Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-27T14:18:05Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 21300899 bytes, checksum: b8f5c2f57029b18275977a634a4a999b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T14:18:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 21300899 bytes, checksum: b8f5c2f57029b18275977a634a4a999b (MD5) Previous issue date: 1997-09-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A quantificação correta das perdas de água por evapotranspiração e importante ao adequado monitoramento da imigração. Aplicando o modelo Regional Atmospheric Modelling system (RAMS), do Colorado State University, foram realizadas simulações e prognósticos da taxa de evapotranspiração horária (ET) na região do Triângulo Mineiro, analisando-se os campos de umidade e temperatura do ar, além das estimativas pelo método de Penman-Monteith para avaliar suas qualidades e a aplicabilidade de uma metodologia moderna voltada à agricultura. Configurando este modelo para as condições reais de topografia de alta resolução e de vegetação da região, com grade horizontal de 5 km de resolução, ele mostrou-se potencialmente útil para os prognósticos da ET. Os testes realizados apresentaram bons resultados para até 36 horas de prognósticos. Apesar de se tratar de um modelo meteorológico sofisticado e, consequentemente, complexo, a sua aplicação sobre microrregiões reduz a carga computacional, permitindo assim o seu uso operacional. Acoplado & um outro modelo regional, a “performance” do RAMS poderá ser melhorada na medida em que a assimilação de dados com lins de atualização das condições de fronteira é permitida. () tratamento tisieo dos processos na interface solo-vegetação-ar devera permitir um estudo regional das estimativas do índice de estresse hídrico, além dos balanços energético e hidrológico. / Committee members: Chou Sin Chan and José Maria Nogueira da Costa. lhe knowledge of actual evapotranspiration is very important for all agricultural purposes. Numerical simulations were performed using the Colorado State University “Regional Atmospheric Modelling System” model. for a non- homogeneous domain of vegetation and topography and homogeneous initialization of atmospheric fields. The model was used to validate and to provide the evapotranspiration forecast. Because of lack of micrometeorological observation data of turbulent heat fluxes exchanges between soil and atmosphere, the model was calibrated with high horizontal and vertical resolution by using daily climatological data, such as air temperature and. Comparisons between observed (Penman Monteith results) and simulated fields were made over a small domain on the Southwest of Minas Gerais, Brazil. The model showed good result, for 36 hour forecasts, without updating the boundary conditions. F or agricultural purposes, this new methodology, which includes the complex physical processes of soil- atmosphere interaction, rather than simple empirical methods, showed to give good estimates not only of evapotranspiration rates. but also of hydrological cycle. energy budget and water stress index. in a regional scale. The results can be improved by updating the lateral boundary conditions during the forecast run. The prognostic aspect of the methodology and the rcasonable accuracy of the estimates favor the implementation of this work in a operational Meteorological Center.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7562_dissertacao_fernando.pdf: 3574819 bytes, checksum: 38a5c68024b79a747d1a0f514e27bfba (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / O cisalhamento resultante da interação entre a Corrente do Brasil (CB) e a Corrente de Contorno Intermediária (CCI) é um dos principais fatores responsáveis por importantes feições encontradas ao largo da costa do Espírito Santo-Brasil, como vórtices e meandramentos. Apesar disso, existem poucos estudos mostrando a influência do sistema CB/CCI na dinâmica de mesoescala dessa região, que é de importância crucial para o país devido ao seu potencial petrolífero. Assim, neste trabalho foram realizados experimentos de sensibilidade através do modelo Delft3D, onde foram variadas as velocidades da CB e da CCI, com o intuito de se estudar o campo de escoamento resultante dessa variação, e com isso ajudar na compreensão da dinâmica de mesoescala da região oceânica adjacente ao ES. Para isso foram analisados seções verticais de velocidade, a intrusão de água fria de regiões mais profundas sobre a plataforma, o Vórtice de Tubarão (VT) e o Vórtice Ciclônico de Tubarão (VCT). Os resultados mostraram que a variação da velocidade das correntes induziu uma modificação da extensão vertical dessas e uma translação longitudinal de seus núcleos, sendo isto responsável pela variação da intrusão de uma água mais fria sobre a plataforma continental observada nos experimentos. Em relação aos vórtices, foi encontrado uma dominância da dinâmica do Vórtice de Tubarão pela CB, enquanto modificações da velocidade tanto da CB quanto da CCI induziram significativas modificações no Vórtice Ciclônico de Tubarão. Esta diferença entre o VT e o VCT está provavelmente relacionada às diferenças na extensão vertical dos dois vórtices. Enquanto foi identificado o sinal do VT apenas na CB, o do VCT foi identificado na CB e na CCI. No final do trabalho concluiu-se que as variações da velocidade não foram capazes de modificar o cenário de mesoescala na região, como ocorreu em Soutelino et al. (2013) para os seus experimentos de sensibilidade.

