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.

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

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. / The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. / The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Turbulent fluxes may be directly determined as the statistical covariance between quantities locally observed. Besides environmental and instrumental difficulties associated with taking high frequency measurements over the ocean, there is a source of uncertainty inherent to the estimation of turbulent fluxes in the atmosphere, and it is their contamination by nonturbulent motion. This problem is directly related to the time window over which the covariances are determined and to the cospectral gap that, in theory, separates turbulent and nonturbulent events. In this work, we use a methodology based in the Empirical Mode Decomposition, which allows the precise identification of the cospectral gap for each temporal interval over which the fluxes are determined. Furthermore, this novel methodology allows filtering out oscillation modes associated with nonturbulent events, therefore allowing the use of a time window over which the large turbulent eddies are completely sampled. To test the method, data from two oceanic cruises have been used. One is from project HalocAST-2010 (over Eastern Pacific), and the other is from project Acex 2012 (over Southwestern Atlantic). The use of the new method in 4-h time series resulted in an increase of the absolute values of the fluxes of sensible heat, latent heat and momentum, with respect to those determined with the traditionally used 10-minute time series. For CO2 fluxes, it has been observed a large reduction of the average absolute fluxes, suggesting that such measurement may be largely contaminated by nonturbulent fluxes. When compared to bulk estimates, fluxes obtained by the new methodology show reduced scatter with respect to those determined from fixed 10-minute windows. The scatter reduction of the CO2 flux estimates allowed the determination of a functional relationship between piston velocity and wind speed, which is not possible to be obtained from the 10-minute estimates. / Fluxos turbulentos são determinados diretamente através da covariância estatística de medidas localmente obtidas. Além das dificuldades ambientais e instrumentais encontradas na realização de medidas de alta frequência em regiões oceânicas, existe uma fonte de incerteza inerente às estimativas de fluxos turbulentos na atmosfera que é a contaminação desses pelos movimentos de mesoescala. Esse problema está diretamente relacionado com a janela temporal em que as covariâncias são calculadas e a lacuna espectral que separa os eventos turbulentos dos não-turbulentos. Nesse trabalho, utilizamos uma metodologia baseada na Decomposição em Modos Empíricos que permite a identificação da lacuna coespectral para cada intervalo em que os fluxos são calculados. Além disso, essa nova metodologia possibilita a filtragem dos modos de oscilação associados aos eventos não-turbulentos, permitido que seja usada uma janela temporal em que os grandes turbilhões sejam suficientemente amostrados. Foram utilizadas as medidas obtidas nos cruzeiros realizados pelos projetos HalocAST-2010 (leste do Pacífico) e ACEx-2012 (Atlântico Sudoeste). O uso da nova metodologia em séries de 4 h resultou em um aumento nos valores absolutos dos fluxos médios de calor sensível, latente e momento em comparação aos tradicionalmente calculados a partir de séries de 10 min. Isso mostra que, além da remoção da contribuição dos eventos de mesoescala, uma melhor representação do transporte associado aos grandes turbilhões também foi obtida. No caso do CO2, foi observada uma grande redução no valor absoluto dos fluxos médios, sugerindo que essa medida possa estar sendo fortemente contaminada pelos eventos não-turbulentos. Quando comparados com estimativas de bulk, os fluxos obtidos pela nova metodologia apresentam menor espalhamento que os calculados a partir de janelas de 10 min. A redução no espalhamento das medidas dos fluxos de CO2, possibilitou a determinação de uma relação funcional da velocidade de transferência com a velocidade do vento, que não pôde ser observada de maneira clara a partir das medidas de 10 min.

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. / The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

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.

