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

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

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

O presente trabalho verifica as principais características dos sistemas convectivos de mesoescala (SCMs), com origem continental e oceânica que, em pelo menos um momento do seu ciclo de vida, tiveram trajetória sobre a bacia Amazônica, durante um ano e meio de realização do projeto Green Ocean Amazon (GOAmazon). A análise incluiu a verificação da distribuição espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e áreas médias nas diferentes fases do ciclo de vida. Foi criada uma climatologia utilizando 14 anos de dados para comparar os resultados obtidos durante o GOAmazon. Para os SCMs que se formaram próximos às estações do GOAmazon foram realizadas análises das condições sinóticas, dinâmicas e termodinâmicas observadas durante a gênese e ao longo do ciclo de vida. Os resultados mostram que o número de ocorrências de SCMs continentais é de 7053 por ano. Em 2014 a ocorrência foi de 56,3% deste valor e em 2015 foi de 58% da climatologia para a mesma época do ano. Os SCMs ocorridos durante o GOAmazon também apresentaram menores tempos de vida, deslocamentos médios e velocidades médias. A evolução do ciclo de vida é muito similar para os SCMs de curta e longa duração, com poucas horas de diferença entre a mesma fase. O tempo que os sistemas de curta duração levam em média para alcançar a fase de maturação é de 2 a 3 horas enquanto que os SCMs de longa duração levam 5 a 6 horas. Durante o projeto GOAmazon este tempo foi igual a climatologia para SCMs de curta duração, porém variou entre 3 a 4 horas para SCMs de longa duração. A velocidade média, direção de propagação e deslocamentos médios variam de acordo com a época do ano e ao longo de toda bacia Amazônica. Os deslocamentos médios são maiores durante o inverno. A densidade média mensal de SCMs revela regiões preferenciais de gênese. São elas: 1) corrente abaixo da Cordilheira dos Andes, entre 10ºS e 20ºS/70ºW a 75ºW; 2) confluência do rio Tapajós com o rio Amazonas, por volta de 2,5ºS/54ºW; 3) sobre a Serra da Pacaraima, no Planalto das Guianas, em aproximadamente 5ºN/60ºW; 4) Serra do Imeri, no Planalto das Guianas, em 0º/65ºW e; 5) no norte do Mato Grosso, em torno de 10ºS/55ºW. Durante o projeto GOAmazon as anomalias negativas de densidade de SCMs ocorreram espalhadas ao longo de toda a bacia, com algumas regiões pontuais de maior ocorrência de sistemas. Os SCMs oceânicos ocorrem preferencialmente no período de inverno ao norte da bacia Amazônica. A frequência de ocorrência é baixa (em média 4 sistemas por mês), no entanto, eles possuem grandes áreas durante sua fase de maturação, grandes tempos de vida e deslocamentos. Como a maioria apresenta gênese muito próxima a costa, o desenvolvimento destes sistemas ocorre majoritariamente sobre a bacia Amazônica. Durante o projeto GOAmazon sua ocorrência foi muito menor comparado a climatologia e suas características médias diferentes. A análise detalhada para os 21 casos em que os SCMs ocorreram próximos às estações do GOAmazon mostrou que a combinação entre os ventos alísios direcionados para a bacia Amazônica e sistemas frontais que se aproximaram da região Tropical foram fundamentais na manutenção dos SCMs com longo ciclo de vida. Durante a ocorrência de SCMs com grandes áreas, os valores de cisalhamento foram mais altos comparados aos outros casos. Durante a maior parte dos anos 2014 e 2015 ocorreram padrões anômalos na circulação atmosférica, impulsionados por anomalias na temperatura da superfície do mar no oceano Pacífico Equatorial, o que justificaria a menor ocorrência, tempos de vida e deslocamento dos SCMs. De acordo com a literatura revisada, este é o primeiro trabalho que realiza uma análise climatológica anual da ocorrência de SCMs através de dados de alta resolução temporal e espacial com pouquíssimas falhas usando uma delimitação geográfica da bacia Amazônica, isto é, considerando somente os SCMs que em pelo menos um momento do seu ciclo de vida interagiram com a bacia Amazônica. / In the present study, we analyzed the continental and oceanic mesoscale convective systems (MCSs) that occurred over the Amazon Basin, during one year and six months of Green Ocean Amazon Project (GOAmazon). The analysis included the spatial distribution, diurnal variability, lifecycle, displacement and morphological parameters of the MCSs. A climatology using 14 years data was developed to compare the results obtained during the GOAmazon. A synoptic, thermodynamic