O sistema de correntes composto pela Corrente do Brasil (CB) e Corrente de Contorno Intermediária (CCI), 20°S e 28°S, são talvez um dos menos estudados sistemas de correntes de contorno subtropical de todo oceano. Dentro desta região, a CB desenvolve vigorosos meandros e vórtices. Uma combinação de simulações numéricas e estudos observacionais representam importantes ferramentas para investigar este fenômeno. Medidas diretas de velocidade são raras e usualmente restritas a curtos intervalos de tempo, para que padrões de longo termo sejam descritos. Similarmente, dados hidrográficos quase sinóticos e dados de ADCP são esparsos. Por outro lado, dados de XBT armazenados pela Marinha do Brasil são abundantes. Investigaremos aqui como que perfis de temperatura (T) amostrados por XBT podem complementar a climatologia regional e serem utilizados para gerar campos de inicialização e assimilação para modelos numéricos. Um método para a construção de perfis sintéticos de salinidade (S) é proposto considerando o complexo padrão da curva TS da região, o formato do perfil da temperatura in situ e a salinidade superficial. Mais especificamente, salinidade superficial e o perfil adimensional da temperatura in situ são usados para a reconstrução da salinidade nos primeiros 200 m da coluna de água, para perfis com profundidade local superior a 1899 m. O perfil não dimensional da salinidade climatológica é usado para as reconstruções no intervalo de 900-1300 m. Este perfil é então redimensionalizado usando valores estimados pela relação TS climatológica em seus extremos. A reconstrução do perfil de salinidade nas demais porções da coluna de água se dá pelo ajuste linear de um polinômio S(T), para cada intervalo de 25 m. Também é necessária a extrapolação dos perfis verticais de temperatura a partir da profundidade máxima de 1800 m (máxima profundidade das sondas de XBT) até o fundo. Propusemos aqui a utilização de um perfil climatológico de T não dimensional, para então fazer a redimensionalização e extensão da estrutura vertical de temperatura até a profundidade local. Cálculos geostróficos utilizando dados provenientes de cruzeiros hidrográficos quase sinóticos são empregados para testar a metodologia. Uma comparação entre o método proposto e as velocidades geostróficas calculadas por outras metodologias é conduzida. Esta comparação inclui velocidades geostróficas calculadas mediante salinidade constante (S=35), uma adaptação da teoria baseada em ajustes polinomiais para a curva TS, e mediante um polinômio ajustado diretamente entre anomalia do volume específico e temperatura. O método proposto neste trabalho foi o que melhor reproduziu, em termos médios, a estrutura vertical de correntes e o respectivo transporte de volume associado, dentre todos aqueles testados. Em particular, o transporte de volume da CB foi praticamente idêntico ao valor obtido com os campos in situ. / The Brazil Current (BC) and the Intermediate Western Boundary Current (IWBC) between 20°S and 28°S are perhaps two of the less studied subtropical boundary currents of the world ocean. Within this region, the BC develops vigorous meanders and rings. A combination of numerical simulations and observational studies are important tools to unravel these phenomena. Direct current measurements are rare and usually too short to depict the mean, long term circulation patterns. Similarly, quasi-synoptic hydrographic and ADCP data in the region are sparse. On the other hand, XBT data archived by the Brazilian Navy are abundant. Here we investigate how XBT temperature (T) profiles may improve the study region climatology and be used to generate initialization fields for numerical models. A method for constructing synthetic salinity (S) profiles is proposed considering the complex shape of the TS curve of the area, the shape of the in situ temperature profile and surface salinity. More specifically, surface salinity and nondimensionalized in situ temperature profiles are used for reconstructing salinity in the upper 200 m of the water column for locations with local depth greater than 1899 m. The mean nondimensionalized climatological salinity profile is used for the depth interval between 900 and 1300 m. The nondimensionalized profile is then redimensionalized using values estimated by the climatological TS relationship in its extrema. The salinity vertical profile of the remaining portions of the water column by linear fitting S to T each 25 m interval. It is also necessary to vertically extrapolate the temperature profiles from 1800 m (maximum depth reached by the XBT probes) to the ocean bottom. We propose using the nondimensionalized climatological T profile and the values of the temperature sampled at 1800 m as well as the bottom climatological temperature to redimensionalize it and extend the temperature vertical structure to the local depth. Geostrophic calculations using data from recent quasi-synoptic hydrographic surveys in the area are employed to test the methodology. A comparison between the currently proposed method and the geostrophic velocities calculated by other techniques is conducted. This comparison also includes geostrophic velocity estimates considering: constant salinity (S=35), an adaptation of classical techniques based solely on the TS curve shape, and by direct relating specific volume anomaly and temperature. The method proposed in this work is the one which best reproduces the current vertical structure and current volume transport in mean terms among all tested. In particular, the BC volume transport is virtually identical to the values obtained with the in situ fields.

