Águas modais são formações oceânicas caracterizadas por camadas de propriedades praticamente homogêneas. Isso pode ser observada tanto através de baixos gradientes verticais de temperatura e salinidade, quanto de baixos valores de vorticidade potencial (VP). Portanto, para avaliarmos a formação da Água Modal Subtropical do Atlântico Sul (AMSTAS) foi utilizado o conjunto de dados In Situ Analysis System (ISAS - IFREMER) entre 2002 e 2014 para a região de 20ºS a 45ºS. Em conjunto aos critérios de Sato e Polito (2014) para a identificação da AMSTAS foram aplicados um novo intervalo de temperatura (13ºC a 16ºC) e a utilização de um gradiente vertical de temperatura (dT/dz = 0,02ºC m-1), tanto em superfície, de julho a novembro, quanto em subsuperfície durante todo o ano. Desse modo, os perfis selecionados foram utilizados para avaliar a variação do volume das camadas de AMSTAS. Na camada de superfície, buscou-se identificar os perfis que haviam sido recentemente afetados pela convecção local, que representa o principal mecanismo para a formação das águas modais, apenas entre julho e outubro. Para tanto, reduziu-se o valor máximo de VP dos perfis para 1,2 × 10-11 m-1 s-1. A partir da aplicação desse critério mais restritivo, calculou-se a taxa de formação de AMSTAS (Δ f) mensal, entre 2002 e 2009, para compararmos com a taxa de formação estimada (ΔF) pela teoria de Walin (1982), utilizando os dados do projeto Objectively Analyzed air-sea Fluxes (OAFlux). O Δ f apresentou média inferior a ΔF, indicando assim a necessidade de avaliarmos o conjunto de processos que afetam a formação da AMSTAS, em adição ao balanço de calor pela superfície. / Mode waters are oceanic formations characterized by layers of nearly homogeneous properties. This feature can be observed both at low temperature and salinity vertical gradients, as in low potential vorticity (PV) values. Therefore, to evaluate the formation of South Atlantic Subtropical Mode Water (SASTMW) the In Situ Analysis System (ISAS - IFREMER) data set was used for the period between 2002 and 2014 for the 20ºS to 45ºS region. Jointly with the criteria set by Sato e Polito (2014) for the identification of the SASTMW were applied a new temperature range (13ºC a 16ºC) and the use of a vertical temperature gradient (dT/dz = 0.02ºCm-1 both in surface, between June and November, as in the subsurface throughout the year. Thus, the selected profiles were used to evaluate changes in the volume of the layers of SASTMW. Within the surface layer data, we sought to identify profiles that had been recently affected by the local convection, which is the main mechanism for the formation of mode water, only between July to October. Thereby, we reduced the maximum PV value of the profiles to 1.2 × 10-11 m-1 s-1. From the application of this more restrictive criteria, we calculated the SASTMW monthly formation rate (Δf) between 2002 and 2009 to compare with the estimated formation rate (ΔF) from the Walin (1982) theory, using the data from the project Objectively Analyzed air-sea Fluxes (OAFlux). The Δ f showed a mean value lower than the ΔF rate, indicating the need to evaluate a broader set of processes that affect the SASTMW formation, in addition to the heat balance through the surface.

