Variações temporais na tensão de cisalhamento do vento, na Plataforma Continental Sudeste do Brasil (PCSE), perturbam o equilíbrio geostrófico gerando movimentos com frequências próximas à inercial local. Estas perturbações se propagam horizontalmente e verticalmente, interagindo com o fluxo médio e alterando as características hidrográficas e hidrodinâmicas. Foram analisados dados observacionais de corrente, registrados por correntógrafos fundeados às isóbatas de 50 m e 100 m, ao largo de Arraial do Cabo (RJ) e Ubatuba (SP), de vento registrados por bóias meteorológicas e de salinidade e temperatura perfilados em função da profundidade em estações hidrográficas, obtidos no âmbito do Projeto DEPROAS (Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul), entre 2001 e 2002. Os resultados das análises indicaram que a média de duração dos eventos de oscilações inerciais é 7,5 dias com desvio padrão de 3,8 dias, sendo 6,8 o número médio de oscilações em cada evento (desvio padrão de 3,3 oscilações). O período inercial efetivo médio foi calculado em 26,5 h com deslocamento médio da frequência inercial em 12,2%, devido ao desvio Doppler causado pelas interações com a vorticidade relativa do fluxo básico. As correntes inerciais horizontais, filtradas a partir das séries correntográficas, apresentaram valores entre 3 e 10 cm/s. Foi observada propagação vertical das oscilações inerciais e calculado o valor da velocidade de grupo vertical em -2,59 .10-2 cm.s-1. A partir desse resultado, foi obtido o valor de 28,3 m de profundidade para o valor máximo de velocidade vertical das partículas de água na onda interna inercial forçada pela oscilação das isotermas, em acordo com resultados observados de máxima corrente inercial logo abaixo da camada de mistura. O valor calculado para a amplitude da oscilação vertical das isotermas foi 17,2 m, próximo aos 19 m registrado com os resultados observacionais em períodos de mudança do campo de ventos. O modelo numérico hidrodinâmico ROMS (Regional Ocean Modelling System) comprovou resultados observacionais em relação à capacidade de mudanças na tensão de cisalhamento do vento, em períodos menores que o inercial local, gerarem oscilações inerciais. Os resultados numéricos com o ROMS permitiram analisar a interação das oscilações inerciais com o fluxo médio em diferentes regiões da PCSE, através de diferentes condições de estratificação da coluna de água e, a partir da trajetória de pseudoderivadores, estimar os raios das trajetórias com ordem 10 km. / Temporal variations in the wind stress, on the South Brazil Bight, disturb the geostrophic equilibrium and generate motion with near inertial frequencies. The disturbances propagate horizontally and vertically, interacting with the basic motions and altering the hydrodynamics and hydrographic characteristics. Observational data of currents, collected by currentmeters deployed in the 50 m and 100 m isobaths, offshore Arraial do Cabo (RJ) and Ubatuba (SP), of winds collected in meteorological buoys and of salinity and temperature vertically profiled in hydrographic stations, during the project DEPROAS (Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul), in the years of 2001 and 2002, have been analyzed. Results showed that the mean duration of the inertial oscillations events is 7.5 days, with standard deviation of 3.8 days, being 6.8 the mean number of oscillations in each event (standard deviation of 3.3 oscillations). The calculated mean effective inertial period is 26.5 h, with a mean difference of the local inertial frequency of 12.2% due to the Doppler shift caused by interactions with the relative vorticity of the basic flow. The horizontal inertial currents, filtered from the current time series, presented values between 3 and 10 cm/s. Vertical propagation of the inertial oscillations were observed and the calculated value for the vertical group velocity was -2.59 . 10-2 cm/s. From these results, the calculated value for the depth of maximum water vertical velocity was 28.3 m for the internal inertial wave forced by the isotherms oscillations, in accordance with results observed of maximum vertical velocities occurring below the mixing layer. The calculated value for the amplitude of vertical oscillations of isotherms was 17.2 m, approximately equal to the 19 m observed in the data set during periods of wind shift. The numerical hydrodynamical model ROMS (Regional Ocean Modeling System) confirmed the observational results that changes in the wind field with periods smaller than the local inertial period generate inertial oscillations. The numerical results with ROMS allowed to analyze the interaction between the inertial oscillations and the basic flow in different regions of the South Brazil Bight, due to vertical different stratification characteristics of the sea water, and from the trajectories of pseudo-drifters it was possible to estimate the radius of the trajectories as having order of magnitude of 10 km.