Neste estudo sao analisados os sistemas convectivos de mesoescala (SCMs) subtropicais, de origem continental e oceanica, observados na America do Sul durante o South American Low Level Experiment (SALLJEX), realizado no verao de 2002/2003. Nesta analise sao avaliadas a distribuicao espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e parametros morfologicos dos SCMs continentais e oceanicos, sendo tambem investigadas as origens das fontes de umidade que contribuem para a genese desses sistemas. Outros aspectos explorados sao a caracterizacao das condicoes sinoticas com atencao a identificacao dos fatores pre-condicionantes e mecanismos de gatilho a conveccao; a avaliacao das condicoes dinamicas e termodinamicas observadas durante a genese do sistema convectivo e sua evolucao ao longo do ciclo de vida. Alem disso, sao realizadas simulacoes numericas dos SCMs com enfoque na verificacao da qualidade da previsao de precipitacao em funcao da capacidade do modelo em reproduzir as condicoes atmosfericas essenciais a geracao da conveccao. Os resultados mostram que os sistemas convectivos continentais sao mais numerosos que os oceanicos, e em ambas as regioes, SCMs com maior duracao apresentam taxas de expansao maiores nas primeiras horas do seu ciclo de vida. O jato de baixos niveis (JBN) afeta a formacao de sistemas continentais, porem, seu efeito sobre os SCMs oceanicos e minimo. O oceano Atlantico tropical, a regiao Amazonica e o oceano Pacifico subtropical, sao as principais regioes de origem da umidade para a genese dos sistemas convectivos, contudo, a atuacao dessas fontes depende da regiao de formacao do sistema e das condicoes sinoticas. O aquecimento diurno da camada limite convectiva, o jato de baixos niveis, o cavado em 500 hPa e a circulacao transversa sao os pre-condicionantes identificados na formacao dos SCMs continentais noturnos. Em relacao aos mecanismos de gatilho, os principais fatores sao os sistemas frontais e o fluxo catabatico dos Andes. Sistemas convectivos que apresentam ciclo de vida mais longo sao gerados em um ambiente em que se identificam mais de um fator pre-condicionante e de gatilho atuando de forma conjunta. Alem disso, o cisalhamento vertical do vento em baixos niveis parece ser um dos diferenciais na fase inicial dos SCMs de maior duracao. Os resultados das simulacoes numericas sugerem que quando as caracteristicas sinoticas e de mesoescala que atuam como pre-condicionantes ou mecanismos de gatilho sao mais bem definidas, o desempenho do modelo melhora sensivelmente, pois a simulacao consegue reproduzir com mais precisao as condicoes ambientais observadas durante a genese do sistema convectivo. Assim, sistemas com maior duracao tendem a ser mais bem simulados. / In this study, we analyze continental and oceanic mesoscale convective systems (MCS\'s) observed in the subtropics of South America during the South American Low Level Experiment (SALLJEX), held in the summer of 2002/2003. This analysis evaluated the spatial distribution, diurnal variability, life cycle, displacement and morphological parameters of the continental and oceanic MCSs, and also investigated the origins of moisture sources that contribute to these systems genesis. Other issues considered are the characterization of the synoptic conditions and the identification of preconditioning and trigger mechanisms, and evaluation of dynamic and thermodynamic conditions observed during the convective system genesis and its evolution over the life cycle. Moreover, MCSs numerical simulations are made focused on the model capability to replicate the essential atmospheric conditions to the convection generation. The results show that the continental convective systems are more numerous than the oceanic ones, and in both regions, MCS\'s with longer duration have higher growth rates in the early hours of their life cycle. The low level jet (LLJ) affects the formation of the continental systems, but its effect on oceanic MCS\'s is minimal. The tropical Atlantic Ocean, the Amazon region and the subtropical Pacific Ocean, are the main moisture source to the genesis of convective systems, however, the incidence of these sources depends on the convective system genesis area and the synoptic conditions. The daytime heating of convective boundary layer, the low level jet, the trough at 500 hPa and transverse circulation are the preconditioning processes identified in the formation of nocturnal MCS\'s with continental origin. For trigger mechanisms, the main factors are the frontal systems and the katabatic flow from the Andes Mountain. Convective systems with longer life cycles are generated in an environment in which several preconditioning and trigger mechanisms act jointly. Moreover, the vertical wind shear at low levels appears to be one of the differences in the initial phase of long living MCSs. The results of numerical simulations suggest that when the characteristics of synoptic and mesoscale that act as pre-conditions or triggering mechanisms are better defined, the model\'s performance improves significantly, because the simulation can more accurately reproduce the environmental conditions observed during the genesis of the convective system. Thus, systems with longer duration tend to be better simulated.