Variabilidades de longo período têm sido detectadas no padrão de ventos em larga escala no hemisfério sul, com base em dados observacionais, reanálises e modelos. Estudos recentes têm sugerido algumas respostas oceânicas a mudanças no padrão atmosférico, desde a migração da Frente Subtropical, ao aumento do Vazamento das Agulhas e à intensificação dos giros subtropicais (GS). Apesar da importância do Atlântico Sul (AS) na distribuição global de calor, ainda não está claro a variabilidade de sua circulação e suas respostas às mudanças no campo do vento em larga escala. O presente estudo tem como objetivo investigar, usando resultados de uma simulação com o modelo numérico HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), a variabilidade do transporte de volume da Corrente do Brasil (CB) em sua região central (∼30ºS) frente ao campo de vento da Reanálise I do NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Centers for Atmospheric Research). Os produtos do NCEP/NCAR apresentam intensificação e deslocamento em direção ao polo do cinturão de ventos de oeste no hemisfério sul (HS), o que ocasiona alteração do rotacional da tensão de cisalhamento do vento, ao longo de toda a bacia do AS, e a migração para sul das linhas de rotacional nulo e máximo em latitudes subtropicais. Mesmo com a intensificação do rotacional médio sobre o AS, a série computada do fluxo de retorno do transporte integrado de Sverdrup em 30ºS, através dos dados da reanálise, demonstram uma diminuição entre os anos de 1960 e 2010. Este comportamento é coerente com a tendência à redução do rotacional mediado zonalmente ao longo da mesma latitude. O transporte da CB computado com resultados do HYCOM apresenta uma tendência próxima à encontrada para o transporte de Sverdrup integrado, de cerca de 0,1 Sv por década, e estas apresentam correlação máxima de 0,6 com defasagem de 2 anos. Ao longo de 30°S, a leste da CB modelada, é encontrado um fluxo para norte identificado como o retorno de uma célula de recirculação, com transporte médio de 4,25±2,87Sv. Este fluxo também apresenta tendência à redução, a qual poderia estar relacionada com uma migração para sul de toda a estrutura da recirculação, acompanhando o deslocamento da confluência Brasil-Malvinas e da Frente Subtropical. O transporte residual na borda oeste (CB+Recirculação) apresenta uma intensificação do fluxo para sul, a qual poderia indicar um fortalecimento do GS, o que estaria em concordância com a intensificação e maior abrangência da Alta Subtropical observada no campo de Reanálise I. No entanto não foi encontrada correlação significativa entre o campo de vento e a variabilidade do transporte residual ao longo da fronteira oeste. / Long term variability has been detected in the South Hemisphere large-scale wind pattern, using models, reanalysis and observations. Recent studies have suggested an oceanic response to changes in the atmospheric pattern, such as the Subtropical Front migration, increase in the Agulhas leakage and intensification of the subtropical gyre (SG). Despite the importance of the South Atlantic in the global heat distribution, the variability of its circulation and response to changes in the large-scale wind field remains unclear. The current study aims to investigate, from a numerical simulation using HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), the variability of the Brazilian Current (BC) volume transport at its central region (∼30ºS) according to the wind field from Reanalysis I - NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research). The NCEP/NCAR results show an intensification and a poleward shift of the Southern Hemisphere westerly winds, leading changes in the wind curl along the SA, and a southern migration of the zero and maximum curl lines in subtropical latitudes. Even with the intensification of the mean wind curl over the SA, the time series of integrated Sverdrup return flow transport at 30ºS show a decrease between 1960 and 2010. This pattern is in agreement with the reduction trend in the zonal mean curl along the same latitude. The computed BC transport by HYCOM results present a similar trend to the integrated Sverdup transport (approximately 0.1 Sv per decade), with a 0.6 maximum correlation with a 2 year delay. Along the 30ºS, close to the western boundary, a north flow was identified as the return of a recirculation cell, with a 4,25±2,87 Sv mean transport. This flow also presents a reduction trend, which could be related to southern migration of the entire recirculation structure, following the Brazil-Malvinas confluence and Subtropical Front displacement. The residual transport at the western boundary (BC+Recirculation) shows an increase in the south flow that could indicates an increase of the SG, which is in agreement with the intensification and expansion of the Subtropical Ridge observed in the Reanalysis I. However, no significant correlation between the wind field and residual transport variability along the western boundary was found.

O sistema de correntes composto pela Corrente do Brasil (CB) e Corrente de Contorno Intermediária (CCI), 20°S e 28°S, são talvez um dos menos estudados sistemas de correntes de contorno subtropical de todo oceano. Dentro desta região, a CB desenvolve vigorosos meandros e vórtices. Uma combinação de simulações numéricas e estudos observacionais representam importantes ferramentas para investigar este fenômeno. Medidas diretas de velocidade são raras e usualmente restritas a curtos intervalos de tempo, para que padrões de longo termo sejam descritos. Similarmente, dados hidrográficos quase sinóticos e dados de ADCP são esparsos. Por outro lado, dados de XBT armazenados pela Marinha do Brasil são abundantes. Investigaremos aqui como que perfis de temperatura (T) amostrados por XBT podem complementar a climatologia regional e serem utilizados para gerar campos de inicialização e assimilação para modelos numéricos. Um método para a construção de perfis sintéticos de salinidade (S) é proposto considerando o complexo padrão da curva TS da região, o formato do perfil da temperatura in situ e a salinidade superficial. Mais especificamente, salinidade superficial