Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutores Oliveira Fernandes e António Samagaio

A adoção de Modelos Numéricos se constitui numa das principais ferramentas para tomadas de decisões quanto à utilização dos Recursos Hídricos. No presente trabalho, é feita uma revisão de modelos matemáticos empregados no estudo do escoamento superficial de corpos d\'água, com atenção especial voltada aos reservatórios. Tendo em vista o reservatório Billings como um dos mais disputados recursos hídricos no pais, para o estudo do seu comportamento hidrodinâmico e consequente transporte de massa, implementou-se o Modelo Bidimensional Verticalmente Integrado IPH-A, v. 116. Foi feita uma análise do escoamento de larga escala e suas prováveis conseqüências em relação ao estado de degradação da represa. O modelo numérico obteve resultados compatíveis com o observado na prática e poderá ser utilizado para posterior planejamento de campanhas com vistas a sua aferição, bem como servir de guia para implementação de modelos mais complexos e detalhados. / Numerical Modelling is one of the main tools for decision making concerning Water Resources uses. In this work, a review of the mathematical models used to study waterbodies surface flow is dane with closer attention to reservoirs. Having the Billings reservoir in mind as one of the most disputed water resources in the whole country, the vertically averaged two-dimensional model IPH-A v. 116 was employed to its hydrodynamical and consequent mass transport study. A large scale flow analysis and its likely consequencies related to reservoir\'s degradation state was done. The numerical model was in close agreement with field observations and can be used to further field measurements planning regarding its calibration, as well as a guide for more detailed and complex models implementation.

Um modelo oceânico de 1 ½ camadas é desenvolvido e acoplado ao modelo atmosférico tridimensional de meso escala TVM-NH, com a finalidade de estudar a interação entre a circulação atmosférica e o fenômeno de ressurgência costeira na região de Cabo Frio (RJ Brasil). A condição de contorno do modelo oceânico foi testada e provou ser pouco reflexiva. O modelo oceânico demonstrou ser capaz de representar a distribuição espacial e evolução temporal da temperatura da superfície do mar na região de estudo. O modelo acoplado foi então utilizado para estudar a influência conjunta entre a ressurgência costeira e a circulação de brisa marítima. Verificou-se que a brisa marítima intensifica a ressurgência, mas a ressurgência não intensifica a brisa marítima e, portanto, não foi verificada a retroalimentação positiva entre os dois fenômenos. Resultados mostraram que a cobertura do solo não tem influência significativa na circulação atmosférica da região, porém a topografia é fator determinante dos padrões de circulação atmosférica e é a causadora dos jatos de baixos níveis encontrados na região, devendo ser considerada em estudos sobre as circulações atmosférica e oceânica da região. Com ventos predominantes de NE, a topografia acelera o vento em superfície, intensificando indiretamente o fenômeno de ressurgência costeira, e o ar marinho penetra no continente, aumentando a estabilidade estática da atmosfera. Com ventos predominantes de SW, o padrão de ressurgência é interrompido, aumentando a temperatura da superfície do mar, transportando ar continental sobre o oceano e diminuindo a estabilidade da atmosfera. No período de inverno, na situação de interrupção do padrão de ressurgência, a atmosfera é menos estável, principalmente sobre o oceano, e somente nessa situação é observada a presença de brisa terrestre. As correntes oceânicas em superfície, na situação com ressurgência, têm direção principal de nordeste, e, na situação sem ressurgência, têm direção principal de sudeste. O acoplamento dos modelos foi um importante instrumento para o estudo das características da camada limite atmosférica da região de Cabo Frio, pois, nessa região, a circulação atmosférica, a topografia, a circulação oceânica e a evolução espacial e temporal da temperatura da superfície do mar estão fortemente inter-relacionadas. / A 1½-layer oceanic model is developed and coupled to the three-dimensional mesoscale atmospheric model, TVM-NH, to study the interaction between the atmospheric circulation and the coastal upwelling phenomenon at the Cabo Frio area (RJ Brazil). The boundary condition of the oceanic model was tested and it proved to be weakly reflective. The ocean model has been shown to represent the spatial distribution and temporal evolution of the sea surface temperature in the region