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.

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.

International Telemetering Conference Proceedings / October 17-20, 1994 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / Current theories concerning the surface of Titan postulate the existence of large, possibly oceanic, bodies of liquid ethane/ammonia plus various other chemicals. ESA's Huygens probe is designed to gather oceanographic data on Titan. If the postulated oceans or lakes do exist, follow up missions of an oceanographic nature will be planned. This paper provides a concept for a modified XBT (eXpendable Bathymetric Thermograph) probe design that will provide more data than just temperature as a function of depth. By judicious use of acoustic telemetering links, data on the sound speed profile and constituents of the ocean can be obtained. The exo-oceanographic data collected will have important ramifications for oceanographic studies on Earth.

This was a thesis that was commissioned by Researcher Peter Sigray at the Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm and was based on an idea by Professor Thomas Rossby, University of Rhode Island (URI). The idea was to further develop the existing Expendable Bathythermograph (XBT), which has been in use since the 1960s. This by first and foremost replacing existing transfer technology, which involved using a thin copper wire when communicating with the recipient remaining on the ship. The new way in which communication is to take place, is by acoustic signals transmitted from the freely descending probe. The goal is to be able to measure down to greater depth compared to the previous type. The aim is to increase today's in-depth measuring capacity of about 900 meters, down to depth of at least 2000 meters, preferably even deeper. The thesis project was divided into several smaller parts, some of which went on in parallel, while others had to have the preceding portion completed, in order for them to take place, i.e., to begin. Initially – and in parallel during the rest of the thesis work – their were studies of two selected books and a set of documents. This to ensure the understanding of all the concepts to be used during the development of the probe. In parallel with the studies, simulations in the computer program COMSOL Multiphysics began. The model probe geometry and material parameters were programmed. An important task was to implement and verify that the so called Perfectly Matched Layer (PML) performed as expected. This was of crucial importance, as different implementations of the PML turned out to result in different outcomes of the simulations’ data. With the results from Perfectly Matched Layer tests verified, the actual simulations could be initiated. Two different pipes were evaluated; one made of stainless steel and the other made of aluminum alloy. Their proportions were slightly different regarding diameter and length. The simulations led to the makings of plots/diagrams over the Transmission Voltage Response (TVR) over a certain frequency range (3000-17000 Hz). Directivity polar plots were also created for both pipes in the program MATLAB and by using a MATLAB. The actual assessment of the probes began in the latter part of the simulation work. There were several different steps in the process of assembling the probes. Finally, the tests in the water tank at The Defense Research Institute (FOI) could take place. For three days all the simulated results were “put to test.” The results during the tests in the water tank at FOI were promising and the remaining challenges, before a complete probe is developed, are achievable. The hypothesis that initially was set got proven, and it can be argued that the thesis as a whole successfully demonstrated it to be true. The idea of the probe is definitely worth further development, in the making of the new version of the Expendable Bathythermograph.

Identifier et caractériser les effets du réchauffement climatique est un des grands enjeux scientifiques de ce début de siècle. Élévation du niveau des mers, bouleversements hydrologiques sont autant de conséquences de ce phénomène qui conditionnent l’existence de toutes les formes de vie présentes sur Terre. Dû à sa capacité thermique élevée, on estime que 84% de l’énergie développée par le réchauffement climatique est stockée dans les premières couches de l’océan. Il est cependant assez difficile d’évaluer son impact global au cours des 50 dernières années car l’océan ne se réchauffe pas de manière uniforme et l’échantillonnage in-homogène (spatial et temporel) des mesures océanographiques, des erreurs instrumentales (XBT) et des biais relatifs aux processus d’estimation des indicateurs globaux peuvent altérer notre appréciation de l’évolution des paramètres océaniques. Afin de pallier ces difficultés inhérentes à l’exploitation des mesures in situ, nous proposons dans cette thèse une correction empirique des données XBT basée sur l’analyse de profils colocalisés, caractérisée par une fonction parabolique sur l’immersion de la sonde et un terme d’offset thermique. À partir de la base de données corrigée, nous présentons ensuite une méthode originale de création de champs grillés grande échelle s’articulant autour de la reconstruction des modes propres de variabilité (DINEOF). Enfin, nous présentons les principaux résultats issus de ces reconstructions en termes de tendances globales et de variabilité du contenu thermique et contenu d’eau douce. Ces travaux contribuent ainsi à mieux documenter la variabilité océanique dans la couche 0-700m. / To identify and characterize the effects of global warming is one of the major scientific challenges of this new century. The rise of sea level, the hydrological changes are some consequences of this phenomenon which will influence all forms of life on Earth. Due to its high thermal capacity, it is estimated that 84% of the energy developed by global warming is stored in the first layers of the ocean. However, it is rather difficult to assess its overall impact over the last 50 years because the ocean is not warming uniformly and the inhomogeneous sampling (spatial and temporal) of oceanographic observations, instrumental errors (XBT) and biases related to the estimation process of global indicators can affect our assessment of the evolution of ocean parameters. To overcome these difficulties of in situ measurements analysis, we propose here an empirical correction of XBT data based on the analysis of collocated profiles, characterized by a parabolic function of the immersion of the probe and a thermal offset. From the corrected database, we present a new method for creating large-scale gridded fields based on the reconstruction of the natural modes of variability (DINEOF). Finally, we present the main results from these reconstructions in terms of global trends and variability of heat content and freshwater content. This work contributes to better document the oceanic variability in the 0-700m layer.

