Meanwhile, the system of the Argentina south coast presented a classical baroclinic development (which has the conversion from eddy available potential energy to eddy kinetic energy) of an extratropical cyclogenesis, from the wave amplification until the final occlusion of the associated frontal system. Based in this analysis, it is worthy to note that both the development and structure of the cyclogenesis that occur in the South American eastern coast can present varied features, which are often not related to classical cyclogenesis.

Understanding the underlying causes of tropical cyclone formation is crucial to predicting tropical cyclone behavior in a warming environment, given the Earth's current warming trend. This study examines two sets of simulations from the National Center for Atmospheric Research (NCAR) Community Atmosphere Model version 3.1 (CAM3): one with aerosol forcings and one without. We looked at how four factors known to be important to tropical cyclone formation vary as carbon dioxde and the ensuing temperature changes increase to very high levels. These factors include Maximum Potential Intensity (MPI), mid-tropospheric moisture content, 200-850 mb vertical wind shear, and 850 mb absolute vorticity. We considered different representations of mid-tropospheric moisture by examining both relative humidity and chi, a non-dimensional measure of the saturation entropy deficit at 600 mb. We also looked at different combinations of these factors, including several variations of a Genesis Potential Index (GPI) and an incubation parameter, gamma, that is related to the length of time required to saturate the middle troposphere and aid tropical cyclogenesis. Higher MPI, lower saturation deficits and higher relative humidity, lower wind shear, and higher absolute vorticity all act to enhance the GPI and lower the incubation time, meaning larger environmental support for tropical cyclone development and intensification. In areas where tropical cyclone development is prevalent today, we found that shear generally decreased, but MPI decreased, absolute vorticity decreased, and the saturation deficit increases. Thus, in today's prevalent tropical cyclone regions, conditions become less favorable for development and intensification as the climate warms. On the other hand, genesis regions tend to push northward into the subtropics, as conditions become much more favorable for development up to ~40 degrees North due to both decreased wind shear and much higher MPI values.

A atmosfera é um complexo sistema termodinâmico na qual a geração, conversão e dissipação de energia desempenham um papel fundamental no desenvolvimento e manutenção dos diversos sistemas de movimento de escala sinótica e na circulação geral. Neste trabalho, o ciclo de energia de Lorenz em área limitada foi aplicado para três casos de ciclogêneses, onde cada um desses se formou em uma das três principais regiões ciclogenéticas da costa leste da América do Sul. Além disso, foram analisadas as condições sinóticas, bem como a evolução da estrutura tridimensional de cada sistema desde o período prévio à formação até o seu decaimento. As análises mostraram que o ciclone que se formou na costa sul/sudeste do Brasil originou-se a partir de uma baixa desprendida nos níveis médios em uma região de fraca baroclinia. As conversões de energia mostraram que o sistema extraía energia cinética do escoamento zonal médio indicando, assim, que a instabilidade barotrópica foi dominante na sua formação. O sistema que se desenvolveu região da foz do Rio da Prata apresentou características de uma ciclogenêse do tipo bomba, com rápida intensificação. Além disso, devido à esse rápido crescimento foi observado a seclusão das frentes quente e fria. O ciclo de energia mostrou uma natureza baroclínica com forte contribuição de geração de energia potencial disponível pela liberação de calor latente da convecção. Já o sistema da região da costa sul da Argentina apresentou um desenvolvimento baroclínico clássico (com conversão de energia potencial disponível para energia cinética da perturbação) de uma ciclogenêse extratropical, desde a amplificação da onda até oclusão final das frentes associadas. Com base nessas análises observa-se que as ciclogêneses que se formam na América do Sul podem apresentar características variadas, tanto de desenvolvimento como de estrutura, que não são muitas vezes relacionadas à ciclogenêse clássica. / The atmosphere is a complex thermodynamic system in which energy generation, conversion and dissipation play a key role in the development and maintenance of the synoptic scale movement systems. In this paper, the Lorenz energy cycle in a limited area was applied for three cases of cyclogenesis, where each one of them formed in an important cyclogenetic region in the east of South America. Furthermore, the synoptic conditions were analyzed, as well as the evolution of the tridimensional structure, from its early formation until its decay. The analysis showed that the cyclone, which formed on Brazil south/southeastern coast, originated through a cut off low in the mid levels on a weak baroclinic region. The energy conversions indicated the system extracted kinetic energy from the basic flow, showing that the barotropic instability was dominant in its development. The system that occurred in the Rio da Prata mouth had features of a bomb-type cyclogenesis with fast intensification. Moreover, due to this event, the fronts seclusion were observed. The baroclinic nature with a strong contribution from the available potential energy generation term, through the latent heat release of the convection, can be observed by the conversion terms. Meanwhile, the system of the Argentina south coast presented a classical baroclinic development (which has the conversion from eddy available potential energy to eddy kinetic energy) of an extratropical cyclogenesis, from the wave amplification until the final occlusion of the associated frontal system. Based in this analysis, it is worthy to note that both the development and structure of the cyclogenesis that occur in the South American eastern coast can present varied features, which are often not related to classical cyclogenesis.

