SILVA, G. M. A. M. Dimensionamento, construção e realização de testes de desempenho de um tubo de vórtice que opere em baixas pressões para acionamento por energia solar. 2012. 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T11:30:12Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_gmamsilva.pdf: 6142459 bytes, checksum: 93a7909b47ff2ee651e17e57a5fce36b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-24T11:44:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_gmamsilva.pdf: 6142459 bytes, checksum: 93a7909b47ff2ee651e17e57a5fce36b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-24T11:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_gmamsilva.pdf: 6142459 bytes, checksum: 93a7909b47ff2ee651e17e57a5fce36b (MD5) Previous issue date: 2012-03-15 / This paper aims to scale, build and test a new vortex tube, operating from the use of compressed air at pressures below the pressure ranges typical of this unconventional cooling device for the purpose of obtaining drafts cold for air conditioning. For that were originally studied theoretical and experimental aspects of flow processes through tests performed in the laboratory with a commercial vortex tube. Known influence of geometric parameters (such as the ratio between the length and internal diameter of the tube and the diameter of the diaphragm hole) and the thermophysical properties (such as inlet pressure gauge in the compressed air tube and the mass flow rate of the stream cold) air in the performance of the vortex tube, gave up the step of sizing the same. After engineered and designed parts of the tube, the final steps were the manufacture of pipe and conducting experimental tests, beyond the selection of a photovoltaic array to provide the power required to drive the compressor. The results of the laboratory tests with a vortex tube counter-current type, internal diameter D equal to 16.5 mm and a length equal to fifteen times this value, and configured diaphragm orifice diameter of 0.5D showed that temperatures of the cold air flow of 9.5 °C at a mass flow of 40% of the mass flow input are obtained when delivered by the compressor inlet gauge pressure of 3 bar and volumetric flow rate of 3.15 L/s compressed air. / O presente trabalho tem como objetivos dimensionar, construir e testar um novo tubo de vórtice, que opere a partir da utilização de ar comprimido em pressões abaixo das faixas de pressão típicas deste dispositivo de refrigeração não-convencional, com o propósito de obter correntes de ar frio para climatização. Para tanto, foram inicialmente estudados aspectos teórico-experimentais dos processos de escoamento, através de testes realizados em laboratório com um tubo de vórtice comercial. Conhecida a influência dos parâmetros geométricos (tais como a razão entre o comprimento e diâmetro interno do tubo e o diâmetro do orifício do diafragma) e das propriedades termofísicas (tais como a pressão manométrica de entrada no tubo do ar comprimido e o percentual de vazão mássica da corrente de ar frio) no desempenho do tubo de vórtice, deu-se a etapa de dimensionamento do mesmo. Depois de projetadas e desenhadas as peças do tubo, as etapas finais foram a fabricação do tubo e a realização de testes experimentais, além da seleção de um arranjo fotovoltaico que forneça a potência necessária para o acionamento do compressor. Os resultados dos testes em laboratório com um tubo de vórtice do tipo contra-corrente, de diâmetro interno D igual 16,5 mm e comprimento igual a quinze vezes esse valor, e configurado com diafragma de diâmetro do orifício de 0,5D, mostraram que são obtidas temperaturas da corrente de ar frio de 9,5 ºC a uma vazão mássica de 40% da vazão mássica de entrada, quando fornecido pelo compressor pressão manométrica de entrada de 3 bar e vazão volumétrica de 3,15 L/s de ar comprimido.

