O presente trabalho verifica as principais características dos sistemas convectivos de mesoescala (SCMs), com origem continental e oceânica que, em pelo menos um momento do seu ciclo de vida, tiveram trajetória sobre a bacia Amazônica, durante um ano e meio de realização do projeto Green Ocean Amazon (GOAmazon). A análise incluiu a verificação da distribuição espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e áreas médias nas diferentes fases do ciclo de vida. Foi criada uma climatologia utilizando 14 anos de dados para comparar os resultados obtidos durante o GOAmazon. Para os SCMs que se formaram próximos às estações do GOAmazon foram realizadas análises das condições sinóticas, dinâmicas e termodinâmicas observadas durante a gênese e ao longo do ciclo de vida. Os resultados mostram que o número de ocorrências de SCMs continentais é de 7053 por ano. Em 2014 a ocorrência foi de 56,3% deste valor e em 2015 foi de 58% da climatologia para a mesma época do ano. Os SCMs ocorridos durante o GOAmazon também apresentaram menores tempos de vida, deslocamentos médios e velocidades médias. A evolução do ciclo de vida é muito similar para os SCMs de curta e longa duração, com poucas horas de diferença entre a mesma fase. O tempo que os sistemas de curta duração levam em média para alcançar a fase de maturação é de 2 a 3 horas enquanto que os SCMs de longa duração levam 5 a 6 horas. Durante o projeto GOAmazon este tempo foi igual a climatologia para SCMs de curta duração, porém variou entre 3 a 4 horas para SCMs de longa duração. A velocidade média, direção de propagação e deslocamentos médios variam de acordo com a época do ano e ao longo de toda bacia Amazônica. Os deslocamentos médios são maiores durante o inverno. A densidade média mensal de SCMs revela regiões preferenciais de gênese. São elas: 1) corrente abaixo da Cordilheira dos Andes, entre 10ºS e 20ºS/70ºW a 75ºW; 2) confluência do rio Tapajós com o rio Amazonas, por volta de 2,5ºS/54ºW; 3) sobre a Serra da Pacaraima, no Planalto das Guianas, em aproximadamente 5ºN/60ºW; 4) Serra do Imeri, no Planalto das Guianas, em 0º/65ºW e; 5) no norte do Mato Grosso, em torno de 10ºS/55ºW. Durante o projeto GOAmazon as anomalias negativas de densidade de SCMs ocorreram espalhadas ao longo de toda a bacia, com algumas regiões pontuais de maior ocorrência de sistemas. Os SCMs oceânicos ocorrem preferencialmente no período de inverno ao norte da bacia Amazônica. A frequência de ocorrência é baixa (em média 4 sistemas por mês), no entanto, eles possuem grandes áreas durante sua fase de maturação, grandes tempos de vida e deslocamentos. Como a maioria apresenta gênese muito próxima a costa, o desenvolvimento destes sistemas ocorre majoritariamente sobre a bacia Amazônica. Durante o projeto GOAmazon sua ocorrência foi muito menor comparado a climatologia e suas características médias diferentes. A análise detalhada para os 21 casos em que os SCMs ocorreram próximos às estações do GOAmazon mostrou que a combinação entre os ventos alísios direcionados para a bacia Amazônica e sistemas frontais que se aproximaram da região Tropical foram fundamentais na manutenção dos SCMs com longo ciclo de vida. Durante a ocorrência de SCMs com grandes áreas, os valores de cisalhamento foram mais altos comparados aos outros casos. Durante a maior parte dos anos 2014 e 2015 ocorreram padrões anômalos na circulação atmosférica, impulsionados por anomalias na temperatura da superfície do mar no oceano Pacífico Equatorial, o que justificaria a menor ocorrência, tempos de vida