O papel dos fluxos de superfície de calor sensível e latente (FCSL) em dois ciclones extratropicais com desenvolvimento distinto na costa do sul do Brasil foi avaliado a partir de simulações numéricas utilizando o modelo de área limitada WRF versão 2.2. Em um dos ciclones, a circulação se originou em baixos níveis e propagou-se para a média troposfera (ciclone 1). No outro ciclone (ciclone 2) a circulação originou-se em níveis médios e propagou-se até a superfície. Foram realizadas simulações numéricas com e sem FCSL para cada um dos ciclones. A trajetória do ciclone 1 foi fortemente alterada na ausência de FCSL, exibindo deslocamento incorreto (para nordeste) e menor tempo de vida. Este comportamento esteve associado às mudanças no padrão de advecção de temperatura em baixos níveis e à diminuição da convergência de massa induzida pelo calor sensível, na ausência de FCSL. No experimento sem FCSL, ocorre também desacoplamento entre o ciclone em superfície e a onda em níveis médios e altos, com consequente enfraquecimento do sistema. O aumento da estabilidade estática e o mecanismo de convergência de Ekman são responsáveis por menor convergência nas regiões frontais na ausência de FCSL. A relação de fase entre os campos de altura geopotencial e temperatura em baixos níveis e o perfil vertical de aquecimento diabático também mostram condições mais favoráveis ao desenvolvimento do ciclone na presença dos FCSL. O ciclone 2 não teve a trajetória alterada entre as duas simulações. A advecção de temperatura e a convergência em baixos níveis devido ao calor sensível foram semelhantes, explicando a similaridade na trajetória nos experimentos com e sem FCSL. A convergência de Ekman diferenciou-se entre as duas simulações, especialmente no final do ciclo de vida do ciclone, mostrando que este processo também altera a intensidade de ciclones fracos. A influência dos FCSL mostrou-se dependente do mecanismo dominante de formação dos ciclones. O ciclone 1, com forçante dinâmica menos intensa, sofreu grandes variações em trajetória e tempo de vida na ausência de FCSL. Já o ciclone 2, sob forçante dinâmica mais definida e intensa, mostrou-se menos dependente dos processos de superfície para o seu deslocamento. Os mecanismos de aprofundamento foram mais intensos no ciclone 1. / The role of latent and sensible heat fluxes (LSHF) between ocean and atmosphere during the development of two extratropical cyclones over the southwestern Atlantic Ocean is analyzed using the WRF (Weather Range and Forecast) Mesoscale Model, version 2.2. In cyclone 1, the circulation has originated in low levels and propagated to the middle troposphere; the cyclone 2s circulation has originated in middle levels propagating towards the surface during its life cycle. The trajectory of cyclone 1 was strongly influenced by the surface heat fluxes, showing an incorrect displacement and a shorter lifetime in the absence of these fluxes. This behavior is associated with changes in low level temperature advection and the reduction of low level mass convergence is induced by sensible heat fluxes from surface. In the absence of LSHF there is also a decoupling of the surface low and the upper level wave, causing the weakening of the system. Without surface fluxes, the higher static stability and the weaker Ekman convergence mechanism are responsible for less convergence in the frontal regions of the cyclone. The lagging of the geopotential wave and the temperature wave in low levels, and the diabatic heating profile in the troposphere also show more favorable conditions to the cyclone deepening in the presence of surface fluxes. The trajectory of cyclone 2 showed no significant modification in the absence of LSHF. The temperature advection field is similar and the low level convergence related to sensible heat fluxes didn´t has an impact on the displacement of this system. The Ekman convergence had smaller magnitude in the no-LSHF simulation, especially in the final stages of the cyclone life cycle, indicating that this mechanism can be important also for the deepening of weak systems and not only for explosive systems, as considered in previous studies. This work shows that the role of the LSHF seems to be dependent on the cyclone development main mechanisms. In cyclone 1, where the dynamic forcings are less intense, the absence of surface fluxes had a great impact on the trajectory, intensity and duration of the system. In cyclone 2, with more intense dynamic forcings, the displacement was less influenced by surface processes. The deepening mechanisms had greater impact on the cyclone 1.