e o perfil adimensional da temperatura in situ são usados para a reconstrução da salinidade nos primeiros 200 m da coluna de água, para perfis com profundidade local superior a 1899 m. O perfil não dimensional da salinidade climatológica é usado para as reconstruções no intervalo de 900-1300 m. Este perfil é então redimensionalizado usando valores estimados pela relação TS climatológica em seus extremos. A reconstrução do perfil de salinidade nas demais porções da coluna de água se dá pelo ajuste linear de um polinômio S(T), para cada intervalo de 25 m. Também é necessária a extrapolação dos perfis verticais de temperatura a partir da profundidade máxima de 1800 m (máxima profundidade das sondas de XBT) até o fundo. Propusemos aqui a utilização de um perfil climatológico de T não dimensional, para então fazer a redimensionalização e extensão da estrutura vertical de temperatura até a profundidade local. Cálculos geostróficos utilizando dados provenientes de cruzeiros hidrográficos quase sinóticos são empregados para testar a metodologia. Uma comparação entre o método proposto e as velocidades geostróficas calculadas por outras metodologias é conduzida. Esta comparação inclui velocidades geostróficas calculadas mediante salinidade constante (S=35), uma adaptação da teoria baseada em ajustes polinomiais para a curva TS, e mediante um polinômio ajustado diretamente entre anomalia do volume específico e temperatura. O método proposto neste trabalho foi o que melhor reproduziu, em termos médios, a estrutura vertical de correntes e o respectivo transporte de volume associado, dentre todos aqueles testados. Em particular, o transporte de volume da CB foi praticamente idêntico ao valor obtido com os campos in situ. / The Brazil Current (BC) and the Intermediate Western Boundary Current (IWBC) between 20°S and 28°S are perhaps two of the less studied subtropical boundary currents of the world ocean. Within this region, the BC develops vigorous meanders and rings. A combination of numerical simulations and observational studies are important tools to unravel these phenomena. Direct current measurements are rare and usually too short to depict the mean, long term circulation patterns. Similarly, quasi-synoptic hydrographic and ADCP data in the region are sparse. On the other hand, XBT data archived by the Brazilian Navy are abundant. Here we investigate how XBT temperature (T) profiles may improve the study region climatology and be used to generate initialization fields for numerical models. A method for constructing synthetic salinity (S) profiles is proposed considering the complex shape of the TS curve of the area, the shape of the in situ temperature profile and surface salinity. More specifically, surface salinity and nondimensionalized in situ temperature profiles are used for reconstructing salinity in the upper 200 m of the water column for locations with local depth greater than 1899 m. The mean nondimensionalized climatological salinity profile is used for the depth interval between 900 and 1300 m. The nondimensionalized profile is then redimensionalized using values estimated by the climatological TS relationship in its extrema. The salinity vertical profile of the remaining portions of the water column by linear fitting S to T each 25 m interval. It is also necessary to vertically extrapolate the temperature profiles from 1800 m (maximum depth reached by the XBT probes) to the ocean bottom. We propose using the nondimensionalized climatological T profile and the values of the temperature sampled at 1800 m as well as the bottom climatological temperature to redimensionalize it and extend the temperature vertical structure to the local depth. Geostrophic calculations using data from recent quasi-synoptic hydrographic surveys in the area are employed to test the methodology. A comparison between the currently proposed method and the geostrophic velocities calculated by other techniques is conducted. This comparison also includes geostrophic velocity estimates considering: constant salinity (S=35), an adaptation of classical techniques based solely on the TS curve shape, and by direct relating specific volume anomaly and temperature. The method proposed in this work is the one which best reproduces the current vertical structure and current volume transport in mean terms among all tested. In particular, the BC volume transport is virtually identical to the values obtained with the in situ fields.

Variabilidades de longo período têm sido detectadas no padrão de ventos em larga escala no hemisfério sul, com base em dados observacionais, reanálises e modelos. Estudos recentes têm sugerido algumas respostas oceânicas a mudanças no padrão atmosférico, desde a migração da Frente Subtropical, ao aumento do Vazamento das Agulhas e à intensificação dos giros subtropicais (GS). Apesar da importância do Atlântico Sul (AS) na distribuição global de calor, ainda não está claro a variabilidade de sua circulação e suas respostas às mudanças no campo do vento em larga escala. O presente estudo tem como objetivo investigar, usando resultados de uma simulação com o modelo numérico HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), a variabilidade do transporte de volume da Corrente do Brasil (CB) em sua região central (∼30ºS) frente ao campo de vento da Reanálise I do NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Centers for Atmospheric Research). Os produtos do NCEP/NCAR apresentam intensificação e deslocamento em direção ao polo do cinturão de ventos de oeste no hemisfério sul (HS), o que ocasiona alteração do rotacional da tensão de cisalhamento do vento, ao longo de toda a bacia do AS, e a migração para sul das linhas de rotacional nulo e máximo em latitudes subtropicais. Mesmo com a intensificação do rotacional médio sobre o AS, a série computada do fluxo de retorno do transporte integrado de Sverdrup em 30ºS, através dos dados da reanálise, demonstram uma diminuição entre os anos de 1960 e 2010. Este comportamento é coerente com a tendência à redução do rotacional mediado zonalmente ao longo da mesma latitude. O transporte da CB computado com resultados do HYCOM apresenta uma tendência