O objetivo deste estudo foi analisar a variabilidade climática espectral da temperatura da superfície do mar, TSM, global associada a oscilações de 1-12 meses, 1-2 anos, 2-4 anos, 4-8 anos e 8-12 anos, entre1854 e 2014, e, as possíveis relações com a variabilidade climática na América do Sul. A análise espectral da TSM foi obtida com a aplicação da técnica de ondeletas a dados mensais. Em termos globais, as bacias tropicais do Pacífico Norte e Sul apresentam os sinais mais intensos da variância de TSM, em todas as faixas espectrais consideradas, e, portanto, valores mais próximos da média global para os trópicos, indicando a importância do oceano Pacífico no clima global. Nesta ordem, as bacias do Pacífico Sul, Pacífico Norte, Atlântico Norte, Indico e Atlântico Sul apresentam valores decrescente de variância da TSM. A análise da tendência linear ao longo do período considerado mostra que, globalmente, fenômenos tropicais com oscilações nas escalas de frequências mais altas, 1-12 meses, 1-2 anos e 2-4 anos, têm apresentado decréscimo de energia e que fenômenos com oscilações nas escalas de frequências mais baixas, 4-8 e 8-12 anos, têm apresentado aumento de energia, o que sugere a troca de energia entre fenômenos de alta e baixa frequência . As oscilações de 2-4 anos e de 4-8 anos na região equatorial do Pacífico são as que apresentam os maiores valores de energia, em especial nas regiões de Ninõ1+2, Niño3, Niño3.4 e Niño4. Os resultados permitem verificar que eventos fortes de El Niño sempre estiveram associados a sinais intensos da variância de TSM nas faixas espectrais de 2-4 anos e 4-8 anos e que os eventos mais fracos de El Niño estiveram associados à faixa de oscilações mais rápidas, 1-2 anos. O início do aumento do valor da variância de TSM para oscilações de 2-4 anos e 4-8 anos na região equatorial do Pacífico apresenta, em todos os casos, antecedência significativa em relação à ocorrência de um evento de El Niño forte, indicando a possibilidade de usar este sinal como preditor da ocorrência de eventos quentes de ENOS. A associação entre a variabilidade da variância espectral de TSM e a variabilidade climática na América do Sul foi verificada com base nos dados precipitação do GPCC, dados de vento das reanálises I e II do NCEP-NCAR e da reanálise do JRA-55. A análise de ondeletas da TSM tropical para a faixa de oscilações de 4-8 anos possibilitou a divisão do período todo em fases distintas: fases positivas, 1948 a 1960 e 1982 a 2003 e fases negativas, 1961 a 1981 e 2004 a 2014. Observou-se que as fases positivas e negativas apresentam um padrão bipolar da precipitação entre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul, o que está associado a anomalias contrárias da circulação atmosférica em altos e baixos níveis sobre a região central do continente, constituindo um resultado inédito na área de climatologia. As fases positivas da variância de TSM para oscilações de 4-8 anos estão associadas a anomalias negativas e positivas de precipitação, respectivamente, sobre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul enquanto que as fases negativas estão associadas a padrões contrários. O padrão do 4º modo da Análise de Componentes Principais aplicada aos dados de vento em 200 hPa contribui para explicar fisicamente o padrão bipolar da precipitação observado no setor leste do continente na escala decadal, por meio da propagação de ondas de baixa frequência entre o Pacífico Sul e a América do Sul. / The aim of this study is to analyze the global SST spectral climate variability for 1-12 month, 1-2 year, 2-4 year, 4-8 year, and 8-12 year oscillations, in the period from 1854 to 2014, and the possible relations with the climatic variability in South America. The spectral analysis of SST was obtained with the application of the wavelet technique to the monthly data. In global terms, the North and South Pacific basins show the most intense signs of SST variance in all the spectral ranges considered, and therefore, values closer to the global average, indicating the importance of the Pacific Ocean in the global climate. Then, in order of importance, come the basins of the South Pacific, the North Pacific, the North Atlantic, the Indian Ocean and the South Atlantic. The analysis of the linear trend throughout the period considered shows that globally within the tropical range, phenomena with oscillations in the scales of higher frequencies, 1-12 months, 1-2 years, and 2-4 years, have decreased energy and that phenomena with oscillations at lower frequency scales, 4-8 and 8-12 years, have presented increased energy through the course of time, suggesting energy exchange between high frequency phenomena and low frequency phenomena. The 2-4 year and 4-8 year oscillations in the equatorial Pacific region are those with the highest energy values, especially in the Nin1 + 2, Niño3, Niño3.4 and Niño4 regions. It is also possible to verify that strong El Niño events have always been associated with intense SST variance signals in the 2-4 year and 4-8 year spectral bands, and the weaker El Niño events were associated with the 1-2 year spectral bands. The beginning of the increase in the SST variance value for 2-4 year and 4-8 year oscillations in the equatorial region of the Pacific presents, in all cases, significant antecedence in relation to the occurrence of a strong El Niño event, indicating the possibility of using this signal as a predictor of the occurrence of hot ENSO events. The association between SST spectral variance variability and climatic variability in South America was verified based on GPCC precipitation data and wind data from NCEP-NCAR I and II reanalyses and of the JRA-55 reanalysis. The analysis of tropical SST wavelets for the 4-8 year oscillation range allowed the division of the whole period into distinct phases: positive phases, 1948 to 1960 and 1982 to 2003; and negative phases, 1961 to 1981 and 2004 to 2014. It was observed that positive and negative phases present a bipolar precipitation pattern between the Northeast and Southeast regions of the AS, which is associated with anomalies of atmospheric circulation at high and low levels over the central region of the continent, which is an unprecedented result area of climatology. The positive phases of the SST variance for 4-8 year oscillations are associated with negative and positive precipitation anomalies respectively over the northeast and southeast regions of South America while the negative phases are associated with contrary precipitation patterns. The 4th mode pattern of the Principal Component Analysis applied to wind data at 200 hPa contributes to physically explaining the bipolar pattern of precipitation observed in the eastern sector of the continent on the decadal scale by propagating low frequency waves between the South Pacific and South America.