Neste estudo sao analisados os sistemas convectivos de mesoescala (SCMs) subtropicais, de origem continental e oceanica, observados na America do Sul durante o South American Low Level Experiment (SALLJEX), realizado no verao de 2002/2003. Nesta analise sao avaliadas a distribuicao espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e parametros morfologicos dos SCMs continentais e oceanicos, sendo tambem investigadas as origens das fontes de umidade que contribuem para a genese desses sistemas. Outros aspectos explorados sao a caracterizacao das condicoes sinoticas com atencao a identificacao dos fatores pre-condicionantes e mecanismos de gatilho a conveccao; a avaliacao das condicoes dinamicas e termodinamicas observadas durante a genese do sistema convectivo e sua evolucao ao longo do ciclo de vida. Alem disso, sao realizadas simulacoes numericas dos SCMs com enfoque na verificacao da qualidade da previsao de precipitacao em funcao da capacidade do modelo em reproduzir as condicoes atmosfericas essenciais a geracao da conveccao. Os resultados mostram que os sistemas convectivos continentais sao mais numerosos que os oceanicos, e em ambas as regioes, SCMs com maior duracao apresentam taxas de expansao maiores nas primeiras horas do seu ciclo de vida. O jato de baixos niveis (JBN) afeta a formacao de sistemas continentais, porem, seu efeito sobre os SCMs oceanicos e minimo. O oceano Atlantico tropical, a regiao Amazonica e o oceano Pacifico subtropical, sao as principais regioes de origem da umidade para a genese dos sistemas convectivos, contudo, a atuacao dessas fontes depende da regiao de formacao do sistema e das condicoes sinoticas. O aquecimento diurno da camada limite convectiva, o jato de baixos niveis, o cavado em 500 hPa e a circulacao transversa sao os pre-condicionantes identificados na formacao dos SCMs continentais noturnos. Em relacao aos mecanismos de gatilho, os principais fatores sao os sistemas frontais e o fluxo catabatico dos Andes. Sistemas convectivos que apresentam ciclo de vida mais longo sao gerados em um ambiente em que se identificam mais de um fator pre-condicionante e de gatilho atuando de forma conjunta. Alem disso, o cisalhamento vertical do vento em baixos niveis parece ser um dos diferenciais na fase inicial dos SCMs de maior duracao. Os resultados das simulacoes numericas sugerem que quando as caracteristicas sinoticas e de mesoescala que atuam como pre-condicionantes ou mecanismos de gatilho sao mais bem definidas, o desempenho do modelo melhora sensivelmente, pois a simulacao consegue reproduzir com mais precisao as condicoes ambientais observadas durante a genese do sistema convectivo. Assim, sistemas com maior duracao tendem a ser mais bem simulados. / In this study, we analyze continental and oceanic mesoscale convective systems (MCS\'s) observed in the subtropics of South America during the South American Low Level Experiment (SALLJEX), held in the summer of 2002/2003. This analysis evaluated the spatial distribution, diurnal variability, life cycle, displacement and morphological parameters of the continental and oceanic MCSs, and also investigated the origins of moisture sources that contribute to these systems genesis. Other issues considered are the characterization of the synoptic conditions and the identification of preconditioning and trigger mechanisms, and evaluation of dynamic and thermodynamic conditions observed during the convective system genesis and its evolution over the life cycle. Moreover, MCSs numerical simulations are made focused on the model capability to replicate the essential atmospheric conditions to the convection generation. The results show that the continental convective systems are more numerous than the oceanic ones, and in both regions, MCS\'s with longer duration have higher growth rates in the early hours of their life cycle. The low level jet (LLJ) affects the formation of the continental systems, but its effect on oceanic MCS\'s is minimal. The tropical Atlantic Ocean, the Amazon region and the subtropical Pacific Ocean, are the main moisture source to the genesis of convective systems, however, the incidence of these sources depends on the convective system genesis area and the synoptic conditions. The daytime heating of convective boundary layer, the low level jet, the trough at 500 hPa and transverse circulation are the preconditioning processes identified in the formation of nocturnal MCS\'s with continental origin. For trigger mechanisms, the main factors are the frontal systems and the katabatic flow from the Andes Mountain. Convective systems with longer life cycles are generated in an environment in which several preconditioning and trigger mechanisms act jointly. Moreover, the vertical wind shear at low levels appears to be one of the differences in the initial phase of long living MCSs. The results of numerical simulations suggest that when the characteristics of synoptic and mesoscale that act as pre-conditions or triggering mechanisms are better defined, the model\'s performance improves significantly, because the simulation can more accurately reproduce the environmental conditions observed during the genesis of the convective system. Thus, systems with longer duration tend to be better simulated.

A Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) é um fenômeno meteorológico que exerce um papel preponderante no regime de chuvas na região onde atua, acarretando altos índices pluviométricos na América do Sul. Este estudo mostra que, em uma análise de mesoescala, um Vórtice Ciclônico de Mesoescala (VCM) está associado à ZCAS através de um processo de retroalimentação. Este sistema é gerado dentro de um ambiente estratiforme na região da ZCAS, suga a umidade, acelera os ventos na vertical provocando intensa precipitação e, como conseqüência, pode afetar drasticamente as regiões atingidas provocando sérios danos sócio-econômicos. Este trabalho enfoca a atuação destes VCMs que se formam associados à ZCAS, identificando as propriedades termodinâmicas durante os diversos estágios de seu ciclo de vida. O trabalho é desenvolvido em três fases: (a) documentação da representação da precipitação e do transporte de umidade para a região da ZCAS através de conjuntos de reanálises de nova geração; (b) avaliação da importância da atuação dos VCMs embebidos na ZCAS, através do desenvolvimento de um sistema de detecção para determinação de estatística de ocorrência e (c) realização de