próxima à encontrada para o transporte de Sverdrup integrado, de cerca de 0,1 Sv por década, e estas apresentam correlação máxima de 0,6 com defasagem de 2 anos. Ao longo de 30°S, a leste da CB modelada, é encontrado um fluxo para norte identificado como o retorno de uma célula de recirculação, com transporte médio de 4,25±2,87Sv. Este fluxo também apresenta tendência à redução, a qual poderia estar relacionada com uma migração para sul de toda a estrutura da recirculação, acompanhando o deslocamento da confluência Brasil-Malvinas e da Frente Subtropical. O transporte residual na borda oeste (CB+Recirculação) apresenta uma intensificação do fluxo para sul, a qual poderia indicar um fortalecimento do GS, o que estaria em concordância com a intensificação e maior abrangência da Alta Subtropical observada no campo de Reanálise I. No entanto não foi encontrada correlação significativa entre o campo de vento e a variabilidade do transporte residual ao longo da fronteira oeste. / Long term variability has been detected in the South Hemisphere large-scale wind pattern, using models, reanalysis and observations. Recent studies have suggested an oceanic response to changes in the atmospheric pattern, such as the Subtropical Front migration, increase in the Agulhas leakage and intensification of the subtropical gyre (SG). Despite the importance of the South Atlantic in the global heat distribution, the variability of its circulation and response to changes in the large-scale wind field remains unclear. The current study aims to investigate, from a numerical simulation using HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), the variability of the Brazilian Current (BC) volume transport at its central region (∼30ºS) according to the wind field from Reanalysis I - NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research). The NCEP/NCAR results show an intensification and a poleward shift of the Southern Hemisphere westerly winds, leading changes in the wind curl along the SA, and a southern migration of the zero and maximum curl lines in subtropical latitudes. Even with the intensification of the mean wind curl over the SA, the time series of integrated Sverdrup return flow transport at 30ºS show a decrease between 1960 and 2010. This pattern is in agreement with the reduction trend in the zonal mean curl along the same latitude. The computed BC transport by HYCOM results present a similar trend to the integrated Sverdup transport (approximately 0.1 Sv per decade), with a 0.6 maximum correlation with a 2 year delay. Along the 30ºS, close to the western boundary, a north flow was identified as the return of a recirculation cell, with a 4,25±2,87 Sv mean transport. This flow also presents a reduction trend, which could be related to southern migration of the entire recirculation structure, following the Brazil-Malvinas confluence and Subtropical Front displacement. The residual transport at the western boundary (BC+Recirculation) shows an increase in the south flow that could indicates an increase of the SG, which is in agreement with the intensification and expansion of the Subtropical Ridge observed in the Reanalysis I. However, no significant correlation between the wind field and residual transport variability along the western boundary was found.

Made available in DSpace on 2014-06-12T22:58:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1450_1.pdf: 5592906 bytes, checksum: ee249cf0e24173d03ea680507f31d56d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Atlântico tropical compreendido entre 20ºN e 20ºS apresenta-se hoje como chave para o entendimento das mudanças climáticas na Terra. Duas regiões despertam particular interesse: A banda equatorial do Atlântico onde o sistema de correntes interage com forçantes térmicos superficiais e ressurgência de Ekman, como a área sudoeste do Atlântico tropical (05°S-25°S / 20°W-47°W), onde parte da Corrente Sul Equatorial (CSE) penetra pela borda leste e contribui com muitas das correntes de fronteira oeste ao longo da plataforma continental brasileira. Entretanto, a variabilidade da dinâmica nestas regiões, que se mostra importante por sua contribuição sobre o clima da região nordeste do Brasil, apresenta-se pouco estudada. O presente trabalho investigou estes importantes sistemas do Atlântico tropical utilizando o ROMS (Regional Ocean Model System). A primeira área de estudo compreendida entre 20°S-20°N e 42°W 15°E, com resolução horizontal de 1/6º e 30 camadas sigma (que acompanham o terreno). Variações sazonais do transporte zonal, estrutura das correntes e distribuição da TSM (Março e Agosto) obtidos numericamente foram avaliados e comparados com dados: de literatura, experimentais do PIRATA e observados por satélite. Os resultados desta simulação mostram que o modelo é capaz de reproduzir os principais aspectos da Subcorrente Equatorial (SE), Contra-corrente Norte Equatorial (CNE), Corrente do Golfo (CG) e os ramos central e norte dos sistemas de Corrente Sul Equatorial (cCSE/nCSE), em diferentes seções ao longo do equador. A comparação entre a estrutura térmica nos primeiros 500 m simulada e do Programa PIRATA mostra uma Camada de Mistura (MLD) bem reproduzida, particularmente, a ressurgência que induz uma MLD mais rasa verificada nas boias mais à leste durante o inverno austral até o final da primavera austral. A evolução sazonal do sistema Piscina Quente do Atlântico Sul (SAWP) Língua Fria (Cold Tongue) foi bem representado, que é importante para futuras previsões de variabilidade climática sobre as fronteiras continentais da parte sudoeste do Atlântico tropical. Do lado sudoeste do Atlântico tropical (05°S-25°S / 20°W-47°W), O ROMS (Regional Ocean Model System) foi utilizado pela primeira vez nesta área para simular a circulação oceânica utilizando uma malha de resolução horizontal de 1/12º com 40 camadas sigma, que acompanham o terreno, para resolução vertical. Para avaliação preliminar da configuração do ROMS adotada foram analisadas as distribuições superficiais e verticais de temperatura, além de calculadas as evoluções sazonais da camada bem misturada e dos balanços, atmosféricos e oceânicos, envolvendo a troca de calor dentro