Η παρούσα Διπλωματική εργασία ασχολείται με τον τομέα της Eξόρυξης Δεδομένων (Data Mining) από Βαρομετρικούς Χάρτες. Οι τεχνικές του Data Mining έχουν εφαρμογές σε πλήθος δεδομένων, όπως αυτά που προκύπτουν κάθε στιγμή από το διαδίκτυο, τις συναλλαγές και άλλες πηγές. Η εφαρμογή των μεθόδων του Data Mining έχει ως σκοπό την εξόρυξη χρήσιμης και εύχρηστης "κρυφής" γνώσης από διαφορετικά μη αξιοποιήσιμες πηγές. Η εργασία είναι διαρθρωμένη σε τρία κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο εισάγει τον αναγνώστη στην γλώσσα του Data Mining, αναλύει τους τομείς εφαρμογής του, καθώς και τα είδη των δεδομένων στα οποία είναι εφαρμόσιμο. Έπειτα γίνεται μια εκτενής αναφορά στις τρεις κυριότερες τεχνικές Data Mining, την κατηγοριοποίηση, τους κανόνες συσχέτισης και την ομαδοποίηση. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στην ομαδοποίηση, που είναι η τεχνική που θα εφαρμοστεί στην παρούσα εργασία. Αναλύονται οι κυριότεροι τύποι δεδομένων καθώς και τα διάφορα είδη αλγορίθμων που εφαρμόζονται. Επιπλέον, παρουσιάζονται οι βασικοί ορισμοί του πεδίου και αναλύεται η σπουδαιότητα λήψης συγκεκριμένων αποφάσεων όπως η επιλογή του αλγορίθμου, του μέτρου ομοιότητας και της αναπαράστασης των δεδομένων. Το τρίτο και τελευταίο κεφάλαιο αναφέρεται στην προτεινόμενη μεθοδολογία. Στην συγκεκριμένη εργασία χρησιμοποιούνται μέθοδοι μη επιβλεπόμενου Data Mining για την επεξεργασία βαρομετρικών δεδομένων τού ευρύτερου Μεσόγειου χώρου, με σκοπό να εντοπιστούν περιοχές κυκλογενέσεων. Έτσι στο κεφάλαιο αυτό αναλύεται το προς εξέταση πρόβλημα, και αναφέρονται οι στόχοι της εργασίας. Γίνεται αναφορά στο χρησιμοποιούμενο λογισμικό (WEKA) και έπειτα αναλύεται διεξοδικά όλη η προτεινόμενη μεθοδολογία και παρουσιάζονται οι χάρτες των αποτελεσμάτων, ενώ γίνεται σύγκριση αυτών με τα πραγματικούς βαρομετρικούς χάρτες. Τέλος, στα συμπεράσματα διαπιστώνεται η πρακτική αξία της μεθόδου και παρουσιάζονται κάποιες προτάσεις για περαιτέρω εξέλιξή της. / The present project deals with Data Mining to Barometric Maps Data. Data Mining techniques apply on several types of data, as those that emerge daily from internet, transactions and many other sources. Data Mining methods aim at finding useful, handy "hidden" knowledge in otherwise non-reclaimable sources. The project is structured in three chapters. The first chapter familiarizes the reader with the Data Mining language, analyzes the fields to which it is applicable and the kind of data that can be used. Afterwards the three most important Data Mining Techniques (Association Rules, Categorization, and Clustering) are deeply analyzed. The second chapter refers to Clustering, the technique in use here. The most important types of algorithms are mentioned and explained. Furthermore there is a brief reference to the most important field definitions and the importance of certain decision making issues (as the algorithm choice) is analyzed The last chapter presents the proposed method in this project. Non – supervised Data Mining methods are used to process barometric data of the wider Mediterranean space in order to detect cyclogenetic regions. So, here, the problem under examination is analyzed and the goals of this project are presented. After a brief reference to the software used (WEKA), the whole proposed methodology is deeply analyzed, the result maps are presented while at the same time are compared to the real maps. Finally, the practical value of this method is noted and are given a few proposals for future work.

