This thesis was funded by the Natural Environment Research Council (NERC) and is presented in an alternative thesis format. The thesis consists of three separate journal articles which form a coherent research project. Paper 1 investigates the development of strong winds in a dry, idealised extratropical cyclone using the horizontal momentum equation. In particular, the southwest wind maximum that develops was found to contain air parcels from three airstreams. The development of the horizontal along-flow forces around the cyclone and along trajectories entering the southwest wind maximum were analysed. An attempt to extend this methodology to a moist, idealised extratropical cyclone was made. However, the effect of adding moisture to the initial condition was found to be negligible. The reasons for this are explored in Paper 2, which documents this finding: that the effect of moisture on the development of an idealised, baroclinic wave is sensitive to the choice of initial condition. Paper 3 applies the horizontal momentum equation diagnostics to an intense, marine extratropical cyclone that brought strong winds to Ireland and the United Kingdom on 12 February 2014. The development of strong winds in Cyclone Tini was investigated by turning off latent heat release and surface fluxes. In the absence of latent heat release a weaker wind maximum developed. However, the simulation without surface fluxes had a very similar vertical structure of the horizontal wind to the full-physics simulation, but a weaker surface wind maximum. The reason for this weaker wind maximum was analysed using the quasigeostrophic omega equation. This analysis demonstrated a maximum in forcing for descent southwest of the low both in the full-physics simulation and in the simulation without surface fluxes, however strong winds were prevented from reaching the surface in the simulation without surface fluxes because of a more stable boundary layer around the bent-back front.

Muitos são os benefícios provenientes da arborização de vias públicas, como aumento da vida útil do asfalto por meio do sombreamento, filtragem de poluentes, absorção de CO2, interceptação da água da chuva e da radiação solar e mitigação de ilhas de calor; porém, por questões culturais, é considerada muitas vezes pela população como algo negativo, cujas folhas entopem calhas, raízes destroem calçadas, troncos e folhas atrapalham fiação elétrica e, principalmente, elas estão susceptíveis às quedas. A pesquisa teve como objetivo estudar o comportamento das quedas de árvores no município de Piracicaba/SP, Brasil, com atenção especial ao regime de ventos na cidade, baseado em dados fornecidos pelo Corpo de Bombeiros de Piracicaba, Secretaria de Defesa do Meio Ambiente de Piracicaba (SEDEMA) e Estação Meteorológica da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ). De caráter inédito, o principal resultado foi a relação direta entre quedas e zonas urbanizadas, que, em constantes alterações no uso do solo, acabam por danificar a sustentação das árvores (raízes), fato justificado pela alta concentração de quedas na parte central (36,7%), com destaque para as estações da primavera e do verão, ou seja, ventos e chuvas, na qual, juntas, somaram 78,0% do total. O período de retorno esperado para ventos superiores a 75 km h-1, classificados como temporais na Escala de Vento de Beaufort, foi de 2,8 eventos por ano. Enquanto verificou-se o predomínio de ventos alísios de sudeste, pertencentes ao quarto quadrante, a direção das rajadas de vento teve maior variação e, assim, com predomínio daqueles ventos, é recomendável instalações de parques industriais nas zonas norte, noroeste e oeste, haja vista a importância de evitar que os poluentes adentrem a cidade. As espécies de maior vulnerabilidade foram: Pachira aquatica Aubl. (monguba), Handroanthus sp. (ipê roxo) e Tipuana tipu (Benth.) Kuntze (tipuana). Por meio de simulação microclimática computacional, utilizando o programa ENVI-met versão 3.1, em dois estudos de caso, sendo um em bairro residencial e outro na Praça José Bonifácio, foi possível identificar locais de maior atenção quanto às quedas de árvores, em função da rugosidade do local, capaz de alterar a velocidade e a direção do vento. / There are many benefits from public roads afforestation, such as longer pavement life through shading, filtering pollutants, CO2 absorption, intercepting rainfall and solar radiation and mitigating heat islands; however, due cultural issues, is often regarded by the population as something negative, whose leaves clog gutters, roots destroy sidewalks, stems and leaves disrupt electrical wiring and, mainly, they are susceptible to falls. The research aimed to study the behavior of falling trees in Piracicaba/SP, Brazil, with special attention to the wind regime in the city, based on data provided by the Piracicaba Fire Department, Secretariat of Defense of the Environment of Piracicaba (SEDEMA) and Meteorological Station Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ). From unedited character, the main result was the direct relationship between falls and urbanized areas, which, in constant changes in land use, end up damaging the support of trees (roots), a fact explained by the high concentration of falls in the central part (36.7%), highlighted to the spring and summer seasons, i.e., winds and rains, which, together, totaling 78.0% of the total cases. The payback period expected to winds who exceeding 75 km h-1, classified as storms in the Beaufort Wind Scale, was 2.8 events per year. While there was a predominance of trade winds from the Southeast, belonging to the fourth quadrant, the direction of the gusts of wind had greater variation and, thus, with those predominant winds, it recommend installation of industrial parks in North, Northwest and West areas, since the importance of avoiding that pollutants enter into the city. The most vulnerable species were: Pachira aquatica Aubl. (Guiana Chestnut), Handroanthus sp. (Purple Ipe) and Tipuana tipu (Benth.) Kuntze (Tipuana). Through computational microclimate simulation, using the software ENVI-met version 3.1, in two case studies, being one in a residential area and another in the José Bonifácio Square, it was possible to identify locals of more attention as the falling trees, based on the local roughness, able to change the speed and direction of the wind.

