CARVALHO, A.da C.de O. Variabilidade da fugacidade do CO2 (FCO2) na interface Oceano-atmosfera no Atlântico Equatorial. 2015. 96 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Marinhas Tropicais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Geovane Uchoa (geovane@ufc.br) on 2016-05-02T12:29:06Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_adacdeocarvalho.pdf: 4688622 bytes, checksum: 2f2d56c8db8585ccf5aa059abeef9aff (MD5) / Approved for entry into archive by Nadsa Cid (nadsa@ufc.br) on 2016-06-10T17:02:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_adacdeocarvalho.pdf: 4688622 bytes, checksum: 2f2d56c8db8585ccf5aa059abeef9aff (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-10T17:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_adacdeocarvalho.pdf: 4688622 bytes, checksum: 2f2d56c8db8585ccf5aa059abeef9aff (MD5) Previous issue date: 2015 / The variability of the fugacity of CO2 (fCO2) was examined spatially and temporally by underway measurements in the continental shelf and in the open ocean. Two oceanographic cruises, Corenav III (aproximately 38,5°O-35,5°O), carried out in october 2012 and, Cruzeiro do Sul (aproximately 43°O-37°O), carried out in september 2014 and, in the open ocean (7°S-1°S) during several voyages of ships of opportunity from 2008 e 2012. Besides the fugacity of CO2, sea surface temperature and salinity data were collected for the merchant ships. For the oceanographic cruises, surface data were collected for the following parameters: dissolved oxygen, total alkalinity, total inorganic carbono, chlorophyll a, nutrients, temperature and salinity. The seasonal and interannual variability in the equatorial region was evaluated (1°S-7°S) for 2008 to 2012. The thermodynamic fators exerted major control in the fCO2 varialibity in this area. The data collected during the coastal oceanographic cruises also showed a strong control of the physical and chemical parameters instead of the biological factors, since the nutrients and chlorophyll a analysis confirmed the satellite data which show a high oligotrophic condition in the study area. Probably, the biological activities have very little impact in the fCO2 variability in this part of the Equatorial Atlantic. The coastal region showed more spatial variability then the open ocean, whereas there is a great temporal variability ocurring in the open ocean. The fCO2 seams to be more controlled by the salinity variations in the open ocean and by the temperature variations in the coastal region. This study presented the first results for fCO2 for the continental shelf off Ceará, with the efforts to build, in Brazil, an equipment for underway CO2 measurements in the air-sea interface and with the organization of oceanographic cruises in order to better underestand the fCO2 variability in this region and finally get to develop a relation between the fCO2 and its controlling factors. / A variabilidade da fugacidade do CO2 (fCO2) foi avaliada espaço-temporalmente através de medições contínuas da fugacidade do CO2 realizadas em áreas costeiras adjacentes à plataforma semiárida brasileira durante duas campanhas oceanográficas, a primeira, Corenav III (aproximadamente 38,5°O-35,5°O), realizada em outubro de 2012 e, a segunda, Cruzeiro do Sul (aproximadamente 43°O-37°O), realizada em setembro de 2014 e, ainda, em oceano aberto (7°S- 1°S) durante várias viagens de navios mercantes entre os anos de 2008 e 2012. Além da fugacidade do CO2, foram obtidos dados da temperatura e salinidade da superfície do mar para os navios mercantes. Para as campanhas oceanográficas, foram coletados dados de oxigênio dissolvido, alcalinidade total, carbono inorgânico total, clorofila a, nutrientes, temperatura e salinidade da superfície do mar. A variabilidade sazonal e interanual na região Equatorial foi avaliada de 1°S-7°S para o período de 2008 a 2012 e, os fatores termodinâmicos exerceram grande controle da variabilidade da fCO2 nessa região. Os dados obtidos nas campanhas oceanográficas costeiras apresentaram também forte controle dos fatores físicos e químicos em detrimento dos biológicos, uma vez que as análises de nutrientes e clorofila a confirmaram as imagens de satélites para a região em estudo, que apontam elevada oligotrofia. Provavelmente, a atividade biológica exerce pouco ou nenhum controle na variabilidade da fCO2 nesta parte do Atlântico Equatorial. A região costeira apresentou maior variabilidade espacial da fCO2 que o oceano aberto. Porém há uma grande variabilidade temporal ocorrendo no oceano aberto. A fCO2 parece ser mais controlada pelas variações de salinidade no oceano aberto e pelas variações de temperatura na região costeira. Este trabalho apresentou os primeiros resultados para fCO2 em regiões costeiras da plataforma continental do Ceará, a partir de esforços para a construção, no Brasil, de um equipamento de medição contínua de CO2 na interface oceano-atmosfera e na organização de embarques oceanográficos, a fim de entender melhor a variabilidade da fCO2 nessa região e, enfim, conseguir entender a relação desta variável com os parâmetros que a controlam.