of study. The coupled model was then used to study the combined influence of coastal upwelling and sea breeze circulation and it was found that the sea breeze intensifies the upwelling, but the upwelling does not enhance the sea breeze. Therefore, it was not found a positive feedback between coastal upwelling and sea breeze. Results showed that the soil cover has no significant influence on the atmospheric circulation in the region, but the topography plays an important role on the pattern of the atmospheric circulation. The topography is the cause of the low level jets found in the area and, therefore, it should be considered in studies of atmospheric and oceanic circulations. With NE prevailing winds, the topography accelerates the surface winds, indirectly intensifying the coastal upwelling phenomenon, and the marine air penetrates over the continent, increasing the static stability of the atmosphere. With SW prevailing winds, the upwelling pattern is disrupted, increasing the sea surface temperature, transporting continental air over the ocean and increasing the instability of the atmosphere. During winter, when the upwelling pattern is disrupted, the atmosphere is less stable, especially over the ocean, and only in this situation it is observed the presence of land-breeze circulation. The surface ocean currents, during upwelling, are mainly from NE direction and, without upwelling, are mainly from SE direction. The coupled model was an important tool for studying the characteristics of the atmospheric boundary layer in the region of Cabo Frio, because, in this region, the atmospheric circulation, topography, ocean circulation and the spatial and temporal evolution of the sea surface temperature are strongly interrelated.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-19T15:38:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Márcia Suzanna.pdf: 3055575 bytes, checksum: 6bc6b37e92f9ee9ac23e94abb75174c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T15:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Márcia Suzanna.pdf: 3055575 bytes, checksum: 6bc6b37e92f9ee9ac23e94abb75174c3 (MD5) Previous issue date: 2016-09-23 / Atualmente, especialmente no Brasil, tem crescido a preocupação com o desempenho de estruturas sujeitas à ação de incêndios, devido aos riscos inerentes dessa situação. Por exemplo, somente em Pernambuco, no triênio 2011-2013, o Corpo de Bombeiros registrou a ocorrência média de 1600 incêndios/ano em edificações (residenciais, comerciais ou industriais). Catástrofes associadas a incêndios como esses podem resultar em elevados prejuízos financeiros, perda de patrimônio histórico/cultural, danos ao meio ambiente, além das irreparáveis perdas de vidas humanas, como as registradas na boate Kiss em Santa Maria – RS em 2013. Este trabalho visou analisar o desempenho ao fogo de pilares em aço, devido à grande relevância desse elemento para o projeto estrutural e, consequentemente, para segurança da edificação. Diversos fatores influenciam o comportamento de pilares em situação de incêndio, por exemplo: o esforço solicitante do serviço ao qual o pilar está submetido, a forma e dimensões da seção transversal, o índice de esbeltez do pilar e o comportamento das propriedades mecânicas e características dos materiais sob temperaturas elevadas. Devido à complexidade da influência dos parâmetros envolvidos na análise de estruturas em situação de incêndio, a resistência ao fogo dos elementos estruturais, como pilares, é determinada experimentalmente. No entanto, em geral, esses ensaios são caros e difíceis de serem realizados. Isso, por muitas vezes, inviabiliza o estudo de um número maior de amostras, não permitindo um melhor entendimento do problema. Nesse sentido, os modelos numéricos são de extrema importância para o estudo de estruturas em situação de incêndio, uma vez que tem sido possível reproduzi-los em razão dos avanços das técnicas de solução e modelagem numérica. Sendo assim, o objetivo desta pesquisa foi desenvolver modelos numéricos tridimensionais em elementos finitos para simular o comportamento de pilares em aço em situação de incêndio, permitindo a utilização desses modelos em análises paramétricas futuras para a determinação da resistência ao fogo de pilares. Testaram-se dois programas largamente utilizados na análise numérica de estruturas: o ANSYS e o ABAQUS. Validaram-se por comparação os resultados numéricos com experimentos publicados na literatura internacional e nacional. Consideraramse relevantes para a determinação da resistência ao fogo os seguintes parâmetros: nível de carga, rigidez da estrutura circundante, formas e dimensões