da camada bem misturada. A ordem de grandeza das componentes oceânicas (principalmente a difusão vertical e a advecção horizontal) é da mesma ordem de grandeza dos forçantes atmosféricos e quase sempre opostos entre si, com alguma diferença de fase e transporte dentro das camadas mais superficiais. Resultados de variabilidade interanual foram comparados com os primeiros dois anos de perfis de temperatura observados advindos dos três fundeios do programa PIRATA-SWE (Projeto PIRATA, Extensão Sudoeste). A estrutura térmica simulada nas camadas mais superficiais do oceano está em concordância com os resultados obtidos in situ. Resultados de simulação apontam para uma larga e relativamente fraca CSE, composta por uma sequência de núcleos não bem definidos e próximos a superfície. O transporte que flui para oeste da CSE nos primeiros 400 m de profundidade ao longo da seção que atravessa as boias PIRATA-SWE, calculado para simulação do ROMS entre 2005-2007, apresenta um volume médio transportado de 14,9 Sv, com um máximo observado em JFM (15,7 Sv) e um mínimo durante MJJ (13.8 Sv). Os resultados de simulação indicam que em 2005-2007 o transporte para oeste da CSE foi modulado pela variabilidade da componente zonal do vento. Três seções zonais, posicionadas do continente até a posição da boia PIRATA, confirmam transporte mais intenso da Sub-corrente do Norte do Brasil (SNB), fluindo para norte, e uma diminuição no transporte da Corrente do Brasil (CB),que flui para sul, durante maio de 2006 e maio de 2007, quando a bifurcação do ramo sul da CSE alcança sua posição mais ao sul. Por outro lado, o máximo escoamento da CB foi registrado durante janeiro de 2006, janeiro de 2007 e março de 2007, com um mínimo da SNB fluindo para norte em dezembro de 2005 e outubro/dezembro 2006, correspondendo ao período em que a bifurcação do ramo sul da CSE alcança sua posição mais ao norte (OND). A Elevação da Superfície do Mar (ESM) e a Energia Cinética turbulenta (ECT) superficial calculada a partir das simulações e dos produtos AVISO Rio05 apontam na superfície para os mais altos níveis de energia de meso-escala ao longo do ramo central da CSE e da SNB/CB. Resultados de modelagem ecológica usando o modelo NPZD acoplado com o ROMS confirmam esta região como uma área oligotrófica. Resultados do modelo ecológico são comparados com SeaWifs dataset e a dinâmica e a produção primária são localmente discutidos. Estes resultados preliminares disponibilizam mais informações diante da complexidade da região de divergência da SCE e encoraja-nos a conduzir estudos mais detalhados a respeito da dinâmica e do transporte de massa nessa região utilizando o ROMS. Este trabalho também apresenta a necessidade de continuação, ampliação e extensão vertical para o sistema de observação PIRATA-SWE, especialmente com medidas de salinidade em mais níveis de profundidade, além da instalação de medidores de correntes

A contourite drift complex on the J-Anomaly Ridge (JAR) and Southeast Newfoundland Ridge (SENR), offshore eastern Canada, records an extensive archive of North Atlantic circulatory and sedimentary dynamics formed under the influence of the Deep Western Boundary Current (DWBC). Seismic-reflection profiles constrained by drill sites from IODP Expedition 342 are used to map the spatial and temporal distribution of contourite sedimentation and to evaluate the Cenozoic history of the DWBC within a preexisting climatic framework. This study indicates three phases of sedimentation termed here Pre-Contourite-Drift Phase (~115-50 Ma), Active-Contourite-Drift Phase (~50-2.6 Ma), and Post-Contourite-Drift Phase (~2.6-0 Ma). Bottom current controlled sedimentation began at the boundary between Pre-Contourite-Drift Phase and Active-Contourite-Drift Phase (~50 Ma), and correlates to a long-term global cooling trend that initiated at the end of the Early Eocene Climatic Optimum. Within the Active-Contourite-Drift Phase at ~30 Ma depocenters shifted deeper and current energy and focus is interpreted to have increased in association with global oceanographic change at the Eocene-Oligocene transition. The beginning of Post-Contourite-Drift Phase sedimentation (~2.6 Ma) marks a shift in bottom current path towards shallower water depths, and corresponds with the onset of Northern Hemisphere ice sheets. These events of circulatory reorganization correlate with other North Atlantic seismic stratigraphic studies, suggesting that these events occurred throughout the North Atlantic. An improved understanding of long-term (>1000000 yr) dynamics of North Atlantic circulation in response to significant reorganization of Cenozoic climate provides important context towards refining models and prediction of oceanic response to contemporary climate change. / Master of Science

A Corrente de Contorno Oeste Profunda (CCP) é um dos principais componentes da Célula de Revolvimento Meridional do Atlântico e, portanto, é determinante para a manutenção do clima global. Ela é gerada nas regiões subpolares do Atlântico Norte e transporta as águas formadas neste sítio para o Hemisfério Sul. A sua trajetória bem como a sua variabilidade têm sido estudada ao longo dos tempos, mas informações acerva desta corrente no Atlântico Sul ainda são escassas. Estudos recentes mostram que ao sul da latitude de 8ºS a CCP se quebra em vórtices anticiclônicos e se propagam para sul. Reunimos um amplo conjunto de dados observacionais de cruzeiros oceanográficos e os utilizamos para observar estas feições ao largo da costa leste brasileira. Utilizamos o cálculo geostrófico referenciado em 4000 dbar a partir dos dados hidrográficos destes. Os resultados do cálculo geostrófico confirmam os achados na literatura, identificando estruturas vorticais com diâmetros entre 162 e 220 m e velocidades azimutais máximas ultrapassando 25 cm s-1. Um fundeio correntográfico instalado nas imediações da latitude 11ºS pela Universidade de Kiel no inicio do século foi utilizado para avaliar a regularidade e sazonalidade na formação dos anticiclones. Foi conferido que a formação de vórtices possui uma modulação sazonal, ocorrendo predominantemente em períodos que se observa uma maior intensidade da CCP, ou