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.

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.

Os padrões de circulação do Atlântico Sudoeste são caracterizados por uma diversidade de massas de água. A presença das correntes associadas ao giro subtropical e a incursão para norte da Corrente Circumpolar Antártica (CCA) determinam extensas regiões de largo gradiente de Temperatura da Superfície do Mar (TSM). Ao mesmo tempo, circulações de mesoescala geram intensos gradientes setorizados, ou reforçam o contraste de larga-escala. Consequentemente, frentes oceânicas de diferentes escalas são formadas ao longo desses gradientes. Quando o vento sopra sobre essas frentes, os fluidos trocam calor e momentum alterando suas propriedades dinâmicas e termodinâmicas. Nesse trabalho visamos caracterizar as alterações no campo de vento superficial que podem ser atribuídas a essas trocas. Para isso, foi aplicado um algoritmo de detecção de frentes em campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) derivados do conjunto OSTIA. Em situações de escoamento atmosférico sinótico homogêneo, foram calculados o divergente e rotacional do vento medido pelo escaterômetro QuickSCAT ao longo das zonas frontais, bem como suas componentes perpendicular e paralela às frentes. Ao longo de 8 anos mais 96.000 frentes oceânicas foram detectadas, co-localizadas com a disponibilidade de dados de vento dando origem a 40.000 composições. O sistema de coordenadas dessas composições foi rotacionado para que as frentes oceânicas tivessem a mesma orientação. Nós empilhamos as composições em um arranjo 3D e foram obtidas médias das circulações atmosféricas induzidas. As perturbações médias obtidas indicaram que há convergência do vento quando este sopra do lado quente para o lado frio da frente com a frenagem do escoamento. De forma oposta, há divergência e aceleração do vento quando este sopra no sentido oposto. Nós identificamos alterações locais no rotacional do campo de vento capazes de induzir o bombeamento de Ekman no oceano. Esse processo pode gerar mecanismos de retroalimentação no sistema. Nossos resultados corroboram o de diversos estudos sobre o tema presentes literatura. / The southwest Atlantic circulation patterns are characterized by a diversity of water masses. The presence of currents associated with the subtropical gyre and the northward incursion of Antarctic Circumpolar Current (ACC) determine extensive regions of strong sea surface temperature gradient (SST). At the same time, mesoscale circulations generate intense local gradients, or reinforce the large-scale contrast. Consequently, oceanic fronts are formed along these gradients on different scales. When the wind blows over these fronts, the fluids exchange heat and momentum, and that changes their dynamic and thermodynamic properties. In this work we aim to characterize the changes in the surface wind field that might be attributed to these exchanges. To do it, a frontal detection algorithm was applied to the SST field derived from OSTIA set. We selected situations of synoptic homogeneous atmospheric flow and calculated the divergent and rotational wind, in addition to its perpendicular and parallel components to the oceanic fronts. We used wind measurements recorded by the QuickSCAT scatterometer along the frontal zones. More than 96,000 oceanic fronts were detected along 8 years of data. We matched them to available wind data and formed more than 40,000 SST-WIND compositions. The coordinate system of these compositions was rotated so that all oceanic fronts have the same horizontal orientation. We piled up the compositions in a 3D array and the temporal mean of the induced circulations was calculated. The average disturbance obtained indicated that there is wind convergence when it blows from the warm side of the front to the cold side because the flow is slowed down. Conversely, there is wind divergence when it blows in the opposite direction due to speeding up flow. We identified local changes in wind field curl capable of inducing Ekman pumping over the ocean. This process can generate feedback mechanisms in the system. Our results were consistent with the literature.