O objetivo deste trabalho é investigar a variabilidade das componentes do balanço de calor pela superfície no Atlântico Sul, entre 5oS e 30oS e para o período entre 2000 a 2004, através da combinação de dados provenientes de múltiplos satélites. Com isso, visamos verificar se os processos de troca de calor no oceano são dominados por variabilidade de larga escala e interanual. Os dados de temperatura da superfície do mar, vapor d\'água integrado e precipitação são provenientes do satélite de microondas do Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Os dados de vento são obtidos pelo escaterômetro QuikSCAT e estimativas de radiação de ondas curtas e ondas longas são distribuídas pelo projeto Surface Radiation Budget. Utilizamos o algoritmo desenvolvido por Liu et. al. (1979) para o cálculo do fluxo de calor latente e sensível. Para obtermos uma determinação mais precisa dos fluxos turbulentos, utilizamos o algoritmo de Fairall et. al. (1996), onde estimamos a correção de Webb para o calor latente e o calor sensível devido à chuva. Analisamos as variáveis medidas e estimadas em termos da média, anomalia e diagramas de espaço-tempo (Hovmöller). As estimativas de balanço de calor pela superfície mostram que o Atlântico Sul perde calor para a atmosfera, principalmente na forma de calor latente, ao sul de 7oS. Em média, o máximo de perda de calor de -100W/m2 ocorre entre 12oS e 17oS. O balanço de calor é notadamente marcado por um forte ciclo sazonal, onde a amplitude anual chega a 250W/m2. A anomalia do balanço de calor apresenta correlações significativas com fenômenos remotos em escalas interanuais, indicando a estabelecimento de teleconexões rápidas através da atmosfera. / The objective of this study is to investigate the variability of the surface heat budget components in the tropical South Atlantic, between 5oS and 30oS and for the period between 2000 and 2005, through a methodology based on a multi--satellite approach. We aim to verify if the heat exchange processes in the ocean are dominated by large scale and interannual variability. The sea surface temperature, integrated water vapor and precipitation data are obtained by the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) microwave satellite. Wind vectors are measured by the QuikSCAT scatterometer satellite and the estimates of the shortwave and longwave radiation are distributed by the Surface Radiation Budget projetct. We used the algorithm developed by Liu79 et. al. (1979) to estimate the latent and sensible heat fluxes. To obtain a more precise estimation of the turbulent fluxes, we used an algorithm developed by Fairall et. al. (1996), where the Webb correction for the latent heat flux and the sensible heat flux due to the rainfall were included in the calculations. The results were analized in terms of the mean, anomaly, and space--time (Hovmöller) diagrams. The estimates of the surface heat balance showed that the South Atlantic loses heat to the atmosphere, mostly in the form of latent heat fluxes, south of 7oS. On average, there is a maximum in heat loss of -100W/m2 between 12oS e 17oS. The net surface heat flux has a strong seasonal cycle, with an amplitude of about 250W/m2. The surface energy balance shows significant correlations with remote phenomena at interannual scales indicating the establishment of rapid teleconnections through the atmosphere.

Águas modais são formações oceânicas caracterizadas por camadas de propriedades praticamente homogêneas. Isso pode ser observada tanto através de baixos gradientes verticais de temperatura e salinidade, quanto de baixos valores de vorticidade potencial (VP). Portanto, para avaliarmos a formação da Água Modal Subtropical do Atlântico Sul (AMSTAS) foi utilizado o conjunto de dados In Situ Analysis System (ISAS - IFREMER) entre 2002 e 2014 para a região de 20ºS a 45ºS. Em conjunto aos critérios de Sato e Polito (2014) para a identificação da AMSTAS foram aplicados um novo intervalo de temperatura (13ºC a 16ºC) e a utilização de um gradiente vertical de temperatura (dT/dz = 0,02ºC m-1), tanto em superfície, de julho a novembro, quanto em subsuperfície durante todo o ano. Desse modo, os perfis selecionados foram utilizados para avaliar a variação do volume das camadas de AMSTAS. Na camada de superfície, buscou-se identificar os perfis que haviam sido recentemente afetados pela convecção local, que representa o principal mecanismo para a formação das águas modais, apenas entre julho e outubro. Para tanto, reduziu-se o valor máximo de VP dos perfis para 1,2 × 10-11 m-1 s-1. A partir da aplicação desse critério mais restritivo, calculou-se a taxa de formação de AMSTAS (Δ f) mensal, entre 2002 e 2009, para compararmos com a taxa de formação estimada (ΔF) pela teoria de Walin (1982), utilizando os dados do projeto Objectively Analyzed air-sea Fluxes (OAFlux). O Δ f apresentou média inferior a ΔF, indicando assim a necessidade de avaliarmos o conjunto de processos que afetam a formação da AMSTAS, em adição ao balanço de calor pela superfície. / Mode waters are oceanic formations characterized by layers of nearly homogeneous properties. This feature can be observed both at low temperature and salinity vertical gradients, as in low potential vorticity (PV) values. Therefore, to evaluate the formation of South Atlantic Subtropical Mode Water (SASTMW) the In Situ Analysis System (ISAS - IFREMER) data set was used for the period between 2002 and 2014 for the 20ºS to 45ºS region. Jointly