seja, de abril a setembro. Os resultados de simulação global do modelo HYCOM nos permitiram analisar a região de estudo de forma mais ampla, tanto espacial como temporalmente. A análise dos resultados de modelo sugere que a ocorrência de vórtices anticiclônicos da CCP entre 11ºS e 20ºS é bem regular e se propaga com velocidade velocidade de translação média de 5 cm s-1, porém é severamente interrompido ao se deparar com a complexa topografia ao sul de 17ºS. Entre os obstáculos topográficos, podemos destacar a Cadeia de Abrolhos (principalmente), o Monte Submarino Hot Spur e a Cadeia Vitoria Trindade, sendo que este último deflete para leste o escoamento associado provavelmente a uma CCP restabelecida. Embora os anticiclones da CCP tenham sido descritos há mais de uma década, acreditamos ser este o trabalho que primeiro mostra o destino e a destruição dessas feições ao largo da margem continental leste brasileira. / The Deep Western Boundary Current (DWBC) is one of the main components of the Atlantic Meridional Overturning Circulation and is therefor determinant in the maintainance of the global climate. This current has its origins in the subpolar region of the North Atlantic and transports the water mass formed at deep levels to the Southern Hemisphere. Its path as well as its variability have been studied in the last twenty years but information about the DWBC in the South Atlantic are still sparse. Recent investigations showed that the DWBC breaks into large anticyclonic eddies at around 8ºS. In this wrok, we gathered an ample observation data set of oceanographic cruises and used them to describe the vortical rings off the Eastern Brazilian coast. We emplyed the classic dynamics method referenced to 4,000 dbar to infer geostrophic velocity patterns from the data set. We indentify vortical structures of typically 162-220 km of diameter and azimuthal velocities higher than 25 cm s-1. A currentmeter mooring deployed by the University of Kiel in the begining of the century was used to investigate regularity and sazonality of the eddy formation and their passing of the 11ºS paralell. We found by inspecting the 5-year time series that there are about 3,7 events/year and a seasonal modulation dictated by the strength of the DWBC. More rings are shed during the April-September season when the DWBC is more intense and transports more. We also analyzed the output of a assimilative global simulation by the Hybrid Ocean Circulation Model (HYCOM) Consortium after validating it with our observational data set. Our results indicate that the anticyclones propagate at a characteristic speed of about 5cm s-1 until interacts with complex seamount topography at 17ºS. The topography is formed by th Abrolhos Ridge (17ºS), the Seamount Hot Sput (18ºS) and the Vitória-Trindade Ridge (20ºS). Moreover, it seems that the vast majority of the vortical features are destroted on the northernmost obstacle - the Abrolhos Ridge. Only a few survive and are destructed south. It seems from the analysis that a recoalesced DWBC existis nearby 20ºS, where it veers east and flows toward the interior of the Atlantic Ocean basin. We should emphasize that despite the DWBC anticyclones original description is more than a decade old, this is the first work to describe the fate of these large rings off the Eastern Brazil Continental Margin.

A Corrente de Contorno Oeste Profunda (CCP) é um dos principais componentes da Célula de Revolvimento Meridional do Atlântico e, portanto, é determinante para a manutenção do clima global. Ela é gerada nas regiões subpolares do Atlântico Norte e transporta as águas formadas neste sítio para o Hemisfério Sul. A sua trajetória bem como a sua variabilidade têm sido estudada ao longo dos tempos, mas informações acerva desta corrente no Atlântico Sul ainda são escassas. Estudos recentes mostram que ao sul da latitude de 8ºS a CCP se quebra em vórtices anticiclônicos e se propagam para sul. Reunimos um amplo conjunto de dados observacionais de cruzeiros oceanográficos e os utilizamos para observar estas feições ao largo da costa leste brasileira. Utilizamos o cálculo geostrófico referenciado em 4000 dbar a partir dos dados hidrográficos destes. Os resultados do cálculo geostrófico confirmam os achados na literatura, identificando estruturas vorticais com diâmetros entre 162 e 220 m e velocidades azimutais máximas ultrapassando 25 cm s-1. Um fundeio correntográfico instalado nas imediações da latitude 11ºS pela Universidade de Kiel no inicio do século foi utilizado para avaliar a regularidade e sazonalidade na formação dos anticiclones. Foi conferido que a formação de vórtices possui uma modulação sazonal, ocorrendo predominantemente em períodos que se observa uma maior intensidade da CCP, ou seja, de abril a setembro. Os resultados de simulação global do modelo HYCOM nos permitiram analisar a região de estudo de forma mais ampla, tanto espacial como temporalmente. A análise dos resultados de modelo sugere que a ocorrência de vórtices anticiclônicos da CCP entre 11ºS e 20ºS é bem regular e se propaga com velocidade velocidade de translação média de 5 cm s-1, porém é severamente interrompido ao se deparar com a complexa topografia ao sul de 17ºS. Entre os obstáculos topográficos, podemos destacar a Cadeia de Abrolhos (principalmente), o Monte Submarino Hot Spur e a Cadeia Vitoria Trindade, sendo que este último deflete para leste o escoamento associado provavelmente a uma CCP restabelecida. Embora os anticiclones da CCP tenham sido descritos há mais de uma década, acreditamos ser este o trabalho que primeiro mostra o destino e a destruição dessas feições ao largo da margem continental leste brasileira. / The Deep Western Boundary Current (DWBC) is one of the main components of the Atlantic Meridional Overturning Circulation and is therefor determinant in the maintainance of the global climate. This current has its origins in the subpolar region of the North Atlantic and transports the water mass formed at deep levels to the Southern Hemisphere. Its path as well as its variability have been studied in the last twenty years but information about the DWBC in the South Atlantic are still sparse. Recent