Os padrões de circulação do Atlântico Sudoeste são caracterizados por uma diversidade de massas de água. A presença das correntes associadas ao giro subtropical e a incursão para norte da Corrente Circumpolar Antártica (CCA) determinam extensas regiões de largo gradiente de Temperatura da Superfície do Mar (TSM). Ao mesmo tempo, circulações de mesoescala geram intensos gradientes setorizados, ou reforçam o contraste de larga-escala. Consequentemente, frentes oceânicas de diferentes escalas são formadas ao longo desses gradientes. Quando o vento sopra sobre essas frentes, os fluidos trocam calor e momentum alterando suas propriedades dinâmicas e termodinâmicas. Nesse trabalho visamos caracterizar as alterações no campo de vento superficial que podem ser atribuídas a essas trocas. Para isso, foi aplicado um algoritmo de detecção de frentes em campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) derivados do conjunto OSTIA. Em situações de escoamento atmosférico sinótico homogêneo, foram calculados o divergente e rotacional do vento medido pelo escaterômetro QuickSCAT ao longo das zonas frontais, bem como suas componentes perpendicular e paralela às frentes. Ao longo de 8 anos mais 96.000 frentes oceânicas foram detectadas, co-localizadas com a disponibilidade de dados de vento dando origem a 40.000 composições. O sistema de coordenadas dessas composições foi rotacionado para que as frentes oceânicas tivessem a mesma orientação. Nós empilhamos as composições em um arranjo 3D e foram obtidas médias das circulações atmosféricas induzidas. As perturbações médias obtidas indicaram que há convergência do vento quando este sopra do lado quente para o lado frio da frente com a frenagem do escoamento. De forma oposta, há divergência e aceleração do vento quando este sopra no sentido oposto. Nós identificamos alterações locais no rotacional do campo de vento capazes de induzir o bombeamento de Ekman no oceano. Esse processo pode gerar mecanismos de retroalimentação no sistema. Nossos resultados corroboram o de diversos estudos sobre o tema presentes literatura. / The southwest Atlantic circulation patterns are characterized by a diversity of water masses. The presence of currents associated with the subtropical gyre and the northward incursion of Antarctic Circumpolar Current (ACC) determine extensive regions of strong sea surface temperature gradient (SST). At the same time, mesoscale circulations generate intense local gradients, or reinforce the large-scale contrast. Consequently, oceanic fronts are formed along these gradients on different scales. When the wind blows over these fronts, the fluids exchange heat and momentum, and that changes their dynamic and thermodynamic properties. In this work we aim to characterize the changes in the surface wind field that might be attributed to these exchanges. To do it, a frontal detection algorithm was applied to the SST field derived from OSTIA set. We selected situations of synoptic homogeneous atmospheric flow and calculated the divergent and rotational wind, in addition to its perpendicular and parallel components to the oceanic fronts. We used wind measurements recorded by the QuickSCAT scatterometer along the frontal zones. More than 96,000 oceanic fronts were detected along 8 years of data. We matched them to available wind data and formed more than 40,000 SST-WIND compositions. The coordinate system of these compositions was rotated so that all oceanic fronts have the same horizontal orientation. We piled up the compositions in a 3D array and the temporal mean of the induced circulations was calculated. The average disturbance obtained indicated that there is wind convergence when it blows from the warm side of the front to the cold side because the flow is slowed down. Conversely, there is wind divergence when it blows in the opposite direction due to speeding up flow. We identified local changes in wind field curl capable of inducing Ekman pumping over the ocean. This process can generate feedback mechanisms in the system. Our results were consistent with the literature.