Understanding the interactions between ocean and atmosphere in regions of oceanographic fronts is of vital importance for the improvement of numerical models for weather and climate forecasting. In the South Atlantic Ocean (SAO) the meeting between the warm waters of the Brazil Current (BC) and the cold waters of the Malvinas (Falkland) Current (MC) in the region known as the Brazil-Malvinas Confluence (BMC), results in intense mesoscale oceanic activity and, for this reason, this region is considered one of the most energetic of the Global Ocean. The interactions resulting from the thermal contrast in regions oceanographic fronts of the OAS are investigated in this work through estimates of heat fluxes based on data collected in situ and by satellite. The results of this study show that the response to the thermal contrasts found in the ocean is in the form of heat fluxes and these fluxes are critical in modulating the atmospheric boundary layer (ABL). Estimation based on data collected in situ show that in the warm side (north) of the oceanographic front the fluxes are more intense (latent heat: 62 W/m² and sensible heat: 0.6 W/m²) than in the cold side (south) (latent heat: 5.8 W/m² and sensible heat: -13.8 W/m²). In the South Atlantic Current (SAC) along the 30° S parallel, heat fluxes are directly related to the meandering characteristic of the current. The data collected in situ, in addition to allow heat flux estimates at a better spatial resolution, were used to develop a new method for estimating the heat energy exchanged between the atmosphere and the ocean caused by the presence of mesoscale oceanic structures. This methodology consists in the comparison of a radiosonde profile taken over waters of the structure of interest and another taken over waters which do not belong to this structure. The methodology was used to estimate the heat energy transfer between the atmosphere and the ocean over the top of three structures sampled in the OAS. The estimation of the heat energy transferred by a warm eddy detached from the BC points to an energy in the latent (sensible) form of 1.6 1017 J (-2.8 1016 J) which corresponds to approximately 0.011 % of the total heat energy of the eddy transferred to the atmosphere during the field experiment and 0.78 % transferred during the supposed lifetime of the eddy (3 months). Along the CSA two oceanic structures were studied: (i) a cold meander that receives from the atmosphere energy in the latent (sensible) form of 1.4 106 J/m2 (5.4 105 J/m2), and (ii) warmer waters associated with a detached eddy from the Agulhas Current (AC) that transfer to the atmosphe heat energy of approximately 4 106 J/m2 an 5.7 106 J/m2 in the latent and sensible forms, respectively. The estimation of heat energy transfer on top of mesoscale oceanic structures clearly demonstrate the importance of these structures for the heat exchanges between the ocean and the atmosphere and must be taken into account in future works about this subject in the SAO. / A compreensão das interações entre oceano e atmosfera em regiões de frentes oceanográficas é de vital importância para o melhoramento de modelos numéricos de previsão do tempo e clima. No Oceano Atlântico Sul (OAS) o encontro entre as águas quentes da Corrente do Brasil (CB) com as águas frias da Corrente das Malvinas (CM), na região denominada Confluência Brasil-Malvinas (CBM), resulta em intensa atividade oceânica de mesoescala e, por esse motivo, essa região é considerada uma das mais energéticas do Oceano Global. As interações resultantes do contraste termal ao longo de regiões de frentes oceanográficas no OAS são investigadas neste trabalho através de estimativas de fluxos de calor baseadas em dados de satélite e dados coletados in situ. Os resultados do trabalho demonstram que a resposta aos contrastes termais encontrados no oceano se dá na forma de fluxos de calor e que esses fluxos são fundamentais na modulação da Camada Limite Atmosférica (CLA). As estimativas com base em dados coletados in situ demonstram que no lado quente (norte) da frente oceanográfica os fluxos são mais intensos (calor latente: 62 W/m² e calor sensível: 0,6 W/m²) que nos lado frio (sul) (calor latente: 5,8 W/m² e calor sensível: -13,8 W/m²). Na Corrente Sul Atlântica (CSA), ao longo do paralelo de 30° S, os fluxos de calor estão diretamente relacionados a característica meandrante da corrente. Os dados coletados in situ, além de possibilitarem estimativas de fluxo de calor com uma melhor resolução espacial, foram usados no desenvolvimento de uma nova metodologia para estimativa da energia calorífica trocada entre oceano e atmosfera em virtude da presença de estruturas oceânicas de mesoescala. Essa metodologia consiste na comparação entre um perfil de radiossonda tomado sobre águas da estrutura de interesse e outro tomado sobre águas que não pertencem a essa estrutura. A metodologia desenvolvida foi utilizada para determinar a transferência de energia calorífica entre oceano e atmosfera em três estruturas amostradas no OAS. A estimativa da energia calorífica transferida por um vórtice quente desprendido da CB aponta para uma energia na forma latente (sensível) de 1,6 1017 J (-2,8 1016 J) que corresponde a aproximadamente 0,011 % da energia calorífica total do vórtice transferida durante o experimento de campo e de 0,78 % da energia do vórtice transferidos durante o tempo suposto de vida do vórtice (3 meses). Ao longo da CSA, duas estruturas oceânicas foram estudadas: (i) um meandro frio que recebe da atmosfera uma energia na forma latente (sensível) de 1,4 106 J/m2 (5,4 105 J/m2) e (ii) águas mais quentes associadas a um vórtice desprendido da Corrente das Agulhas (CA) que transferem para a atmosfera uma energia calorífica de aproximadamente 4 106 J/m2 e 5,7 106 J/m2 nas formas latente e sensível, respectivamente. As estimativas da transferência de energia calorífica sobre estruturas oceânicas de mesoescala demonstram claramente a importância destas nas trocas de calor entre o oceano e a atmosfera e devem ser levadas em consideração em trabalhos futuros sobre o tema no OAS.