Os ciclones secundários são sistemas que ainda não são bem definidos e, assim, são fenômenos de difícil previsibilidade, necessitando de mais estudos para identificar os sinais que disparam seu desenvolvimento. Neste estudo realizou-se um levantamento climatológico e estudo numérico de ciclogênese secundária no sudoeste do Oceano Atlântico Sul com o objetivo de obter informações sobre a atuação destes sistemas e entender os processos dinâmicos envolvidos no seu desenvolvimento. Para o período entre 1980 e 2010, a climatologia mostra que uma média de 3,9 sistemas secundários se forma por ano no Oceano Atlântico Sul. Estes sistemas ocorrem com maior e menor frequência nos meses frios e quentes, respectivamente. Dois tipos distintos de ciclones secundários foram encontrados. TIPO1 que se forma a leste e na região da frente quente do ciclone primário. Estes sistemas se desenvolvem sob advecção quente nos baixos níveis e pouca influência de anomalias de vorticidade potencial (VP) de altos níveis; TIPO2 se desenvolve a oeste/noroeste do ciclone primário onde predomina forte advecção fria em baixos níveis. No entanto, fluxos de calor e umidade intensos contribuem para aquecer a baixa troposfera e em altos níveis são forçados por anomalias de VP. Simulações numéricas com o modelo Weather Research and Forecasting (WRF) indicam os fluxos de calor sensível e latente na superfície como mecanismos de intensificação dos ciclones secundários TIPO1 e TIPO2, sendo o fluxo de calor latente mais importante no abaixamento de pressão destes sistemas. Os experimentos numéricos mostram que o ciclone do TIPO2 não se desenvolve na ausência de anomalia de VP, enquanto que o TIPO1 se desenvolve mais fraco e atrasado no tempo. A análise por separação de fatores indica que a anomalia de VP e algum outro mecanismo não relacionado aos fatores avaliados nas simulações tiveram papel disparador no ciclone do TIPO1, enquanto a interação da anomalia de VP com os fluxos de superfície atuou como intensificador. No TIPO2, o desenvolvimento ocorreu unicamente pela atuação da anomalia de VP, a qual também agiu como um intensificador juntamente com os fluxos de calor e umidade, bem como os processos de interação entre estes dois fatores. / Secondary cyclones are systems that are not well defined yet and they are difficult to predict, requiring further studies to identify the signals that trigger their development. In this study we carried out a climatology and numerical study of secondary cyclogenesis over the southwestern South Atlantic Ocean in order to obtain information about these systems and understand the dynamic processes involved in its development. The climatology for the period 1980-2010 shows that an average of 3.9 secondary systems per year develops in the southwestern South Atlantic Ocean. These systems occur with more and less frequency in the colder and warmer months, respectively. Two distinct types of secondary cyclones were found. TYPE1 forms eastward and over the warm front region of the primary cyclone. These systems develop due to warm advection at lower levels and relatively weak influence of potential vorticity (PV) anomalies at upper levels. TYPE2 develops westward/northwestward of the primary cyclone where strong cold advection predominates at lower levels. However, in this type, the lower troposphere is heated due to intense heat and moisture fluxes and at upper levels it is forced by PV anomalies. Numerical simulations using the Weather Research and Forecasting model (WRF) indicate that the sensible and latent heat fluxes on surface act as intensification mechanisms for both TYPE1 and TYPE2 secondary cyclones and that the latent heat flux influences more on decreasing the pressure in these systems. The numerical experiments show that the cyclone TYPE2 does not develop in the absence of PV anomalies, while the TYPE1 does, but it is relatively weaker and delayed in time. Factors separation analysis indicates that the PV anomaly and some other mechanism unrelated to the factors evaluated in the simulations have a triggering role in the development of the secondary cyclone TYPE1, while the interaction of PV anomaly with surface fluxes acted to intensify the cyclone. The TYPE2 development occurred solely due to PV anomaly, which also acted to intensifying together with heat/moisture fluxes on surface as well as the interaction processes of these two factors.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Matemática, 2018. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF). / Neste trabalho estudamos escoamentos de fluidos magnéticos em uma cavidade com paredes móveis. Propomos uma formulação vorticidade-função de corrente para resolver o escoamento e a equação de evolução da magnetização. As equações que regem o escoamento foram discretizadas utilizando o método de diferenças finitas. Identificamos os principais parâmetros físicos adimensionais do problema como o número de Reynolds, coeficiente de pressão magnético, tempo de relaxação magnética, magnetização de saturação e a intensidade adimensional do campo aplicado. O campo magnético é gerado por um fio condutor pelo qual passa uma corrente elétrica permanente. O fluido é considerado fracamente magnetizável e o campo magnético é localmente constante. Desta forma, o limite magnetostático das equações de Maxwell é satisfeito fracamente. Com esta geometria bem conhecida estudamos os efeitos de cada um dos termos da equação da magnetização no escoamento. Vimos que o termo convectivo da equação da magnetização transporta fluido magnético no escoamento causando mudanças na magnetização local do fluido no regime permanente. O termo da vorticidade intensifica os desvios angulares da magnetização e verificou-se que o termo precessional é um termo restaurador da magnetização. A fim de obter escoamentos com distribuições de velocidades e vorticidade mais intensas em toda a cavidade, estudamos várias configurações de paredes móveis na cavidade e observamos mudanças cada vez mais significativas no regime permanente quanto mais paredes se moviam. Observou-se que para altos valores do coeficiente de pressão magnética, os escoamentos na ausência do termo precessional, ou seja, para fluidos magnéticos simétricos, o regime das equações governantes não são mais permanentes estacionários, e sim periódicos. Além disso, o aumento do coeficiente de pressão magnética nos leva a regimes aperiódicos. Finalmente, simulações preliminares com campo homogêneo foram realizadas na tentativa de isolarmos os efeitos do termo de precessão na equação da magnetização e do termo de torque magnético no rotacional da equação de Navier-Stokes. / In this work we studied flows of magnetic fluids in a lid driven cavity. We proposed a vorticity-streamfunction formulation to solve the flow and an evolution equation for the magnetization. The equations governing the flow are solved using a finite differences scheme. We identified the main dimensionless physical parameters of the problem as the Reynolds number, magnetic pressure coefficient, magnetic relaxation time, saturation magnetization and the dimensionless intensity of the applied field. The magnetic field is generated by a conductive wire through which a permanent electric current passes. The fluid is considered weakly magnetizable and the magnetic field is locally constant. In this way, the magnetostatic limit of Maxwell's equations is satisfied weakly. With this well-known geometry we study the effects of each of the terms of the magnetization equation in the flow. We have seen that the convective term of the magnetization equation carries magnetic fluid in the flow causing changes in the local magnetization of the fluid in the steady state. The vorticity term intensifies the angular deviations of magnetization and it has been found that the precessional term is a magnetization restoring term. In order to obtain flows with more intense distributions of velocities and vorticity throughout the cavity, we studied several configurations of moving walls in the cavity and observed more and more significant changes in the permanent regime as more walls moved. It was observed that for high values of the magnetic pressure coefficient, flows in the absence of the precessional term, that is, for symmetrical magnetic fluids, the steady state regime of the flow is not stationary, but periodic. In addition, the increase in the magnetic pressure coefficient leads us to aperiodic regimes. Finally, preliminary simulations with homogeneous field were performed in an attempt to isolate the effects of the precession term on the magnetization equation and the magnetic torque term in the rotational of the Navier-Stokes equation.

Os ciclones secundários são sistemas que ainda não são bem definidos e, assim, são fenômenos de difícil previsibilidade, necessitando de mais estudos para identificar os sinais que disparam seu desenvolvimento. Neste estudo realizou-se um levantamento climatológico e estudo numérico de ciclogênese secundária no sudoeste do Oceano Atlântico Sul com o objetivo de obter informações sobre a atuação destes sistemas e entender os processos dinâmicos envolvidos no seu desenvolvimento. Para o período entre 1980 e 2010, a climatologia mostra que uma média de 3,9 sistemas secundários se forma por ano no Oceano Atlântico Sul. Estes sistemas ocorrem com maior e menor frequência nos meses frios e quentes, respectivamente. Dois tipos distintos de ciclones secundários foram encontrados. TIPO1 que se forma a leste e na região da frente quente do ciclone primário. Estes sistemas se desenvolvem sob advecção quente nos baixos níveis e pouca influência de anomalias de vorticidade potencial (VP) de altos níveis; TIPO2 se desenvolve a oeste/noroeste do ciclone primário onde predomina forte advecção fria em baixos níveis. No entanto, fluxos de calor e umidade intensos contribuem para aquecer a baixa troposfera e em altos níveis são forçados por anomalias de VP. Simulações numéricas com o modelo Weather Research and Forecasting (WRF) indicam os fluxos de calor sensível e latente na superfície como mecanismos de intensificação dos ciclones secundários TIPO1 e TIPO2, sendo o fluxo de calor latente mais importante no abaixamento de pressão destes sistemas. Os experimentos numéricos mostram que o