Muitos são os benefícios provenientes da arborização de vias públicas, como aumento da vida útil do asfalto por meio do sombreamento, filtragem de poluentes, absorção de CO2, interceptação da água da chuva e da radiação solar e mitigação de ilhas de calor; porém, por questões culturais, é considerada muitas vezes pela população como algo negativo, cujas folhas entopem calhas, raízes destroem calçadas, troncos e folhas atrapalham fiação elétrica e, principalmente, elas estão susceptíveis às quedas. A pesquisa teve como objetivo estudar o comportamento das quedas de árvores no município de Piracicaba/SP, Brasil, com atenção especial ao regime de ventos na cidade, baseado em dados fornecidos pelo Corpo de Bombeiros de Piracicaba, Secretaria de Defesa do Meio Ambiente de Piracicaba (SEDEMA) e Estação Meteorológica da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ). De caráter inédito, o principal resultado foi a relação direta entre quedas e zonas urbanizadas, que, em constantes alterações no uso do solo, acabam por danificar a sustentação das árvores (raízes), fato justificado pela alta concentração de quedas na parte central (36,7%), com destaque para as estações da primavera e do verão, ou seja, ventos e chuvas, na qual, juntas, somaram 78,0% do total. O período de retorno esperado para ventos superiores a 75 km h-1, classificados como temporais na Escala de Vento de Beaufort, foi de 2,8 eventos por ano. Enquanto verificou-se o predomínio de ventos alísios de sudeste, pertencentes ao quarto quadrante, a direção das rajadas de vento teve maior variação e, assim, com predomínio daqueles ventos, é recomendável instalações de parques industriais nas zonas norte, noroeste e oeste, haja vista a importância de evitar que os poluentes adentrem a cidade. As espécies de maior vulnerabilidade foram: Pachira aquatica Aubl. (monguba), Handroanthus sp. (ipê roxo) e Tipuana tipu (Benth.) Kuntze (tipuana). Por meio de simulação microclimática computacional, utilizando o programa ENVI-met versão 3.1, em dois estudos de caso, sendo um em bairro residencial e outro na Praça José Bonifácio, foi possível identificar locais de maior atenção quanto às quedas de árvores, em função da rugosidade do local, capaz de alterar a velocidade e a direção do vento. / There are many benefits from public roads afforestation, such as longer pavement life through shading, filtering pollutants, CO2 absorption, intercepting rainfall and solar radiation and mitigating heat islands; however, due cultural issues, is often regarded by the population as something negative, whose leaves clog gutters, roots destroy sidewalks, stems and leaves disrupt electrical wiring and, mainly, they are susceptible to falls. The research aimed to study the behavior of falling trees in Piracicaba/SP, Brazil, with special attention to the wind regime in the city, based on data provided by the Piracicaba Fire Department, Secretariat of Defense of the Environment of Piracicaba (SEDEMA) and Meteorological Station Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ). From unedited character, the main result was the direct relationship between falls and urbanized areas, which, in constant changes in land use, end up damaging the support of trees (roots), a fact explained by the high concentration of falls in the central part (36.7%), highlighted to the spring and summer seasons, i.e., winds and rains, which, together, totaling 78.0% of the total cases. The payback period expected to winds who exceeding 75 km h-1, classified as storms in the Beaufort Wind Scale, was 2.8 events per year. While there was a predominance of trade winds from the Southeast, belonging to the fourth quadrant, the direction of the gusts of wind had greater variation and, thus, with those predominant winds, it recommend installation of industrial parks in North, Northwest and West areas, since the importance of avoiding that pollutants enter into the city. The most vulnerable species were: Pachira aquatica Aubl. (Guiana Chestnut), Handroanthus sp. (Purple Ipe) and Tipuana tipu (Benth.) Kuntze (Tipuana). Through computational microclimate simulation, using the software ENVI-met version 3.1, in two case studies, being one in a residential area and another in the José Bonifácio Square, it was possible to identify locals of more attention as the falling trees, based on the local roughness, able to change the speed and direction of the wind.