simulações com o modelo de mesoescala BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) para compreensão do comportamento de episódios específicos destes sistemas de mesoescala e sua relação com a ZCAS. A primeira parte do trabalho evidencia o avanço das novas reanálises da tentativa de representar de forma mais adequada à variável precipitação acumulada na região da ZCAS. A documentação é baseada em seis conjuntos de reanálises atmosféricas (MERRA, ERA-Interim, ERA-40, NCEP 1, NCEP 2 e NCEP CFSR) e cinco conjuntos de produtos observados de precipitação (SALDAS, CPC, CMAP, GPCP e GLDAS). Através das reanálises também foi avaliado o transporte de umidade sobre a região da ZCAS, para os anos de 1979 a 2007. Os diagramas de Taylor mostram que os produtos de precipitação estão bem correlacionados com o ponto de referência (CPC), com coeficientes entre 0,6 e 0,9. Somente a reanálise do NCEP CFSR possui correlações próximas as dos produtos de precipitação. Os VCMs, embebidos na banda de nebulosidade da ZCAS, são selecionados através de um critério objetivo de detecção, baseado na vorticidade e circulação do sistema, aplicado ao período de 2000 a 2009. Um total de 300 VCMs úmidos foram detectados na baixa troposfera, enquanto que na média e alta troposfera foram detectados 277 VCMs. Na baixa troposfera a maioria dos VCMs úmidos se localiza mais para SW na região continental costeira (ZCC) da ZCAS. Verifica-se também uma concordância entre os vórtices destas regiões de máxima vorticidade ciclônica e os extremos de precipitação. O estudo de dois casos específicos nas regiões da Continental Amazônica (ZCA) e ZOC, simulados através do modelo BRAMS, enfoca a relação entre a formação de mesovórtices e a atividade convectiva presente próximo à região de formação. Em ambas as regiões, os VCMs apresentam características similares, que podem ser consideradas como uma assinatura do sistema. Nos dois casos simulados estes sistemas apresentam o ciclo de vida inferior a 24 horas, escala espacial de aproximadamente 200 x 200 km2, intensa precipitação, deslocamento no mesmo sentido do escoamento na baixa troposfera, vorticidade relativa da mesma ordem de magnitude do parâmetro de Coriolis (10-4 s-1), núcleo quente acima do nível de máxima intensidade e um rápido crescimento do centro de vorticidade ciclônica principalmente nos baixos níveis. O balanço de vorticidade e o ciclo de energia desses sistemas são analisados. Pela comparação da chuva simulada com o produto Hidroestimador, sugere-se que o modelo BRAMS, com uma alta resolução espacial e temporal, melhora a representação do VCM, comparado com os dados da reanálise CFSR do NCEP. / The South Atlantic Convergence Zone (SACZ) is a meteorological phenomena that plays an important role in the precipitation regime over the region it covers, resulting in a high pluviometric indices in South America. This study shows, from the mesoscale analysis prospective that Mesoscale Cyclonic Vortex (MCV) is associated to the SACZ through a feedback process. This system is generated embedded in a stratiform environment within the SACZ region, taking moisture up, increasing vertical winds resulting in intense precipitation and consequently can affect drastically susceptible regions prone to natural disasters causing serious social and economic problems. This study highlights the MCVs associated to the SACZ, identifying the thermodynamic properties of the various stages during its lifetime cycle. This study is separated in 3 distinct parts as follows: (a) document the representation of the precipitation and moisture transport into the SACZ new generation reanalysis; (b) develop a detection system to compute the frequency statistics to assess the importance of the embedded MCVs to the SACZ and (c) use of the BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) mesoscale model to understand specific MCVs episodes and its relationship with SACZ. In its first part, this work clearly shows the progresses made by the new reanalysis on the correct representation of the accumulated precipitation over the SACZ region. The documentation is based upon six atmospheric reanalysis datasets namely MERRA, ERA-Interim, ERA-40, NCEP 1, NCEP 2 and NCEP CFSR in addition to five precipitation products namely SALDAS, CPC, CMAP, GPCP and GLDAS. The reanalysis were also used to assess the moisture transport over the SACZ region from 1979 through 2007. Taylor plots show that the precipitation products are well associated to the reference dataset (CPC) with correlation coefficients varying between 0,6 and 0,9. Furthermore, only the NCEP CFSR reanalysis present precipitation correlation close to the abovementioned products. The MCVs embedded within the SACZ cloud bands are selected through an objective detection criteria based on the vorticity and circulation of the system, performed from 2000 to 2009. A total of 300 moist MCVs were detected in the lower troposphere whereas in the medium and high troposphere 277 were detected. Most of the MCVs in the lower troposphere were located in the Southwestern region of the continental coastal line of the SACZ and are possibly associated to topographic effects and local instability caused by incursion of transient systems into the SACZ region. Moreover, the vortices in this region match very well the regions of maximum cyclonic vorticity and maximum precipitation intensity. Two case studies were conducted over the Continental Amazonia Zone, simulated using the BRAMS model, showing the relationship between the mesovortices formation and the convective activity near its formation region. In both regions the MCVs present similar characteristics which could be considered as a \"signature\" for such systems. The case studies also present a lifetime shorter than 24 hours and spatial scale of approximately 200 km2 in addition to intense precipitation, shifting in the flow direction in the lower troposphere, relative vorticity of the same order as the Coriolis parameter (10-4 s-1), warm core above the level of maximum intensity and rapid growth of the cyclonic vorticity center mostly in the lower levels. The vorticity balance and the energy cycle of these systems is then analyzed. The simulated precipitation is compared against the Hidroestimador precipitation product. The results suggest that the BRAMS model, configured with high spatial and temporal resolutions improves the representation of the MCVs when compared to the NCEP CFSR reanalysis.