Orientador: Ines Joeks / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lage_EulerMartins_D.pdf: 1438659 bytes, checksum: 1425117a8c06f2ba303a23663ae033c4 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho estudou-se o transporte de CO2 através da interface água-ar e a sua difusão na água, a partir de experimentos simples e de baixo custo, em escala laboratorial. Para este estudo foram utilizadas soluções aquosas de diferentes salinidades (0, 10, 30 e 65 g/kg), a diferentes temperaturas (25 e 40 °C). Para a determinação da concentração de CO2 dissolvido, adicionou-se indicadores ácido-base. Foram obtidas imagens das soluções a diferentes tempos após o início da difusão. As imagens foram digitalizadas e tratadas com rotinas desenvolvidas utilizando-se o software Matlab. Técnicas de calibração multivariada foram usadas para construir a escala de pH x cor, a partir de curvas de calibração construídas para cada condição experimental. Construiu-se também subrotinas para o cálculo de variogramas e a partir desses calculou-se a dimensão fractal de algumas imagens. Em ensaios iniciais, provou-se que os resultados de velocidade de difusão estão de acordo com a literatura. Nos ensaios definitivos observou-se que os padrões da difusão do CO2 foram reprodutíveis. Ensaios realizados numa cuba retangular em ausência de turbulência mostraram dois padrões de difusão do CO2. Em todas as salinidades, a 40°C e a 25°C com salinidade 65g/kg, o padrão de difusão mostrou uma frente que se desloca de uma maneira regular, na forma de uma cortina. Nas outras condições, a difusão se processa na forma de viscous fingers, caótica e irregular. A salinidade de 65 g/kg proporcionou uma diminuição significativa na velocidade de difusão para ambas as temperaturas. Os resultados foram interpretados em termos da quantidade de CO2 dissolvido, que é maior no segundo caso, e em termos da viscosidade das soluções, que é menor a menor salinidade. Em outro capítulo, estudou-se o fluxo de CO2 e outros gases causadores de efeito estufa (CH4 e N2O) em amostras de pântanos, variando-se a temperatura e a concentração atmosférica de CO2. Os experimentos de medida do fluxo destes gases apresentaram como resultados mais importantes a extrema variabilidade dos valores de fluxo de CH4 e o fato de só se obter uma relação estatisticamente significante entre a produção de CO2 a concentração desse gás na atmosfera / Abstract: In this work CO2 transport through the interface water-air and its diffusion in water, using simple and low cost experiments, in laboratorial scale was studied. Aqueous solutions of different salinities (0, 10, 30 and 65 g/kg) and temperatures (25 and 40° C) had been studied. In order to determinate dissolved CO2 acid-base indicator was added to the solution. Diffusion images were recorded by VHS camera. The images had been digitalized and treated with routines developed using Matlab software. Techniques of multivaried calibration were used to elaborate the pH x color scale from constructed curves of calibration for each experimental condition. It was also constructed subrotines for the calculation of variograms and from them it was calculated the fractal dimension of some images. CO2 diffusion rates obtained in initial assays are in accordance with literature values. In the definitive assays it was observed that the diffusion pattern of CO2 had been reproducible. Assays carried out using a rectangular vessel without turbulence showed two pattern of CO2 diffusion. To all studied salinities, at 40°C and at 25°C with salinity 65 g/kg, the diffusion pattern showed a front that dislocates in a regular way, like a curtain. In the other conditions, the diffusion was chaotic and irregular presenting structures like viscous fingers. The salinity of 65 g/kg provided a significant reduction in the speed of diffusion for both temperatures. The results had been interpreted in terms of the amount of dissolved CO2, that is higher for the second pattern of diffusion and in terms of solutions viscosity, which is proportional to salinity. In another chapter, it was studied the CO2 flow and other greenhouse gases (CH4 and N2O) in wetlands samples, varying its temperature and the atmospheric CO2 concentration. The most relevant results in these measure of the gases flow are the extreme variability of values of CH4 flow. The unique achieved statistically significant obtained relationship was between CO2 production and the concentration of this gas in the atmosphere / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