and dynamic analysis was made for 21 MCSs that occurred next to the GOAmazon data collection sites. The climatology results show 7053 continental MCSs occurring along the year. In 2014, the occurrence was 56.3% of that value and during the period analyzed in 2015 it was 58%. The MCSs occurred during the GOAmazon also presented shorter lifecycles, displacements and speeds compared to climatology. The lifetime evolution of short lived and long lived MCSs present few hours of difference between the same phase. The time from genesis to maturation phase of short lived systems is 2 to 3 hours and for those long lived the time is 3 to 4 hours. The mean speed, direction and displacement are greater during the winter. The average density reveal preferential regions of genesis. They are: 1) downstream Andes Mountain, among 10ºS and 20ºS/70ºW and 75ºW; 2) confluence of Amazon and Tapajós Rivers, near to 2.5ºS/54ºW; 3) Pacaraima Mountains at Guyana Shield, in approximately 5ºN/60ºW; 4) Imeri Mountains at Guyana Shield, in 0º/65ºW and; 5) between north of Mato Grosso state and south of Pará state, around 10ºS/55ºW. During the GOAmazon the negative density anomalies occurred spread along the Amazon Basin, with some points of greater occurrence. The oceanic MCSs occurred preferentially in the winter season in the northeast of Amazon Basin. Their frequency of occurrence is fewer than continental, in average four MCSs per month. Nevertheless, they have large areas during their maturation phase, longer lifecycles and displacements. Most of them have genesis next to the land and their development is over the Amazon Basin. During GOAmazon their occurrence was fewer than the climatology and the features were different. The analysis for the 21 cases in which MCSs occurred next to GOAmazon stations showed that a combination of trade winds driven to Amazon Basin and frontal systems close to Tropical region were important for keeping the long lived MCSs. During occurrence of large area systems, the wind shear was greater than during other events. In most of 2014 and 2015, anomalous patterns in the atmospheric circulation, triggered by anomalous sea surface temperature in the Equatorial Pacific Ocean, occurred and this may justify the fewer occurrence of MCSs, lifecycle and displacement in that period. From our knowledge of the literature, this is the first work that makes an annual climatological analysis of MCSs occurrence through high temporal and spatial data and very few missing data using a geographical delimitation of Amazon basin. That is, considering only the MCSs that in one moment of their lifecycle, at least, interact with the Amazon Basin.

O presente trabalho verifica as principais características dos sistemas convectivos de mesoescala (SCMs), com origem continental e oceânica que, em pelo menos um momento do seu ciclo de vida, tiveram trajetória sobre a bacia Amazônica, durante um ano e meio de realização do projeto Green Ocean Amazon (GOAmazon). A análise incluiu a verificação da distribuição espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e áreas médias nas diferentes fases do ciclo de vida. Foi criada uma climatologia utilizando 14 anos de dados para comparar os resultados obtidos durante o GOAmazon. Para os SCMs que se formaram próximos às estações do GOAmazon foram realizadas análises das condições sinóticas, dinâmicas e termodinâmicas observadas durante a gênese e ao longo do ciclo de vida. Os resultados mostram que o número de ocorrências de SCMs continentais é de 7053 por ano. Em 2014 a ocorrência foi de 56,3% deste valor e em 2015 foi de 58% da climatologia para a mesma época do ano. Os SCMs ocorridos durante o GOAmazon também apresentaram menores tempos de vida, deslocamentos médios e velocidades médias. A evolução do ciclo de vida é muito similar para os SCMs de curta e longa duração, com poucas horas de diferença entre a mesma fase. O tempo que os sistemas de curta duração levam em média para alcançar a fase de maturação é de 2 a 3 horas enquanto que os SCMs de longa duração levam 5 a 6 horas. Durante o projeto GOAmazon este tempo foi igual a climatologia para SCMs de curta duração, porém variou entre 3 a 4 horas para SCMs de longa duração. A velocidade média, direção de propagação e deslocamentos médios variam de acordo com a época do ano e ao longo de toda bacia Amazônica. Os deslocamentos médios são maiores durante o inverno. A densidade média mensal de SCMs revela regiões preferenciais de gênese. São elas: 1) corrente abaixo da Cordilheira dos Andes, entre 10ºS e 20ºS/70ºW a 75ºW; 2) confluência do rio