ciclone do TIPO2 não se desenvolve na ausência de anomalia de VP, enquanto que o TIPO1 se desenvolve mais fraco e atrasado no tempo. A análise por separação de fatores indica que a anomalia de VP e algum outro mecanismo não relacionado aos fatores avaliados nas simulações tiveram papel disparador no ciclone do TIPO1, enquanto a interação da anomalia de VP com os fluxos de superfície atuou como intensificador. No TIPO2, o desenvolvimento ocorreu unicamente pela atuação da anomalia de VP, a qual também agiu como um intensificador juntamente com os fluxos de calor e umidade, bem como os processos de interação entre estes dois fatores. / Secondary cyclones are systems that are not well defined yet and they are difficult to predict, requiring further studies to identify the signals that trigger their development. In this study we carried out a climatology and numerical study of secondary cyclogenesis over the southwestern South Atlantic Ocean in order to obtain information about these systems and understand the dynamic processes involved in its development. The climatology for the period 1980-2010 shows that an average of 3.9 secondary systems per year develops in the southwestern South Atlantic Ocean. These systems occur with more and less frequency in the colder and warmer months, respectively. Two distinct types of secondary cyclones were found. TYPE1 forms eastward and over the warm front region of the primary cyclone. These systems develop due to warm advection at lower levels and relatively weak influence of potential vorticity (PV) anomalies at upper levels. TYPE2 develops westward/northwestward of the primary cyclone where strong cold advection predominates at lower levels. However, in this type, the lower troposphere is heated due to intense heat and moisture fluxes and at upper levels it is forced by PV anomalies. Numerical simulations using the Weather Research and Forecasting model (WRF) indicate that the sensible and latent heat fluxes on surface act as intensification mechanisms for both TYPE1 and TYPE2 secondary cyclones and that the latent heat flux influences more on decreasing the pressure in these systems. The numerical experiments show that the cyclone TYPE2 does not develop in the absence of PV anomalies, while the TYPE1 does, but it is relatively weaker and delayed in time. Factors separation analysis indicates that the PV anomaly and some other mechanism unrelated to the factors evaluated in the simulations have a triggering role in the development of the secondary cyclone TYPE1, while the interaction of PV anomaly with surface fluxes acted to intensify the cyclone. The TYPE2 development occurred solely due to PV anomaly, which also acted to intensifying together with heat/moisture fluxes on surface as well as the interaction processes of these two factors.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-08-22T15:55:18Z No. of bitstreams: 1 patrickpaolosilva.pdf: 827989 bytes, checksum: 4b999603b88e942d6a198df927687f78 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-09-03T16:33:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 patrickpaolosilva.pdf: 827989 bytes, checksum: 4b999603b88e942d6a198df927687f78 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T16:33:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 patrickpaolosilva.pdf: 827989 bytes, checksum: 4b999603b88e942d6a198df927687f78 (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Formulações alternativas para a descrição da dinâmica de fluidos, tem se mostrado de grande importância. Destas, chamamos atenção para o conjunto de equações tipo Maxwell, que tem como variáveis principais a vorticidade e o vetor de Lamb na descrição do fluido, pois possibilitam uma estrutura matemática análoga a das equações de Maxwell no vácuo para o eletromagnetismo clássico. Neste trabalho, vamos apresentar a obtenção do sistema de equações tipo Maxwell, bem como a derivação da representação covariante para o fluido. Será abordado o caso de um fluido inicialmente neutro e, em seguida, carregado. Por fim, apresentamos a evolução da circulação e da helicidade do fluido, com a intenção de identificar suas fontes, onde apresentamos um novo termo relacionado à geração de helicidade que não consta na literatura especializada / Alternative formulations for the description of fluid dynamics have been shown to be of major importance. From these last ones, we call attention to the Maxwell-type set of equations, which have as main variables the vorticity and the Lamb vector in the fluid description, since they make possible a mathematical structure analogous to Maxwell's equations in vacuum for classical electromagnetism. In this work, we will present the Maxwell equation system, as well as the derivation of the covariant representation for the fluid. We will address the case of a fluid initially compressible and viscous, and after that, a charged one. Finally, we present the evolution of the circulation and the helicity of the fluid, with the intention of identifying its sources, where we present a new term related to the generation of helicity which does not appear in the specialized literature.

