This investigation addresses the thermal characteristics of the major oceanic frontal systems in the Southern Ocean south of Africa based on data collected to a depth of 500 m on forty-three cruises during a fifteen year period. The width of the Agulhas Front has been shown to vary considerably in both its sea surface and sub-surface thermal manifestation as a result of mesoscale turbulence. Its mean sea surface width of 84 km has a standard deviation of 53 km, and the mean subsurface width of 37 km has a standard deviation of 33 km. The Agulhas Front. has been found to be a separate front north of the Subtropical Convergence in 56 % of the cruises investigated. It has only been observed from 18,2°E to 24,7°E, with a mean sea and subsurface temperature gradient across the Agulhas Front of 0,05 °C/km and 0, 13 °C/km respectively. It has a mean sea surface middle temperature of 17, 8° C and a mean subsurface middle temperature of 12,6° C. The mean sea and sub-surface geographic positions of the thermal expression of the Agulhas Front are 39,3° S; 22,7° E aild 39,1° S; 22,7° E. The Subtropical Convergence at surface has been found to be a single, broad frontal zone across the Central/South East Atlantic Ocean, that does not bifurcate. It has a mean sea surface middle temperature of ·14,3° C and a mean sub-surface middle temperature of 8,4° C. The mean sea and sub-surface temperature gradients across the Subtropical Convergence are O, 03 °C/km and O, 05 °C/km respectively. The mean sea and sub-surface geographic positions of the· thermal expression of the Subtropical Convergence are 41, 8° S; 21, 9° E and 41, 7° S; 22, 0° E. The Subtropical Convergence has a mean sea surface width of 146 km and a mean sub-surface width of 79 km. The Sub-antarctic Front is pressed northward from 45° S to 43° S by the Mid-Ocean Ridge in the South West Indian Ocean sector, after which it converges · with the Subtropical Convergence at approximately 60° E to form a united STC/SAF at subsurface. This united STC/SAF does not however form a "Crozet Front" by joining the Agulhas Front between 52° E and 65° E. It has a mean sea surface middle temperature of 4,4° C and a mean sub-surface middle temperature of 4,0° C. The mean sea and subsurface temperature gradients across the Sub-antarctic Front are 0,02 °C/km. The mean sea and sub-surface geographic positions of the thermal expression of the Sub-antarctic Front are 48,7° S; 18,9° E and 46,8° S; 19,9° E. The Sub-antarctic Front has a mean sea surface width of 73 km and a mean sub-surface width of 77 km. In 30 % of the sections investigated the- Antarctic Polar Front consisted of a primary and secondary front. The Antarctic Polar Front does not join the Sub-antarctic Front east of · 40° E at sub-surface and subsequently no quadruple front is formed. It has a mean sea surface middle temperature of 2, 1 ° C and a mean sub-surface middle temperature of 2,3° C. The mean sea and sub-surface temperature gradients across the Antarctic Polar Front are 0,01 °C/km and 0,02 °C/km respectively. The mean sea and sub-surface geographic position of the thermal expression of the Antarctic Polar Front are 52, 7° S; 14,9° E and 49,2° S; 20,8° E. The Antarctic Polar Front has a mean sea surface width of 66 km and a mean sub-surface width of 74 km.

The purpose of this research was to provide a better understanding of meteotsunamis over the eastern Gulf of Mexico along the west coast of Florida and to develop a process for forecasting those events. Meteotsunami waves develop from resonant effects of strong pressure perturbations greater than 1 hPa, moving in excess of 10 m s-1, over water areas up to around 100 m in depth. Meteotsunami events over 0.3 m in height, as measured by three primary NOAA coastal tide gauges at Cedar Key, Clearwater Beach, and Naples, from 2007-2015, impact the Florida Gulf coastline several times per year and are most prevalent south of Cedar Key. Cases that met the indicated thresholds were further examined. A majority of the cases were associated with bands of active convection that brought pressure changes and wind changes. The cases derived from this research provide a baseline for formulating a forecast methodology. The prediction of meteotsunamis is challenging over the marine environment where sub-hourly pressure and wind observations are generally not obtainable. Two forecast methodologies were derived for longer term periods up to several days using numerical model surface pressure data and a refined methodology for forecasts up to several hours in advance of the impacts using a combination of high resolution weather prediction models to provide a robust environment of atmospheric pressure, wind, and pressure fields for prediction of meteotsunamis over shallow shelf waters and available observations. This research illuminates, for National Weather Service forecasters, meteotsunami development and potential hazards related to this phenomenon that can be transmitted to the public within specialized products.

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.