A Corrente do Brasil (CB) é a Corrente de Contorno Oeste (CCO) que ocupa a parte mais externa da plataforma continental sudeste brasileira e o talude continental e está centrada entre as isóbatas de 200 e 1000 m (Stramma & England, 1999). A CB flui ao largo do sudeste brasileiro sustentando a característica das CCO\'s, que é apresentar intensa atividade de mesoescala (Campos, 1995). Dentre as feições formadas estão os Vórtices de Cabo de São Tomé (VCST) e Cabo Frio (VCF). As causas da grande atividade vortical da CB e processos envolvendo o crescimento dos meandros foram extensivamente estudados (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). No entanto, o conhecimento acerca dos padrões de ocorrência dessas feições, ainda não é completo. Esse é o objetivo desse estudo, no qual foram utilizados, dados hidrográficos e de corrente de três Comissões Oceanográficas para localizar o Eixo de Velocidade Máxima da CB, utilizado para nortear a digitalização manual dos VCF e VCST sobre de um conjunto de 8 anos de imagens MODIS de TSM no período de 2003-2010. As curvas digitalizadas foram analisadas estatisticamente. Dos 258 vórtices que foram digitalizados 101 são relativos ao VCST e 157 relativos ao VCF, o que representou uma ocorrência de 60,14% nas imagens analisadas. O VCF apresentou um padrão mais propagante no verão e padrão de crescimento estacionário com o desprendimento de alguns vórtices na direção sul no outono e inverno. Todas as estações evidenciaram que 24º S - 42º W é a região de formação do VCF. O VCST apresentou um padrão de crescimento estacionário para as quatro estações, com o desprendimento de alguns vórtices isolados principalmente no outono e inverno. A maior concentração de curvas se deu em 22,5º S - 40,5º W, evidenciando o seu sítio de formação. A primavera apresentou maior alternância de formação entre os dois vórtices. A maior simultaneidade foi encontrada no verão. A média de tamanho do eixo maior foi de 73,13 km para o VCST e 112,03 km para o VCF. No que tange à forma, ambos são preferencialmente elípticos, tendo o VCF direção de crescimento NE - SO e o VCST direção L - O. Os tamanhos máximos do eixo maior de ambos os vórtices (~200 km) foram encontrados em 2010, um ano aparentemente atípico. / The Brazil Current (BC) is the Western Boundary Current (WBC) flowing along the outer part of the Brazilian southeastern continental shelf and continental slope and is centered between the isobaths of 200 and 1000 m (Stramma & England, 1999). The BC flows off Brazilian Southeast Coast sustaining a feature of WBC\'s, which present intense mesoscale activity (Campos , 1995) . Among these features, the Cabo Frio Eddy (CFE) and Cabo de São Tomé Eddy (CSTE) are formed. The causes of the large eddy activity of the BC and the processes involving the growth of meanders have been extensively studied (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). However, the knowledge of the patterns of occurrence of these features is not complete yet. That is the goal of this study, in which were used, hydrographic and current data of three Oceanographic Cruises to locate the BC Maximum Velocity Axis, used to guide the manual scanning of the CFE and CSTE on a set of eight years (2003-2010) of MODIS SST images. The digitalized curves were analyzed statistically. Of the 258 vortices that have been scanned 101 are relative to CSTE and 157 related to the CFE, which represented 60.14 % of the occurrences in the total images analyzed. The CFE presented a propagating characteristic during the summer and steady growth with the release of some eddies southbound in the autumn and winter. All seasons showed that 24 º S - 42 º W is the region where the CFE is formed. The CSTE presented a steady growth for the four seasons, with the detachment of some isolated eddies mainly in autumn and winter. The largest concentration of curves occurred at 22.5 ° S - 40.5 ° W, showing that this is the site of its formation. The spring had the highest alternating formation between the two eddies. The most common concurrency was found in the summer. The average size of the major axis was 73.13 km for the CSTE and 112.03 km for the CFE. Regarding the form, both are preferably elliptical, with the CFE growth direction NE - SW and CSTE growth direction E - W. The maximum sizes of the major axis of both (~ 200 km) were found in 2010 , apparently an atypical year.

A Corrente do Brasil (CB) é a Corrente de Contorno Oeste (CCO) que ocupa a parte mais externa da plataforma continental sudeste brasileira e o talude continental e está centrada entre as isóbatas de 200 e 1000 m (Stramma & England, 1999). A CB flui ao largo do sudeste brasileiro sustentando a característica das CCO\'s, que é apresentar intensa atividade de mesoescala (Campos, 1995). Dentre as feições formadas estão os Vórtices de Cabo de São Tomé (VCST) e Cabo Frio (VCF). As causas da grande atividade vortical da CB e processos envolvendo o crescimento dos meandros foram extensivamente estudados (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). No entanto, o conhecimento acerca dos padrões de ocorrência dessas feições, ainda não é completo. Esse é o objetivo desse estudo, no qual foram utilizados, dados hidrográficos e de corrente de três Comissões Oceanográficas para localizar o Eixo de Velocidade Máxima da CB, utilizado para nortear a digitalização manual dos VCF e VCST sobre de um conjunto de 8 anos de imagens MODIS de TSM no período de 2003-2010. As curvas digitalizadas foram analisadas estatisticamente. Dos 258 vórtices que foram digitalizados 101 são relativos ao VCST e 157 relativos ao VCF, o que representou uma ocorrência de 60,14% nas imagens analisadas. O VCF apresentou um padrão mais propagante no verão e padrão de crescimento estacionário com o desprendimento de alguns vórtices na direção sul no outono e inverno. Todas as estações evidenciaram que 24º S - 42º W é a região de formação do VCF. O VCST apresentou um padrão de crescimento estacionário para as quatro estações, com o desprendimento de alguns vórtices isolados principalmente no outono e inverno. A maior concentração de curvas se deu em 22,5º S - 40,5º W, evidenciando o seu sítio de formação. A primavera apresentou maior alternância de formação entre os dois vórtices. A maior simultaneidade foi encontrada no verão. A média de tamanho do eixo maior foi de 73,13 km para o VCST e 112,03 km para o VCF. No que tange à forma, ambos são preferencialmente elípticos, tendo o VCF direção de crescimento NE - SO e o VCST direção L - O. Os tamanhos máximos do eixo maior de ambos os vórtices (~200 km) foram encontrados em 2010, um ano aparentemente atípico. / The Brazil Current (BC) is the Western Boundary Current (WBC) flowing along the outer part of the Brazilian southeastern continental shelf and continental slope and is centered between the isobaths of 200 and 1000 m (Stramma & England, 1999). The BC flows off Brazilian