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-17T14:30:53Z No. of bitstreams: 1 EDICARLOS PEREIRS DE SOUSA - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 7117312 bytes, checksum: 96b3ee401a9f1387b098676da0e967eb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T14:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EDICARLOS PEREIRS DE SOUSA - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 7117312 bytes, checksum: 96b3ee401a9f1387b098676da0e967eb (MD5) Previous issue date: 2016-05-31 / Capes / O estado de Minas Gerais, localizado na região Sudeste do Brasil, possui um território planáltico, com áreas mais elevadas situadas na porção sul. O clima é predominantemente tropical e tropical de altitude, com temperaturas oscilando, normalmente, entre 17 e 20°C. Tais características o tornam, muitas vezes, susceptível a fortes chuvas, provocando transtornos diversos à população. Desse modo, buscou-se analisar a variabilidade da chuva mineira através de técnicas que fossem capazes de definir padrões espaciais e temporais de eventos secos e chuvosos, assim como modulá-los nas escalas tempo-frequência. Para isso, calculou-se o Índice de Precipitação Normalizada (IPN) mensal e trimestral no período 1977-2012. A fim de encontrar padrões espaço-temporais e regiões homogêneas (RH) do IPN mensal e trimestral, utilizaram-se as técnicas da Análise em Componentes Principais (ACP) e Agrupamentos (AA). A técnica da Transformada de Ondeletas (TO) foi aplicada para algumas localidades das diferentes RH em diversas escalas. A TO possibilitou encontrar oscilações importantes no sinal da precipitação, mostrando as componentes dominantes da variabilidade da chuva na área pesquisada. Nos espectros de fase e global de energia da TO, para a chuva mensal, predominou o ciclo anual em todas as localidades. Além da escala anual, observaram-se interações com escalas inferiores a doze meses, possivelmente decorrentes da sazonalidade da precipitação. A TO da precipitação e da Radiação de Onda Longa (ROL) diárias evidenciou frequências maiores que as da chuva mensal. A análise dos espectros de fase e de energia global, nas regiões centro-sul e oeste, apresentou maior energia no início das séries da precipitação e de ROL. Contribuições mais elevadas ocorreram nas escalas sinóticas e intrassazonais, principalmente nas localidades de Viçosa, Bom Despacho, Ituiutaba e Lavras. Esses padrões temporais estão associados com a Oscilação de Madden-Julian (OMJ), intensificando a atuação de sistemas moduladores do clima de Minas Gerais. Oscilações em escalas menores que dez dias foram detectadas nos anos de 2011 e 2012 e podem estar associadas aos sistemas de curto prazo que contribuíram para a chuva mineira. No caso de 2011, os eventos de chuva observados em meados de janeiro foram modulados pelos episódios da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e reforçados pela atuação da OMJ. / The state of Minas Gerais, located in southeastern Brazil, has a plateaux area, with higher areas in the southern part. The climate is predominantly tropical and tropical altitude, with temperatures ranging normally between 17 and 20°C. These characteristics make it often susceptible to heavy rains, causing many disorders the population. Thus, it sought to analyze the variability of the rain of Minas Gerais through techniques that were able to define spatial and temporal patterns of dry and wet events, and modulate them in the time-frequency ranges. For this, we calculated the Standardized Precipitation Index (SPI) monthly and quarterly in the period 1977-2012. In order to find spatiotemporal patterns and homogeneous regions (HR) of the monthly and quarterly SPI, we used the techniques of Principal Components Analysis (PCA) and Cluster Analysis (CA). The technique of Wavelets Transform (WT) has been applied to some locations of the different HR at various scales. The WT possible find important variations in rainfall signal, showing the dominant components of rainfall variability in the studied area. In phase spectra and global energy of WT, for the monthly rainfall, dominated the annual cycle in all locations. In addition to the annual scale, there were interactions with scales less than twelve months, possibly due to the seasonality of precipitation. The WT of precipitation and Outgoing Longwave Radiation (OLR) daily reported higher frequencies than the monthly rainfall. Analysis of phase spectra and global power, in south-central and western regions, showed higher energy at the beginning of the series of precipitation and OLR. Higher contributions occurred in the synoptic and intraseasonal scales, especially in the localities of Viçosa, Bom Despacho, Ituiutaba and Lavras. These temporal patterns are associated with the Madden-Julian Oscillation (MJO), intensifying the activity of modulators systems climate of Minas Gerais. Oscillations at smaller scales than ten days were detected in 2011 and 2012 and may be associated with short-term systems that contributed to the Minas Gerais rainfall. In the case of 2011 rain events observed in mid-January they were modulated by episodes of South Atlantic Convergence Zone (SACZ) and reinforced by the performance of MJO.