with the criteria set by Sato e Polito (2014) for the identification of the SASTMW were applied a new temperature range (13ºC a 16ºC) and the use of a vertical temperature gradient (dT/dz = 0.02ºCm-1 both in surface, between June and November, as in the subsurface throughout the year. Thus, the selected profiles were used to evaluate changes in the volume of the layers of SASTMW. Within the surface layer data, we sought to identify profiles that had been recently affected by the local convection, which is the main mechanism for the formation of mode water, only between July to October. Thereby, we reduced the maximum PV value of the profiles to 1.2 × 10-11 m-1 s-1. From the application of this more restrictive criteria, we calculated the SASTMW monthly formation rate (Δf) between 2002 and 2009 to compare with the estimated formation rate (ΔF) from the Walin (1982) theory, using the data from the project Objectively Analyzed air-sea Fluxes (OAFlux). The Δ f showed a mean value lower than the ΔF rate, indicating the need to evaluate a broader set of processes that affect the SASTMW formation, in addition to the heat balance through the surface.

Neste trabalho, o objetivo geral é investigar os processos sinóticos, dinâmicos e termodinâmicos de dois ciclones subtropicais ocorridos no Atlântico Sul. Utilizou-se um algoritmo de rastreamento de máximos de vorticidade ciclônica e o algoritmo Cyclone Phase Space (CPS), que permite classificar o ciclo de vida dos ciclones. Desenvolveu-se um processo de automatização destes algoritmos, que possibilitou a análise dos diagramas de fase de todos os ciclones ocorridos no Atlântico Subtropical durante 2008, 2009 e março de 2010. As condições sinóticas para dois eventos foram analisadas desde o período prévio à formação até o decaimento dos sistemas, e as equações do balanço de vorticidade e de calor foram utilizadas para investigar os processos dinâmicos e termodinâmicos. Embora com fraca intensidade em termos de pressão central, os ciclones tiveram impacto importante nas condições de tempo sobre suas regiões de atuação, e os ventos máximos superaram 15 m/s em 925 hPa por várias horas. Ambos os ciclones apresentaram, ao menos em algum tempo de sua fase subtropical, um pico de advecção horizontal quente em altos níveis, enquanto a advecção horizontal quente em baixos níveis apresentou fraca intensidade. Nos estágios de fase híbrida, o termo diabático foi responsável pelas tendências de aquecimento em baixos níveis. Já durante a fase de transição extratropical ocorrida em um dos ciclones, o sentido dos fluxos turbulentos em superfície se inverteu e o termo diabático passou a contribuir para tendências de resfriamento em baixos níveis. Em altos níveis, foram encontradas regiões em que altos valores positivos do termo diabático da equação da termodinâmica correspondem a regiões de intenso resíduo negativo da equação da vorticidade. Nestas regiões, os processos convectivos podem explicar os imbalanços de vorticidade. Nas demais regiões e níveis em que esta relação não ocorreu, sugere-se que a convecção influencia as variações locais de vorticidade de uma forma mais distribuída na coluna atmosférica, assim como a divergência associada aos movimentos verticais pode ocorrer de forma distribuída ao longo da troposfera. / This work aims to investigate the synoptic and dynamic processes of a sample of subtropical cyclones that occurred near the east coast of South America. A cyclonic vorticity maximum tracking algorithm and the Cyclone Phase Space (CPS) algorithm are used to track and to classify the life cycle evolution of the cyclones. By automating these algorithms, it was possible to perform the analysis of the phase diagrams of all the cyclones occurred in the Subtropical Atlantic during 2008, 2009 and March 2010. The synoptic conditions for two events were analyzed from the period prior to the genesis until the decay of the systems, and the heat and vorticity balance equations were used to investigate the thermodynamic and dynamic processes. Although with low intensity in terms of central pressure, the cyclones had a major impact on the weather conditions in their regions of occurrence, and the 925 hPa maximum sustained winds exceeded 15 m/s for several hours. Both selected cyclones, at least at a time of its subtropical phase, had a peak of warm horizontal advection at higher levels, whilst the warm horizontal advection at lower levels showed weak intensity. In the hybrid stages of both cyclones, the diabatic term was responsible for warming trends at low levels. However, during the extratropical transition in one of the cyclones, the direction of the near-surface turbulent fluxes reversed and the diabatic term began to contribute to cooling trends at low levels. In the upper troposphere, it was found that in some regions that featured large positive values of the thermodynamic equation diabatic term, there was also a significant negative residual of the vorticity equation. In these regions, the convective processes can explain the observed vorticity imbalances. For other regions and levels, at which there was no direct relationship between the residual fields, it is suggested here that convection influences the local variations of vorticity in a more distributed way in the atmospheric column, as well as the divergence associated with the vertical velocities can be more distributed throughout the troposphere, without being concentrated at only some levels.