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A interação entre troposfera e estratosfera tem grande influência e é de grande importância nos processos de ciclogênese em superfície. Entretanto, não se conhece exatamente a frequência destas interações e nem como podem influenciar na intensidade de ciclones em geral. Este trabalho tem como objetivo geral estudar como os altos níveis da atmosfera afetam o desenvolvimento de ciclones em superfície na América do Sul e Oceano Atlântico Sul, utilizando o conceito de vorticidade potencial (VP). Através de dados de ciclones rastreados em superfície e VP em 300 hPa desenvolveu-se um algoritmo que associa automaticamente os ciclones em superfície com anomalias de vorticidade potencial (AVP). Para o período 1998-2003, fez-se então a separação dos ciclones em associados (AAVP) e não-associados (NAVP) a AVP. De forma geral, observou-se que a maior parte dos ciclones AAVP concentra-se na região oceânica extratropical e os NAVP preferencialmente na região continental próximo de 30°S e em latitudes subtropicais. Para todo o período analisado, o número total de ciclones AAVP (55%) superou o número de NAVP (45%), sendo o ano de 2002 o único que apresentou número maior de eventos NAVP. Quanto à distribuição sazonal, os ciclones AAVP são mais frequentes nos meses de inverno e primavera, enquanto que os NAVP nos meses de verão. O tempo de vida dos NAVP é menor que dos AAVP, além de possuírem menor intensidade (de acordo com a pressão central média). Além destes fatores, a distância percorrida e a velocidade médias dos ciclones NAVP são menores do que dos AAVP. As composições dos campos sinóticos mostram que nos eventos NAVP, independente da estação do ano, a troposfera é mais quente que nos AAVP. Nos NAVP a forçante térmica é essencial para a formação do ciclone, enquanto que nos AAVP a AVP induz vorticidade ciclônica primeiro em altos níveis, que então se propaga para baixos níveis. Através da análise dos campos sinóticos, notou-se maior baroclinia nos casos NAVP, pois tanto os cavados em altos e médios níveis quanto a corrente de jato permanecem favorecendo o desenvolvimento do ciclone em superfície, enquanto que nos AAVP o centro do ciclone em superfície está verticalmente quase alinhado ao cavado. Centros de vorticidade relativa ciclônica em 500 hPa desprendem-se do escoamento de oeste em todas as estações para os casos AAVP, porém, no verão, isto também é visto nos NAVP. / The process of troposphere-stratosphere interaction has influence and is very important on surface cyclogenesis. However, the frequency of these interactions and how they influence the intensity of cyclones is not known exactly. The main objective of this work is to study how the upper levels affect the development of surface cyclones in South America and South Atlantic Ocean using the concept of potential vorticity (PV). Cyclone tracking data and 300 hPa PV were used to develop an algorithm that automatically associates the surface cyclones with potential vorticity anomaly (PVA). For the period 1998-2003, the cyclones were separated as associated (APVA) and non-associated (NPVA) with PVA. In general, it was observed that most of the APVA cyclone was concentrated in extratropical oceanic region, while NPVA cyclones form over the continent preferably around 30°S and subtropics. The total number of APVA cyclones (55%) exceeds the number of NPVA (45%), except for 2002. In regard to seasonal distribution, the APVA cyclones are more frequent in winter and spring months while NPVA in summer months. The lifetime of NPVA cyclones is shorter and they are less intense than APVA (according to the average central pressure). In addition to these factors, the mean traveled distance and mean velocity are smaller in the NPVA than in APVA. The composites of the synoptic fields show that in NPVA events, regardless of the season, the troposphere is warmer than in APVA. In NPVA cases the thermal forcing is essential to the cyclogenesis, while in the APVA the cyclonic vorticity induced by PVA at upper levels propagating to low levels is more important. The NPVA cases present more baroclinic characteristics which the upper and mid-level troughs accompanied by the jet stream favoring the surface cyclone development, whereas in the APVA the surface cyclone center remains almost vertically aligned with these troughs. For APVA cases, the centers of cyclonic vorticity at 500 hPa detach from westerly flow in all seasons however in summer this is also seen in NPVA.