investigations showed that the DWBC breaks into large anticyclonic eddies at around 8ºS. In this wrok, we gathered an ample observation data set of oceanographic cruises and used them to describe the vortical rings off the Eastern Brazilian coast. We emplyed the classic dynamics method referenced to 4,000 dbar to infer geostrophic velocity patterns from the data set. We indentify vortical structures of typically 162-220 km of diameter and azimuthal velocities higher than 25 cm s-1. A currentmeter mooring deployed by the University of Kiel in the begining of the century was used to investigate regularity and sazonality of the eddy formation and their passing of the 11ºS paralell. We found by inspecting the 5-year time series that there are about 3,7 events/year and a seasonal modulation dictated by the strength of the DWBC. More rings are shed during the April-September season when the DWBC is more intense and transports more. We also analyzed the output of a assimilative global simulation by the Hybrid Ocean Circulation Model (HYCOM) Consortium after validating it with our observational data set. Our results indicate that the anticyclones propagate at a characteristic speed of about 5cm s-1 until interacts with complex seamount topography at 17ºS. The topography is formed by th Abrolhos Ridge (17ºS), the Seamount Hot Sput (18ºS) and the Vitória-Trindade Ridge (20ºS). Moreover, it seems that the vast majority of the vortical features are destroted on the northernmost obstacle - the Abrolhos Ridge. Only a few survive and are destructed south. It seems from the analysis that a recoalesced DWBC existis nearby 20ºS, where it veers east and flows toward the interior of the Atlantic Ocean basin. We should emphasize that despite the DWBC anticyclones original description is more than a decade old, this is the first work to describe the fate of these large rings off the Eastern Brazil Continental Margin.

This thesis presents a numerical exploration of the dynamics governing rotating flow driven by a surface stress in the " sliced cylinder " model of Pedlosky & Greenspan (1967) and Beardsley (1969), and its close relative, the " sliced cone " model introduced by Griffiths & Veronis (1997). The sliced cylinder model simulates the barotropic wind-driven circulation in a circular basin with vertical sidewalls, using a depth gradient to mimic the effects of a gradient in Coriolis parameter. In the sliced cone the vertical sidewalls are replaced by an azimuthally uniform slope around the perimeter of the basin to simulate a continental slope. Since these models can be implemented in the laboratory, their dynamics can be explored by a complementary interplay of analysis and numerical and laboratory experiments. ¶ In this thesis a derivation is presented of a generalised quasigeostrophic formulation which is valid for linear and moderately nonlinear barotropic flows over large-amplitude topography on an f-plane, yet retains the simplicity and conservation properties of the standard quasigeostrophic vorticity equation (which is valid only for small depth variations). This formulation is implemented in a numerical model based on a code developed by Page (1982) and Becker & Page (1990). ¶ The accuracy of the formulation and its implementation are confirmed by detailed comparisons with the laboratory sliced cylinder and sliced cone results of Griffiths (Griffiths & Kiss, 1999) and Griffiths & Veronis (1997), respectively. The numerical model is then used to provide insight into the dynamics responsible for the observed laboratory flows. In the linear limit the numerical model reveals shortcomings in the sliced cone analysis by Griffiths & Veronis (1998) in the region where the slope and interior join, and shows that the potential vorticity is dissipated in an extended region at the bottom of the slope rather than a localised region at the east as suggested by Griffiths & Veronis (1997, 1998). Welander's thermal analogy (Welander, 1968) is used to explain the linear circulation pattern, and demonstrates that the broadly distributed potential vorticity dissipation is due to the closure of geostrophic contours in this geometry. ¶ The numerical results also provide insight into features of the flow at finite Rossby number. It is demonstrated that separation of the western boundary current in the sliced cylinder is closely associated with a " crisis " due to excessive potential vorticity dissipation in the viscous sublayer, rather than insufficient dissipation in the outer western boundary current as suggested by Holland & Lin (1975) and Pedlosky (1987). The stability boundaries in both models are refined using the numerical results, clarifying in particular the way in which the western boundary current instability in the sliced cone disappears at large Rossby and/or Ekman number. A flow regime is also revealed in the sliced cylinder in which the boundary current separates without reversed flow, consistent with the potential vorticity " crisis " mechanism. In addition the location of the stability boundary is determined as a function of the aspect ratio of the sliced cylinder, which demonstrates that the flow is stabilised in narrow basins such as those used by Beardsley (1969, 1972, 1973) and Becker & Page (1990) relative to the much wider basin used by Griffiths & Kiss (1999). ¶ Laboratory studies of the sliced cone by Griffiths & Veronis (1997) showed that the flow became unstable only under anticyclonic forcing. It is shown in this thesis that the contrast between flow under cyclonic and anticyclonic forcing is due to the combined effects of the relative vorticity and topography in determining the shape of the potential vorticity contours. The vorticity at the bottom of the sidewall smooths out the potential vorticity contours under cyclonic forcing, but distorts them into highly contorted shapes under anticyclonic forcing. In addition, the flow is dominated by inertial boundary layers under cyclonic forcing and by standing Rossby waves under anticyclonic forcing due to the differing flow direction relative to the direction of Rossby wave phase propagation. The changes to the potential vorticity structure under