Southeast Coast sustaining a feature of WBC\'s, which present intense mesoscale activity (Campos , 1995) . Among these features, the Cabo Frio Eddy (CFE) and Cabo de São Tomé Eddy (CSTE) are formed. The causes of the large eddy activity of the BC and the processes involving the growth of meanders have been extensively studied (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). However, the knowledge of the patterns of occurrence of these features is not complete yet. That is the goal of this study, in which were used, hydrographic and current data of three Oceanographic Cruises to locate the BC Maximum Velocity Axis, used to guide the manual scanning of the CFE and CSTE on a set of eight years (2003-2010) of MODIS SST images. The digitalized curves were analyzed statistically. Of the 258 vortices that have been scanned 101 are relative to CSTE and 157 related to the CFE, which represented 60.14 % of the occurrences in the total images analyzed. The CFE presented a propagating characteristic during the summer and steady growth with the release of some eddies southbound in the autumn and winter. All seasons showed that 24 º S - 42 º W is the region where the CFE is formed. The CSTE presented a steady growth for the four seasons, with the detachment of some isolated eddies mainly in autumn and winter. The largest concentration of curves occurred at 22.5 ° S - 40.5 ° W, showing that this is the site of its formation. The spring had the highest alternating formation between the two eddies. The most common concurrency was found in the summer. The average size of the major axis was 73.13 km for the CSTE and 112.03 km for the CFE. Regarding the form, both are preferably elliptical, with the CFE growth direction NE - SW and CSTE growth direction E - W. The maximum sizes of the major axis of both (~ 200 km) were found in 2010 , apparently an atypical year.

In this dissertation we describe a newly discovered subsurface frontal meander of the North Brazil Undercurrent (NBUC), centered at about 4ºS, 36.5ºW, hereafter Potiguar Eddy (PE). The Potiguar Eddy is an elliptically-shaped eddy, with major and minor axes of approximately 330 and 130 km, with a subsurface signature. It extends vertically from 100 m to 400 m, with maximum velocities of 0.6 m.s-1 and recirculates about 2 Sv of waters from the NBUC. Despite the presence of the PE in subtermocline waters, the surface flow is northwestward throughout the year. The analysis of variability of mooring velocity data in the Potiguar Bight revealed two most important statistical modes of variability (EOFs); one with high amplitudes over most of the portion of the water column which corresponds to the PE, and another one, explaining a lower percentage of the variance, associated with upper-layer processes. The first EOF mode is found to be associated with baroclinic oscillations with periods of about 25-35 days. This signal is also seen in altimetric fields in the Atlantic Ocean. We characterize these signals as Rossby waves, and speculate that the trigger for their generation would be barotropic instability generated by the current shear in the Tropical Atlantic Ocean. Aditionally, with the intent of analyzing the generation process of the PE, we developed Feature Models of the NBUC and Deep Western Boundary Current (DWBC), to be used as basis for developing the initial field for numerical model simulations in a dynamical process-study approach. The Feature Models, developed from observed velocity data, with temperature calculated through the thermal wind equation, and salinity from WOA (2013) climatology, successfully capture the main attributes of the features of interest, and thus are suitable for the investigation of the main characteristics of the flow in the Potiguar Bight. Two numerical experiments were set up; (i) a NBUC-only experiment, with maximum depth of 1500 m, and (ii) a NBUC-DWBC experiment, with a maximum depth of 5500 m. The Potiguar Eddy was formed in both experiments, with maximum velocity, core depth and size consistent with synoptic observations. As a result, the PE can be generated by a velocity field containing only the NBUC; and the DWBC - induced vertical shear seems to play a part on the eddy\'s characteristics (vertical extent, maximum velocities, etc), since the PE had different formation processes in the two experiments. / Nesta tese descrevemos o Vórtice Potiguar (VP): um meandro frontal da Subcorrente Norte do Brasil (SNB) recentemente identificado na costa nordeste brasileira, com núcleo em aproximadamente 4ºS e 36,5ºW. O VP tem formato elíptico com maior e menor eixos medindo 330 e 130 km, aproximadamente, intensificado em subsuperfície. O vórtice se estende verticalmente de 100 a 400 metros, com velocidades máximas de 0,6 m/s-1, recirculando cerca de 2 Sv das águas da SNB. Apesar da presença do vórtice na termoclina, o fluxo em superfície é para noroeste durante todo o ano. A análise da variabilidade da velocidade coletada em fundeio na Bacia Potiguar revela dois principais modos estatísticos de variabilidade; um com maiores amplitudes na porção da coluna de água correspondente ao VP, e um outro modo, que explica menor porcentagem da variância da série de dados original, associado a processos ligados à camada de superfície. O primeiro EOF é associado a oscilações baroclínicas com períodos de 25 a 35 dias. Este sinal também é identificado em altimetria no Atlântico. Nós caracterizamos esses sinais como expressão de ondas de Rossby, e especulamos que o gatilho para a geração das mesmas seria a instabilidade barotrópica gerada pelo cisalhamento de correntes no Atlântico Tropical. Adicionalmente, com o intuito de analisar os processos de geração do VP, nós desenvolvemos modelos de feição da SNB e Corrente Profunda de Contorno Oeste (CCP), para serem usados como base para o desenvolvimento do campo inicial para simulações de modelagem numérica em uma abordagem de estudo de processo dinâmico. Os Modelos de Feição, desenvolvidos a partir de dados de velocidade, com densidade e temperatura calculados a partir da relação do vento térmico e salinidade da climatologia WOA (2013), capturam os principais atributos das feições de interesse com sucesso, sendo adequados para a investigação das principais características do campo de correntes na Bacia Potiguar. Dois experimentos numéricos foram realizados: (i) Somente SNB, com profundidade máxima de 1500 m, e (ii) SNB + CCP, com profundidade máxima de 5500 m. O VP foi gerado em ambos os experimentos, com velocidade máxima, profundidade do núcleo e tamanho consistentes com observações sinóticas. Assim, temos que o VP pode ser gerado em um campo de velocidades contendo somente a SNB, e que o cisalhamento vertical induzido pela presença da CCP parece ter um papel importante nas características do mesmo (extensão vertical, velocidades máximas, etc), uma vez que o VP teve um processo de formação diferente em cada experimento.