This study examines the accelerating of expertise by training novices to attend to the situational cues that experts notice to solve problems. The purpose of this qualitative study is to examine and expand upon training of expertise by using the expertise-based training (XBT) approach as a guide. Specifically, the study investigated a strategy for targeting the beginning of situation awareness and pattern recognition. Medical and nursing student participants were asked to interactively observe videotaped simulated nursing scenarios for the presence of errors, with experts’ observations of the same clips provided as feedback. Participants were cued to reflect upon how their observations differed from experts’ observations of the same video clips. The study qualitatively analyzed the scenario observations and focus group responses to determine if the students expanded their basic level of clinical judgment. The study found that the students enjoyed the scenarios even while promoting cognitive dissonance as the errors generated a substantive discussion. The potential benefits of the study to nursing education, along with other fields that employ simulator training, will be in discovering new ways to employ the simulator for maximum efficiency and effectiveness.

Este trabalho avalia a importância relativa dosmodos dinâmicos na composição da estrutura vertical do fluxo geostrófico e de suas anomalias em relação à média, com o objetivo de fornecer uma descrição das formas de estratificação predominantes na coluna de água e de identificar prováveis regiões de ocorrência de ondas de Rossby planetárias (OR) dos diversos modos dinâmicos. Raios de deformação internos são estimados para avaliar a possibilidade de interações não-lineares entre OR e as alterações da estratificação local forçadas por sua própria passagem. A análise proposta baseia-se em dados de densidade estimados a partir de perfis verticais de salinidade climatológicos aliados a perfis sintéticos de temperatura. Estes últimos são extrapolados verticalmente a partir de dados orbitais da temperatura da superfície do mar (TSM) e da anomalia da altura da superfície livre (h), segundo um método de reconstrução estatística desenvolvido para este estudo. O primeiro modo baroclínico é dominante tanto no fluxo total quanto em suas anomalias, respondendo em média por 30% da estrutura vertical de velocidade, sendo que este valor descresce aproximadamente por uma razão de três em modos superiores. O segundo modo é significativo ou mesmo dominante em algumas regiões, particularmente em latitudes próximas ao equador. O terceiro é evidente em algumas áreas localizadas, mas não assume papéis importantes em escala de bacia. O modo 0 responde por frações de 6 a 9%, mas é provável que estes resultados sejam subestimados pela metodologia aplicada. Anomalias verticais relacionadas ao primeiro modo coincidem com regiões onde OR longas do primeiro modo tem maior expressão, enquanto o segundo modo parece ser um marcador de OR curtas e ondas de instabilidade tropical. Fenômenos transientes associados ao terceiro modo são observados em áreas restritas dos três oceanos. A magnitude das variações dos raios internos em resposta à fenômenos transientes em algumas regiões implicam em variações significativas na velocidade de fase teórica de OR longas lineares, um indício de que efeitos não-lineares podem ser importantes. Por fim, amplificações da importância do modo barotrópico sobre feições topográficas significativas sugere a existência de mecanismos de transferência de energia entre modos dinâmicos induzidas pela interação com a batimetria. / This study evaluates the relative importance of the dynamical modes in the composition of the geostrophic flow and of its anomalies from the long-term average, respectively seeking to determine the dominant vertical stratification structures of the water column and to identify regions where planetary Rossby waves (RW) of different dynamical modes may most likely occur. The baroclinic Rossby radii of deformation are estimated to evaluate the possibility of nonlinear interactions between RWand changes of the local stratification forced by the wave\'s passing. This analysis is based on density data estimated from climatological salinity profiles and synthetic temperature profiles. The latter are vertically extrapolated for sea surface temperature (SST) and sea surface height anomaly (h) satellite data, using a statistical reconstruction method developed in this study. The first baroclinic mode dominates both the total geostrophic flow and its anomalies, accounting for 30% of the velocity\'s vertical structure on average, where this value decreases approximately by a factor of 3 in subsequent baroclinic orders. The second mode is significant or even dominant in some areas, particularly near the equator. The third mode is evident in some localized regions, but can be ignored at basin-scales. The barotropic mode accounts for 6 to 9% fractions on average, however these values are probably underestimated by the used methods. Vertical anomalies related to the first baroclinic mode coincide with regions where long RWs answers for a significant fraction of local variance, while the second mode highlights zones where short RWs and tropical instability waves are reported. Transient phenomena related with the third mode are observed in comparatively small areas on all three oceans. The magnitude of the baroclinic radii\'s variations in response of the transient variability results in significant changes of the theorethical phase speed for long linear RWs, an evidence that nonlinear effects may be important. Lastly, the greater significance of the barotropic mode over proeminent bottom features suggests the existence of energy transfer mechanisms between dynamical modes triggered by the interaction with the bathymetry.