strong cyclonic forcing reduce the potential vorticity changes experienced by fluid columns, and the flow approaches a steady free inertial circulation. In contrast, the complexity of the flow structure under anticyclonic forcing results in strong potential vorticity changes and also leads to barotropic instability under strong forcing. ¶ The numerical results indicate that the instabilities in both models arise through supercritical Hopf bifurcations. The two types of instability observed by Griffiths & Veronis (1997) in the sliced cone are shown to be related to the western boundary current instability and " interior instability " identified by Meacham & Berloff (1997). The western boundary current instability is trapped at the western side of the interior because its northward phase speed exceeds that of the fastest interior Rossby wave with the same meridional wavenumber, as discussed by Ierley & Young (1991). ¶ Numerical experiments with different lateral boundary conditions are also undertaken. These show that the flow in the sliced cylinder is dramatically altered when the free-slip boundary condition is used instead of the no-slip condition, as expected from the work of Blandford (1971). There is no separated jet, because the flow cannot experience a potential vorticity " crisis " with this boundary condition, so the western boundary current overshoots and enters the interior from the east. In contrast, the flow in the sliced cone is identical whether no-slip, free-slip or super-slip boundary conditions are applied to the horizontal flow at the top of the sloping sidewall, except in the immediate vicinity of this region. This insensitivity results from the extremely strong topographic steering near the edge of the basin due to the vanishing depth, which demands a balance between wind forcing and Ekman pumping on the upper slope, regardless of the lateral boundary condition. The sensitivity to the lateral boundary condition is related to the importance of lateral friction in the global vorticity balance. The integrated vorticity must vanish under the no-slip condition, so in the sliced cylinder the overall vorticity budget is dominated by lateral viscosity and Ekman friction is negligible. Under the free-slip condition the Ekman friction assumes a dominant role in the dissipation, leading to a dramatic change in the flow structure. In contrast, the much larger depth variation in the sliced cone leads to a global vorticity balance in which Ekman friction is always dominant, regardless of the boundary condition.

A região oceânica adjacente ao Embaiamento de Tubarão (ET) e ao Banco de Abrolhos (BAb) talvez seja uma das menos investigadas da margem continental brasileira. Estudos acerca da circulação nesta porção da costa atualmente restringem-se a trabalhos realizados na década de 80 e 90. Recentemente, estudos focando a atividade de mesoescala e a variabilidade sazonal da circulação ao largo da costa leste brasileira, tem relatado padrões de escoamento complexos e despertado o interesse da comunidade científica na compreensão da dinâmica local. Buscando compreender o padrão de escoamento na região e dispondo de dados sinóticos dos anos de 2004 e 2005 provenientes do Projeto Abrolhos, este trabalho se propôs a estudar as principais feições encontradas na área em questão através de modelagem numérica. Com este intuito, o campo inicial foi construído através de dados hidrográficos sinóticos, interpolados objetivamente com campos climatológicos mensais do World Ocean Atlas 01. Para tal, os perfis dos dados sinóticos e climatológicos foram adimensionalizados e redimensionalizados, com imagens termais de satélite e campo sintético de salinidade. Após a construção do campo inicial, foi realizada simulação numérica com o Regional Ocean Modeling System - ROMS, para os cenários de inverno (2004) e verão (2005). No cenário de inverno foi identificado um anticiclone dentro do Embaiamento de Tubarão, aqui denominado Vórtice de Tubarão, entretanto o Vórtice de Vitória (VV) e o Vórtice de Abrolhos (VA) só foram encontrados no cenário de verão, estando o o VV associado a um anticiclone simétrico ao eixo da Corrente do Brasil. Os resultados refutam a hipótese de que os anticiclones ao largo do Banco de Abrolhos apresentariam a mesma estrutura dinâmica dos ciclones presentes no Embaiamento de Tubarão. Além disso, pode-se também, atestar a natureza não perene do VV. / The region adjacent to the Tubarão Embayment and Abrolhos Bank is maybe one of the less investigated of the Brazillian continental margin. Studies about the cirulation in this area are currently restricted to studies carried out during the 80\'s and 90\'s. Recently, studies focusing the mesoscale activity and the seazonal variability of the circulation off the Brazillian eastern coast have reported complex flow patterns and raised attention of the scientific community to the lack of knowledge of the local dynamics. In order to comprehend the flow pattern in the region, having synoptic data for 2004 and 2005 from the Abrolhos Project, this work aims to study the main features identified in the study area through numerical modelling. With this intent, the initial field was built through hydrographic synoptic data objectively interpolated with monthly climatological fields of the World Ocean Atlas 01. For that, the profiles of the synoptic and climatological data were non-dimensionalyzed and re-dimensionalyzed with thermal satellite images and synthetic salinity field. After the initial field was built, a numerical simulation with the Regional Ocean Modeling System - ROMS was carried out, for the winter (2004) and summer (2005) scenarios. In the winter scenario an anticyclone, here named Tubarão Eddy, was identified inside the Tubarão Embayment, while the Vitória Eddy (VE) and the Abrolhos Eddy (AE) were only identified in the summer scenario, being the VE associated with an anticyclone symetric to the Brazil Current axis. The results deny the hypothesis that the anticyclones offshore the Abrolhos Bank present the same dynamical structure as the cyclones present in the Tubarão Embayment. Besides, we state the non-permanent nature of the VE.