The objective of this work is to identify the factors that favors the movement of frontal systems over South America (SA) and their influences in the state of Alagoas (AL), Brazil and determine the synoptic patterns characteristic of the penetration events of fronts into the Tropics, besides testing new diagnostic tools to describe these systems and others. Twenty six frontal systems that direct or indirectly influenced the weather conditions over AL for the 2004 2006 period were analyzed. The cases were sorted out in four groups (G) according to the similar characteristics among the events. They were: G1 passage of the frontal system or its extremity over AL; G2 cloud band over AL, organized by the frontal tip over the Southern Tropical Atlantic (STA); G3 convective activity over AL, due to the frontal tip over STA and G4 passage of the frontal system or its tip over STA at the same latitude of the AL coast. The fronts were identified using different methods: classical, satellite imagery, equivalent potential temperature (θe) fields and advection of equivalent potential temperature (Aθe). The global model NCEP/NCAR Reanalysis data and infra-red images were used. In general, the fronts that reach AL are not associated with friagem events. The G1 events were found in all seasons of the year. The G2 cases were concentrated during Southern Hemisphere (SH) winter and onset of the transition to warmer months. The G3 events occur during the end of the transition to warmer months, SH summer and onset of the transition to colder months. No event fell in G4. The superposition of several factors is important to characterize the frontal influences in AL: frontal regeneration ahead of the main front, development of secondary fronts and possible instantaneous occlusion, interaction of the analyzed frontal with other frontal waves, interaction of the frontal tip with cyclonic perturbations over the continent (of baraclinic nature during winter months and of barotropic nature during summer months) and jet stream positioned to the north of its climatological position. The fronts responsible for convecdtive activity over AL, from November to March, are associated with the interaction of the Southern America Convergence Zone and one Upper Air Cyclonic Vortex. The presence of warm cored barotropic high pressure over SA inhibits the development of the frontal tip over the Brazilian coast during the winter months. The coupling between the upper air wave train of synoptic scale (identified by the meridional flux linking the exit of Polar Jet Stream to the entrance of the Subtropical Jet Stream) allows the merging of different frontal waves in low levels and the incursion of cold air equatorward, being responsible for the frontal regeneration and the formation of new cyclones in the family. The θe and Aθe fields are sufficient for the analyses and identification of the frontal systems, and should be part of an operational weather forecast suite. Based on these fields a conceptual model for the development of baroclinic cyclone in the Tropics is presented. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Este trabalho teve o objetivo de identificar os fatores que favorecem o deslocamento dos sistemas frontais sobre a América do Sul (AS) e suas influências sobre o Estado de Alagoas (AL). Procurou-se encontrar padrões sinóticos que expliquem os mecanismos e processos atmosféricos que comandam o deslocamento das frentes para regiões tropicais, além de testar novas ferramentas que possibilitem a melhor identificação dos sistemas envolvidos nesses processos. Assim, foi feita a analise de 26 sistemas frontais que influenciaram direta ou indiretamente as condições de tempo sobre o Estado de AL, para três anos (2004 a 2006). Os casos foram divididos em 4 grupos (G), de acordo com as características similares encontradas entre os eventos. G1 - passagem do sistema frontal, ou de sua extremidade, sobre o estado de AL; G2 - banda de nebulosidade sobre o Estado de AL, organizada pela extremidade frontal sobre o Atlântico Tropical Sul (ATS); G3 atividades convectivas sobre o Estado de AL, organizadas pela extremidade frontal sobre o ATS e G4 - passagem do sistema frontal, ou de sua extremidade, sobre o ATS, na mesma latitude da costa alagoana. As frentes foram identificadas por diversos métodos: sinótico clássico, dados de satélite e campos horizontais de temperatura potencial equivalente (θe) e advecção de temperatura potencial equivalente (Aθe). Foram utilizados dados de reanálise do modelo global NCEP/NCAR e imagens de satélite no canal infravermelho. Em geral, as frentes que chegaram até AL não estiveram associadas a eventos de friagem . Os eventos do G1foram encontrados em todas as estações do ano. Os casos do G2 se concentraram durante as estações de inverno austral e inicio da transição quente. Os eventos do G3 tenderam a ocorrer durante o fim da transição quente, verão austral e início da transição fria. Não houve eventos que satisfizessem as condições do G4. A sobreposição de vários fatores se torna importantes para as influências frontais em AL: regenerações frontais, novas ciclogêneses na frente