e deslocamento dos SCMs. De acordo com a literatura revisada, este é o primeiro trabalho que realiza uma análise climatológica anual da ocorrência de SCMs através de dados de alta resolução temporal e espacial com pouquíssimas falhas usando uma delimitação geográfica da bacia Amazônica, isto é, considerando somente os SCMs que em pelo menos um momento do seu ciclo de vida interagiram com a bacia Amazônica. / In the present study, we analyzed the continental and oceanic mesoscale convective systems (MCSs) that occurred over the Amazon Basin, during one year and six months of Green Ocean Amazon Project (GOAmazon). The analysis included the spatial distribution, diurnal variability, lifecycle, displacement and morphological parameters of the MCSs. A climatology using 14 years data was developed to compare the results obtained during the GOAmazon. A synoptic, thermodynamic and dynamic analysis was made for 21 MCSs that occurred next to the GOAmazon data collection sites. The climatology results show 7053 continental MCSs occurring along the year. In 2014, the occurrence was 56.3% of that value and during the period analyzed in 2015 it was 58%. The MCSs occurred during the GOAmazon also presented shorter lifecycles, displacements and speeds compared to climatology. The lifetime evolution of short lived and long lived MCSs present few hours of difference between the same phase. The time from genesis to maturation phase of short lived systems is 2 to 3 hours and for those long lived the time is 3 to 4 hours. The mean speed, direction and displacement are greater during the winter. The average density reveal preferential regions of genesis. They are: 1) downstream Andes Mountain, among 10ºS and 20ºS/70ºW and 75ºW; 2) confluence of Amazon and Tapajós Rivers, near to 2.5ºS/54ºW; 3) Pacaraima Mountains at Guyana Shield, in approximately 5ºN/60ºW; 4) Imeri Mountains at Guyana Shield, in 0º/65ºW and; 5) between north of Mato Grosso state and south of Pará state, around 10ºS/55ºW. During the GOAmazon the negative density anomalies occurred spread along the Amazon Basin, with some points of greater occurrence. The oceanic MCSs occurred preferentially in the winter season in the northeast of Amazon Basin. Their frequency of occurrence is fewer than continental, in average four MCSs per month. Nevertheless, they have large areas during their maturation phase, longer lifecycles and displacements. Most of them have genesis next to the land and their development is over the Amazon Basin. During GOAmazon their occurrence was fewer than the climatology and the features were different. The analysis for the 21 cases in which MCSs occurred next to GOAmazon stations showed that a combination of trade winds driven to Amazon Basin and frontal systems close to Tropical region were important for keeping the long lived MCSs. During occurrence of large area systems, the wind shear was greater than during other events. In most of 2014 and 2015, anomalous patterns in the atmospheric circulation, triggered by anomalous sea surface temperature in the Equatorial Pacific Ocean, occurred and this may justify the fewer occurrence of MCSs, lifecycle and displacement in that period. From our knowledge of the literature, this is the first work that makes an annual climatological analysis of MCSs occurrence through high temporal and spatial data and very few missing data using a geographical delimitation of Amazon basin. That is, considering only the MCSs that in one moment of their lifecycle, at least, interact with the Amazon Basin.