da seção transversal. Os resultados apontaram que os modelos e estratégicas numéricas utilizadas mostraram-se adequados para fins de análises térmicas e termoestruturais, sendo capazes de prever o comportamento térmico e mecânico dos pilares tubulares de aço em situação de incêndio, com boa correlação com os resultados experimentais. As colunas apresentaram tempos críticos inferiores aos divulgados na literatura. O aumento da rigidez axial não influenciou de maneira significativa nos tempos críticos das análises. As forças de restrições relativas foram maiores para os menores níveis de cargas. / Currently, especially in Brazil, the performance of structures subjected to fire action has been a great concert, due to the risks inherent in this situation. For example, only in Pernambuco, in the triennium 2011-2013, the Fire Department reported the increase of 1600 fires per year in buildings (residential, commercial or industrial). Disasters associated with fire as these can result in significant financial loss; historical, cultural, environmental damage, in addition to irreparable losses of human life as occurred in the Kiss nightclub in Santa Maria - RS (2013). This work aims to analyze the performance of steel columns on fire due to the great importance of this element for the structural design and the consequent safety of the building. Several factors influence the behavior of columns in fire situation, quotes, for example, the load level at which the post is submitted, the form and dimensions of the cross section, the slenderness ratio of the column and the behavior of the mechanical properties and characteristics of materials under elevated temperatures. Because of the complexity of the parameters involved in the analysis of structures in case of fire, the fire resistance of structural elements like pillars is determined experimentally. However, in general, these tests are expensive and difficult to perform. This often negatively affects the study of a large number of samples, not allowing a better understanding of the problem. In this sense the numerical models are extremely important for the study of structures in fire, as it has been possible to play them because of advances in solving techniques and numerical modeling. Thus, the objective of this research is to develop three-dimensional numerical models in finite elements to simulate the behavior of steel columns in fire situation, allowing the use of models in future parametric analysis to determine the fire resistance of columns. Two programs widely used in numerical analysis of structures were tested: ANSYS and ABAQUS. The numerical results were validated by comparison with experiments published in the international and national literature. Relevant parameters to the determination of the fire resistance were considered: load level, stiffness of the surrounding structure, shape and dimensions of the transverse section were considered.

Um modelo oceânico de 1 ½ camadas é desenvolvido e acoplado ao modelo atmosférico tridimensional de meso escala TVM-NH, com a finalidade de estudar a interação entre a circulação atmosférica e o fenômeno de ressurgência costeira na região de Cabo Frio (RJ Brasil). A condição de contorno do modelo oceânico foi testada e provou ser pouco reflexiva. O modelo oceânico demonstrou ser capaz de representar a distribuição espacial e evolução temporal da temperatura da superfície do mar na região de estudo. O modelo acoplado foi então utilizado para estudar a influência conjunta entre a ressurgência costeira e a circulação de brisa marítima. Verificou-se que a brisa marítima intensifica a ressurgência, mas a ressurgência não intensifica a brisa marítima e, portanto, não foi verificada a retroalimentação positiva entre os dois fenômenos. Resultados mostraram que a cobertura do solo não tem influência significativa na circulação atmosférica da região, porém a topografia é fator determinante dos padrões de circulação atmosférica e é a causadora dos jatos de baixos níveis encontrados na região, devendo ser considerada em estudos sobre as circulações atmosférica e oceânica da região. Com ventos predominantes de NE, a topografia acelera o vento em superfície, intensificando indiretamente o fenômeno de ressurgência costeira, e o ar marinho penetra no continente, aumentando a estabilidade estática da atmosfera. Com ventos predominantes de SW, o padrão de ressurgência é interrompido, aumentando a temperatura da superfície do mar, transportando ar continental sobre o oceano e diminuindo a estabilidade da atmosfera. No período de inverno, na situação de interrupção do padrão de ressurgência, a atmosfera