The eastern coast of the Northeast Brazil (NEB) is a region where transient weather systems interact with local systems, modulating their frequency and intensity. Understanding the mechanisms of such interactions may be instrumental in explaining the observed precipitation patterns in this region. The objective of this work is quite within this scope and takes a new approach, namely the study of time series using spectral decomposition. The wavelet transform was adopted for it has proven to be a very powerful tool in dealing with local data in many areas. It furnishes a hierarchical frame that allows the double location in time and frequency domains. The hourly averaged series of wind speed and direction, air temperature, humidity and precipitation were taken at an observing tower at the 12.40 high during the October, 2004 October 2005 period in the Santa Rita island (mangrove area) at 9° 42 18 S e 35° 48 32 W. Relevant characteristics of the seasonality, transport and intensity of the breeze systems were noted, showing a clear distinction among the rainy, dry and transitional periods. Mesoscale systems are more active during the dry period because they are quite dependent of the daily cycle of heating and cooling. Large scale transient systems are more prominent during the rainy season, being responsible for the highest observed precipitation rates. The local wind system of sea land breezes shows a predominant southeast (SE) direction, thus evidencing the sea breeze. It was also noted that the highest amplitudes and wind persistency from SE were reinforced by the SE Trade Winds, creating a constructive interference in the signal. The prevailing winds from northwest (NW) were only observed during the dawn, thus characterizing the land breeze branch of the local circulation. The sea/land breeze variability affected the precipitation regime, by forming a surface convergence zone (rising motions) in accord with the time of the precipitations. These also showed a conic multifractal pattern in the periodgram, typical of high space-time variability. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / A costa leste do NEB é palco da ação simultânea de fenômenos transientes que interagem com os sistemas locais, modificando sua freqüência e intensidade. O conhecimento destas interações pode revelar o padrão das precipitações junto à costa do NEB. O objetivo desta dissertação se encaixa neste contexto e aborda os dados sob uma perspectiva nova, que consiste no estudo das séries temporais através de decomposição espectral. Para este fim, adotou-se a Transformada em Ondeletas (TO), que nas ultimas décadas tem alcançado notável êxito em diversas áreas da ciência. Trata-se de uma ferramenta matemática poderosa na detecção das freqüências e intensidades das séries temporais. Esta técnica fornece uma moldura hierárquica que permite a dupla localização em tempo e freqüência. Os dados horários de velocidade e direção do vento, temperatura do ar, umidade e precipitação foram medidos numa torre ao nível de 12,40m acima do solo, durante o período (Outubro de 2004 Outubro de 2005) numa área de proteção ambiental da Ilha de Santa Rita, localizada no mangue natural a 9° 42 18 S e 35° 48 32 W. Foram patenteadas características relevantes de transporte, sazonalidade e intensidade dos sistemas de brisas. As características do sinal mostraram a distinção entre as quadras seca e chuvosa, bem como as respectivas transições. Os sistemas de mesoescala atuam com mais intensidade no período seco, pelo fato de se ajustar ao ciclo diário da forçante térmica (radiação solar). Para a quadra chuvosa, predominam os sistemas transientes de grande escala, que são os responsáveis pelos maiores índices pluviométricos. O regime de ventos locais, caracterizado pelos sistemas das brisas de terra e mar, assinala que a direção do vento predominante é de sudeste (SE), o que caracteriza a brisa marítima. Foi verificado que as maiores amplitudes e persistência dos ventos de SE foram incrementadas pelos ventos Alísios de SE, que sopraram o ano inteiro, criando uma interferência construtiva no sinal. Os ventos predominantes de noroeste (NW) só foram observados no período da madrugada, distintivos da brisa terrestre. A mudança das brisas terrestres/marítimas apresentou intervenção no sistema de precipitação, criando uma zona de convergência em superfície (movimentos ascendentes) corroborando com os horários em que ocorreram as precipitações. Estas exibiram uma configuração multifractal cônica no periodograma, típica da sua alta variabilidade espaço-temporal.

O objetivo deste estudo foi analisar a variabilidade climática espectral da temperatura da superfície do mar, TSM, global associada a oscilações de 1-12 meses, 1-2 anos, 2-4 anos, 4-8 anos e 8-12 anos, entre1854 e 2014, e, as possíveis relações com a variabilidade climática na América do Sul. A análise espectral da TSM foi obtida com a aplicação da técnica de ondeletas a dados mensais. Em termos globais, as bacias tropicais do Pacífico Norte e Sul apresentam os sinais mais intensos da variância de TSM, em todas as faixas espectrais consideradas, e, portanto, valores mais próximos da média global para os trópicos, indicando a importância do oceano Pacífico no clima global. Nesta ordem, as bacias do Pacífico Sul, Pacífico Norte, Atlântico Norte, Indico e Atlântico Sul apresentam valores decrescente de variância da TSM. A análise da tendência linear ao longo do período considerado mostra que, globalmente, fenômenos tropicais com oscilações nas escalas de frequências mais altas, 1-12 meses, 1-2 anos e 2-4 anos, têm apresentado decréscimo de energia e que fenômenos com oscilações nas escalas de frequências mais baixas, 4-8 e 8-12 anos, têm apresentado aumento de energia, o que sugere a troca de energia entre fenômenos de alta e baixa frequência . As oscilações de 2-4 anos e de 4-8 anos na região equatorial do Pacífico são as que apresentam os maiores valores de energia, em especial nas regiões de Ninõ1+2, Niño3, Niño3.4 e Niño4. Os resultados permitem verificar que eventos fortes de El Niño sempre estiveram associados a sinais intensos da variância de TSM nas faixas espectrais de 2-4 anos e 4-8 anos e que os eventos mais fracos de El Niño estiveram associados à faixa de oscilações mais rápidas, 1-2 anos. O início do aumento do valor da variância de TSM para oscilações de 2-4 anos e 4-8 anos na região equatorial do Pacífico apresenta, em todos os casos, antecedência significativa em relação à ocorrência de um evento de El Niño forte, indicando a possibilidade de usar este sinal como preditor da ocorrência de eventos quentes de ENOS. A associação entre a variabilidade da variância espectral de TSM e a variabilidade climática na América do Sul foi verificada com base nos dados precipitação do