O presente trabalho verifica as principais características dos sistemas convectivos de mesoescala (SCMs), com origem continental e oceânica que, em pelo menos um momento do seu ciclo de vida, tiveram trajetória sobre a bacia Amazônica, durante um ano e meio de realização do projeto Green Ocean Amazon (GOAmazon). A análise incluiu a verificação da distribuição espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e áreas médias nas diferentes fases do ciclo de vida. Foi criada uma climatologia utilizando 14 anos de dados para comparar os resultados obtidos durante o GOAmazon. Para os SCMs que se formaram próximos às estações do GOAmazon foram realizadas análises das condições sinóticas, dinâmicas e termodinâmicas observadas durante a gênese e ao longo do ciclo de vida. Os resultados mostram que o número de ocorrências de SCMs continentais é de 7053 por ano. Em 2014 a ocorrência foi de 56,3% deste valor e em 2015 foi de 58% da climatologia para a mesma época do ano. Os SCMs ocorridos durante o GOAmazon também apresentaram menores tempos de vida, deslocamentos médios e velocidades médias. A evolução do ciclo de vida é muito similar para os SCMs de curta e longa duração, com poucas horas de diferença entre a mesma fase. O tempo que os sistemas de curta duração levam em média para alcançar a fase de maturação é de 2 a 3 horas enquanto que os SCMs de longa duração levam 5 a 6 horas. Durante o projeto GOAmazon este tempo foi igual a climatologia para SCMs de curta duração, porém variou entre 3 a 4 horas para SCMs de longa duração. A velocidade média, direção de propagação e deslocamentos médios variam de acordo com a época do ano e ao longo de toda bacia Amazônica. Os deslocamentos médios são maiores durante o inverno. A densidade média mensal de SCMs revela regiões preferenciais de gênese. São elas: 1) corrente abaixo da Cordilheira dos Andes, entre 10ºS e 20ºS/70ºW a 75ºW; 2) confluência do rio Tapajós com o rio Amazonas, por volta de 2,5ºS/54ºW; 3) sobre a Serra da Pacaraima, no Planalto das Guianas, em aproximadamente 5ºN/60ºW; 4) Serra do Imeri, no Planalto das Guianas, em 0º/65ºW e; 5) no norte do Mato Grosso, em torno de 10ºS/55ºW. Durante o projeto GOAmazon as anomalias negativas de densidade de SCMs ocorreram espalhadas ao longo de toda a bacia, com algumas regiões pontuais de maior ocorrência de sistemas. Os SCMs oceânicos ocorrem preferencialmente no período de inverno ao norte da bacia Amazônica. A frequência de ocorrência é baixa (em média 4 sistemas por mês), no entanto, eles possuem grandes áreas durante sua fase de maturação, grandes tempos de vida e deslocamentos. Como a maioria apresenta gênese muito próxima a costa, o desenvolvimento destes sistemas ocorre majoritariamente sobre a bacia Amazônica. Durante o projeto GOAmazon sua ocorrência foi muito menor comparado a climatologia e suas características médias diferentes. A análise detalhada para os 21 casos em que os SCMs ocorreram próximos às estações do GOAmazon mostrou que a combinação entre os ventos alísios direcionados para a bacia Amazônica e sistemas frontais que se aproximaram da região Tropical foram fundamentais na manutenção dos SCMs com longo ciclo de vida. Durante a ocorrência de SCMs com grandes áreas, os valores de cisalhamento foram mais altos comparados aos outros casos. Durante a maior parte dos anos 2014 e 2015 ocorreram padrões anômalos na circulação atmosférica, impulsionados por anomalias na temperatura da superfície do mar no oceano Pacífico Equatorial, o que justificaria a menor ocorrência, tempos de vida e deslocamento dos SCMs. De acordo com a literatura revisada, este é o primeiro trabalho que realiza uma análise climatológica anual da ocorrência de SCMs através de dados de alta resolução temporal e espacial com pouquíssimas falhas usando uma delimitação geográfica da bacia Amazônica, isto é, considerando somente os SCMs que em pelo menos um momento do seu ciclo de vida interagiram com a bacia Amazônica. / In the present study, we analyzed the continental and oceanic mesoscale convective systems (MCSs) that occurred over the Amazon Basin, during one year and six months of Green Ocean Amazon Project (GOAmazon). The analysis included the spatial