Tapajós com o rio Amazonas, por volta de 2,5ºS/54ºW; 3) sobre a Serra da Pacaraima, no Planalto das Guianas, em aproximadamente 5ºN/60ºW; 4) Serra do Imeri, no Planalto das Guianas, em 0º/65ºW e; 5) no norte do Mato Grosso, em torno de 10ºS/55ºW. Durante o projeto GOAmazon as anomalias negativas de densidade de SCMs ocorreram espalhadas ao longo de toda a bacia, com algumas regiões pontuais de maior ocorrência de sistemas. Os SCMs oceânicos ocorrem preferencialmente no período de inverno ao norte da bacia Amazônica. A frequência de ocorrência é baixa (em média 4 sistemas por mês), no entanto, eles possuem grandes áreas durante sua fase de maturação, grandes tempos de vida e deslocamentos. Como a maioria apresenta gênese muito próxima a costa, o desenvolvimento destes sistemas ocorre majoritariamente sobre a bacia Amazônica. Durante o projeto GOAmazon sua ocorrência foi muito menor comparado a climatologia e suas características médias diferentes. A análise detalhada para os 21 casos em que os SCMs ocorreram próximos às estações do GOAmazon mostrou que a combinação entre os ventos alísios direcionados para a bacia Amazônica e sistemas frontais que se aproximaram da região Tropical foram fundamentais na manutenção dos SCMs com longo ciclo de vida. Durante a ocorrência de SCMs com grandes áreas, os valores de cisalhamento foram mais altos comparados aos outros casos. Durante a maior parte dos anos 2014 e 2015 ocorreram padrões anômalos na circulação atmosférica, impulsionados por anomalias na temperatura da superfície do mar no oceano Pacífico Equatorial, o que justificaria a menor ocorrência, tempos de vida e deslocamento dos SCMs. De acordo com a literatura revisada, este é o primeiro trabalho que realiza uma análise climatológica anual da ocorrência de SCMs através de dados de alta resolução temporal e espacial com pouquíssimas falhas usando uma delimitação geográfica da bacia Amazônica, isto é, considerando somente os SCMs que em pelo menos um momento do seu ciclo de vida interagiram com a bacia Amazônica. / In the present study, we analyzed the continental and oceanic mesoscale convective systems (MCSs) that occurred over the Amazon Basin, during one year and six months of Green Ocean Amazon Project (GOAmazon). The analysis included the spatial distribution, diurnal variability, lifecycle, displacement and morphological parameters of the MCSs. A climatology using 14 years data was developed to compare the results obtained during the GOAmazon. A synoptic, thermodynamic and dynamic analysis was made for 21 MCSs that occurred next to the GOAmazon data collection sites. The climatology results show 7053 continental MCSs occurring along the year. In 2014, the occurrence was 56.3% of that value and during the period analyzed in 2015 it was 58%. The MCSs occurred during the GOAmazon also presented shorter lifecycles, displacements and speeds compared to climatology. The lifetime evolution of short lived and long lived MCSs present few hours of difference between the same phase. The time from genesis to maturation phase of short lived systems is 2 to 3 hours and for those long lived the time is 3 to 4 hours. The mean speed, direction and displacement are greater during the winter. The average density reveal preferential regions of genesis. They are: 1) downstream Andes Mountain, among 10ºS and 20ºS/70ºW and 75ºW; 2) confluence of Amazon and Tapajós Rivers, near to 2.5ºS/54ºW; 3) Pacaraima Mountains at Guyana Shield, in approximately 5ºN/60ºW; 4) Imeri Mountains at Guyana Shield, in 0º/65ºW and; 5) between north of Mato Grosso state and south of Pará state, around 10ºS/55ºW. During the GOAmazon the negative density anomalies occurred spread along the Amazon Basin, with some points of greater occurrence. The oceanic MCSs occurred preferentially in the winter season in the northeast of Amazon Basin. Their frequency of occurrence is fewer than continental, in average four MCSs per month. Nevertheless, they have large areas during their maturation phase, longer lifecycles and displacements. Most of them have genesis next to the land and their development is over the Amazon Basin. During GOAmazon their occurrence was fewer than the climatology and the features were different. The analysis for the 21 cases in which MCSs occurred next to GOAmazon stations showed that a combination of trade winds driven to Amazon Basin and frontal systems close to Tropical region were important for keeping the long lived MCSs. During occurrence of large area systems, the wind shear was greater than during other events. In most of 2014 and 2015, anomalous patterns in the atmospheric circulation, triggered by anomalous sea surface temperature in the Equatorial Pacific Ocean, occurred and this may justify the fewer occurrence of MCSs, lifecycle and displacement in that period. From our knowledge of the literature, this is the first work that makes an annual climatological analysis of MCSs occurrence through high temporal and spatial data and very few missing data using a geographical delimitation of Amazon basin. That is, considering only the MCSs that in one moment of their lifecycle, at least, interact with the Amazon Basin.