Este trabalho avalia a importância relativa dosmodos dinâmicos na composição da estrutura vertical do fluxo geostrófico e de suas anomalias em relação à média, com o objetivo de fornecer uma descrição das formas de estratificação predominantes na coluna de água e de identificar prováveis regiões de ocorrência de ondas de Rossby planetárias (OR) dos diversos modos dinâmicos. Raios de deformação internos são estimados para avaliar a possibilidade de interações não-lineares entre OR e as alterações da estratificação local forçadas por sua própria passagem. A análise proposta baseia-se em dados de densidade estimados a partir de perfis verticais de salinidade climatológicos aliados a perfis sintéticos de temperatura. Estes últimos são extrapolados verticalmente a partir de dados orbitais da temperatura da superfície do mar (TSM) e da anomalia da altura da superfície livre (h), segundo um método de reconstrução estatística desenvolvido para este estudo. O primeiro modo baroclínico é dominante tanto no fluxo total quanto em suas anomalias, respondendo em média por 30% da estrutura vertical de velocidade, sendo que este valor descresce aproximadamente por uma razão de três em modos superiores. O segundo modo é significativo ou mesmo dominante em algumas regiões, particularmente em latitudes próximas ao equador. O terceiro é evidente em algumas áreas localizadas, mas não assume papéis importantes em escala de bacia. O modo 0 responde por frações de 6 a 9%, mas é provável que estes resultados sejam subestimados pela metodologia aplicada. Anomalias verticais relacionadas ao primeiro modo coincidem com regiões onde OR longas do primeiro modo tem maior expressão, enquanto o segundo modo parece ser um marcador de OR curtas e ondas de instabilidade tropical. Fenômenos transientes associados ao terceiro modo são observados em áreas restritas dos três oceanos. A magnitude das variações dos raios internos em resposta à fenômenos transientes em algumas regiões implicam em variações significativas na velocidade de fase teórica de OR longas lineares, um indício de que efeitos não-lineares podem ser importantes. Por fim, amplificações da importância do modo barotrópico sobre feições topográficas significativas sugere a existência de mecanismos de transferência de energia entre modos dinâmicos induzidas pela interação com a batimetria. / This study evaluates the relative importance of the dynamical modes in the composition of the geostrophic flow and of its anomalies from the long-term average, respectively seeking to determine the dominant vertical stratification structures of the water column and to identify regions where planetary Rossby waves (RW) of different dynamical modes may most likely occur. The baroclinic Rossby radii of deformation are estimated to evaluate the possibility of nonlinear interactions between RWand changes of the local stratification forced by the wave\'s passing. This analysis is based on density data estimated from climatological salinity profiles and synthetic temperature profiles. The latter are vertically extrapolated for sea surface temperature (SST) and sea surface height anomaly (h) satellite data, using a statistical reconstruction method developed in this study. The first baroclinic mode dominates both the total geostrophic flow and its anomalies, accounting for 30% of the velocity\'s vertical structure on average, where this value decreases approximately by a factor of 3 in subsequent baroclinic orders. The second mode is significant or even dominant in some areas, particularly near the equator. The third mode is evident in some localized regions, but can be ignored at basin-scales. The barotropic mode accounts for 6 to 9% fractions on average, however these values are probably underestimated by the used methods. Vertical anomalies related to the first baroclinic mode coincide with regions where long RWs answers for a significant fraction of local variance, while the second mode highlights zones where short RWs and tropical instability waves are reported. Transient phenomena related with the third mode are observed in comparatively small areas on all three oceans. The magnitude of the baroclinic radii\'s variations in response of the transient variability results in significant changes of the theorethical phase speed for long linear RWs, an evidence that nonlinear effects may be important. Lastly, the greater significance of the barotropic mode over proeminent bottom features suggests the existence of energy transfer mechanisms between dynamical modes triggered by the interaction with the bathymetry.