[pt] Abreu (1967) estudou o problema do escoamento bi-dimensional viscoso, incomprenssível, com vorticidadade constante, aplicado ao escoamento simético em torno de uma cunha infinita. Este trabalho adorda o problema de Abreu para acaso em que o fluido em escoamento acha-se a uma temperatura constante e a superfície da cunha é não-isotérmica, ocorrendo o surgimento de uma camada limite térmica. Foi aplicado o método das expressões assintóticas acopladas. Existem quatro problemas a serem resolvidos: dois externos e dois internos. A solução desses problemas conduz a solução assintótica do problema para altos valores do número de Reynolds. Foi resolvido o sistema composto pelas equações de Navier-Stokes, continuide e energia. É apresentada a solução geral para semi-ângulos de cunha entre 0 grau e 90 graus, e a solução numérica para casos particulares de semi-ângulos de 0 grau, 18 graus, 72 graus e para valores de Prandtl iguais a 0.7, 1 e 10. / [en] Abreu (1967) studied the two-dimensional ,inconpressible, constant vorticity flow past an infinite wedge. In the present work the problem solved by Abreu is considered for the case where a constant temperature fluid flows past an infinite wedge with non-isothernal surface, thus given rise to a thermal boundary layer. The matched asyntotic expansion netod,as present in Van Dyke(1962), was applied to the solution of the problem. According to Van Dyke there are four problems leads to the desired asynpotic solution for large values of the Reynolds number. The solution defines a system forned by the Navier Strokes, continuity and energy equations. The asym ptotic expansions found by Abreu (1967) for the hydrodynamic problem i.e for the continuity and Navier-Stokes equations were used in our solution. Although a general analytical solution was found for any angle of the wedge between 0 degree and 90 degrees numerical solutions are show for the particular semi-angle values of 0 degree, 18 degrees and 72 degrees and Prandt 1 numbers values of 0.7,1.0 and 10.

A interação entre troposfera e estratosfera tem grande influência e é de grande importância nos processos de ciclogênese em superfície. Entretanto, não se conhece exatamente a frequência destas interações e nem como podem influenciar na intensidade de ciclones em geral. Este trabalho tem como objetivo geral estudar como os altos níveis da atmosfera afetam o desenvolvimento de ciclones em superfície na América do Sul e Oceano Atlântico Sul, utilizando o conceito de vorticidade potencial (VP). Através de dados de ciclones rastreados em superfície e VP em 300 hPa desenvolveu-se um algoritmo que associa automaticamente os ciclones em superfície com anomalias de vorticidade potencial (AVP). Para o período 1998-2003, fez-se então a separação dos ciclones em associados (AAVP) e não-associados (NAVP) a AVP. De forma geral, observou-se que a maior parte dos ciclones AAVP concentra-se na região oceânica extratropical e os NAVP preferencialmente na região continental próximo de 30°S e em latitudes subtropicais. Para todo o período analisado, o número total de ciclones AAVP (55%) superou o número de NAVP (45%), sendo o ano de 2002 o único que apresentou número maior de eventos NAVP. Quanto à distribuição sazonal, os ciclones AAVP são mais frequentes nos meses de inverno e primavera, enquanto que os NAVP nos meses de verão. O tempo de vida dos NAVP é menor que dos AAVP, além de possuírem menor intensidade (de acordo com a pressão central média). Além destes fatores, a distância percorrida e a velocidade médias dos ciclones NAVP são menores do que dos AAVP. As composições dos campos sinóticos mostram que nos eventos NAVP, independente da estação do ano, a troposfera é mais quente que nos AAVP. Nos NAVP a forçante térmica é essencial para a formação do ciclone, enquanto que nos AAVP a AVP induz vorticidade ciclônica primeiro em altos níveis, que então se propaga para baixos níveis. Através da análise dos campos sinóticos, notou-se maior baroclinia nos casos NAVP, pois tanto os cavados em altos e médios níveis quanto a corrente de jato permanecem favorecendo o desenvolvimento do ciclone em superfície, enquanto que nos AAVP o centro do ciclone em superfície está verticalmente quase alinhado ao cavado. Centros de vorticidade relativa ciclônica em 500 hPa desprendem-se do escoamento de oeste em todas as estações para os casos AAVP, porém, no verão, isto também é visto nos NAVP. / The process of troposphere-stratosphere interaction has influence and is very important on surface cyclogenesis. However, the frequency of these interactions and how they influence the intensity of cyclones is not known exactly. The main objective of this work is to study how the upper levels affect the development of surface cyclones in South America and South Atlantic Ocean using the concept of potential vorticity (PV). Cyclone tracking data and 300 hPa PV were used to develop an algorithm that automatically associates the surface cyclones with potential vorticity anomaly (PVA). For the period 1998-2003, the cyclones were separated as associated (APVA) and non-associated (NPVA) with PVA. In general, it was observed that most of the APVA cyclone was concentrated in extratropical oceanic region, while NPVA cyclones form over the continent preferably around 30°S and subtropics. The total number of APVA cyclones (55%) exceeds the number of NPVA (45%), except for 2002. In regard to seasonal distribution, the APVA cyclones are more frequent in