GPCC, dados de vento das reanálises I e II do NCEP-NCAR e da reanálise do JRA-55. A análise de ondeletas da TSM tropical para a faixa de oscilações de 4-8 anos possibilitou a divisão do período todo em fases distintas: fases positivas, 1948 a 1960 e 1982 a 2003 e fases negativas, 1961 a 1981 e 2004 a 2014. Observou-se que as fases positivas e negativas apresentam um padrão bipolar da precipitação entre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul, o que está associado a anomalias contrárias da circulação atmosférica em altos e baixos níveis sobre a região central do continente, constituindo um resultado inédito na área de climatologia. As fases positivas da variância de TSM para oscilações de 4-8 anos estão associadas a anomalias negativas e positivas de precipitação, respectivamente, sobre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul enquanto que as fases negativas estão associadas a padrões contrários. O padrão do 4º modo da Análise de Componentes Principais aplicada aos dados de vento em 200 hPa contribui para explicar fisicamente o padrão bipolar da precipitação observado no setor leste do continente na escala decadal, por meio da propagação de ondas de baixa frequência entre o Pacífico Sul e a América do Sul. / The aim of this study is to analyze the global SST spectral climate variability for 1-12 month, 1-2 year, 2-4 year, 4-8 year, and 8-12 year oscillations, in the period from 1854 to 2014, and the possible relations with the climatic variability in South America. The spectral analysis of SST was obtained with the application of the wavelet technique to the monthly data. In global terms, the North and South Pacific basins show the most intense signs of SST variance in all the spectral ranges considered, and therefore, values closer to the global average, indicating the importance of the Pacific Ocean in the global climate. Then, in order of importance, come the basins of the South Pacific, the North Pacific, the North Atlantic, the Indian Ocean and the South Atlantic. The analysis of the linear trend throughout the period considered shows that globally within the tropical range, phenomena with oscillations in the scales of higher frequencies, 1-12 months, 1-2 years, and 2-4 years, have decreased energy and that phenomena with oscillations at lower frequency scales, 4-8 and 8-12 years, have presented increased energy through the course of time, suggesting energy exchange between high frequency phenomena and low frequency phenomena. The 2-4 year and 4-8 year oscillations in the equatorial Pacific region are those with the highest energy values, especially in the Nin1 + 2, Niño3, Niño3.4 and Niño4 regions. It is also possible to verify that strong El Niño events have always been associated with intense SST variance signals in the 2-4 year and 4-8 year spectral bands, and the weaker El Niño events were associated with the 1-2 year spectral bands. The beginning of the increase in the SST variance value for 2-4 year and 4-8 year oscillations in the equatorial region of the Pacific presents, in all cases, significant antecedence in relation to the occurrence of a strong El Niño event, indicating the possibility of using this signal as a predictor of the occurrence of hot ENSO events. The association between SST spectral variance variability and climatic variability in South America was verified based on GPCC precipitation data and wind data from NCEP-NCAR I and II reanalyses and of the JRA-55 reanalysis. The analysis of tropical SST wavelets for the 4-8 year oscillation range allowed the division of the whole period into distinct phases: positive phases, 1948 to 1960 and 1982 to 2003; and negative phases, 1961 to 1981 and 2004 to 2014. It was observed that positive and negative phases present a bipolar precipitation pattern between the Northeast and Southeast regions of the AS, which is associated with anomalies of atmospheric circulation at high and low levels over the central region of the continent, which is an unprecedented result area of climatology. The positive phases of the SST variance for 4-8 year oscillations are associated with negative and positive precipitation anomalies respectively over the northeast and southeast regions of South America while the negative phases are associated with contrary precipitation patterns. The 4th mode pattern of the Principal Component Analysis applied to wind data at 200 hPa contributes to physically explaining the bipolar pattern of precipitation observed in the eastern sector of the continent on the decadal scale by propagating low frequency waves between the South Pacific and South America.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-15T16:36:49Z No. of bitstreams: 1 ANTONIO MARCOS DELFINO DE ANDRADE – TESE (PPGMet) 2017.pdf: 3321439 bytes, checksum: 641b9755396203a4dd27ac62503ca9e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:36:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTONIO MARCOS DELFINO DE ANDRADE – TESE (PPGMet) 2017.pdf: 3321439 bytes, checksum: 641b9755396203a4dd27ac62503ca9e8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Capes / A radiação de onda longa incidente (L↓) é seguramente a componente do balanço de radiação mais difícil de ser medida. Portanto, diferentes formulações têm sido propostas para estimá-la. Desta maneira, avaliou-se neste estudo o desempenho de várias formulações para a estimativa dos fluxos de L↓ e sua a interação com outras variáveis medidas, bem como as interações da temperatura do ar e da pressão de vapor d’água junto à L↓. Neste estudo foi utilizada a análise pela transformada em ondeletas (TO) como ferramenta matemática para a análise de variações locais de energia dentro das séries temporais aqui estudadas, pela sua decomposição no tempo-frequência-espaço. Para investigar a correlação entre duas séries (L↓ com a temperatura do ar e da L↓ medida com as estimadas por cada modelo), empregou-se transformada cruzada em ondeletas e a coerência e fase em ondeletas. Os dados deste estudo compreendem o período de 01 de janeiro a 31 de dezembro de 2009, e são provenientes da torre micrometeorológica (K34) pertencente ao Experimento de Grande Escala da Biosfera Atmosfera na Amazônia (LBA) em Manaus, Amazonas. A TO revelou que no período de 36 horas, para todo período analisado, um persistente, homogêneo e forte espectro energético entre a L↓ e a temperatura do ar, onde se constatou uma sinergia entre essas variáveis. Constatou -se ainda que a precipitação e a pressão de vapor d’água exercem bastante influencia nos fluxos de L↓, principalmente na estação chuvosa. A análise através da transformada cruzada e de coerência e fase em ondeletas no período de 32 a 64 horas. Já nos modelos ajustados foram no período de 16 a 64 horas. Os modelos propostos para condições