é menos estável, principalmente sobre o oceano, e somente nessa situação é observada a presença de brisa terrestre. As correntes oceânicas em superfície, na situação com ressurgência, têm direção principal de nordeste, e, na situação sem ressurgência, têm direção principal de sudeste. O acoplamento dos modelos foi um importante instrumento para o estudo das características da camada limite atmosférica da região de Cabo Frio, pois, nessa região, a circulação atmosférica, a topografia, a circulação oceânica e a evolução espacial e temporal da temperatura da superfície do mar estão fortemente inter-relacionadas. / A 1½-layer oceanic model is developed and coupled to the three-dimensional mesoscale atmospheric model, TVM-NH, to study the interaction between the atmospheric circulation and the coastal upwelling phenomenon at the Cabo Frio area (RJ Brazil). The boundary condition of the oceanic model was tested and it proved to be weakly reflective. The ocean model has been shown to represent the spatial distribution and temporal evolution of the sea surface temperature in the region of study. The coupled model was then used to study the combined influence of coastal upwelling and sea breeze circulation and it was found that the sea breeze intensifies the upwelling, but the upwelling does not enhance the sea breeze. Therefore, it was not found a positive feedback between coastal upwelling and sea breeze. Results showed that the soil cover has no significant influence on the atmospheric circulation in the region, but the topography plays an important role on the pattern of the atmospheric circulation. The topography is the cause of the low level jets found in the area and, therefore, it should be considered in studies of atmospheric and oceanic circulations. With NE prevailing winds, the topography accelerates the surface winds, indirectly intensifying the coastal upwelling phenomenon, and the marine air penetrates over the continent, increasing the static stability of the atmosphere. With SW prevailing winds, the upwelling pattern is disrupted, increasing the sea surface temperature, transporting continental air over the ocean and increasing the instability of the atmosphere. During winter, when the upwelling pattern is disrupted, the atmosphere is less stable, especially over the ocean, and only in this situation it is observed the presence of land-breeze circulation. The surface ocean currents, during upwelling, are mainly from NE direction and, without upwelling, are mainly from SE direction. The coupled model was an important tool for studying the characteristics of the atmospheric boundary layer in the region of Cabo Frio, because, in this region, the atmospheric circulation, topography, ocean circulation and the spatial and temporal evolution of the sea surface temperature are strongly interrelated.

Esta Tesis se enfoca en el desarrollo e implementación de métodos eficaces de diseño y modelado acústico de silenciadores híbridos de motores de combustión interna, a través de herramientas de tipo analítico y numérico. Debido a la creciente preocupación de la sociedad en la degradación medioambiental, traducida en legislaciones medioambientales cada vez más severas, en la cual el ruido proveniente de los vehículos se ha convertido en una fuente importante de contaminación, es necesario el desarrollo de técnicas de diseño y modelado de silenciadores rápidas, fiables y de bajo coste computacional que permitan obtener resultados precisos. La Tesis está organizada de manera que se comienza realizando una exposición de los fundamentos de métodos tradicionales de análisis acústico, como los modelos de onda plana. Se resalta la importancia de los materiales absorbentes como agentes atenuadores de ruido y se definen sus propiedades y características más importantes. Seguidamente se procede con la descripción y desarrollo de modelos mediante el empleo de técnicas numéricas como el método de Elementos Finitos. A continuación se plantean modelos a través de la utilización de técnicas modales multidimensionales que servirán como herramientas de diseño. Por último, se realizan ensayos de caracterización acústica de materiales absorbentes y se validan experimentalmente los modelos teóricos estudiados. Los modelos de onda plana y la representación matricial asociada han sido los tradicionalmente utilizados. Sin embargo, la fiabilidad de sus resultados se limita a rangos de frecuencia reducidos y no tienen en cuenta los efectos tridimensionales de la propagación. Se evidencia la necesidad de la búsqueda de otras metodologías de modelado que tengan en cuenta dichos efectos tridimensionales, que a la vez sean aplicadas a un extenso rango de frecuencias y a una gama de geometrías de mayor complejidad. / Martínez Bordes, MJ. (2010). Modelado analítico-numérico y caracterización experimental de silenciadores de escape híbridos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14419 / Palancia