Neste trabalho, o objetivo geral é investigar os processos sinóticos, dinâmicos e termodinâmicos de dois ciclones subtropicais ocorridos no Atlântico Sul. Utilizou-se um algoritmo de rastreamento de máximos de vorticidade ciclônica e o algoritmo Cyclone Phase Space (CPS), que permite classificar o ciclo de vida dos ciclones. Desenvolveu-se um processo de automatização destes algoritmos, que possibilitou a análise dos diagramas de fase de todos os ciclones ocorridos no Atlântico Subtropical durante 2008, 2009 e março de 2010. As condições sinóticas para dois eventos foram analisadas desde o período prévio à formação até o decaimento dos sistemas, e as equações do balanço de vorticidade e de calor foram utilizadas para investigar os processos dinâmicos e termodinâmicos. Embora com fraca intensidade em termos de pressão central, os ciclones tiveram impacto importante nas condições de tempo sobre suas regiões de atuação, e os ventos máximos superaram 15 m/s em 925 hPa por várias horas. Ambos os ciclones apresentaram, ao menos em algum tempo de sua fase subtropical, um pico de advecção horizontal quente em altos níveis, enquanto a advecção horizontal quente em baixos níveis apresentou fraca intensidade. Nos estágios de fase híbrida, o termo diabático foi responsável pelas tendências de aquecimento em baixos níveis. Já durante a fase de transição extratropical ocorrida em um dos ciclones, o sentido dos fluxos turbulentos em superfície se inverteu e o termo diabático passou a contribuir para tendências de resfriamento em baixos níveis. Em altos níveis, foram encontradas regiões em que altos valores positivos do termo diabático da equação da termodinâmica correspondem a regiões de intenso resíduo negativo da equação da vorticidade. Nestas regiões, os processos convectivos podem explicar os imbalanços de vorticidade. Nas demais regiões e níveis em que esta relação não ocorreu, sugere-se que a convecção influencia as variações locais de vorticidade de uma forma mais distribuída na coluna atmosférica, assim como a divergência associada aos movimentos verticais pode ocorrer de forma distribuída ao longo da troposfera. / This work aims to investigate the synoptic and dynamic processes of a sample of subtropical cyclones that occurred near the east coast of South America. A cyclonic vorticity maximum tracking algorithm and the Cyclone Phase Space (CPS) algorithm are used to track and to classify the life cycle evolution of the cyclones. By automating these algorithms, it was possible to perform the analysis of the phase diagrams of all the cyclones occurred in the Subtropical Atlantic during 2008, 2009 and March 2010. The synoptic conditions for two events were analyzed from the period prior to the genesis until the decay of the systems, and the heat and vorticity balance equations were used to investigate the thermodynamic and dynamic processes. Although with low intensity in terms of central pressure, the cyclones had a major impact on the weather conditions in their regions of occurrence, and the 925 hPa maximum sustained winds exceeded 15 m/s for several hours. Both selected cyclones, at least at a time of its subtropical phase, had a peak of warm horizontal advection at higher levels, whilst the warm horizontal advection at lower levels showed weak intensity. In the hybrid stages of both cyclones, the diabatic term was responsible for warming trends at low levels. However, during the extratropical transition in one of the cyclones, the direction of the near-surface turbulent fluxes reversed and the diabatic term began to contribute to cooling trends at low levels. In the upper troposphere, it was found that in some regions that featured large positive values of the thermodynamic equation diabatic term, there was also a significant negative residual of the vorticity equation. In these regions, the convective processes can explain the observed vorticity imbalances. For other regions and levels, at which there was no direct relationship between the residual fields, it is suggested here that convection influences the local variations of vorticity in a more distributed way in the atmospheric column, as well as the divergence associated with the vertical velocities can be more distributed throughout the troposphere, without being concentrated at only some levels.