de céu claro, com o uso de seus coeficientes originais, mostraram tendência em subestimar os fluxos de L↓ medidos. Com os ajustes nos coeficientes, os modelos expuseram uma melhora nas estimativas nos fluxos de L↓.Para os modelos propostos para condições de céu nublado, estes exibiram um desempenho regular. / The downward longwave radiation (L↓) component really is difficult of the net radiation the measured. Therefore, different parameterizations have been proposed to estimate it. Thus, in this study we evaluated the performance of various parameterizations for the L↓ flows estimated and their interaction with other variables measured as well as the air temperature and water vapour pressure interactions with L↓. In this study we used by wavelet transform (WT) analysis as mathematical tool for energy of local variations analysis in the studied time series here by their frequency time-space decomposition. To investigate the correlation between two series (L↓ with air temperature and between L↓ measured with estimated), we used crosswavelet transform and coherency wavelets and phase angle. The datasets used in this study are of the January 01 to December 31 of 2009, measured from micrometeorological tower (named K34) controlled by Large Scale Biosphere Atmosphere experiment in Amazonia (LBA) from Manaus city, Amazonas. The WT showed that in 36 hours period, for the entire period analyzed, a persistent, smooth and strong energy spectrum between L↓ and the air temperature, which demonstrated a synergy between these variables. It was also found that precipitation and water vapour pressure exert enough on L↓ flows influence, especially in the wet season. The crosswavelet transform and coherency wavelets and phase angle analysis at 32 to 64 hours period. Already in adjusted models were in the 16-64 hours period. With the adjustable coefficients, according to the environmental study area conditions, the models presents an improvement in the L↓ flows estimates. The cloudy skies models proposed, they exhibited a regular performance.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-03T15:08:48Z No. of bitstreams: 1 ALDINETE BEZERRA BARRETO - TESE PPGMET 2012..pdf: 6263495 bytes, checksum: 1008afd187e39f22ffed865972093dbc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T15:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALDINETE BEZERRA BARRETO - TESE PPGMET 2012..pdf: 6263495 bytes, checksum: 1008afd187e39f22ffed865972093dbc (MD5) Previous issue date: 2012-05-08 / CNPq / O objetivo deste estudo é caracterizar o regime de chuvas de Salvador em várias escalas de tempo, com foco em eventos extremos de chuva, e identificar padrões da circulação atmosférica de grande escala relacionados com tais eventos. O período de estudo é de 1964 a 2009. Métodos matemático-estatísticos (Percentil, Correlação Linear, Análise de Ondeletas, Análise de Componentes Principais (ACP) e Análise de Agrupamento) foram aplicados a dados observacionais de precipitação e dados em ponto de grade de reanálise. A técnica do percentil aplicada à série temporal dos dados diários de precipitação possibilitou classificar como eventos extremos os totais diários com valor igual ou maior do que 50 mm. O principal período chuvoso, abril a julho, detém 61% de todos os eventos da série. A análise de correlação linear mostrou uma relação direta entre a ocorrência dos eventos extremos e total mensal de chuva acima da média. A análise de ondeletas indicou que os eventos estão relacionados com, pelo menos, três tipos de oscilação na escala intrassazonal: de até 12 dias, de 12-24 dias e de 48-96 dias, o que sugere a contribuição de sistemas de escala sinótica como os distúrbios de leste e os sistemas frontais, e de circulações de escala planetária como a Oscilação de Madden-Julian. A ACP aplicada a dados de reanálise identificou padrões nos baixos níveis com configuração indicativa da presença do cavado equatorial/ZCIT, ondas de latitudes médias austrais e ZCAS, essa última relacionada com eventos dos meses de verão (dezembro-janeiro-fevereiro). O padrão do principal período chuvoso tem estrutura ondulatória no escoamento de oeste do hemisfério sul. Todos os padrões apresentam um cavado invertido no leste do Nordeste e área oceânica próxima, resultante da propagação/interação de sistemas atmosféricos da área tropical-extratropical. Nos altos níveis (200 hpa), o padrão relacionado com os eventos de verão mostra a Alta da Bolívia deslocada para nordeste, e o cavado de ar superior posicionado sobre o Atlântico tropical. A estrutura dominante nos padrões de inverno (junho-julho-agosto) é: (a) ondas de latitudes médias austrais com propagação em latitudes baixas, ou (b) uma área de difluência próxima ao equador relacionada com a ZCIT. / The objective in this study is to characterize the rainfall regime of Salvador on various time scales, with a focus on extreme rainfall events, and to identify large scale atmospheric circulation patterns related to such events. The period of study is from 1964 to 2009. Mathematical-statistical methods (Percentiles, Linear Correlation, Wavelet Analysis, Principal Component Analysis (PCA), Cluster Analysis) were applied to observational precipitation and gridpoint reanalysis data. The percentile technique applied to daily precipitation time series allowed to classify as extreme events daily rainfall totals equal to or greater than 50 mm. The main rainy period, from April to July, has 61% of all events. The linear correlation analysis identified a direct relation between the occurrence of extreme events and above-normal monthly rainfall totals. The wavelet analysis indicated that the events are related to, at least, three types of oscillations on the intraseasonal time scale: up to 12 days, 12-24 days and 48-96 days, suggesting the contribution of synoptic scale systems such as easterly disturbances and frontal systems, and planetary scale circulations as the Madden-Julian Oscillation. The PCA applied to reanalysis data identified low level patterns depicting the equatorial trough/ITCZ, southern mid-latitude waves and SACZ, the last one related to summer month events (December-January-February). The pattern of the main rainy period has a wavelike structure in the southern westerlies. All patterns show an inverted trough in eastern Northeast and the nearby oceanic area, a result of the propagation /interaction of tropical-extratropical atmospheric systems. At high levels (200 hpa), the summer pattern shows the Bolivian high displaced northeastward, and the upper level trough located over the tropical Atlantic. The dominating structure in the winter patterns (June-July-August) is: (a) southern mid-latitude waves propagating toward low latitudes, or (b) a difluence area close to the equator related to the ITCZ.