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_cristiano_eichholz.pdf: 1178480 bytes, checksum: 3145cd7bbdd5409db9e7ff9d1f1706cd (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / The happening of Mesoscale Convective Systems (MCS) over a region causes impacts on the surface, that is usually associated with heavy precipitation, strong wind gusts and hail. This phenomenon is common in southern Brazil reach the Rio Grande do Sul (RS) and causes damage to its economy. Therefore the MCS study that reaching of RS is of great importance, as well as allowing a greater understanding of weather and climate of the region also provide knowledge to decision makers. Thus, the aim was to study the seasonal physics features of MCS whose genesis and maintenance happened southward of 20 º S, with life cycle of at least 6 h, with spontaneous initiation and normal dissipation and that reached the region covering the RS from 2004 to 2008, using the FORTRACC method (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters). Channel 4 Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) images from 2004/01/01 to 2008/12/31, with 4 km x 4 km spatial resolution in your subsatellite point and ½ hour temporal resolution were used. These images were provided by DSA/CPTEC/INPE (Satellite Division and Environmental Systems/Center for Weather Forecast and Climate Studies/National Institute for Space Research) and served as a database for the use of the FORTRACC method. The results showed that: i) the MCS that affected the RS occurring majority in the warmest quarter of the year (JFM), ii) in the four quarters of the study period most of the MCS that affected the RS (64.7%) had lifetime between 6 and 12 h, iii) MCS with longer life cover larger areas, and iv) the minimum temperature (Tir) had lower mean values observed in the MCS in OND and JFM, v) in all periods of the year around 6.4% of the MCS showed a more linear format, approximately 64.0% have irregular shape and about 29.6% had more circular shape, vi) lower values of Tir are related to MCS with shape close to circular (eccentricity equal to or greater than 0.5) and longer duration, vii) the three phases of the life cycle of MCS that affected the RS can occur in a distributed manner throughout the day, viii) in all periods of years the births of MCS that affected RS occur predominantly in and around the grill that covers the RS, with a tendency to start over on the west side of the grid on the mainland; ix) in all quarters there is a tendency for the mean trend preferential be from west to east. / A passagem de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) sobre uma região causa impactos em superfície, pois geralmente está associada à precipitação intensa, fortes rajadas de vento e granizo. Esse fenômeno bastante comum na região sul do Brasil afeta o Rio Grande do Sul (RS) e causa prejuízos a sua economia. Portanto o estudo dos SCM que atingem o RS é de grande importância, pois além de permitir um maior entendimento do tempo e do clima da região também fornece subsídios aos tomadores de decisão. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as características físicas sazonais dos SCM cuja gênese e manutenção ocorreu ao sul de 20ºS, que apresentaram ciclo de vida de no mínimo 6 h, que tiveram nascimento espontâneo e dissipação normal e que afetaram a região que cobre o RS durante o período de 2004 a 2008, utilizando a técnica ForTrACC (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters). Foram utilizadas as imagens brutas do satélite GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) do canal 4, com resolução espacial no seu ponto subsatelite de 4 km x 4 km e resolução temporal de ½ hora, do período de 01/01/2004 a 31/12/2008. Essas imagens foram fornecidas pela Divisão de Satélites Ambientais do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (DSA/CPTEC/INPE) e serviram como base de dados para a utilização da técnica ForTrACC. Os resultados para o período de estudo