Cyclones distribution and intensities impact directly on human activities, mainly due to their associated intense precipitation and winds. The main aim of this thesis is to understand changes in the cyclones originated in the South Atlantic focusing on their genesis and intensifying mechanisms. Cyclones are identified and tracked based on the relative vorticity field at 850 hPa computed from the winds. The characteristics of the cyclones are obtained by diagnostic variables sampled within a radial distance from each cyclone center and to produce a spatial distribution of the cyclone properties at the time of genesis. Also, cyclone centered composites are used to analyze the cyclone structure and the evolution of cyclones during their genesis. The climatology of cyclones was done using NCEP-CFSR and shows four main cyclogenesis regions in the South Atlantic Ocean: on the Southern Brazilian coast (SE-BR, 30°S), over the continent near the La Plata river discharge region (LA PLATA, 35°S), on the southeastern coast of Argentina (ARG, 40°S-55°S) and on the Southeastern Atlantic (SE-SAO, centered at 55°S and 10°W). To access changes in cyclone development, we used the CMIP5 HadGEM2-ES historical experiment (1980-2005) and RCP8.5 future projection (2074-2099). The HadGEM2-ES can represent the main South Atlantic characteristics of cyclones according to NCEP-CFSR climatology. However, there is an underestimation in cyclone frequency in the equatorward side of the storm track, particularly in the LA PLATA region. The HadGEM2-ES RCP8.5 future projection shows a general decrease of approximately 10% of cyclogenesis in the South Atlantic domain, which is mainly related to the poleward shift of the storm track. However, LA PLATA region presents a slight increase in its cyclogenetic activity (6.1 and 3.6%), in the summer and winter, respectively). The increase in genesis at 30°S over the continent is associated with the strengthening of the upper-level jet and the increase of warm and moisture advections at the same location. The enhance in the moisture transport from the tropics is also related to the intensification of the cyclone in the domain, mainly northward of 35°S. Finally, a downscaling using WRF was performed in an attempt to improve the climate model resolution. However the downscaling produces less and weaker cyclones in the NCEP-CFSR and HadGEM2-ES runs. The only region that presented an improvement was LA PLATA, due to the better representation of local features related to orography and moisture processes. The downscaled HadGEM2-ES RCP8.5 also shows an increase in cyclogenesis in the LA PLATA region and other locations. The HadGEM2-ES RCP8.5 projection and its downscaling shows that the cyclogenesis in some locations of South America is increasing, mainly due to the increase in the low-level moisture content and the strengthening of the equatorward flank of the upper-level jet. The cyclones in this locations will be slightly intense (between 20°S and 30°S) and will affect a narrow area close to the South American coast. / A distribuição e intensidade dos ciclones afeta diretamente as atividades humanas devido a precipitação e fortes ventos associados a esses sistemas. O objetivo principal deste trabalho é entender as mudanças nos ciclones gerados no Atlântico Sul devido às mudanças climáticas, focando em seus mecanismos geradores e intensificadores. Os ciclones foram identificados e rastreados utilizando a vorticidade relativa em 850hPa, calculada a partir do campo de ventos horizontal. Também foram usadas composições centradas para a análise da estrutura e evolução dos ciclones durante seu desenvolvimento. A climatologia de ciclones feita com o NCEP-CFSR mostra quatro regiões ciclogenéticas principais no Oceano Atlântico Sul: na costa sul do Brasil (SE-BR, 30°S), sobre o continente próximo da desembocadura do Rio da Prata (LA PLATA, 35°S), na costa sudeste da Argentina (ARG, 40°S-55°S) e no Sudeste do Atlântico (SE-SAO, centrada em 55°S, 10°W). Para