The Nocturnal Boundary Layer (NBL) turbulent structure above Pantanal Mato-Grossense, under the influence of low-level jets (LLJ) and gravity waves (GW), is investigated. Experimental data obtained during the Interdisciplinary Pantanal Experiment (IPE) dry season (IPE-2), and wet season (IPE-3), carried out between 07th and 22th September, 1999, and 16th and 28th February, 2002, respectively, according to database from Universidade Federal do Mato Grosso, city of Corumbá. Radiosonde data have been used to identify LLJ presence and classify them as: type 1 LLJ (jet associated to the sheltering surface) and type-2 LLJ (jet which causes upside-down mixture). In addition to the radiosonde data, fast response data (wind velocity components, temperature and humidity), measured from a 25m high micrometeorological tower, at 16Hz (IPE- 2) and 8Hz (IPE-3) samples were used. These fast response data were then decomposed in time and scale via Wavelet Transform (WT), with complex Morlet mother wavelet. From the phase difference between the wind velocity s vertical component (w) and temperature (T), obtained through wavelet s cross spectrum, the presence of GW (phase difference near to 90º criterion) were detected. The next step was to establish categories to analyse Pantanal NBL characteristic state phenomena, which were based on LLJ, GW and length groups of occurrence. Such groups are: type 1 LLJ, type 2 LLJ, no LLJ, with GW and no GW. From the amount of data of each group, statistic parameters (variance, skewness, adimensional kurtosis, correlation coefficients and covariances) were estimated by scale, in order to investigate the Pantanal NBL turbulence structure and its variability in scale under the action of each of these groups. It was noticed that, above all groups, type 1 LLJ is the most global intermittence provocative forcing in all micrometeorological series of data in Pantanal. On the other hand, type 2 LLJ is the less global intermittence provocative forcing. With GW group shows an intermediate behavior between groups type 1 LLJ and type 2 LLJ when considering global intermittence promotion. The length scales 0.4m to 5000m were resolved in this study. It was also noticed that Pantanal NBL shows two scale bands with remarkable different characteristics due to predominant distinct forcings in it. For the first length scale band it prevails a mechanical force in the statistical parameters behavior, to all groups and in both seasons. For the second length scale band it prevents the action of buoyancy forces and mesoscale effects in the statistical parameters behavior in Pantanal. As a result, it predominate stable conditions in the dry season; in the wet season, however, NBL may present as a slightly unstable layer, due to a bigger water heat capacity and its ability to behave as a energy sink during the day and heat source during the night. The early evening transition period clearly shows a stable behavior to the dry season and unstable to the wet season. / Investiga-se a estrutura da turbulência na Camada Limite Noturna (CLN) acima do Pantanal Mato-Grossense sob a influência de jatos de baixo nível (JBN s) e ondas de gravidade (OG s). Os dados experimentais são provenientes do Experimento Interdisciplinar do Pantanal (IPE), na estação seca (IPE-2), realizado no período entre 07 e 22 de Setembro de 1999, e na estação inundada (IPE-3), realizado no período entre 16 e 28 de Fevereiro de 2002, na base de estudos da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, no município de Corumbá. Utilizaram-se dados de radiossondagens para identificar a presença e classificar os JBN s como: JBN tipo 1 (jato associado à blindagem da superfície) e JBN tipo 2 (jato que promove mistura de cima para baixo). Além dos dados de radiossondagem, utilizaram-se dados de resposta rápida (componentes da velocidade do vento, temperatura e umidade) medidos em torre micrometeorológica de 25m de altura a uma taxa de amostragem de 16Hz (IPE-2) e 8Hz (IPE-3). Os dados de resposta rápida foram decompostos em tempo e escala via Transformada em Ondeletas (TO), com ondeleta-mãe complexa de Morlet. A partir da diferença de fase entre a componente vertical da velocidade do vento (w) e temperatura (T), obtida através do espectro cruzado de ondeleta, detectou-se a presença de OG s (critério de diferenças de fase próximas de 90º).A partir disso estabeleceram-se categorias para análise de fenômenos característicos do estado da CLN pantaneira, as quais, se basearam em classes de ocorrência de JBN, de OG e duração das mesmas. As classes são: com JBN tipo 1, com JBN tipo 2, sem JBN, com OG e sem OG. A partir do conjunto de dados de cada classe, foram estimados parâmetros estatísticos (variâncias, skewnesses, curtoses adimensionais, coeficientes de correlação e covariâncias), por escala, para investigar a estrutura da turbulência na CLN do Pantanal e sua variabilidade em escala sob a ação de cada uma dessas classes. Observouse que o JBN tipo 1, entre todas as classes, é o forçante que mais promove intermitência global nas séries de dados micrometeorológicos do Pantanal. Por outro lado, a classe JBN tipo 2 é o forçante que menos promove intermitência global. A classe com OG apresenta um comportamento intermediário entre as classes JBN tipo 1 e JBN tipo 2 na promoção de intermitência global. Foram resolvidas escalas de comprimento de 0,4m até 5000m. Observou-se, também, que a CLN do Pantanal apresenta duas bandas de escalas com características marcadamente diferentes devido aos forçantes distintos predominantes nas mesmas. Para a primeira banda de escalas de comprimento predomina a ação mecânica no comportamento dos parâmetros estatísticos, para todas as classes e nas duas estações. Para a segunda banda de escalas de comprimento predomina a ação das forças de flutuabilidade e efeitos de mesoescala no comportamento dos parâmetros estatísticos no Pantanal. Como consequência disto, na estação seca predominam condições estáveis e na estação inundada, a CLN pode apresentar-se como uma camada levemente instável, devido a maior capacidade térmica da água e de sua capacidade de comportar-se como sumidouro de energia durante o dia e fonte de calor durante a noite. O período de transição tarde-noite demonstra claramente um comportamento estável para a estação seca e instável para a estação inundada.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-14T20:21:01Z No. of bitstreams: 1 ADRIANA DE SOUZA COSTA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2016.pdf: 6197666 bytes, checksum: 77b57b9618b2649efa4e6fbe2526f94f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-14T20:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADRIANA DE SOUZA COSTA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2016.pdf: 6197666 bytes, checksum: 77b57b9618b2649efa4e6fbe2526f94f (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Capes / O Estado do Maranhão está localizado numa zona de transição entre o semiárido nordestino, a Amazônia quente e úmida e os chapadões do Brasil central, dando ao Estado características peculiares. Embora, o Estado não se encontre no contexto do polígono das secas, por apresentar condições climáticas bem definidas, a distribuição espacial e temporal das chuvas são bastantes irregulares, o que submete o sistema agrícola da região a sérios problemas, com impactos econômicos e sociais significativos. Diante dessas particularidades, o objetivo do estudo foi analisar e compreender a variabilidade da precipitação e relacioná-la com a TSM e outros sistemas meteorológicos que influenciem as chuvas no Estado. Para