O objetivo deste trabalho é investigar a variabilidade das componentes do balanço de calor pela superfície no Atlântico Sul, entre 5oS e 30oS e para o período entre 2000 a 2004, através da combinação de dados provenientes de múltiplos satélites. Com isso, visamos verificar se os processos de troca de calor no oceano são dominados por variabilidade de larga escala e interanual. Os dados de temperatura da superfície do mar, vapor d\'água integrado e precipitação são provenientes do satélite de microondas do Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Os dados de vento são obtidos pelo escaterômetro QuikSCAT e estimativas de radiação de ondas curtas e ondas longas são distribuídas pelo projeto Surface Radiation Budget. Utilizamos o algoritmo desenvolvido por Liu et. al. (1979) para o cálculo do fluxo de calor latente e sensível. Para obtermos uma determinação mais precisa dos fluxos turbulentos, utilizamos o algoritmo de Fairall et. al. (1996), onde estimamos a correção de Webb para o calor latente e o calor sensível devido à chuva. Analisamos as variáveis medidas e estimadas em termos da média, anomalia e diagramas de espaço-tempo (Hovmöller). As estimativas de balanço de calor pela superfície mostram que o Atlântico Sul perde calor para a atmosfera, principalmente na forma de calor latente, ao sul de 7oS. Em média, o máximo de perda de calor de -100W/m2 ocorre entre 12oS e 17oS. O balanço de calor é notadamente marcado por um forte ciclo sazonal, onde a amplitude anual chega a 250W/m2. A anomalia do balanço de calor apresenta correlações significativas com fenômenos remotos em escalas interanuais, indicando a estabelecimento de teleconexões rápidas através da atmosfera. / The objective of this study is to investigate the variability of the surface heat budget components in the tropical South Atlantic, between 5oS and 30oS and for the period between 2000 and 2005, through a methodology based on a multi--satellite approach. We aim to verify if the heat exchange processes in the ocean are dominated by large scale and interannual variability. The sea surface temperature, integrated water vapor and precipitation data are obtained by the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) microwave satellite. Wind vectors are measured by the QuikSCAT scatterometer satellite and the estimates of the shortwave and longwave radiation are distributed by the Surface Radiation Budget projetct. We used the algorithm developed by Liu79 et. al. (1979) to estimate the latent and sensible heat fluxes. To obtain a more precise estimation of the turbulent fluxes, we used an algorithm developed by Fairall et. al. (1996), where the Webb correction for the latent heat flux and the sensible heat flux due to the rainfall were included in the calculations. The results were analized in terms of the mean, anomaly, and space--time (Hovmöller) diagrams. The estimates of the surface heat balance showed that the South Atlantic loses heat to the atmosphere, mostly in the form of latent heat fluxes, south of 7oS. On average, there is a maximum in heat loss of -100W/m2 between 12oS e 17oS. The net surface heat flux has a strong seasonal cycle, with an amplitude of about 250W/m2. The surface energy balance shows significant correlations with remote phenomena at interannual scales indicating the establishment of rapid teleconnections through the atmosphere.

A hipótese principal deste trabalho é que as anomalias de precipitação na ZCIT com períodos de 20 a 50 dias e dimensão zonal de 1000 a 1500 km, causadas remotamente por Ondas de Instabilidade Tropical (OITs) e/ou Ondas de Rossby Curtas (ORCs) podem causar anomalias de salinidade da superfície do mar. Para responder à hipótese, o presente trabalho quantifica a influência dos padrões propagantes da temperatura da superfície do mar sobre variáveis atmosféricas na escala das ORCs e OITs. Os coeficientes de regressão do vapor dágua integrado verticalmente e da precipitação revelam que a influência da temperatura superficial na atmosfera se dá remotamente à região de domínio das ondas, alcançando a ZCIT. A distribuição das anomalias do divergente do vento corrobora a ideia de aceleração dos ventos sobre águas quentes e desaceleração sobre águas frias. A carência de correlações estatisticamente significativas entre a precipitação e a salinidade superficial, devido à baixa qualidade dos dados, não permitiu que a hipótese principal fosse avaliada. Entretanto, fica evidente a influência destas ondas em variáveis atmosféricas que alteram o balanço de evaporação e precipitação que tem influência direta na salinidade superficial. Denominamos ORCs as oscilações com período de _49 dias e comprimento de onda de _1500 km e OITs os padrões com _21 dias e _1000 km. A identificação dinâmica destas ondas foi feita através da teoria linear de ondas equatoriais no modelo de águas rasas quase-geostrófico para um oceano invíscido de 1,5 camadas. Os dados de anomalia da altura da superfície do mar revelaram apenas a existência de ORCs, enquanto que a temperatura da superfície do mar apresentou o sinal de ambas as ondas, sendo as OITs dominantes até 6_ do Equador. A principal contribuição deste trabalho é a confirmação da hipótese de que OITs e ORCs coexistem, são distinguíveis e geram alterações no vento por mecanismos similares. Até o presente momento, desconhecemos outro estudo que alie a separação teórica dos padrões oceânicos propagantes obtidos por satélites à quantificação da variabilidade atmosférica associada às anomalias de TSM em bandas do espectro zonal-temporal características de ondas dinamicamente distintas / We hypothesize that rainfall anomalies with 2050 days and 10001500 km on the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) can induce sea surface salinity anomalies. We argue that these precipitation anomalies are remotely caused by Tropical Instability Waves (TIWs) and Short RossbyWaves (SRWs). We have quantified the sea surface temperature influence on atmospheric fields at the TIWs and SRWs spectral bands through regression analysis. In that, wind anomalies