In this dissertation we describe a newly discovered subsurface frontal meander of the North Brazil Undercurrent (NBUC), centered at about 4ºS, 36.5ºW, hereafter Potiguar Eddy (PE). The Potiguar Eddy is an elliptically-shaped eddy, with major and minor axes of approximately 330 and 130 km, with a subsurface signature. It extends vertically from 100 m to 400 m, with maximum velocities of 0.6 m.s-1 and recirculates about 2 Sv of waters from the NBUC. Despite the presence of the PE in subtermocline waters, the surface flow is northwestward throughout the year. The analysis of variability of mooring velocity data in the Potiguar Bight revealed two most important statistical modes of variability (EOFs); one with high amplitudes over most of the portion of the water column which corresponds to the PE, and another one, explaining a lower percentage of the variance, associated with upper-layer processes. The first EOF mode is found to be associated with baroclinic oscillations with periods of about 25-35 days. This signal is also seen in altimetric fields in the Atlantic Ocean. We characterize these signals as Rossby waves, and speculate that the trigger for their generation would be barotropic instability generated by the current shear in the Tropical Atlantic Ocean. Aditionally, with the intent of analyzing the generation process of the PE, we developed Feature Models of the NBUC and Deep Western Boundary Current (DWBC), to be used as basis for developing the initial field for numerical model simulations in a dynamical process-study approach. The Feature Models, developed from observed velocity data, with temperature calculated through the thermal wind equation, and salinity from WOA (2013) climatology, successfully capture the main attributes of the features of interest, and thus are suitable for the investigation of the main characteristics of the flow in the Potiguar Bight. Two numerical experiments were set up; (i) a NBUC-only experiment, with maximum depth of 1500 m, and (ii) a NBUC-DWBC experiment, with a maximum depth of 5500 m. The Potiguar Eddy was formed in both experiments, with maximum velocity, core depth and size consistent with synoptic observations. As a result, the PE can be generated by a velocity field containing only the NBUC; and the DWBC - induced vertical shear seems to play a part on the eddy\'s characteristics (vertical extent, maximum velocities, etc), since the PE had different formation processes in the two experiments. / Nesta tese descrevemos o Vórtice Potiguar (VP): um meandro frontal da Subcorrente Norte do Brasil (SNB) recentemente identificado na costa nordeste brasileira, com núcleo em aproximadamente 4ºS e 36,5ºW. O VP tem formato elíptico com maior e menor eixos medindo 330 e 130 km, aproximadamente, intensificado em subsuperfície. O vórtice se estende verticalmente de 100 a 400 metros, com velocidades máximas de 0,6 m/s-1, recirculando cerca de 2 Sv das águas da SNB. Apesar da presença do vórtice na termoclina, o fluxo em superfície é para noroeste durante todo o ano. A análise da variabilidade da velocidade coletada em fundeio na Bacia Potiguar revela dois principais modos estatísticos de variabilidade; um com maiores amplitudes na porção da coluna de água correspondente ao VP, e um outro modo, que explica menor porcentagem da variância da série de dados original, associado a processos ligados à camada de superfície. O primeiro EOF é associado a oscilações baroclínicas com períodos de 25 a 35 dias. Este sinal também é identificado em altimetria no Atlântico. Nós caracterizamos esses sinais como expressão de ondas de Rossby, e especulamos que o gatilho para a geração das mesmas seria a instabilidade barotrópica gerada pelo cisalhamento de correntes no Atlântico Tropical. Adicionalmente, com o intuito de analisar os processos de geração do VP, nós desenvolvemos modelos de feição da SNB e Corrente Profunda de Contorno Oeste (CCP), para serem usados como base para o desenvolvimento do campo inicial para simulações de modelagem numérica em uma abordagem de estudo de processo dinâmico. Os Modelos de Feição, desenvolvidos a partir de dados de velocidade, com densidade e temperatura calculados a partir da relação do vento térmico e salinidade da climatologia WOA (2013), capturam os principais atributos das feições de interesse com sucesso, sendo adequados para a investigação das principais características do campo de correntes na Bacia Potiguar. Dois experimentos numéricos foram realizados: (i) Somente SNB, com profundidade máxima de 1500 m, e (ii) SNB + CCP, com profundidade máxima de 5500 m. O VP foi gerado em ambos os experimentos, com velocidade máxima, profundidade do núcleo e tamanho consistentes com observações sinóticas. Assim, temos que o VP pode ser gerado em um campo de velocidades contendo somente a SNB, e que o cisalhamento vertical induzido pela presença da CCP parece ter um papel importante nas características do mesmo (extensão vertical, velocidades máximas, etc), uma vez que o VP teve um processo de formação diferente em cada experimento.