O objetivo deste trabalho é investigar a variabilidade das componentes do balanço de calor pela superfície no Atlântico Sul, entre 5oS e 30oS e para o período entre 2000 a 2004, através da combinação de dados provenientes de múltiplos satélites. Com isso, visamos verificar se os processos de troca de calor no oceano são dominados por variabilidade de larga escala e interanual. Os dados de temperatura da superfície do mar, vapor d\'água integrado e precipitação são provenientes do satélite de microondas do Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Os dados de vento são obtidos pelo escaterômetro QuikSCAT e estimativas de radiação de ondas curtas e ondas longas são distribuídas pelo projeto Surface Radiation Budget. Utilizamos o algoritmo desenvolvido por Liu et. al. (1979) para o cálculo do fluxo de calor latente e sensível. Para obtermos uma determinação mais precisa dos fluxos turbulentos, utilizamos o algoritmo de Fairall et. al. (1996), onde estimamos a correção de Webb para o calor latente e o calor sensível devido à chuva. Analisamos as variáveis medidas e estimadas em termos da média, anomalia e diagramas de espaço-tempo (Hovmöller). As estimativas de balanço de calor pela superfície mostram que o Atlântico Sul perde calor para a atmosfera, principalmente na forma de calor latente, ao sul de 7oS. Em média, o máximo de perda de calor de -100W/m2 ocorre entre 12oS e 17oS. O balanço de calor é notadamente marcado por um forte ciclo sazonal, onde a amplitude anual chega a 250W/m2. A anomalia do balanço de calor apresenta correlações significativas com fenômenos remotos em escalas interanuais, indicando a estabelecimento de teleconexões rápidas através da atmosfera. / The objective of this study is to investigate the variability of the surface heat budget components in the tropical South Atlantic, between 5oS and 30oS and for the period between 2000 and 2005, through a methodology based on a multi--satellite approach. We aim to verify if the heat exchange processes in the ocean are dominated by large scale and interannual variability. The sea surface temperature, integrated water vapor and precipitation data are obtained by the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) microwave satellite. Wind vectors are measured by the QuikSCAT scatterometer satellite and the estimates of the shortwave and longwave radiation are distributed by the Surface Radiation Budget projetct. We used the algorithm developed by Liu79 et. al. (1979) to estimate the latent and sensible heat fluxes. To obtain a more precise estimation of the turbulent fluxes, we used an algorithm developed by Fairall et. al. (1996), where the Webb correction for the latent heat flux and the sensible heat flux due to the rainfall were included in the calculations. The results were analized in terms of the mean, anomaly, and space--time (Hovmöller) diagrams. The estimates of the surface heat balance showed that the South Atlantic loses heat to the atmosphere, mostly in the form of latent heat fluxes, south of 7oS. On average, there is a maximum in heat loss of -100W/m2 between 12oS e 17oS. The net surface heat flux has a strong seasonal cycle, with an amplitude of about 250W/m2. The surface energy balance shows significant correlations with remote phenomena at interannual scales indicating the establishment of rapid teleconnections through the atmosphere.