A atmosfera é um complexo sistema termodinâmico na qual a geração, conversão e dissipação de energia desempenham um papel fundamental no desenvolvimento e manutenção dos diversos sistemas de movimento de escala sinótica e na circulação geral. Neste trabalho, o ciclo de energia de Lorenz em área limitada foi aplicado para três casos de ciclogêneses, onde cada um desses se formou em uma das três principais regiões ciclogenéticas da costa leste da América do Sul. Além disso, foram analisadas as condições sinóticas, bem como a evolução da estrutura tridimensional de cada sistema desde o período prévio à formação até o seu decaimento. As análises mostraram que o ciclone que se formou na costa sul/sudeste do Brasil originou-se a partir de uma baixa desprendida nos níveis médios em uma região de fraca baroclinia. As conversões de energia mostraram que o sistema extraía energia cinética do escoamento zonal médio indicando, assim, que a instabilidade barotrópica foi dominante na sua formação. O sistema que se desenvolveu região da foz do Rio da Prata apresentou características de uma ciclogenêse do tipo bomba, com rápida intensificação. Além disso, devido à esse rápido crescimento foi observado a seclusão das frentes quente e fria. O ciclo de energia mostrou uma natureza baroclínica com forte contribuição de geração de energia potencial disponível pela liberação de calor latente da convecção. Já o sistema da região da costa sul da Argentina apresentou um desenvolvimento baroclínico clássico (com conversão de energia potencial disponível para energia cinética da perturbação) de uma ciclogenêse extratropical, desde a amplificação da onda até oclusão final das frentes associadas. Com base nessas análises observa-se que as ciclogêneses que se formam na América do Sul podem apresentar características variadas, tanto de desenvolvimento como de estrutura, que não são muitas vezes relacionadas à ciclogenêse clássica. / The atmosphere is a complex thermodynamic system in which energy generation, conversion and dissipation play a key role in the development and maintenance of the synoptic scale movement systems. In this paper, the Lorenz energy cycle in a limited area was applied for three cases of cyclogenesis, where each one of them formed in an important cyclogenetic region in the east of South America. Furthermore, the synoptic conditions were analyzed, as well as the evolution of the tridimensional structure, from its early formation until its decay. The analysis showed that the cyclone, which formed on Brazil south/southeastern coast, originated through a cut off low in the mid levels on a weak baroclinic region. The energy conversions indicated the system extracted kinetic energy from the basic flow, showing that the barotropic instability was dominant in its development. The system that occurred in the Rio da Prata mouth had features of a bomb-type cyclogenesis with fast intensification. Moreover, due to this event, the fronts seclusion were observed. The baroclinic nature with a strong contribution from the available potential energy generation term, through the latent heat release of the convection, can be observed by the conversion terms. Meanwhile, the system of the Argentina south coast presented a classical baroclinic development (which has the conversion from eddy available potential energy to eddy kinetic energy) of an extratropical cyclogenesis, from the wave amplification until the final occlusion of the associated frontal system. Based in this analysis, it is worthy to note that both the development and structure of the cyclogenesis that occur in the South American eastern coast can present varied features, which are often not related to classical cyclogenesis.