distribution, diurnal variability, lifecycle, displacement and morphological parameters of the MCSs. A climatology using 14 years data was developed to compare the results obtained during the GOAmazon. A synoptic, thermodynamic and dynamic analysis was made for 21 MCSs that occurred next to the GOAmazon data collection sites. The climatology results show 7053 continental MCSs occurring along the year. In 2014, the occurrence was 56.3% of that value and during the period analyzed in 2015 it was 58%. The MCSs occurred during the GOAmazon also presented shorter lifecycles, displacements and speeds compared to climatology. The lifetime evolution of short lived and long lived MCSs present few hours of difference between the same phase. The time from genesis to maturation phase of short lived systems is 2 to 3 hours and for those long lived the time is 3 to 4 hours. The mean speed, direction and displacement are greater during the winter. The average density reveal preferential regions of genesis. They are: 1) downstream Andes Mountain, among 10ºS and 20ºS/70ºW and 75ºW; 2) confluence of Amazon and Tapajós Rivers, near to 2.5ºS/54ºW; 3) Pacaraima Mountains at Guyana Shield, in approximately 5ºN/60ºW; 4) Imeri Mountains at Guyana Shield, in 0º/65ºW and; 5) between north of Mato Grosso state and south of Pará state, around 10ºS/55ºW. During the GOAmazon the negative density anomalies occurred spread along the Amazon Basin, with some points of greater occurrence. The oceanic MCSs occurred preferentially in the winter season in the northeast of Amazon Basin. Their frequency of occurrence is fewer than continental, in average four MCSs per month. Nevertheless, they have large areas during their maturation phase, longer lifecycles and displacements. Most of them have genesis next to the land and their development is over the Amazon Basin. During GOAmazon their occurrence was fewer than the climatology and the features were different. The analysis for the 21 cases in which MCSs occurred next to GOAmazon stations showed that a combination of trade winds driven to Amazon Basin and frontal systems close to Tropical region were important for keeping the long lived MCSs. During occurrence of large area systems, the wind shear was greater than during other events. In most of 2014 and 2015, anomalous patterns in the atmospheric circulation, triggered by anomalous sea surface temperature in the Equatorial Pacific Ocean, occurred and this may justify the fewer occurrence of MCSs, lifecycle and displacement in that period. From our knowledge of the literature, this is the first work that makes an annual climatological analysis of MCSs occurrence through high temporal and spatial data and very few missing data using a geographical delimitation of Amazon basin. That is, considering only the MCSs that in one moment of their lifecycle, at least, interact with the Amazon Basin.

As medidas do experimento Green Ocean Amazon (GoAmazon 2014/5 ) foram realiza- das nos arredores de Manaus, na região central da Amazônia, durante dois anos, com o objetivo de entender como o ciclo de vida dos aerossóis e das nuvens em condições naturais é influenciado pelas emissões urbanas. Neste contexto, o presente trabalho procurou estudar a higroscopicidade dos aerossóis em condições poluídas pela pluma de Manaus e discuti-la à luz do que era esperado em condições prístinas. A partir desses resultados experimentais, usamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para estudar o impacto da poluição de Manaus na formação de nuvens quentes. Observamos altas concentrações de aerossóis vindos de Manaus, com média de Ncn = 2.425 cm 3 e percentis de 25 % e de 75 % respectivamente dados por 937 cm 3 e 3.259 cm 3 . Para a Amazônia prístina, os valores tipicamente encontrados são da ordem de Ncn 400 cm 3 . A higroscopicidade das partículas da poluição urbana é notavelmente baixa, com média de t = (0, 09 ± 0, 01) para todos os diâmetros investigados. Além disso, são altamente heterogêneas quanto à higroscopicidade. As partículas naturais da Amazônia têm higroscopicidade média da ordem de t 0, 14, não sendo tão heterogêneas quanto as partículas de Manaus. Aperfeiçoamos e utilizamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para investigar de forma sistemática o impacto da pluma de Manaus nos primeiros estágios de formação das nuvens quentes. O modelo foi validado através da comparação com quatro casos exemplificados na literatura, vindos de modelos conceitualmente semelhantes, mas de implementações numéricas diferentes. Em nossas simulações, consideramos que o formato da distribuição de tamanho das partículas de aerossol poderia variar com a concentração total de partículas, ao irmos da situação limpa para a poluída. Além disso, consideramos também que a higroscopicidade variava com a concentração total e com o tamanho das partículas de aerossol. Isto foi feito em etapas, permitindo representar as partículas de aerossol com crescente grau de detalhamento. Observamos que o número de gotículas na base da nuvem é determinado principalmente pela concentração de partículas e pela velocidade vertical. Em segundo lugar, vem o formato da distribuição de tamanho, e, depois, a higroscopicidade. Mostramos que simulações que não consideram estes outros fatores irão, necessariamente, superestimar o efeito dos aerossóis nas nuvens quentes. Da condição limpa para a condição poluída pela pluma, observamos o aumento da concentração gotículas e a correspondente diminuição do raio efetivo dessa população de gotículas. Observamos, também, a diminuição da fração de aerossóis ativados. Os resultados sugerem que, na condição poluída, as nuvens acumulam água líquida mais rapidamente em seus primeiros 200 m, em relação à condição limpa. / The measurements of the Green Ocean Amazon 2014/5 experiment were carried out on the outskirts of Manaus, in the central Amazon region, for two years, with the objective of understanding how the natural aerosol and cloud life cycles would be perturbed by urban emissions. In this context, the present work aimed at studying the aerosol hygroscopicity under polluted condition, comparing it with the pristine environment. Based on these results, we used an adiabatic cloud parcel model to study the impact of Manaus pollution on the first stages warm clouds formation. We observed high concentrations of aerosols coming from Manaus, with average Ncn = 2.425 cm 3 and percentiles 25 % and 75 % of 937 cm 3 and 3.259 cm 3 res- pectively. For the pristine Amazon, typical values would be about Ncn 400 cm 3 . The hygroscopicity of urban pollution particles were notable low, with average t = (0, 09±0, 01) for all diameters investigated, and a high level of heterogeneity was found. On the other hand, natural particles in the Amazon have a hygroscopicity of about t 0,14 and are not as much heterogeneous. We improved and used an adiabatic cloud parcel model to systematically investigate the impact of the Manaus pollution plume on the first stages of warm cloud develop- ment. The model was validated by comparison with four exemplary cases found in the literature, from conceptually similar models, but with different numerical imple- mentations. In our simulations, we considered that the shape of the size distribution could vary with increasing number concentration, as we moved from the clean to the polluted conditions. We also allowed the hygroscopicity to vary with the concentration and the diameter of the aerosol particles. These were done in stages, hence allowing an increasing level of complexity in the representation of the aerosol particles. We observed that the number of activated cloud droplets is as function primarily of the concentration and the vertical velocity. In second place comes the dependence with the shape of the size distribution and, after that, with the hygroscopicity. We showed that simulations that do not consider these other factors will, necessarily, over predict the effect of aerosols on shallow warm clouds. As expected, when we simulated clean conditions changing towards a polluted one, we found an increase in the number of activated droplets and corresponding decrease of effective radius of those droplets, and of the activated fraction. Our results suggest that, under polluted conditions, clouds accumulate liquid water more rapidly during the first stages of its development than under clean conditions.