Uno de los problemas más importantes en el mundo es la erosión costera. Alrededor del 70% de las playas de arena están sufriendo erosión. Las costas representan en la mayoría de los casos las zonas turísticas y por lo tanto la prevención de la erosión es una necesidad común. Generalmente, para hacer frente a este problema se realizan regeneraciones y/o obras de defensa costera, lo que conduce a costos económicos. En el caso concreto de España, el turismo es una importante fuente de ingresos, representando entorno al 10,9% del Producto Interior Bruto. En consecuencia, la prevención de la erosión del litoral español es necesaria con el fin de mantener esta entrada económica. Para que la evaluación y comprobación de los proyectos de regeneración de playas o de defensa costera (entre otras) sean eficaces, son necesarios métodos cada vez más precisos y fiables. Es por ello que se requiere habilidades de predicción con las que se pueda cuantificar los errores cometidos para así evaluar los posibles costes relacionados a ese error. En este sentido los modelos lineales, no lineales, redes neuronales artificiales o modelos numéricos pueden desempeñar un papel fundamental para su utilización en los proyectos de regeneración de playas. La presente Tesis Doctoral estudia las playas tanto de arena como de grava que se encuentran en el levante español, concretamente en las provincias de Valencia, Alicante y Murcia, con el objetivo de clasificar los diferentes tipos de playas y modelar el perfil transversal de las playas. En primer lugar, se realiza una clasificación de las playas en nueve tipos dependiendo de la morfología y la proporción y distribución de la arena y la grava en cada playa (Capítulo 1). Para ello se comparan tres métodos: el análisis discriminante, las redes neuronales artificiales y el método SVM (Support Vector Machine). En segundo lugar se modeliza el perfil transversal real de las playas de arena utilizando redes neuronales artificiales, empleando para ello el menor número de variables posibles y que sean fáciles de obtener (Capítulo 2). Para ello se determina la arquitectura óptima de la red neuronal y se comparan varias redes con diferentes parámetros de entrada. Una vez obtenida la red neuronal para el perfil de la playa se genera otra red neuronal siguiendo la misma metodología para determinar los puntos característicos de las barras que se pueden encontrar a lo largo del perfil (Capítulo 3). Por otro lado, se estudia el perfil transversal de las playas de grava. El perfil de estas playas se divide en tres zonas: playa seca, perfil sumergido hasta la profundidad de cierre o el inicio de la pradera de Posidonia oceanica, y el perfil dentro de la pradera. Estos perfiles se ajustan empleando diferentes funciones matemáticas: potenciales, exponenciales, y racionales, seleccionando la que mejor ajusta al perfil real en cada una de las tres zonas (Capítulo 4). Finalmente, se modelizan los parámetros que definen la función potencial que describe el perfil de equilibrio que mejor se ajusta al perfil sumergido de las playas de grava (Capítulo 5). En este caso se compara el funcionamiento de los métodos lineales y los numéricos, generando diferentes modelos en los que se tiene en cuenta o no el tipo de playa en la que se encuentra el perfil. Además se considera para ello variables que no se vean influidas por la constante variación que sufren las playas de grava debido al constante movimiento de la berma y el sedimento por el impacto del oleaje. Con todo esto, se pretende obtener nuevos modelos que nos permitan diseñar futuras regeneraciones empleando los volúmenes de material precisos, sin cometer grandes errores que supongan un coste en exceso. Pues en la actualidad, en España, se emplean formulaciones y/o modelos obtenidos a partir de ensayos en canal u obtenidas empíricamente en zonas con características muy diferentes, y que por lo tanto no contemplan el factor local. Así, se pretende que las nuevas herramientas que se proponen nos permitirán comprobar el funcionamiento futuro en el caso de que algunos de los factores implicados en la clasificación de la playa o en el modelado del perfil transversal se vean modificados, bien por la acción del hombre o por cambios naturales, de manera que sirvan de apoyo para el ingeniero costero a la hora de calcular una regeneración.

