Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um código computacional para escoamentos bifásicos incorporando metodologia híbrida entre oMétodo dos Elementos Finitos e a descrição Lagrangeana-Euleriana Arbitrária do movimento é usado para simular a dinâmica de um jato transversal de gotas na zona primária de quebra. Os corpos dispersos são descritos por meio de um método do tipo front-tracking que produz interfaces de espessura zero através de malhas formadas pela união de elementos adjacentes em ambas as fases e de técnicas de refinamento adaptativo. Condições de contorno periódicas são implementadas de modo variacionalmente consistente para todos os campos envolvidos nas simulações apresentadas e uma versão modificada do campo de pressão é adicionada à formulação do tipo um-fluido usada na equação da quantidade de movimento linear. Simulações numéricas diretas em três dimensões são executadas para diferentes configurações de líquidos imiscí veis compatíveis com resultados experimentais encontrados na literatura. Análises da hidrodinâmica do jato transversal de gotas nessas configurações considerando trajetórias, variação de formato de gota, espectro de pequenas perturbações, além de aspectos complementares relativos à qualidade de malha são apresentados e discutidos. / A two-phase flow computational code taking a hybrid Arbitrary Lagrangian-Eulerian desciption of movement along with the Finite Element Method is used to simulate the dynamics of an incompressible drop jet in crossflow in the primary breakup zone. Dispersed entities are described by means of a front-tracking method which produces zero-thickness interfaces through contiguous element meshing and adaptive refinement techniques. Periodic boundary conditions are implemented in a variationally consistent way for all the scalar fields involved in the presented simulations and amodified version of the pressure field is added to the one-fluid formulation employed in the momentum equation. Three-dimensional direct numerical simulations for different flow configurations of immiscible liquids pertinent to experimental results found in literature. Analyses of the hydrodynamics of the drop jet in crossflow in these configurations considering trajectories, drop shape variations, spectrum of small disturbances, besides additional aspects relating to mesh quality are presented and discussed.

Neste trabalho foi investigado o impacto da evolução dos eventos El Niño (EN) de acordo com as fases distintas da Oscilação Decadal do Pacífico (positiva, ODP(+) e negativa, ODP(-)) nas mudanças no transporte de umidade sobre o Sudeste da América do Sul (SEAS) durante o verão austral de 1950-1999. A resposta da variabilidade do Jato de Baixos Níveis a leste do Andes (JBN) e de algumas propriedades dos ciclones extratropicais sobre o cone sul do continente as modificações na circulação associadas aos eventos mencionados acima foi analisada. Foi mostrado que existem poucas mudanças significativas no regime de precipitação sobre a América do Sul ao se considerar a influência dos anos neutros do Pacífico Equatorial durante a ODP(+) quando comparado com os anos da ODP(- ). Entretanto, os eventos EN da ODP(+) indicam diferenças no padrão de anômalo de ondas em altos níveis em resposta as diferentes anomalias de Temperatura de Superfície do Mar (TSM) dos oceanos Pacífico e Atlântico Equatorial quando comparado com os eventos da ODP(-). Como conseqüência foram observadas anomalias positivas de precipitação no SEAS associadas à intensificação do fluxo convergente de umidade em baixos níveis oriundo do Atlântico Equatorial e região Amazônica para esta região durante os eventos EN da ODP(+). Todavia, os eventos da ODP(-) apresentaram anomalias positivas de precipitação apenas ao sul do SEAS e negativas ao norte desta como resposta ao movimento descendente e divergência anômala sobre o centro-leste do Brasil seguido de enfraquecimento do fluxo de umidade transportado pelos ventos alísios em direção aos subtrópicos. Os experimentos numéricos com Community Atmosphere Model versão 3.0 serviram para ajudar na interpretação das análises observacionais onde foi sugerido que o fenômeno EN é mais importante para forçar as anomalias climáticas de verão do continente do que o modo de ODP. A maior freqüência de casos de JBN detectados com o critério 1 de Bonner durante anos de EN da ODP(+) em relação a ODP(-) foi proporcional à quantidade de eventos selecionados em cada categoria. Em geral, os casos de JBN anômalo se deslocaram desde a Amazônia até o Sul do Brasil e Nordeste da Argentina, mas foi na ODP(-) que o sistema foi mais intenso apesar de apresentar menor potencial para o transporte de umidade para o SEAS quando comparado com os casos da ODP(+). Através do esquema numérico de Murray e Simmonds foi observado que, coerentemente com a intensificação do fluxo convergente de ar quente e úmido dos trópicos para o SEAS, os eventos EN da ODP(+) apresentaram ciclones extratropicais mais freqüentes e com pressões centrais mais baixas sobre o extremo Sul do Brasil, Uruguai, Nordeste da Argentina e vizinhanças do Atlântico Sudoeste em comparação com os eventos da ODP(-). / This work investigates the impact of the El Niño (EN) events and their evolution according to the PDO phases (warm, PDO(+) and cold, PDO(-)) focusing on the moisture transport exchanges from the north to the Southeast of the South America (SESA) during the austral summer period of 1950-1999. The variability of the Low Level Jet east of the Andes (LLJ) and some properties of extratropical cyclones over the southern cone of the continent in response to the modifications in the atmosphere circulation due to above mentioned events is analyzed. It is shown that on the South America continent there are not any significant changes in precipitation distribution during the neutral