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-03-18T13:04:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Gbekpo_Aubains_2015.pdf: 10869276 bytes, checksum: 0b22521ef971c75f3112dcbc74fcbb7a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T13:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Gbekpo_Aubains_2015.pdf: 10869276 bytes, checksum: 0b22521ef971c75f3112dcbc74fcbb7a (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / As interações do sistema oceano-atmosfera no Atlântico tropical e suas contribuições à grande variabilidade da precipitação ao longo da costa do nordeste do Brasil (NEB) foram investigadas para os anos de 1974-2008. Os núcleos das estações chuvosas de Março-Abril e de Junho-Julho foram identificados para a parte norte do Nordeste do Brasil (NNEB) e a parte leste do Nordeste do Brasil (ENEB), respectivamente. As regressões lineares defasadas entre as anomalias da Temperatura da Superfície do Mar (TSM), da Pseudo tensão de cisalhamento de vento (PWS), do Fluxo de calor latente (LHF), da Umidade especifica do ar, e as anomalias (positivas e negativas) de precipitação forte no NNEB e no ENEB mostram que a variabilidade da precipitação dessas regiões é diferentemente influenciada pela dinâmica do Atlântico tropical. Quando a zona de convergência intertropical (ZCIT) é anormalmente deslocada para o sul alguns meses antes da estação chuvosa do NNEB, a fase negativa do Modo Meridional do Atlântico (AMM) (fortalecimento dos ventos alísios do nordeste, relaxamento dos ventos alísios do sudeste, maior evaporação no hemisfério norte, menor evaporação no hemisfério sul, TSM mais fria no hemisfério norte, e TSM mais quente no hemisfério Sul), aumenta a precipitação durante a estação chuvosa. O efeito oposto ocorre durante a fase positiva do AMM. Além disso, o estudo mostra a grande influência e um efeito preditivo da região Noroeste do Atlântico Equatorial noroeste (NWEA) sobre a precipitação do NNEB. Com relação ao estado subsuperficial do oceano, os resultados indicam que uma camada de barreira mais fina na NWEA de Novembro-Dezembro até Março-Abril é associada ao resfriamento progressivo da TSM, ao reforço do componente meridional do vento nordeste e precipitações intensas sobre o NNEB. Já a influência da dinâmica do Atlântico tropical sobre a variabilidade da precipitação no ENEB em Junho-Julho indica uma propagação para noroeste de uma área de forte correlação positiva de TSM e de Umidade específica do ar, deslocando-se da parte sudeste do Atlântico tropical (de Fevereiro-Março) para a região da Piscina Quente do Atlântico Sudoeste (SAWP), situada ao largo do Brasil (Junho-Julho). A área de propagação das anomalias, observada segue globalmente o caminho do ramo sul da Corrente Sul Equatorial (sSEC), que é responsável pelo transporte de calor oceânico de leste para oeste no Atlântico tropical sul. O deslocamento da fase mais quente da advecção horizontal de calor oceânico, na camada de mistura, de leste da bacia (entre 5º-15ºS) para a costa do Brasil em Junho-Agosto corrobora a influência da sSEC sobre o núcleo da chuva do ENEB. Uma aceleração dos ventos alísios de sudeste, associada a uma convergência da anomalia do vento sobre a SAWP, produz excesso de umidade do ar sobre a região e provoca mais precipitação sobre ENEB. O efeito oposto ocorre para os episódios menos chuvosos. De acordo com o estudo, a SAWP se mostra como uma área de potencial para o estabelecimento de um índice de previsão de chuvas no ENEB. / Tropical Atlantic Ocean-atmosphere interactions and their contributions to strong variability of rainfall along the Northeast Brazilian coast (NEB) were investigated for the years 1974-2008. The core rainy seasons of March-April and June-July were identified for northern Northeast Brazil (NNEB) and eastern Northeast Brazil (ENEB), respectively. Lagged linear regressions between sea surface temperature (SST), pseudo wind stress (PWS), latent heat flux (LHF) and air specific humidity anomalies over the entire tropical Atlantic and strong rainfall anomalies in NNEB and ENEB show that the rainfall variability of these regions is differentially influenced by the dynamics of the tropical Atlantic. When the intertropical convergence zone (ITCZ) is abnormally displaced southward a few months prior to the NNEB rainy season, the associated meridional mode (strengthening of the northeast trade winds, relaxation of the southeast trade winds, strong evaporation in the north, weak evaporation in the south, colder SST in the North, and warmer SST in the South) increases precipitation during the rainy season. The opposite effect occurs during the positive phase of the dipole. Additionally, this study shows strong influence and predictive effect of the Northwestern Equatorial Atlantic (NWEA) on the NNEB rainfall. Thinner barrier layer in the NWEA from November-December to March-April is associated with progressive cooling of SST, strengthening of meridional component of the northeasterly wind and intense precipitations over the NNEB. The dynamical influence of the tropical Atlantic on the June-July ENEB rainfall variability shows a northwestward-propagating area of strong, positively correlated SST and air specific humidity from the southeastern tropical Atlantic (February-March) to the Southwestern Atlantic Warm Pool (SAWP) offshore of Brazil (June-July). The northwestward-propagating area, observed from February-March to June-July, follows the same pathway of the southern branch of south equatorial current (sSEC), which is responsible of the oceanic heat transport from east to west in the southern tropical Atlantic. The displacement of the warmest phase of horizontal advection of the oceanic mixed layer heat from the eastern part (between 5-15ºS) to the Brazilian coast in June-August confirms this influence of the sSEC on core rainy season in the ENEB. Furthermore, according to our study, the SAWP could be used as index of rainfall prediction in ENEB. An early acceleration of the southeasterly trade winds, associated with a strong convergence of the wind anomaly over the SAWP, produces excessive humidity over the region and causes more precipitation over ENEB. The opposite effect occurs for less rainy episodes.