mostraram que: i) os SCM que afetaram o RS apresentaram maior número de ocorrência no período mais quente do ano (JFM); ii) nos quatro trimestres do período de estudo a maioria dos SCM que afetou o RS (64,7%) apresentaram tempo de vida entre 6 e 12h; iii) SCM com maior tempo de vida cobrem áreas maiores; iv) a temperatura mínima (Tir) apresentou valores médios menores nos SCM observados em JFM e OND; v) em todos os períodos do ano em torno de 6,4% dos SCM apresentaram formato mais linear, aproximadamente 64,0% apresentaram formato irregular e em torno de 29,6% apresentaram formato mais circular; vi) valores menores de Tir estão relacionados à SCM com formato mais próximo do formato circular (excentricidade igual ou maior do que 0,5) e com maior duração; vii) as 3 fases do ciclo de vida dos SCM que afetaram o RS podem ocorrer de forma distribuída ao longo do dia; viii) em todos os períodos do ano os nascimentos dos SCM que afetaram o RS ocorrem predominantemente dentro e em torno da grade que cobre o RS, com tendência a iniciarem mais no lado oeste da grade sobre o continente; ix) em todos os trimestres há uma tendência de a trajetória média preferencial ser de oeste para leste.

A rotina operacional de monitoramento e previsão de tempo tem mudado bastante nos últimos anos. Além de informações convencionais existentes, que são bem conhecidas nos centros operacionais, os dados obtidos por sensoriamento remoto através de satélites, radares meteorológicos e sensores de detecção de descargas atmosféricas fornecem informações vitais e em tempo real, sendo estas as principais ferramentas para a detecção e previsão de tempestades severas. Na America do Sul, em especial o nordeste da Argentina, Paraguai, Uruguai e o sul do Brasil são regiões particularmente sujeitas a ocorrência de eventos severos (precipitação intensa, granizo, enchentes e intensa atividade elétrica, além de vendavais e tornados). No sul do Brasil, a distribuição mensal de chuvas é bastante uniforme, porém com alta variabilidade diária associada, principalmente, à passagem das frentes frias pela região e aos Sistemas Convectivos de Mesoescala, que se formam nessa região. A principal atividade econômica nessa região do Brasil é a agroindústria, diretamente dependente da distribuição da precipitação para a produção, como também susceptível aos fenômenos meteorológicos adversos associados. Além desta atividade, a região sul é responsável pela produção de, aproximadamente, 35% de toda a energia elétrica utilizada no país. O objetivo principal desta pesquisa foi estudar os aspectos espaciais e temporais da atividade elétrica durante os eventos de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) e examinar as possíveis relações entre o ambiente no qual essas tempestades se desenvolvem e as características elétricas e hidrometeorológicas desses, conforme observados por um radar meteorológico Doppler, e uma rede de detecção de relâmpagos, principalmente, e também com informações de satélites meteorológicos, dados de superfície e análises de modelos numéricos. Os resultados deste trabalho mostraram a importância das características dinâmicas na região, em especial a presença dos jatos em baixos níveis com a convergência de umidade na região para a organização dos eventos de SCM, como também a distribuição dos regimes de precipitação com características distintas de estrutura de refletividade observada por radar e também de atividade elétrica durante os eventos analisados. Espera-se que os resultados deste trabalho ajudem a entender melhor a relação dos sistemas convectivos de mesoescala e sua estrutura e evolução, como observados e detectados pelos sistemas remotos de monitoramento hidrometeorológico, além de um melhor entendimento e aperfeiçoamento de nossas habilidades de análise e previsão de tempo relacionados a esses eventos severos com precipitação intensa. / The operational routine in weather monitoring and forecasting has changed a lot in the past years. Besides conventional information, well known in operational centers, data from remote sensing such as satellite, weather radars and lightning detection network provide vital information in real time, as the main tools for severe weather detection and forecasting In South America, specially northeastern Argentina, Paraguay, Uruguay and southern Brazil are regions prone to severe weather (intense precipitation, hail, floddings, lightning, tornadoes and gust winds). In the South of Brazil, monthly precipitation distribution is very uniform, but with daily variability associated, mostly, with the passage of cold