winter and spring months while NPVA in summer months. The lifetime of NPVA cyclones is shorter and they are less intense than APVA (according to the average central pressure). In addition to these factors, the mean traveled distance and mean velocity are smaller in the NPVA than in APVA. The composites of the synoptic fields show that in NPVA events, regardless of the season, the troposphere is warmer than in APVA. In NPVA cases the thermal forcing is essential to the cyclogenesis, while in the APVA the cyclonic vorticity induced by PVA at upper levels propagating to low levels is more important. The NPVA cases present more baroclinic characteristics which the upper and mid-level troughs accompanied by the jet stream favoring the surface cyclone development, whereas in the APVA the surface cyclone center remains almost vertically aligned with these troughs. For APVA cases, the centers of cyclonic vorticity at 500 hPa detach from westerly flow in all seasons however in summer this is also seen in NPVA.

A interação entre troposfera e estratosfera tem grande influência e é de grande importância nos processos de ciclogênese em superfície. Entretanto, não se conhece exatamente a frequência destas interações e nem como podem influenciar na intensidade de ciclones em geral. Este trabalho tem como objetivo geral estudar como os altos níveis da atmosfera afetam o desenvolvimento de ciclones em superfície na América do Sul e Oceano Atlântico Sul, utilizando o conceito de vorticidade potencial (VP). Através de dados de ciclones rastreados em superfície e VP em 300 hPa desenvolveu-se um algoritmo que associa automaticamente os ciclones em superfície com anomalias de vorticidade potencial (AVP). Para o período 1998-2003, fez-se então a separação dos ciclones em associados (AAVP) e não-associados (NAVP) a AVP. De forma geral, observou-se que a maior parte dos ciclones AAVP concentra-se na região oceânica extratropical e os NAVP preferencialmente na região continental próximo de 30°S e em latitudes subtropicais. Para todo o período analisado, o número total de ciclones AAVP (55%) superou o número de NAVP (45%), sendo o ano de 2002 o único que apresentou número maior de eventos NAVP. Quanto à distribuição sazonal, os ciclones AAVP são mais frequentes nos meses de inverno e primavera, enquanto que os NAVP nos meses de verão. O tempo de vida dos NAVP é menor que dos AAVP, além de possuírem menor intensidade (de acordo com a pressão central média). Além destes fatores, a distância percorrida e a velocidade médias dos ciclones NAVP são menores do que dos AAVP. As composições dos campos sinóticos mostram que nos eventos NAVP, independente da estação do ano, a troposfera é mais quente que nos AAVP. Nos NAVP a forçante térmica é essencial para a formação do ciclone, enquanto que nos AAVP a AVP induz vorticidade ciclônica primeiro em altos níveis, que então se propaga para baixos níveis. Através da análise dos campos sinóticos, notou-se maior baroclinia nos casos NAVP, pois tanto os cavados em altos e médios níveis quanto a corrente de jato permanecem favorecendo o desenvolvimento do ciclone em superfície, enquanto que nos AAVP o centro do ciclone em superfície está verticalmente quase alinhado ao cavado. Centros de vorticidade relativa ciclônica em 500 hPa desprendem-se do escoamento de oeste em todas as estações para os casos AAVP, porém, no verão, isto também é visto nos NAVP. / The process of troposphere-stratosphere interaction has influence and is very important on surface cyclogenesis. However, the frequency of these interactions and how they influence the intensity of cyclones is not known exactly. The main objective of this work is to study how the upper levels affect the development of surface cyclones in South America and South Atlantic Ocean using the concept of potential vorticity (PV). Cyclone tracking data and 300 hPa PV were used to develop an algorithm that automatically associates the surface cyclones with potential vorticity anomaly (PVA). For the period 1998-2003, the cyclones were separated as associated (APVA) and non-associated (NPVA) with PVA. In general, it was observed that most of the APVA cyclone was concentrated in extratropical oceanic region, while NPVA cyclones form over the continent preferably around 30°S and subtropics. The total number of APVA cyclones (55%) exceeds the number of NPVA (45%), except for 2002. In regard to seasonal distribution, the APVA cyclones are more frequent in winter and spring months while NPVA in summer months. The lifetime of NPVA cyclones is shorter and they are less intense than APVA (according to the average central pressure). In addition to these factors, the mean traveled distance and mean velocity are smaller in the NPVA than in APVA. The composites of the synoptic fields show that in NPVA events, regardless of the season, the troposphere is warmer than in APVA. In NPVA cases the thermal forcing is essential to the cyclogenesis, while in the APVA the cyclonic vorticity induced by PVA at upper levels propagating to low levels is more important. The NPVA cases present more baroclinic characteristics which the upper and mid-level troughs accompanied by the jet stream favoring the surface cyclone development, whereas in the APVA the surface cyclone center remains almost vertically aligned with these troughs. For APVA cases, the centers of cyclonic vorticity at 500 hPa detach from westerly flow in all seasons however in summer this is also seen in NPVA.