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Serial mesoscale convective system (MCS) events with lifetimes over 18 h and up to nearly 70 h are routinely observed over southeastern South America from infrared satellite imagery during the spring and summer. These events begin over the southern La Plata River basin, with individual convective systems generally moving eastward with the cloud-layer mean wind. However, an important and common subset of these serial MCS events shows individual MCSs moving to the east or southeast, yet the region of convective development as a whole shifts upstream to the north or northwest. Analyses of the composite mean environments from 10 of these upstream-propagating serial MCS events using NCEP/NCAR reanalysis data events indicates that the synoptic conditions resemble those found in mesoscale convective complex environments over the United States. The serial MCS events form within an environment of strong low-level warm advection and strong moisture advection between the surface and 700 hPa from the Amazonas region southward. One feature that appears to particularly influence the lowlevel flow pattern at early times is a strong surface anticyclone located just off the coast of Brazil. At upper-levels, the MCSs develop on the anticyclonic side of the entrance region to an upperlevel jet. Mean soundings show that the atmosphere is moist from the surface to near 500 hPa, with values of convective available potential energy above 1200 J kg-1 at the time of system initiation. System dissipation and continued upstream propagation to the north and northwest occurs in tandem with a surface high pressure system that crosses the Andes Mountains from the west. The 72 h simulated idealized numerical experiment reproduces the main conditions synoptic patterns in a upstream propagating mesoscale convective system, and generates a unique 18 h Upstream propagating MCS, which produces a significant precipitation event with more than 80mm/18h in some regions, it represents about 50% of the total monthly summer precipitation.A transient anticyclone drives the large scale low level circulaton at the early times, it produces moisture an war advection from Amazonia southward. A low thermal pressure system close to 22oS is observed and its interaction between with the south Atlantic anticyclone circulaton produces a moisture corridor transport promoted into a northerly-enhanced Low Level Jet. The numerical experiment evidences the importance of local storms to the development and triggering in the mesoscale convective environments, since it forms the first convective cluster what becomes organized and grow in size. After the MCS becomes mesoscale organized, its outflows dominates the convective environment interacting with the gravity waves pre-existing region, but the gravity waves propagation upstream still exerting a important hole since it generate new convective areas ahead of the outflow boundary. During the MCS life two main characteristics can be observed: Gravity waves propagate out ahead of the line and may initiate new convective development upstream of the existing convection. Once this new convection develops downdrafts, the density-current mechanism again dominates its evolution. / Sistemas convectivos de mesoescala (SCM) com tempos de vida superiores a 18 h e alguns com ate 70 h são rotineiramente observados sobre a região sul da América do Sul através de imagens de satélite principalmente durante o período de primavera e verão. Estes eventos iniciam sobre o sul da Bacia do Rio da Prata, com sistemas convectivos geralmente movendo-se para leste ou sudoeste, mas a região convectiva principal propaga-se contra o escoamento no sentido norte ou noroeste. A análise de compostos médios de dados de reanálise para 10 destes SCM com propagação serial contra o escoamento indica que as condições sinóticas assemelham-se àquelas encontradas nos ambientes de desenvolvimento de complexos convectivos e mesoescala sobre os Estados Unidos.SCMs com propagação serial ocorrem em ambientes de forte advecção quente em baixos níveis e forte advecção úmida na camada entre a superfície e 700 hPa. Esta advecção transporta calor e umidade da região Amazônica em direção ao sul da América do Sul. Um padrão que particularmente influencia o escoamento em baixos níveis é um forte anticiclone localizado na costa do Brasil que atua principalmente nos momentos que antecedem o SCM. Em níveis superiores, o SCM se desenvolve no lado anticiclônico da região de entrado do jato de altos níveis. Sondagens médias mostram que a atmosfera é umedecida desde a superfície até aproximadamente 500 hPa, com valores de CAPE > 1200 J kg-1 no momento de iniciação do sistema. A dissipação do sistema e a continuada propagação para norte e noroeste ocorre em fase com um sistema de alta pressão que cruza os Andes vindo de oeste. O experimento de simulação numérica de 72h reproduz os principais padrões sinóticos observados nos dados de reanálise e gera um SCM com propagação contra o escoamento de 18 h de vida, o qual produz um significante volume de precipitação com que chegam a mais de 80mm/18h em algumas regiões, isto representa aproximadamente 50% do total de um mês de verão. Um anticiclone transiente governa o escoamento de larga escala nos momentos iniciais da simulação, produzindo advecção quente e úmida do Equador em direção ao Pólo Sul. Uma baixa térmica próxima de 22oS interage com a Alta do Atlântico Sul e produz um corredor de umidade associado à um jato de baixos níveis. O experimento numérico evidencia a importância de tempestades locais no desenvolvimento e iniciação de sistemas convectivos de mesoescala, uma vez que elas tornam-se organizadas em aglomerados convectivos de mesoescala que dão origem aos SCM. A atividade de ondas de gravidade nos momentos inicial do sistema dá suporte para a iniciação convectiva, após o SCM tornar-se organizado e produzir os primeiros outflows , correntes de densidade dominam o ambiente convectivo interagindo com as ondas de gravidade pré-existentes e com o jato em baixos níveis. Durante a vida do SCM duas características principais de sua evolução podem ser observadas: Num primeiro momento, ondas de gravidade propagam-se em bandas gerando e organizando a convecção. Uma vez que a convecção torna-se organizada e produz os primeiros downdrafts , correntes de densidade tornam-se o principal mecanismo no desenvolvimento convectivo.