fronts through the region and to mesoscale convective systems, forming in this area. The major economical activity in this region of Brazil is agroindustry, directly dependent of precipitation distribution for production and also susceptible to diverse meteorological events associated with it. Besides this activity, the south region is responsible for the production of, approximately, 35\\% of all electric energy used in the country. The main goal of this research was to study spatial and temporal aspects of the electrical activity during MCS events, as observed by a weather radar and a network of ligthning detection sensors in the south of Brazil, and to examine possible relations between the environment in which these storms develop and electrical characteristics of these weather systems, using weather radar, lightning, satellite and numerical model information. The results of this work showed the importance of the dynamic characteristics in the regial, specially the presence of low level jets and humidity convergence in the region to organize MCS events, as well as a distribution of precipitation regimes whith distinct characteristics of radar reflectivity and electrical activity during the analysed events. With this work we expect to contribute with the understanding of the relation of MCS structure and evolution as observed and detected by hydrometeorological monitoring systems and to improve the comprehension and ability to analyse and forecast such severe weather systems.

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A rotina operacional de monitoramento e previsão de tempo tem mudado bastante nos últimos anos. Além de informações convencionais existentes, que são bem conhecidas nos centros operacionais, os dados obtidos por sensoriamento remoto através de satélites, radares meteorológicos e sensores de detecção de descargas atmosféricas fornecem informações vitais e em tempo real, sendo estas as principais ferramentas para a detecção e previsão de tempestades severas. Na America do Sul, em especial o nordeste da Argentina, Paraguai, Uruguai e o sul do Brasil são regiões particularmente sujeitas a ocorrência de eventos severos (precipitação intensa, granizo, enchentes e intensa atividade elétrica, além de vendavais e tornados). No sul do Brasil, a distribuição mensal de chuvas é bastante uniforme, porém com alta variabilidade diária associada, principalmente, à passagem das frentes frias pela região e aos Sistemas Convectivos de Mesoescala, que se formam nessa região. A principal atividade econômica nessa região do Brasil é a agroindústria, diretamente dependente da distribuição da precipitação para a produção, como também susceptível aos fenômenos meteorológicos adversos associados. Além desta atividade, a região sul é responsável pela produção de, aproximadamente, 35% de toda a energia elétrica utilizada no país. O objetivo principal desta pesquisa foi estudar os aspectos espaciais e temporais da atividade elétrica durante os eventos de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) e examinar as possíveis relações entre o ambiente no qual essas tempestades se desenvolvem e as características elétricas e hidrometeorológicas desses, conforme observados por um radar meteorológico Doppler, e uma rede de detecção de relâmpagos, principalmente, e também com informações de satélites meteorológicos, dados de superfície e análises de modelos numéricos. Os resultados deste trabalho mostraram a importância das características dinâmicas na região, em especial a presença dos jatos em baixos níveis com a convergência de umidade na região para a organização dos eventos de SCM, como também a distribuição dos regimes de precipitação com características distintas de estrutura de refletividade observada por radar e também de atividade elétrica durante os eventos analisados. Espera-se que os resultados deste trabalho ajudem a entender melhor a relação dos sistemas convectivos de mesoescala e sua estrutura e evolução, como observados e detectados pelos sistemas remotos de monitoramento hidrometeorológico, além de um melhor entendimento e aperfeiçoamento de nossas habilidades de análise e previsão de tempo relacionados a esses eventos severos com precipitação intensa. / The operational routine in weather monitoring and forecasting has changed a lot in the past years. Besides conventional information, well known in operational centers, data from remote sensing such as satellite, weather radars and lightning detection network provide vital information in real time, as the main tools for severe weather detection