analisar as mudanças no desenvolvimento dos ciclones, nós utilizamos os experimentos histórico (1980-2005) e RCP8.5 (2074-2099) do HadGEM2-ES (CMIP5). O HadGEM2-ES é capaz de reapresentar as principais características dos ciclones do Atlântico Sul, quando comparado à climatologia. No entanto, existe uma subestimativa do número de ciclones no lado equatorial da região de máxima atividade ciclônica, principalmente na região LA PLATA. A projeção futura HadGEM2-ES no cenário RCP8.5 mostra uma redução de aproximadamente 10% na ciclogêneses no domínio do Atlântico Sul, principalmente associada ao deslocamento em direção ao polo da região de máxima atividade ciclônica. Porém, a região LA PLATA apresenta um pequeno aumento em sua atividade ciclogenética (6.1 e 3.6%), no verão e inverno, respectivamente). O aumento na ciclogênese em 30°S está associada ao fortalecimento do jato de altos níveis e ao aumento da advecção quente e de umidade nessa localidade. O aumento do transporte de umidade dos trópicos está associado também à intensificação dos ciclones observada na projeção futura, principalmente ao norte de 35°S. Por fim, uma regionalização com o modelo WRF foi usada para melhorar a resolução do modelo climático. Porém, as simulações regionais subestimaram os ciclones em número e intensidade. A única região que em as regionalizações apresentaram melhor desempenho foi a LA PLATA, devido a uma melhor representação de feições locais associadas a orografia e processos úmidos. A regionalização do cenário futuro RCP8.5 também apresentou aumento da ciclogênese do LA PLATA, mas para o inverno. Tanto a projeção RCP8.5 do HadGEM2-ES quanto sua regionalização mostram que a ciclogênese em algumas regiões da América do Sul está aumentando, principalmente devido ao aumento de umidade em baixos níveis da atmosfera e fortalecimento do lado ramo equatorial do jato de altos níveis. Os ciclones nessas localidades serão intensos (entre 20°S e 30°S) e tendem a afetar uma região mais próxima à costa.

Cyclones distribution and intensities impact directly on human activities, mainly due to their associated intense precipitation and winds. The main aim of this thesis is to understand changes in the cyclones originated in the South Atlantic focusing on their genesis and intensifying mechanisms. Cyclones are identified and tracked based on the relative vorticity field at 850 hPa computed from the winds. The characteristics of the cyclones are obtained by diagnostic variables sampled within a radial distance from each cyclone center and to produce a spatial distribution of the cyclone properties at the time of genesis. Also, cyclone centered composites are used to analyze the cyclone structure and the evolution of cyclones during their genesis. The climatology of cyclones was done using NCEP-CFSR and shows four main cyclogenesis regions in the South Atlantic Ocean: on the Southern Brazilian coast (SE-BR, 30°S), over the continent near the La Plata river discharge region (LA PLATA, 35°S), on the southeastern coast of Argentina (ARG, 40°S-55°S) and on the Southeastern Atlantic (SE-SAO, centered at 55°S and 10°W). To access changes in cyclone development, we used the CMIP5 HadGEM2-ES historical experiment (1980-2005) and RCP8.5 future projection (2074-2099). The HadGEM2-ES can represent the main South Atlantic characteristics of cyclones according to NCEP-CFSR climatology. However, there is an underestimation in cyclone frequency in the equatorward side of the storm track, particularly in the LA PLATA region. The HadGEM2-ES RCP8.5 future projection shows a general decrease of approximately 10% of cyclogenesis in the South Atlantic domain, which is mainly related to the poleward shift of the storm track. However, LA PLATA region presents a slight increase in its cyclogenetic activity (6.1 and 3.6%), in the summer and winter, respectively). The increase in genesis at 30°S over the continent is associated with the strengthening of the upper-level jet and the increase of warm and