tal, empregou-se o método da Transformada de Ondeletas (TO) para identificar em diferentes escalas de oscilações o sinal da precipitação e da TSM, e assim apontar os sistemas que contribuem nas diferentes nas escalas de tempo. Os resultados mostraram no espectro global de energia da ondeleta que o ciclo anual é o dominante em todas as localidades analisadas. E, que além da escala anual observam-se também interações com as escalas sazonal, intrasazonal, semi-anual, bianual e até decadal. No tocante a TSM do Pacífico Equatorial, a escala anual é mais intensa no setor leste do oceano, decrescendo no sentido leste-oeste, onde a escala decadal se torna mais acentuada. A relação entre a chuva nas regiões homogêneas (RH) do Maranhão e a TSM do oceano Pacífico Equatorial mostrou que existe correlações importantes entre as mesmas. Ou seja, as áreas do Niño que apresentaram as maiores correlações com as RH foram: Niño 3 com a RH1(correlação r = -0,72), com a RH2 (correlação r = -0,65), com a RH3 (correlação r = -0,69), com a RH4 (correlação r = -0,53), e Niño 1+2 com a RH5 (correlação r = -0,52). / The State of Maranhão is located in a transition zone between the semi-arid northeast, the hot and humid Amazon and the plains of central Brazil, giving the state peculiar characteristics. Although the state is not in the polygon the context of drought, have welldefined climatic conditions, the spatial and temporal distribution of rainfall is quite irregular, which submits the agricultural system of the region to serious problems, with significant economic and social impacts . Given these characteristics, the objective of the study was to analyze and understand the variability of precipitation and relate it to the TSM and other weather systems that influence rainfall in the state. To this end, we used the method of Wavelet Transform (TO) to identify different scales fluctuations sign of precipitation and TSM, and thus point the systems involved in the different time scales. The results showed the overall spectrum of the wavelet energy that the annual cycle is the dominant in all analyzed locations. And that in addition to the annual scale also observe up interactions with seasonal scales, intraseasonal, semi-annual, bi-annual and decadal up. Regarding the TSM Equatorial Pacific, the annual scale is more intense in the east of the ocean sector, decreasing from east to west, where the decadal scale becomes more pronounced. The relationship between rainfall in homogeneous regions (HR) of Maranhao and the ocean TSM Equatorial Pacific showed that there is significant correlation between them. Ie areas of Niño with the highest correlations with HR were: Niño 3 with RH1 relationship (r = -0.72), with RH2 relationship (r = -0.65), with RH3 (correlation r = -0.69), as RH4 (correlation r = -0.53) and Nino 1 + 2 with RH5 relationship (r = -0.52).

Ao largo da costa oeste da Am´erica do Sul o sistema de ressurg^encia costeira apresenta uma excepcional produtividade, um resultado da alta efici^encia do ecossistema biol´ogico em converter a produ¸c~ao prim´aria em biomassa. Esses processos qu´?micobiol ´ogicos s~ao fortemente modulados pelo ambiente f´?sico da regi~ao. Por exemplo, durante eventos do El-Ni~no a produtividade pesqueira ´e fortemente prejudicada em resposta a uma inibi¸c~ao da ressurg^encia costeira. Apesar disso ser um fato j´a bastante conhecido desde ´epocas pr´e-colombianas, muita d´uvida ainda persiste sobre o mecanismo pelo qual o sistema costeiro ´e afetado por esses fen^omenos de grande escala. O presente trabalho foi realizado com o objetivo de se contribuir com esse conhecimento, estudando como ocorreram as mudan¸cas do sistema durante recentes eventos El Ni~no, principalmente na escala intrasazonal. Nessa investiga¸c~ao foram utilizadas diferentes metodologias de an´alise de dados para identificar a natureza dos for¸cantes de oscila¸c~oes significativas observadas durante o El Ni~no 1997-1998. Tamb´em foi investigado se essas oscila¸c~oes foram for¸cadas remotamente e se propagaram como ondas aprisionadas na costa; quais foram suas propriedades espaciais e sua propaga¸c~ao longo da costa. A primeira parte do trabalho consiste na an´alise da variabilidade temporal e a caracteriza¸c~ao das flutua¸c~oes de baixa freq¨u^encia ocorridas durante eventos El Ni~no. Essa an´alise faz uso do espectro de ondeleta aplicado a s´eries temporais longas de dados do n´?vel do mar de esta¸c~oes costeiras distribu´?das ao longo da costa sul do Equador, costa do Peru e costa norte do Chile. O espectro de ondeleta cruzada e o espectro da coer^encia foram usados para avaliar a import^ancia relativa das for¸cantes remota e local das varia¸c~oes do n´?vel do mar associadas com os efeitos do El Ni~no 1997-1998. Na segunda parte, as flutua¸c~oes for¸cadas remotamente foram comparadas com modelos lineares simples e o modelo de Brink e Chapman (1987) para se obter as propriedades das ondas aprisionadas na costa durante o El Ni~no Extraordin ´ario (1997-1998). Uma importante conclus~ao dessas an´alises foi a constata¸c~ao de que variabilidades intrasazonais ao largo da costa do Peru durante esse El Ni~no foi, em parte significativa, o resultado da atua¸c~ao de for¸cantes remotas e locais, associadas com ondas equatoriais incidindo na Costa Oeste da Am´erica do Sul e com o efeito do vento, respectivamente. / Off the western coast of South America, the coastal upwelling system presents an exceptional productivity, a result of the high efficiency of the biological ecosystem in converting the primary production into biomass. These chemical and biological processes are strongly modulated by the physical environment. For instance, during El Ni~no events the fishery productivity is strongly impaired in response to an inhibition of the coastal upwelling. In spite of this fact be widely known since pre-Colombian times, much doubts still persist about the mechanism by means of which the coastal system is affected by the large scale phenomena. The present work was idealized with the intention of contributing for this knowledge, studying how occurred the changes in the system during recent El Ni~no events, with emphasis on the intraseasonal scale. In this investigation, different methodologies of data analysis were used to identify the nature of the forcing which produced significant oscillations observed during the El Ni~no 1997-1998. Also, it was investigated if these oscillations were remotely forced and propagated along the coast as coastal trapped waves; what were their spatial and propagation properties. The first part of the work consists of an analysis of the temporal variability and the characterization of the low-frequency fluctuations occurred during the El Ni~no events. This analysis uses the wavelet spectrum applied to time series of sea level data collected off southern Equador, Peru and northern Chile. The cross wavelet spectrum and coherence spectrum were used to evaluate the relative importance of local and remote forcing of the sea level, associated with effects of the 1997-1998 El Ni~no. In the second part, the fluctuations remotely forced wer compared with results of simple linear models and with the model of Brink and Chapman (1987), in order to obtain the coastal trapped waves properties during that extraordinary El Ni~no event. One important conclusion of these analyses was the confirmation that the intraseasonal variability observed offo Peru during the 1997-1998 El Ni~no was, in part, the result of remote and local forcing, associated with equatorial waves and the wind effect, respectively.