are larger over temperature anomalies. Winds tend to accelerate over positive temperature anomalies and slow down over negative anomalies. Changes on water vapor and rainfall occur predominantly on the ITCZ, far from the strongest temperature anomalies near the equator. However, we couldnt address the main hypothesis due to the lack of significant correlation between rainfall and sea surface salinity anomalies. We speculate that this is a consequence of the low quality of the salinity data used in this study. We have identified TIWs as the waves with _21 days and _1000 km and SRWs as the oscillations with _49 days and _1500 km. The identification of the dynamics was made according to equatorial long waves theory based on a linear, quasi-geostrophic, 1.5 layers, inviscid ocean model. Sea surface height anomalies could only reveal SRWs. Sea surface temperature anomalies show both type of waves, with TIWs dominating within 6_ from the equator. Our main contribution was to show that TIWs and SRWs coexist, can be isolated and change wind field through similar mechanisms. We do not know any other study that linked theoretical identification of dynamically different oceanic waves to the atmospheric variability in a quantitative fashion

Há evidências de que o clima vem sendo alterado pela ação humana desde a época da Revolução Industrial devido à crescente emissão de gases estufa na atmosfera. Inúmeras curvas da variação da temperatura média anual têm sido publicadas com uma característica comum: o crescimento da temperatura durante o último século, totalizando aproximadamente 0,5ºC. Acredita-se que o aumento na concentração atmosférica dos gases responsáveis pelo efeito estufa tenha influência direta na tendência da temperatura dos últimos 100 anos. Este trabalho foi realizado com o intuito de estudar as mudanças no comportamento sazonal e anual da temperatura da superfície do mar (TSM), pressão atmosférica ao nível do mar (PNM) e transporte barotrópico (TB) devido ao aumento na concentração dos gases estufa. Foram utilizadas duas simulações do modelo acoplado NCAR CCSM sob as condições atmosféricas do período pré-industrial e pós-industrial. Os resultados revelam que, na média anual, as variáveis estudadas sofreram intensificação do período pré para o pós-industrial. A temperatura da superfície do mar mostrou aumento no período pós-industrial, principalmente durante o inverno e primavera, quando ocorre um aquecimento superior a 2,5ºC ao sul do continente sul-americano. A pressão atmosférica ao nível do mar na maior parte da região de estudo apresentou aumento no verão e outono e diminuição nas demais estações do ano, indicando uma intensificação no padrão sazonal dessa variável durante o período pós-industrial em relação ao pré-industrial. O transporte barotrópico revelou diferenças significativas entre os dois experimentos, mostrando maiores valores no período pós-industrial. A média da região apresentou um ciclo anual com diferenças de 2,5Sv ao longo do ano entre os dois períodos, com aumento para o pós-industrial. Esse aumento deve-se basicamente à intensificação do transporte barotrópico da Corrente Circumpolar Antártica durante todas as estações do ano. O Giro Subtropical também sofreu aumento de transporte, de menor intensidade, durante o período pós-industrial. Essa mudança no comportamento do transporte barotrópico sugere uma intensificação no padrão do Giro Subtropical e no transporte da Corrente Circumpolar Antártica para o período pós-industrial. As maiores mudanças entre os dois períodos simulados ocorreram nas latitudes mais altas. / The main objective of this research is to study the impacts of the increase in greenhouse gases concentration on variables behavior at the sea-air interface. For this the NCAR CCSM coupled model is used by two climate conditions: the first one to pre-industrial period and the second one, to present day levels. Annual and seasonal climatology differences are analyzed for the of the following variables: air temperature, sea surface temperature, sea level pressure, wind stress, latent and sensible heat fluxes and barotropic transport. Statistics methods such as Empirical Ortoghonal Functions (EOF), Singular Value Decomposition (SVD) and Multi-Taper Method (MTM) are used to analyze changes in interannual behavior of these variables. The main results show that these surface variable are intensified from one period to the next. The air temperature and sea surface temperature showed increase in the pos-industrial period, mainly during the winter and spring. The sea level pressure also showed an increase on the annual mean. The wind stress revealed that the trade winds are intensified in autumn and the meridional wind component increases over the South Atlantic during winter. The winds adjacent to the South American continent also increased. Latent and sensible heat fluxes also increase, but not much, over some regions and decrease over others. Barotropic transport shows significant differences between the two experiments. There was increase of barotropic transport associated with the Subtropical Gyre and on Antartic Circumpolar Current. EOF, SVD and MTM analysis showed significant differences with respect to spatial patterns, behavior of the expansion coeficients time series and their variability.