As medidas do experimento Green Ocean Amazon (GoAmazon 2014/5 ) foram realiza- das nos arredores de Manaus, na região central da Amazônia, durante dois anos, com o objetivo de entender como o ciclo de vida dos aerossóis e das nuvens em condições naturais é influenciado pelas emissões urbanas. Neste contexto, o presente trabalho procurou estudar a higroscopicidade dos aerossóis em condições poluídas pela pluma de Manaus e discuti-la à luz do que era esperado em condições prístinas. A partir desses resultados experimentais, usamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para estudar o impacto da poluição de Manaus na formação de nuvens quentes. Observamos altas concentrações de aerossóis vindos de Manaus, com média de Ncn = 2.425 cm 3 e percentis de 25 % e de 75 % respectivamente dados por 937 cm 3 e 3.259 cm 3 . Para a Amazônia prístina, os valores tipicamente encontrados são da ordem de Ncn 400 cm 3 . A higroscopicidade das partículas da poluição urbana é notavelmente baixa, com média de t = (0, 09 ± 0, 01) para todos os diâmetros investigados. Além disso, são altamente heterogêneas quanto à higroscopicidade. As partículas naturais da Amazônia têm higroscopicidade média da ordem de t 0, 14, não sendo tão heterogêneas quanto as partículas de Manaus. Aperfeiçoamos e utilizamos um modelo adiabático de parcela de nuvem para investigar de forma sistemática o impacto da pluma de Manaus nos primeiros estágios de formação das nuvens quentes. O modelo foi validado através da comparação com quatro casos exemplificados na literatura, vindos de modelos conceitualmente semelhantes, mas de implementações numéricas diferentes. Em nossas simulações, consideramos que o formato da distribuição de tamanho das partículas de aerossol poderia variar com a concentração total de partículas, ao irmos da situação limpa para a poluída. Além disso, consideramos também que a higroscopicidade variava com a concentração total e com o tamanho das partículas de aerossol. Isto foi feito em etapas, permitindo representar as partículas de aerossol com crescente grau de detalhamento. Observamos que o número de gotículas na base da nuvem é determinado principalmente pela concentração de partículas e pela velocidade vertical. Em segundo lugar, vem o formato da distribuição de tamanho, e, depois, a higroscopicidade. Mostramos que simulações que não consideram estes outros fatores irão, necessariamente, superestimar o efeito dos aerossóis nas nuvens quentes. Da condição limpa para a condição poluída pela pluma, observamos o aumento da concentração gotículas e a correspondente diminuição do raio efetivo dessa população de gotículas. Observamos, também, a diminuição da fração de aerossóis ativados. Os resultados sugerem que, na condição poluída, as nuvens acumulam água líquida mais rapidamente em seus primeiros 200 m, em relação à condição limpa. / The measurements of the Green Ocean Amazon 2014/5 experiment were carried out on the outskirts of Manaus, in the central Amazon region, for two years, with the objective of understanding how the natural aerosol and cloud life cycles would be perturbed by urban emissions. In this context, the present work aimed at studying the aerosol hygroscopicity under polluted condition, comparing it with the pristine environment. Based on these results, we used an adiabatic cloud parcel model to study the impact of Manaus pollution on the first stages warm clouds formation. We observed high concentrations of aerosols coming from Manaus, with average Ncn = 2.425 cm 3 and percentiles 25 % and 75 % of 937 cm 3 and 3.259 cm 3 res- pectively. For the pristine Amazon, typical values would be about Ncn 400 cm 3 . The hygroscopicity of urban pollution particles were notable low, with average t = (0, 09±0, 01) for all diameters investigated, and a high level of heterogeneity was found. On the other hand, natural particles in the Amazon have a hygroscopicity of about t 0,14 and are not as much heterogeneous. We improved and used an adiabatic cloud parcel model to systematically investigate the impact of the Manaus pollution plume on the first stages of warm cloud develop- ment. The model was validated by comparison with four exemplary cases found in the literature, from conceptually similar models, but with different numerical imple- mentations. In our simulations, we considered that the shape of the size distribution could vary with increasing number concentration, as we moved from the clean to the polluted conditions. We also allowed the hygroscopicity to vary with the concentration and the diameter of the aerosol particles. These were done in stages, hence allowing an increasing level of complexity in the representation of the aerosol particles. We observed that the number of activated cloud droplets is as function primarily of the concentration and the vertical velocity. In second place comes the dependence with the shape of the size distribution and, after that, with the hygroscopicity. We showed that simulations that do not consider these other factors will, necessarily, over predict the effect of aerosols on shallow warm clouds. As expected, when we simulated clean conditions changing towards a polluted one, we found an increase in the number of activated droplets and corresponding decrease of effective radius of those droplets, and of the activated fraction. Our results suggest that, under polluted conditions, clouds accumulate liquid water more rapidly during the first stages of its development than under clean conditions.