moisture advections at the same location. The enhance in the moisture transport from the tropics is also related to the intensification of the cyclone in the domain, mainly northward of 35°S. Finally, a downscaling using WRF was performed in an attempt to improve the climate model resolution. However the downscaling produces less and weaker cyclones in the NCEP-CFSR and HadGEM2-ES runs. The only region that presented an improvement was LA PLATA, due to the better representation of local features related to orography and moisture processes. The downscaled HadGEM2-ES RCP8.5 also shows an increase in cyclogenesis in the LA PLATA region and other locations. The HadGEM2-ES RCP8.5 projection and its downscaling shows that the cyclogenesis in some locations of South America is increasing, mainly due to the increase in the low-level moisture content and the strengthening of the equatorward flank of the upper-level jet. The cyclones in this locations will be slightly intense (between 20°S and 30°S) and will affect a narrow area close to the South American coast. / A distribuição e intensidade dos ciclones afeta diretamente as atividades humanas devido a precipitação e fortes ventos associados a esses sistemas. O objetivo principal deste trabalho é entender as mudanças nos ciclones gerados no Atlântico Sul devido às mudanças climáticas, focando em seus mecanismos geradores e intensificadores. Os ciclones foram identificados e rastreados utilizando a vorticidade relativa em 850hPa, calculada a partir do campo de ventos horizontal. Também foram usadas composições centradas para a análise da estrutura e evolução dos ciclones durante seu desenvolvimento. A climatologia de ciclones feita com o NCEP-CFSR mostra quatro regiões ciclogenéticas principais no Oceano Atlântico Sul: na costa sul do Brasil (SE-BR, 30°S), sobre o continente próximo da desembocadura do Rio da Prata (LA PLATA, 35°S), na costa sudeste da Argentina (ARG, 40°S-55°S) e no Sudeste do Atlântico (SE-SAO, centrada em 55°S, 10°W). Para analisar as mudanças no desenvolvimento dos ciclones, nós utilizamos os experimentos histórico (1980-2005) e RCP8.5 (2074-2099) do HadGEM2-ES (CMIP5). O HadGEM2-ES é capaz de reapresentar as principais características dos ciclones do Atlântico Sul, quando comparado à climatologia. No entanto, existe uma subestimativa do número de ciclones no lado equatorial da região de máxima atividade ciclônica, principalmente na região LA PLATA. A projeção futura HadGEM2-ES no cenário RCP8.5 mostra uma redução de aproximadamente 10% na ciclogêneses no domínio do Atlântico Sul, principalmente associada ao deslocamento em direção ao polo da região de máxima atividade ciclônica. Porém, a região LA PLATA apresenta um pequeno aumento em sua atividade ciclogenética (6.1 e 3.6%), no verão e inverno, respectivamente). O aumento na ciclogênese em 30°S está associada ao fortalecimento do jato de altos níveis e ao aumento da advecção quente e de umidade nessa localidade. O aumento do transporte de umidade dos trópicos está associado também à intensificação dos ciclones observada na projeção futura, principalmente ao norte de 35°S. Por fim, uma regionalização com o modelo WRF foi usada para melhorar a resolução do modelo climático. Porém, as simulações regionais subestimaram os ciclones em número e intensidade. A única região que em as regionalizações apresentaram melhor desempenho foi a LA PLATA, devido a uma melhor representação de feições locais associadas a orografia e processos úmidos. A regionalização do cenário futuro RCP8.5 também apresentou aumento da ciclogênese do LA PLATA, mas para o inverno. Tanto a projeção RCP8.5 do HadGEM2-ES quanto sua regionalização mostram que a ciclogênese em algumas regiões da América do Sul está aumentando, principalmente devido ao aumento de umidade em baixos níveis da atmosfera e fortalecimento do lado ramo equatorial do jato de altos níveis. Os ciclones nessas localidades serão intensos (entre 20°S e 30°S) e tendem a afetar uma região mais próxima à costa.