Desde meados de 2007, um aumento significativo de unidades construídas pelo sistema Paredes de concreto tem influenciado o mercado da construção habitacional no Brasil. Em abril de 2012, foi publicada uma norma brasileira que trata exclusivamente desse sistema. Além disso, o desafio em minimizar o déficit habitacional estimula a utilização desse método alternativo, pois quando aplicado adequadamente proporciona alta produtividade e menor custo em relação a outros métodos construtivos. Por essas razões, é importante conhecer quais modelos de cálculo são seguros e pertinentes para a análise estrutural de edificações construídas pelo sistema Paredes de Concreto. Neste trabalho são avaliados, por meio da comparação de resultados, quatro modelos de cálculo, dos quais dois são numéricos, utilizados para o pré-dimensionamento e dimensionamento de paredes de concreto armado, moldadas no local. Este tipo de estrutura tem sido bastante utilizada na construção de edifícios. Deste modo utilizou-se como estudo de caso, um projeto adaptado de um edifício real com quinze pavimentos tipo, para a aplicação dos modelos de cálculo e algumas normas de projeto. Os dois modelos numéricos foram desenvolvidos no software SAP2000, baseado no Método dos Elementos Finitos, considerando análise elástica linear. O primeiro discretiza as paredes com elementos de casca e o segundo com elementos de barra. A interação entre o solo e a estrutura não foi considerada neste trabalho. Normas de projeto foram comparadas na etapa de pré-dimensionamento quanto às resistências últimas à compressão com objetivo de avaliar a recente norma brasileira. A verificação ao dimensionamento das paredes quanto às tensões normais de compressão e tração e tensões de cisalhamento foi realizada baseada nas expressões da NBR 16055:2012. Por fim, verificou-se o Estado Limite de Serviço das deformações excessivas globais, referentes à movimentação lateral do edifício e a estabilidade global do edifício estudado, pela NBR 6118:2007. / Since 2007, a significant use of the system known as Concrete Wall has been influenced the Brazilian residential construction market. In April 2012, a Brazilian code exclusively devoted to this system was published. Besides that, the challenge in reducing housing deficit estimulate the use of this alternative method, because when properly applied it provides high productivity and lower costs compared with other construction methods. For these reasons it is important to evaluate which designing models are safe and appropriate to structural analysis of buildings constructed in Concrete Wall system. In this work it is evaluated, through results comparison, four designing models, of which two are numerical, used to pre-design and to design reinforced concrete walls casted in place. This kind of structure has been widely used in buildings construction. Thus, an adapted project from a real building with fifteen floors was used as a case study in order to apply the designing models and some project design codes. Both numerical models were developed in SAP2000 software, based on Finite Element Method, considering elastic linear analysis. The former used shell elements to represent the walls and the latter used frame elements. The soil-structure interaction has not been considered in this work. Project design codes were compared at the pre-design stage in terms of the ultimate compression resistance, aiming evaluate the recent Brazilian code. The check of normal stress of compression, normal stress of tension, and shear stress, was made based on NBR 16055:2012 expressions. Finally, the service limit state related to global excessive deformation due to the lateral movement of the building and the global stability was verified through NBR 6118:2007.

No presente estudo, os mecanismos vinculados à formação de um intenso evento de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) foram investigados. Para isso, uma análise observacional foi realizada para identificação desse sistema e seguinte implementação de um estudo numérico em uma escala sub-sazonal. Uma vez que a atividade da ZCAS é predominantemente concentrada em uma das regiões de maior importância socioeconômica da América do Sul, os estudos de previsibilidade dessa feição são extremamente importantes. O evento escolhido pela análise observacional foi caracterizado pelo suporte de uma estrutura em larga escala para seu desenvolvimento e persistência, através da presença de um vórtice ciclônico na região costeira do sudeste do Brasil. A representação numérica desse caso de ZCAS foi particularmente desafiadora, uma vez que trata-se de um sistema complexo, cujo desenvolvimento e evolução conectam-se a características atmosféricas de grande escala. Para aprimorar a representação numérica desse evento, várias aplicações utilizando-se nudging espectral foram testadas, para garantir que as características de grande escala que suportam o sistema fossem bem representadas pelo modelo numérico. Os resultados mostram que a alternativa menos restritiva para a aplicação do nudging espectral mostrou-se ideal para manter suas características importantes, e ainda permitindo que os componentes físicos do modelo contribuam com a representação da atmosfera em escalas menores. A partir disso, novos experimentos numéricos foram conduzidos para uma avaliação de como diferentes parametrizações convectivas e microfísica representam a banda de precipitação associada ao sistema. Os resultados mostram que, quando usados juntos, tanto a opção de microfísica WRF Single Moment 6-Class (WSM6) quanto a opção cumulus de Kain-Fritsch (KF) contribuíram para a formação da banda convectiva associada à ZCAS. Os resultados também mostram que é possível usar um esquema de microfísica mais simples (WSM3) para a representação do sistema, uma vez que os desempenhos entre os diferentes testes em microfísica foram semelhantes. / In the present study, the mechanisms and formation of an intense South Atlantic Convergence Zone (SACZ) event were investigated. For this, an observational analysis was performed to identify this system for the implementation of a numerical study on a sub-seasonal scale. Since the SACZ activity is predominantly concentrated over one of the most socioeconomically important regions of South America, predictability studies for this system are extremely valuable. The SACZ event chosen by the observational analysis was supported by a large-scale structure that featured a cyclonic vortex in the coastal region of southeastern Brazil. The numerical representation of a SACZ case in this context was particularly challenging since the SACZ is a very complex system and its development and evolution are closely linked to large-scale atmospheric features. To improve the numerical representation of such event, several spectral nudging applications were tested to ensure the large scale features that support the systems are well represented by the numerical model. Results show that the less restrictive alternative for the spectral nudging application was ideal for maintaining important features in large scales while still allowing the physical components of the model to contribute the representation of the atmosphere on smaller scales. From this, numerical experiments were conducted for an evaluation of how different convective parametrizations and microphysics represent the precipitation band associated to the system. The results show that, when used together, both WRF Single Moment 6-Class (WSM6) microphysics option and Kain-Fritsch (KF) cumulus option contributed to the formation of convective band associated with the SACZ. Results also show that it is possible to use a simpler microphysics scheme (WSM3) for the representation of the system, since the performances between different tests in microphysics were similar.