A atmosfera é um complexo sistema termodinâmico na qual a geração, conversão e dissipação de energia desempenham um papel fundamental no desenvolvimento e manutenção dos diversos sistemas de movimento de escala sinótica e na circulação geral. Neste trabalho, o ciclo de energia de Lorenz em área limitada foi aplicado para três casos de ciclogêneses, onde cada um desses se formou em uma das três principais regiões ciclogenéticas da costa leste da América do Sul. Além disso, foram analisadas as condições sinóticas, bem como a evolução da estrutura tridimensional de cada sistema desde o período prévio à formação até o seu decaimento. As análises mostraram que o ciclone que se formou na costa sul/sudeste do Brasil originou-se a partir de uma baixa desprendida nos níveis médios em uma região de fraca baroclinia. As conversões de energia mostraram que o sistema extraía energia cinética do escoamento zonal médio indicando, assim, que a instabilidade barotrópica foi dominante na sua formação. O sistema que se desenvolveu região da foz do Rio da Prata apresentou características de uma ciclogenêse do tipo bomba, com rápida intensificação. Além disso, devido à esse rápido crescimento foi observado a seclusão das frentes quente e fria. O ciclo de energia mostrou uma natureza baroclínica com forte contribuição de geração de energia potencial disponível pela liberação de calor latente da convecção. Já o sistema da região da costa sul da Argentina apresentou um desenvolvimento baroclínico clássico (com conversão de energia potencial disponível para energia cinética da perturbação) de uma ciclogenêse extratropical, desde a amplificação da onda até oclusão final das frentes associadas. Com base nessas análises observa-se que as ciclogêneses que se formam na América do Sul podem apresentar características variadas, tanto de desenvolvimento como de estrutura, que não são muitas vezes relacionadas à ciclogenêse clássica. / The atmosphere is a complex thermodynamic system in which energy generation, conversion and dissipation play a key role in the development and maintenance of the synoptic scale movement systems. In this paper, the Lorenz energy cycle in a limited area was applied for three cases of cyclogenesis, where each one of them formed in an important cyclogenetic region in the east of South America. Furthermore, the synoptic conditions were analyzed, as well as the evolution of the tridimensional structure, from its early formation until its decay. The analysis showed that the cyclone, which formed on Brazil south/southeastern coast, originated through a cut off low in the mid levels on a weak baroclinic region. The energy conversions indicated the system extracted kinetic energy from the basic flow, showing that the barotropic instability was dominant in its development. The system that occurred in the Rio da Prata mouth had features of a bomb-type cyclogenesis with fast intensification. Moreover, due to this event, the fronts seclusion were observed. The baroclinic nature with a strong contribution from the available potential energy generation term, through the latent heat release of the convection, can be observed by the conversion terms. Meanwhile, the system of the Argentina south coast presented a classical baroclinic development (which has the conversion from eddy available potential energy to eddy kinetic energy) of an extratropical cyclogenesis, from the wave amplification until the final occlusion of the associated frontal system. Based in this analysis, it is worthy to note that both the development and structure of the cyclogenesis that occur in the South American eastern coast can present varied features, which are often not related to classical cyclogenesis.

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

Cyclones distribution and intensities impact directly on human activities, mainly due to their associated intense precipitation and winds. The main aim of this thesis is to understand changes in the cyclones originated in the South Atlantic focusing on their genesis and intensifying mechanisms. Cyclones are identified and tracked based on the relative vorticity field at 850 hPa computed from the winds. The characteristics of the cyclones are obtained by diagnostic variables sampled within a radial distance from each cyclone center and to produce a spatial distribution of the cyclone properties at the time of genesis. Also, cyclone centered composites are used to analyze the cyclone structure and the evolution of cyclones during their genesis. The climatology of cyclones was done using NCEP-CFSR and shows four main cyclogenesis regions in the South Atlantic Ocean: on the Southern Brazilian coast (SE-BR, 30°S), over the continent near the La Plata river discharge region (LA PLATA, 35°S), on the southeastern coast of Argentina (ARG, 40°S-55°S) and on the Southeastern Atlantic (SE-SAO, centered at 55°S and 10°W). To access changes in cyclone development, we used the CMIP5 HadGEM2-ES historical experiment (1980-2005) and RCP8.5 future projection (2074-2099). The HadGEM2-ES can represent the main South Atlantic characteristics of cyclones according to NCEP-CFSR climatology. However, there is an underestimation in cyclone frequency in the equatorward side of the storm track, particularly in the LA PLATA region. The HadGEM2-ES RCP8.5 future