Ao largo da costa oeste da Am´erica do Sul o sistema de ressurg^encia costeira apresenta uma excepcional produtividade, um resultado da alta efici^encia do ecossistema biol´ogico em converter a produ¸c~ao prim´aria em biomassa. Esses processos qu´?micobiol ´ogicos s~ao fortemente modulados pelo ambiente f´?sico da regi~ao. Por exemplo, durante eventos do El-Ni~no a produtividade pesqueira ´e fortemente prejudicada em resposta a uma inibi¸c~ao da ressurg^encia costeira. Apesar disso ser um fato j´a bastante conhecido desde ´epocas pr´e-colombianas, muita d´uvida ainda persiste sobre o mecanismo pelo qual o sistema costeiro ´e afetado por esses fen^omenos de grande escala. O presente trabalho foi realizado com o objetivo de se contribuir com esse conhecimento, estudando como ocorreram as mudan¸cas do sistema durante recentes eventos El Ni~no, principalmente na escala intrasazonal. Nessa investiga¸c~ao foram utilizadas diferentes metodologias de an´alise de dados para identificar a natureza dos for¸cantes de oscila¸c~oes significativas observadas durante o El Ni~no 1997-1998. Tamb´em foi investigado se essas oscila¸c~oes foram for¸cadas remotamente e se propagaram como ondas aprisionadas na costa; quais foram suas propriedades espaciais e sua propaga¸c~ao longo da costa. A primeira parte do trabalho consiste na an´alise da variabilidade temporal e a caracteriza¸c~ao das flutua¸c~oes de baixa freq¨u^encia ocorridas durante eventos El Ni~no. Essa an´alise faz uso do espectro de ondeleta aplicado a s´eries temporais longas de dados do n´?vel do mar de esta¸c~oes costeiras distribu´?das ao longo da costa sul do Equador, costa do Peru e costa norte do Chile. O espectro de ondeleta cruzada e o espectro da coer^encia foram usados para avaliar a import^ancia relativa das for¸cantes remota e local das varia¸c~oes do n´?vel do mar associadas com os efeitos do El Ni~no 1997-1998. Na segunda parte, as flutua¸c~oes for¸cadas remotamente foram comparadas com modelos lineares simples e o modelo de Brink e Chapman (1987) para se obter as propriedades das ondas aprisionadas na costa durante o El Ni~no Extraordin ´ario (1997-1998). Uma importante conclus~ao dessas an´alises foi a constata¸c~ao de que variabilidades intrasazonais ao largo da costa do Peru durante esse El Ni~no foi, em parte significativa, o resultado da atua¸c~ao de for¸cantes remotas e locais, associadas com ondas equatoriais incidindo na Costa Oeste da Am´erica do Sul e com o efeito do vento, respectivamente. / Off the western coast of South America, the coastal upwelling system presents an exceptional productivity, a result of the high efficiency of the biological ecosystem in converting the primary production into biomass. These chemical and biological processes are strongly modulated by the physical environment. For instance, during El Ni~no events the fishery productivity is strongly impaired in response to an inhibition of the coastal upwelling. In spite of this fact be widely known since pre-Colombian times, much doubts still persist about the mechanism by means of which the coastal system is affected by the large scale phenomena. The present work was idealized with the intention of contributing for this knowledge, studying how occurred the changes in the system during recent El Ni~no events, with emphasis on the intraseasonal scale. In this investigation, different methodologies of data analysis were used to identify the nature of the forcing which produced significant oscillations observed during the El Ni~no 1997-1998. Also, it was investigated if these oscillations were remotely forced and propagated along the coast as coastal trapped waves; what were their spatial and propagation properties. The first part of the work consists of an analysis of the temporal variability and the characterization of the low-frequency fluctuations occurred during the El Ni~no events. This analysis uses the wavelet spectrum applied to time series of sea level data collected off southern Equador, Peru and northern Chile. The cross wavelet spectrum and coherence spectrum were used to evaluate the relative importance of local and remote forcing of the sea level, associated with effects of the 1997-1998 El Ni~no. In the second part, the fluctuations remotely forced wer compared with results of simple linear models and with the model of Brink and Chapman (1987), in order to obtain the coastal trapped waves properties during that extraordinary El Ni~no event. One important conclusion of these analyses was the confirmation that the intraseasonal variability observed offo Peru during the 1997-1998 El Ni~no was, in part, the result of remote and local forcing, associated with equatorial waves and the wind effect, respectively.