The increase of carbon dioxide in the atmosphere observed in recent decades is causing the acidification of the oceans besides the global warming. The amount of carbon dioxide that crosses the air-sea interface is not well known because this amount depends upon the partial pressure of carbon dioxide and the gas transfer velocity. The gas transfer velocity is a variable based on Fick\'s Law of Diffusion and is normally parametrized as a function of wind velocity at the height of 10 meters. However, the result of this parametrization have errors greater than 100%. Newer parametrization include the effects of temperature, friction velocity and the presence of surface waves. Based on the simplest model of air-sea gas transfer model, the stagnant film theory, this study developed a methodology to improve the knowledge of the relation between the gas transfer velocity and the mean square slope. This variable accounts for the mean curvature of the waves in the surface. The data used was gathered within the scope of the DOGEE project in 2007. In that, a drifting buoy measured several parameters relative to the waves and the gas transfer velocity. The results show that the mean square slope calculated with waves whose wavenumber is between 40 and 50 radians per meter has the lowest root mean square errors of the regression between the mean square slope and the gas transfer velocity. This result showed to be very consistent when applied to the QuikSCAT scatterometer data and compared to a recent published study. / O aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera observado nas últimas décadas é responsável por alterações climáticas e ambientais em escala global. Uma das consequências desse aumento da concentração de gás carbônico é o aquecimento global. Outra consequência é a acidificação dos oceanos. Isto ocorre devido ao dióxido de carbono atravessar a interface ar-mar e se dissolver no oceano. A quantidade de dióxido de carbono que atravessa a interface ar-mar é um dado não conhecido com precisão devido a esta quantidade depender de uma constante conhecida por velocidade de transferência do gás carbônico. Esta velocidade de transferência é normalmente uma parametrização do transporte turbulento do gás na interface oceano-atmosfera. Como o dado mais comum para essa parametrização é o vento à altura de 10 metros, muitos estudos foram desenvolvidos utilizando esta variável. No entanto, os resultados destas parametrizações possuem erros da ordem de 100%. Este estudo desenvolveu uma metodologia para obter uma melhor estimativa da velocidade de transferência. Para isto, optou-se por relacionar esta variável à inclinação quadrática média (MSS) das ondas. Segundo a literatura científica recente, o MSS é uma variável mais relacionada à transferência gasosa do que o vento a 10 metros de altura. Os resultados mostram que a inclinação quadrática média calculado com números de onda entre 40 e 50 radianos por metro possuem o menor erro no ajuste linear com os dados de velocidade de transferência. Este resultado indica uma mudança da dinâmica da interface nesse intervalo de número de onda. Com isso, um novo ajuste linear entre o MSS e a velocidade de transferência é sugerido como parametrização. A aplicação desta nova parametrização a dados de satélite do tipo escaterômetro mostrou-se consistente quando comparado a um estudo recente relacionando a velocidade de transferência do gás carbônico diretamente a dados do satélite oceanográfico QuikSCAT.