principal, surgimento de frentes secundárias e possíveis oclusões instantâneas, interação da onda frontal analisada com outras ondas frontais, interação da extremidade frontal com perturbações ciclônicas sobre o continente (baroclínica nos meses de inverno e barotropica no verão) e corrente de jato posicionada ao norte da sua climatologia. De novembro a março, as frentes que organizaram atividades convectivas sobre AL estiveram associadas à interação da ZCAS e VCAN s. A atuação de uma Alta Barotrópica de Núcleo Quente sobre a AS oferece restrição para o desenvolvimento da extremidade frontal na costa do Brasil, durante os meses de inverno. O acoplamento entre os trens de onda de escala sinótica em altos níveis, identificado por um fluxo meridional que conecta a saída da Corrente de Jato Polar com a entrada da Corrente de Jato Subtropical, permite a fusão de ondas frontais distintas em baixos níveis e a incursão de ar frio em direção ao equador, podendo provocar a regeneração das frentes e a formação de novos ciclones na família. Os campos de θe e Aθe são eficientes para analise e identificação de sistemas frontais, devendo ser incorporados a previsão operacional do tempo. Com base nesses campos, foi proposto o modelo conceitual de desenvolvimento do ciclone baroclínico na região tropical.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo estudar as influências frontais sobre a Região Nordeste do Brasil. Procurando-se encontrar quais fatores são responsáveis pela formação de processos convectivos sobre esta Região, organizados pela extremidade frontal sobre o Atlântico Tropical Sul (ATS). Buscando-se, dessa forma, estabelecer um padrão de circulação para esses casos, o que poderá facilitar a previsão desses eventos. Assim, foi realizada a análise de 103 eventos de sistemas frontais, que influenciaram as condições de tempo sobre a Região Nordeste do Brasil, para o período de dez anos (2000-2009). Os casos foram divididos em dois grupos (G), de acordo com desenvolvimento ou não da convecção. G1- atividades convectivas sobre a região Nordeste do Brasil, organizadas pela extremidade frontal sobre o Atlântico Tropical Sul (ATS); G2 - banda de nebulosidade pouco ativa sobre a Região Nordeste do Brasil, organizada pela extremidade frontal, sobre o ATS. As frentes foram identificadas, utilizando-se métodos sinóticos clássicos e imagens de satélite. Foram utilizados dados de reanálise do modelo global do NCEP/NCAR, imagens de satélite do canal infravermelho e dados de radiossondagens. Após uma comparação entre os dois grupos foram definidos oito fatores dinâmicos (F) que influenciaram na formação de atividades convectivas associadas à extremidade frontal. Sendo esses fatores em baixos níveis: F1 Zona de Convergência Intertropical (ZCIT); F2 fluxo bifurcado sobre o Atlântico e convergência sobre o Nordeste; F3 borda oeste da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS). Em níveis médios: F4 convergência e cavado sobre o NEB; F5 cavado com eixo NW-SE; F6 cavado ciclone do HN. Em altos níveis: F7 cavado em 200 hPa; F8 Interação entre a AB e o VCAN. Foram analisados perfis termodinâmicos SkewT-LogP e os índices de instabilidade CAPE, K, TT e LI para avaliar o potencial de desenvolvimento convectivo sobre o NEB, para os eventos do G1 e G2. Durante o período de estudo foram verificados 68 casos do G1 e 35 casos do G2. Os casos do G1 foram encontrados durante todas as estações do ano, porém de forma muito mais frequente durante o verão austral e, muito raro durante o inverno, com apenas um caso. Em 11 oportunidades, esses casos estiveram relacionados com eventos de ZCAS. Os eventos do G2 foram mais frequentes durante o inverno austral e não foram observados durante o verão austral. Os fatores (F) para níveis inferiores foram encontrados com frequências semelhantes sendo que F1, F2 e F3 estiveram presentes respectivamente em 45, 50 e 43% dos casos estudados. Para níveis médios, o fator mais frequente foi o F4, presente em cerca de 60% dos casos. Para altos níveis, em 75% dos casos foi encontrada a interação entre a AB e o VCAN (F8). Com isso temos como padrões de circulação em maior frequência as interações F1/F4/F8; F2/F4/F8 e F3/F4/F8, em 25, 22 e 25%, respectivamente. A análise termodinâmica mostrou padrões semelhantes para os casos do G1 e do G2. Os índices de instabilidade CAPE e LI mostraram um forte potencial convectivo (com valores de CAPE acima de 1500 J/Kg) em 88% dos casos do G1 e 63% dos casos do G2, para 12 horas anteriores a atuação da zona frontal sobre o nordeste. Os índices K e TT não mostraram potencial convectivo para a quase totalidade dos casos do G1 e G2. Portanto, os processos convectivos organizados pela extremidade frontal ocorrem preferencialmente quando se tem confluência em níveis médios, e forte difluência em altos níveis. Tendo em níveis baixos convergência no escoamento e/ou atuação conjunta ao sistema frontal da ZCIT. A avaliação somente de índices de instabilidade não se mostrou eficiente para determinar os processos convectivos associados à zona frontal. Sendo os mecanismos dinâmicos preponderantes para o desenvolvimento desses processos.