years in the Equatorial Pacific for PDO(+) when compared to the years of PDO(-). However, the EN events during PDO(+) indicate some differences in the anomalous wave pattern at high levels due to the variability of the Sea Surface Temperature (SST) anomalies on the Equatorial Pacific and Atlantic oceans when compared with the events for PDO(-). This implies in positive precipitation anomalies over the SESA which is associated to the enhancement of convergent moisture flux in this region. However, the events for PDO(-) showed positive precipitation anomalies only over the southern part of the SEAS and negative to the north which is associated to the downward motion and anomalous divergence over the centraleastern Brazil. This pattern may have contributed for weakening the moisture flux transported by the trade winds towards the subtropics. Numerical experiments with the Community Atmosphere Model version 3.0 also helped on the interpretation of the observational analysis where was suggested that EN events are more important to force the climate anomalies in the summer season over the continent than the PDO mode. The frequency of LLJ cases detected with the Bonner criterion 1 during the years of EN for PDO(+) is bigger than for PDO(-). The spatial position pattern for both categories of the anomalous LLJ is from the Amazon to Southern Brazil and Northeastern Argentina. During the PDO(-) the jet is more intense, however it seems to transport less moisture towards the SEAS region when compared to the PDO(+) cases. The extratropical cyclones tracked through a numerical scheme showed higher frequency and lower central pressures on the extreme of Southern Brazil, Uruguay, Northeastern Argentina and around the Southwest Atlantic during the EN events of PDO(+) when compared to the events of PDO(-). This is in agreement with the largest flux convergence of warm and humid air from the tropics to these areas.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / It was identified Stratosphere-Troposphere Exchange (STE) events on Southern South America and their effects in the Ozone Total Column (OTC) above Central Region of Rio Grande do Sul (CRRS), Brazil, in the period between 2005 and 2014. To this end, it was developed a methodology able to verify the tropopause height and the descend mass flux in this region, using reanalysis 2 data provided by NCEP/DOE. Furthermore, these cases must have wind cores above 40m/s (Upper-level Jet Stream - ULJS) acting between 30 and 80°W and 20 and 50°S. The arrival confirmation of air parcels from the STE at the CRRS was made through HYSPLIT trajectory analysis model from NOAA. For cases that acted at the CRRS, it was computed the OTC variation in relation to five days prior to the STE effects, through daily OTC data obtained from the OMI instrument for Santa Maria city (29.72°S; 53.72°W). This methodology proved to be effective in identifying 755 STE events on Southern South America, from which 103 came to act on CRRS, with 65% of cases increasing and 35% reducing the OTC in this region. Seasonal analysis showed that most cases happens in winter, followed by spring and in less quantity in summer and fall. Averaged fields of the vertical wind profile, mass flux, temperature and potential vorticity, showed that STE events occur more often in post-frontal situations at the Bacia do Prata region. Moreover, it was analyzed the convergence role in relation to jet streak s vertical transversal circulations, demonstrating that, in STE cases, these circulations increase even more the stratospheric air intake into the troposphere by strong convergence in the ULJS level. In short, it was verified that STE events on Southern South America act as a stratospheric ozone-rich air source to the CRRS, having as an allied the ULJS, which increase the phenomena. / Foram identificados eventos de Troca Estratosfera-Troposfera (TET) sobre o Sul da América do Sul e seus efeitos na variação da Coluna Total de Ozônio (CTO) Região Central do Rio Grande do Sul (RCRS), Brasil, no período entre 2005 e 2014. Para este fim, desenvolveu-se uma metodologia capaz de verificar a altura da tropopausa e o fluxo de massa descendente nesta região, utilizando dados de reanálise 2 fornecidos pelo NCEP/DOE. Além disso, os casos deveriam possuir núcleos de vento acima de 40 m/s (Corrente de Jato em Altos Níveis - CJAN) atuando entre 30 e 80°O e 20 e 50°S. A confirmação da chegada das parcelas de ar provenientes da TET na RCRS deu-se através da análise das trajetórias do modelo Hysplit da NOAA. Para os casos que atuaram na RCRS, calculou-se a variação da CTO em relação aos cinco dias anteriores aos efeitos da TET, através de dados diários da CTO obtidos do instrumento OMI para a cidade de Santa Maria (29.72°S; 53.72°O). Esta metodologia mostrou-se eficaz na identificação de 755 eventos de TET sobre o Sul da América do Sul, dos quais 103 vieram a atuar na RCRS, com 65% dos casos aumentando e com 35% reduzindo a CTO nesta região. A análise sazonal mostrou que a maioria dos casos acontece no inverno, seguido da primavera e em menor quantidade no verão e outono. Campos médios do perfil vertical de vento, fluxo de massa, temperatura e vorticidade potencial, mostraram que os eventos de TET ocorrem com mais frequência em uma situação pós-frontal na região da Bacia do Prata. Além disso, analisou-se o papel da convergência relacionada às circulações verticais transversais do núcleo da CJAN, mostrando que, em casos de TET, estas circulações intensificam ainda mais a entrada de ar estratosférico para dentro da troposfera por intermédio da forte convergência no nível da CJAN. Em suma, verificou-se que os eventos de TET sobre o Sul da América do Sul atuam como uma fonte de ar estratosférico rico em Ozônio para a RCRS, tendo como um de seus aliados a CJAN, a qual intensifica o fenômeno.