Com a finalidade de estudar as perturbações médias sobre a Plataforma Continental Sudeste (PCSE) causadas pela passagem de uma frente fria durante o verão, obteve-se um estado básico médio de correntes. Esse campo médio foi obtido com o POM (Princeton Ocean Model) através de simulação diagnóstica, seguida por curta rodada prognostica. As correntes modeladas para o verão na Plataforma Continental Sudeste assemelharam-se em alguns aspectos a correntes obtidas em fundeios de correntógrafos realizados pela Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN), e pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo, durante os projetos Ciculação Oceânica na Região Oeste do Atlântico Sul (COROAS) e Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul (DEPROAS), validando os resultados do modelo Durante a passagem da frente fria as correntes invertem em cerca de seis a nove horas após a passagem do sistema frontal por cada região da PCSE. As etapas da subsidência costeira foram modeladas, ocorrendo transporte de deriva do vento em direção à costa, na camada superficial (0-10m), e transporte de compensação ao longo da coluna d\'água, havendo empilhamento de água na região costeira. A força de gradiente de pressão barotrópica desenvolvida implicou na formação e intensificação do jato costeiro em direção a menores latitudes. Durante esse estado transiente associado à passagem do sistema frontal, a Água Tropical aproxima-se da costa em nível sub-superficial, misturando-se com as águas da plataforma continental A porção da Plataforma Continental Sudeste localizada ao sul da Ilha de São Sebastião é a que responde com maior intensidade à passagem do sistema meteorológico frontal. Na direção transversal à costa, predomina o balanço geostrófico, o qual é intensificado durante a passagem da frente fria, enquanto que ao longo da costa as águas são desviadas do referido balanço pela tensão de cisalhamento do vento e pela aceleração local. Em Cananéia, ocorre a maior amplitude de variação do nível do mar, que pode estar associada a um mecanismo de ressonância entre os ventos do sistema frontal e Ondas de Plataforma Continental geradas pelo vento, uma vez que possuem velocidades de propagação próximas. A plataforma continental adquire vorticidade relativa ciclônica durante a passagem da frente fria. / In order to study the pertubations caused on the South Brazil Bigth (SBB) caused by the passage of a cold front during Summer, a mean basic state for currents was obtained using the POM (Princeton Ocean Model) through diagnostic simulation, followed by a short round prognostic. The mean currents modeled are in certain instancies similar to the currents measured by meter moorings deployed by the Directorate of Hydrography and Navigation (DHN), and by Oceanographic Institute of the University São Paulo during the Projects Oceanic Circulation in the Western South Atlantic (COROAS) and Dynamic of the Ecosystem of the Shelf of the Western South Atlantic Region (DEPROAS), validating results model. During the cold front passage, the currents invert six to nine hours after the passage of the frontal system through each region of the SBB. The stages of coastal subsidence were modeled, with coastward wind drift transport at superficial layer and offshore compensation transport throughout the water column, with piling of water in the coastal region. The strength of the barotropic pressure gradient developed caused the formation and intensification of a coastal jet. During this transient stage associated with the passage of the frontal system, the Tropical Water approaches the coast within sub-surface layer, mixing with continental shelf waters. The portion of SBB located to the South of São Sebastião Island is the portion which is most influenced by the passage of the frontal system. In a normal direction to the coast, the geostrophic balance predominates, being intensified during the passage of the cold front, while along the coast, the waters is diverted from this balance by the wind stress and by the local acceleration, which tend to have opposite signs. Near Cananéia, there is the highest sea level elevation, which may be associated with a mechanism of resonance between the winds of the frontal system and the Continental Shelf Waves generated by the wind, since they have the same speed of propagation. The continental shelf acquires cyclonic relative vorticity during the passage of the cold front.