and forecasting In South America, specially northeastern Argentina, Paraguay, Uruguay and southern Brazil are regions prone to severe weather (intense precipitation, hail, floddings, lightning, tornadoes and gust winds). In the South of Brazil, monthly precipitation distribution is very uniform, but with daily variability associated, mostly, with the passage of cold fronts through the region and to mesoscale convective systems, forming in this area. The major economical activity in this region of Brazil is agroindustry, directly dependent of precipitation distribution for production and also susceptible to diverse meteorological events associated with it. Besides this activity, the south region is responsible for the production of, approximately, 35\\% of all electric energy used in the country. The main goal of this research was to study spatial and temporal aspects of the electrical activity during MCS events, as observed by a weather radar and a network of ligthning detection sensors in the south of Brazil, and to examine possible relations between the environment in which these storms develop and electrical characteristics of these weather systems, using weather radar, lightning, satellite and numerical model information. The results of this work showed the importance of the dynamic characteristics in the regial, specially the presence of low level jets and humidity convergence in the region to organize MCS events, as well as a distribution of precipitation regimes whith distinct characteristics of radar reflectivity and electrical activity during the analysed events. With this work we expect to contribute with the understanding of the relation of MCS structure and evolution as observed and detected by hydrometeorological monitoring systems and to improve the comprehension and ability to analyse and forecast such severe weather systems.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_ mirlen_silva.pdf: 5380999 bytes, checksum: 0a2780f3032a4c42e7bb48f0a5402213 (MD5) Previous issue date: 2009-03-10 / In this work it is presented the study of 6 years of detected lightning data in association to the occurrence of mesoscale convective systems in the region located between 15ºS - 27ºS and 35ºW - 55ºW. The Lightning data were provided by FURNAS Centrais Elétricas S.A. for the period 2002-2007. Geostationary satellite images, enhanced in the infrared channel, were used to identify the cases of interest utilizing -50ºC as cloud top level temperature threshold for convective clusters. For these days, lightning detected in the study region should attain a minimum value of 1000 during 1 hour in some moment of occurrence during the identified cases. From the 565 days that satisfied this criterion, it was selected 25 cases occurred in 33 days during the years of 2003, 2005 (from October to December due to satellite images limitations), 2006 and 2007. For the period of occurrence of each one of these 25 cases, the detected lightning were counted during an interval of 15 minutes before and after the time of the satellite images used in each case to put in evidence the lightning associated to the observed convective clusters. The quantity of detected lightning in a convective cluster were related to its evolutive cycle. / Neste trabalho é apresentado o estudo de 6 anos de dados de descargas elétricas atmosféricas (DEA) detectadas em associação com a ocorrência de sistemas convectivos de mesoescala na região compreendida entre 15ºS e 27ºS e 35ºW e 55ºW. Os dados de DEA foram cedidos por FURNAS Centrais Elétricas S.A. para o período de 2002-2007. As imagens de satélite geoestacionário, realçadas no canal infravermelho, foram usadas para a identificação dos casos de estudo utilizando o valor limiar de -50ºC para temperatura dos topos das nuvens convectivas. Para estes dias, as DEA detectadas na região de estudo deveriam atingir o valor mínimo de 1000 no intervalo de 1 hora em algum momento de ocorrência dos casos identificados. Dos 565 dias contabilizados desta forma, foram selecionados 25 casos de estudo, ocorridos em 33 dias dos anos 2003, 2005 (de outubro a dezembro, por limitações nas imagens de satélite), 2006 e 2007. Para o período de ocorrência de cada um destes 25 casos, foram contabilizadas as DEA no intervalo de 15 minutos antes e depois do horário das imagens de satélite utilizadas em cada caso, para colocar em evidência as DEA associadas aos aglomerados convectivos observados. Ficou evidenciado que a quantidade de DEA detectadas em um aglomerado convectivo esteve relacionada diretamente com o ciclo evolutivo do mesmo.