No presente estudo, os mecanismos vinculados à formação de um intenso evento de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) foram investigados. Para isso, uma análise observacional foi realizada para identificação desse sistema e seguinte implementação de um estudo numérico em uma escala sub-sazonal. Uma vez que a atividade da ZCAS é predominantemente concentrada em uma das regiões de maior importância socioeconômica da América do Sul, os estudos de previsibilidade dessa feição são extremamente importantes. O evento escolhido pela análise observacional foi caracterizado pelo suporte de uma estrutura em larga escala para seu desenvolvimento e persistência, através da presença de um vórtice ciclônico na região costeira do sudeste do Brasil. A representação numérica desse caso de ZCAS foi particularmente desafiadora, uma vez que trata-se de um sistema complexo, cujo desenvolvimento e evolução conectam-se a características atmosféricas de grande escala. Para aprimorar a representação numérica desse evento, várias aplicações utilizando-se nudging espectral foram testadas, para garantir que as características de grande escala que suportam o sistema fossem bem representadas pelo modelo numérico. Os resultados mostram que a alternativa menos restritiva para a aplicação do nudging espectral mostrou-se ideal para manter suas características importantes, e ainda permitindo que os componentes físicos do modelo contribuam com a representação da atmosfera em escalas menores. A partir disso, novos experimentos numéricos foram conduzidos para uma avaliação de como diferentes parametrizações convectivas e microfísica representam a banda de precipitação associada ao sistema. Os resultados mostram que, quando usados juntos, tanto a opção de microfísica WRF Single Moment 6-Class (WSM6) quanto a opção cumulus de Kain-Fritsch (KF) contribuíram para a formação da banda convectiva associada à ZCAS. Os resultados também mostram que é possível usar um esquema de microfísica mais simples (WSM3) para a representação do sistema, uma vez que os desempenhos entre os diferentes testes em microfísica foram semelhantes. / In the present study, the mechanisms and formation of an intense South Atlantic Convergence Zone (SACZ) event were investigated. For this, an observational analysis was performed to identify this system for the implementation of a numerical study on a sub-seasonal scale. Since the SACZ activity is predominantly concentrated over one of the most socioeconomically important regions of South America, predictability studies for this system are extremely valuable. The SACZ event chosen by the observational analysis was supported by a large-scale structure that featured a cyclonic vortex in the coastal region of southeastern Brazil. The numerical representation of a SACZ case in this context was particularly challenging since the SACZ is a very complex system and its development and evolution are closely linked to large-scale atmospheric features. To improve the numerical representation of such event, several spectral nudging applications were tested to ensure the large scale features that support the systems are well represented by the numerical model. Results show that the less restrictive alternative for the spectral nudging application was ideal for maintaining important features in large scales while still allowing the physical components of the model to contribute the representation of the atmosphere on smaller scales. From this, numerical experiments were conducted for an evaluation of how different convective parametrizations and microphysics represent the precipitation band associated to the system. The results show that, when used together, both WRF Single Moment 6-Class (WSM6) microphysics option and Kain-Fritsch (KF) cumulus option contributed to the formation of convective band associated with the SACZ. Results also show that it is possible to use a simpler microphysics scheme (WSM3) for the representation of the system, since the performances between different tests in microphysics were similar.