Variações temporais na tensão de cisalhamento do vento, na Plataforma Continental Sudeste do Brasil (PCSE), perturbam o equilíbrio geostrófico gerando movimentos com frequências próximas à inercial local. Estas perturbações se propagam horizontalmente e verticalmente, interagindo com o fluxo médio e alterando as características hidrográficas e hidrodinâmicas. Foram analisados dados observacionais de corrente, registrados por correntógrafos fundeados às isóbatas de 50 m e 100 m, ao largo de Arraial do Cabo (RJ) e Ubatuba (SP), de vento registrados por bóias meteorológicas e de salinidade e temperatura perfilados em função da profundidade em estações hidrográficas, obtidos no âmbito do Projeto DEPROAS (Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul), entre 2001 e 2002. Os resultados das análises indicaram que a média de duração dos eventos de oscilações inerciais é 7,5 dias com desvio padrão de 3,8 dias, sendo 6,8 o número médio de oscilações em cada evento (desvio padrão de 3,3 oscilações). O período inercial efetivo médio foi calculado em 26,5 h com deslocamento médio da frequência inercial em 12,2%, devido ao desvio Doppler causado pelas interações com a vorticidade relativa do fluxo básico. As correntes inerciais horizontais, filtradas a partir das séries correntográficas, apresentaram valores entre 3 e 10 cm/s. Foi observada propagação vertical das oscilações inerciais e calculado o valor da velocidade de grupo vertical em -2,59 .10-2 cm.s-1. A partir desse resultado, foi obtido o valor de 28,3 m de profundidade para o valor máximo de velocidade vertical das partículas de água na onda interna inercial forçada pela oscilação das isotermas, em acordo com resultados observados de máxima corrente inercial logo abaixo da camada de mistura. O valor calculado para a amplitude da oscilação vertical das isotermas foi 17,2 m, próximo aos 19 m registrado com os resultados observacionais em períodos de mudança do campo de ventos. O modelo numérico hidrodinâmico ROMS (Regional Ocean Modelling System) comprovou resultados observacionais em relação à capacidade de mudanças na tensão de cisalhamento do vento, em períodos menores que o inercial local, gerarem oscilações inerciais. Os resultados numéricos com o ROMS permitiram analisar a interação das oscilações inerciais com o fluxo médio em diferentes regiões da PCSE, através de diferentes condições de estratificação da coluna de água e, a partir da trajetória de pseudoderivadores, estimar os raios das trajetórias com ordem 10 km. / Temporal variations in the wind stress, on the South Brazil Bight, disturb the geostrophic equilibrium and generate motion with near inertial frequencies. The disturbances propagate horizontally and vertically, interacting with the basic motions and altering the hydrodynamics and hydrographic characteristics. Observational data of currents, collected by currentmeters deployed in the 50 m and 100 m isobaths, offshore Arraial do Cabo (RJ) and Ubatuba (SP), of winds collected in meteorological buoys and of salinity and temperature vertically profiled in hydrographic stations, during the project DEPROAS (Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul), in the years of 2001 and 2002, have been analyzed. Results showed that the mean duration of the inertial oscillations events is 7.5 days, with standard deviation of 3.8 days, being 6.8 the mean number of oscillations in each event (standard deviation of 3.3 oscillations). The calculated mean effective inertial period is 26.5 h, with a mean difference of the local inertial frequency of 12.2% due to the Doppler shift caused by interactions with the relative vorticity of the basic flow. The horizontal inertial currents, filtered from the current time series, presented values between 3 and 10 cm/s. Vertical propagation of the inertial oscillations were observed and the calculated value for the vertical group velocity was -2.59 . 10-2 cm/s. From these results, the calculated value for the depth of maximum water vertical velocity was 28.3 m for the internal inertial wave forced by the isotherms oscillations, in accordance with results observed of maximum vertical velocities occurring below the mixing layer. The calculated value for the amplitude of vertical oscillations of isotherms was 17.2 m, approximately equal to the 19 m observed in the data set during periods of wind shift. The numerical hydrodynamical model ROMS (Regional Ocean Modeling System) confirmed the observational results that changes in the wind field with periods smaller than the local inertial period generate inertial oscillations. The numerical results with ROMS allowed to analyze the interaction between the inertial oscillations and the basic flow in different regions of the South Brazil Bight, due to vertical different stratification characteristics of the sea water, and from the trajectories of pseudo-drifters it was possible to estimate the radius of the trajectories as having order of magnitude of 10 km.

Today, ocean modeling is fast developing as a versatile tool for the study of earth’s climate, local marine ecosystems and coastal engineering applications. Though the field of ocean modeling began in the early 1950s along with the development of climate models and primitive computers, even today, the state-of-the-art ocean models have their own limitations. Many issues still remain such as the uncertainity in the parameterisation of essential processes that occur on spatial and temporal scales smaller than that can be resolved in model calculations, atmospheric forcing of the ocean and the boundary and initial conditions. The advent of data assimilation into ocean modeling has heralded a new era in the field of ocean modeling and oceanic sciences. “Data assimilation” is a methodology in which observations are used to improve the forecasting skill of operational meteorological models. The study in the present thesis mainly focuses on obtaining a four dimensional realization (the spatial description coupled with the time evolution) of the oceanic flow that is simultaneously consistent with the observational evidence and with the dynamical equations of motion and to provide initial conditions for predictions of oceanic circulation and tracer distribution. A good implementation of data assimilation can be achieved with the availability of large number of good quality observations of the oceanic fields as both synoptic and in-situ data. With the technology in satellite oceanography and insitu measurements advancing by leaps over the past two decades, good synoptic and insitu observations of oceanic fields have been achieved. The current and expected explosion in remotely sensed and insitu measured oceanographic data is ushering a new age of ocean modeling and data assimilation. The thesis presents results of analysis of the impact of data assimilation in an ocean general circulation model of the North Indian Ocean. In this thesis we have studied the impact of assimilation of temperature and salinity profiles from Argo floats and Sea Surface height anomalies from satellite altimeters in a Sigma-coordinate Indian Ocean model. An ocean data assimilation system based on the Regional Ocean Modeling System (ROMS) for the Indian Ocean is used. This model is implemented, validated and applied in a climatological simulation experiment to study the circulation in the Indian Ocean. The validated model is then used for the implementation of the data assimilation system for the Indian Ocean region. This dissertation presents the qualitative and quantitative comparisons of the model simulations with and without subsurface temperature and salinity profiles and sea surface height anamoly data assimilation for the Indian Ocean region. This is the first ever reported data assimilation studies of the Argo subsurface temperature and salinity profile data with ROMS in the Indian Ocean region.