A Confluência Brasil-Malvinas (CBM) é formada pelo encontro da Corrente do Brasil (CB) com a Corrente das Malvinas (CM) no Atlântico Sul e, por constituir o encontro de correntes de contorno oeste (CCO), é demarcada por um intenso gradiente horizontal de temperatura. A inclinação das isopicnais na porção mais quente de regiões de encontro de duas CCO favorece a formação de águas modais ao final do inverno. O estudo de águas modais subtropicais ainda é incipiente no Atlântico Sul, quando comparado com os diversos trabalhos versando sobre o fenômeno em outras regiões do mundo. A realização do primeiro cruzeiro oceanográfico especificamente planejado para o estudo de águas modais na região da CBM e de retroflexão da CB permitiu verificar a anisotropia desse extenso corpo d\'água, cuja espessura e profundidades máxima e mínima variam mormente com a latitude em que o fenômeno ocorre. Os dados fornecidos pelos perfiladores Argo lançados durante o cruzeiro, e ainda em operação na região da CBM, corroboraram tal observação e revelaram o limite norte da região de formação da água modal subtropical do sudoeste do Atlântico Sul (AMSTAS) em torno da latitude de 34°S. A comparação dos resultados obtidos in situ com os dados do modelo oceânico HYCOM, numa simulação de 4 anos, permitiu observar a mesma anisotropia e limite norte da área de formação. Embora relativamente curta, a série temporal viabilizou a primeira estimativa de volume da AMSTAS e uma avaliação preliminar dos processos envolvidos na dissipação da AMSTAS recém formada. O emprego de dados de satélites altímetros para o cálculo do calor armazenado (CA) na região de estudo permitiu verificar que a instabilidade apresentada na série temporal de dados do modelo HYCOM se deve sobretudo à dinâmica de mesoescala na região mais próxima do encontro das duas CCO. A análise do CA na região onde foi realizado o cruzeiro oceanográfico do estudo, permitiu identificar mais claramente a existência de diferentes padrões de calor armazenado coincidentes com áreas típicas de formação, os quais não ocorreram em áreas que continham AMSTAS apenas afundada. / The Brazil-Malvinas confluence zone (BMCZ) is an energetic region of the South Atlantic Ocean where the Brazilian Current (BC) and the Malvinas Current (MC) meet. As a convergence area of Western Boundary Currents (WBC), it is marked by intense horizontal temperature gradients. The inclination of isopycnals in the warm side of WBC convergence zone enables the formation of mode water at the end of winter. The study of subtropical mode waters in the South Atlantic is still incipient compared to similar investigations conducted in other regions of the world. The first oceanographic cruise specifically dedicated to the study of mode waters in the BMCZ and the BC retroflection helped verify the anisotropy of such extensive water masses, whose maximum and minimum thickness and depth vary mainly with the latitude where these phenomenon occur. Data derived from Argo profilers released during the cruise and currently still operating in the BMCZ, support this observation and indicate the northern limit of the formation region of the Southwestern Atlantic subtropical mode water (SASTMW) near latitude 34°S. Comparison of in situ results with those obtained from a 4-years simulation with the HYCOM ocean model, indicates similar anisotropy and northern limit of the formation area. Despite its relatively small length, this time series enabled the first estimation of the SASTMW volume, and a preliminary validation of the processes involved in the dissipation of newly formed SASTMW. The use of satellite altimetry data for the computation of heat content in the study area helped conclude that the instability observed in the time series of the HYCOM model output is due to mesoscale dynamics near the convergence zone of the BC and the MC. Analysis of heat content in the region where the oceanographic cruise was conducted helped identify the existence of different patterns in heat content, that coincide with typical formation areas but not with areas where SASTMW is already submerged.