projection shows a general decrease of approximately 10% of cyclogenesis in the South Atlantic domain, which is mainly related to the poleward shift of the storm track. However, LA PLATA region presents a slight increase in its cyclogenetic activity (6.1 and 3.6%), in the summer and winter, respectively). The increase in genesis at 30°S over the continent is associated with the strengthening of the upper-level jet and the increase of warm and moisture advections at the same location. The enhance in the moisture transport from the tropics is also related to the intensification of the cyclone in the domain, mainly northward of 35°S. Finally, a downscaling using WRF was performed in an attempt to improve the climate model resolution. However the downscaling produces less and weaker cyclones in the NCEP-CFSR and HadGEM2-ES runs. The only region that presented an improvement was LA PLATA, due to the better representation of local features related to orography and moisture processes. The downscaled HadGEM2-ES RCP8.5 also shows an increase in cyclogenesis in the LA PLATA region and other locations. The HadGEM2-ES RCP8.5 projection and its downscaling shows that the cyclogenesis in some locations of South America is increasing, mainly due to the increase in the low-level moisture content and the strengthening of the equatorward flank of the upper-level jet. The cyclones in this locations will be slightly intense (between 20°S and 30°S) and will affect a narrow area close to the South American coast. / A distribuição e intensidade dos ciclones afeta diretamente as atividades humanas devido a precipitação e fortes ventos associados a esses sistemas. O objetivo principal deste trabalho é entender as mudanças nos ciclones gerados no Atlântico Sul devido às mudanças climáticas, focando em seus mecanismos geradores e intensificadores. Os ciclones foram identificados e rastreados utilizando a vorticidade relativa em 850hPa, calculada a partir do campo de ventos horizontal. Também foram usadas composições centradas para a análise da estrutura e evolução dos ciclones durante seu desenvolvimento. A climatologia de ciclones feita com o NCEP-CFSR mostra quatro regiões ciclogenéticas principais no Oceano Atlântico Sul: na costa sul do Brasil (SE-BR, 30°S), sobre o continente próximo da desembocadura do Rio da Prata (LA PLATA, 35°S), na costa sudeste da Argentina (ARG, 40°S-55°S) e no Sudeste do Atlântico (SE-SAO, centrada em 55°S, 10°W). Para analisar as mudanças no desenvolvimento dos ciclones, nós utilizamos os experimentos histórico (1980-2005) e RCP8.5 (2074-2099) do HadGEM2-ES (CMIP5). O HadGEM2-ES é capaz de reapresentar as principais características dos ciclones do Atlântico Sul, quando comparado à climatologia. No entanto, existe uma subestimativa do número de ciclones no lado equatorial da região de máxima atividade ciclônica, principalmente na região LA PLATA. A projeção futura HadGEM2-ES no cenário RCP8.5 mostra uma redução de aproximadamente 10% na ciclogêneses no domínio do Atlântico Sul, principalmente associada ao deslocamento em direção ao polo da região de máxima atividade ciclônica. Porém, a região LA PLATA apresenta um pequeno aumento em sua atividade ciclogenética (6.1 e 3.6%), no verão e inverno, respectivamente). O aumento na ciclogênese em 30°S está associada ao fortalecimento do jato de altos níveis e ao aumento da advecção quente e de umidade nessa localidade. O aumento do transporte de umidade dos trópicos está associado também à intensificação dos ciclones observada na projeção futura, principalmente ao norte de 35°S. Por fim, uma regionalização com o modelo WRF foi usada para melhorar a resolução do modelo climático. Porém, as simulações regionais subestimaram os ciclones em número e intensidade. A única região que em as regionalizações apresentaram melhor desempenho foi a LA PLATA, devido a uma melhor representação de feições locais associadas a orografia e processos úmidos. A regionalização do cenário futuro RCP8.5 também apresentou aumento da ciclogênese do LA PLATA, mas para o inverno. Tanto a projeção RCP8.5 do HadGEM2-ES quanto sua regionalização mostram que a ciclogênese em algumas regiões da América do Sul está aumentando, principalmente devido ao aumento de umidade em baixos níveis da atmosfera e fortalecimento do lado ramo equatorial do jato de altos níveis. Os ciclones nessas localidades serão intensos (entre 20°S e 30°S) e tendem a afetar uma região mais próxima à costa.

Cyclones distribution and intensities impact directly on human activities, mainly due to their associated intense precipitation and winds. The main aim of this thesis is to understand changes in the cyclones originated in the South Atlantic focusing on their genesis and intensifying mechanisms. Cyclones are identified and tracked based on the relative vorticity field at 850 hPa computed from the winds. The characteristics of the cyclones are obtained by diagnostic variables sampled within a radial distance from each cyclone center and to produce a spatial distribution of the cyclone properties at the time of genesis. Also, cyclone centered composites are used to analyze the cyclone structure and the evolution of cyclones during their genesis. The climatology of cyclones was done using NCEP-CFSR and shows four main cyclogenesis regions in the South Atlantic Ocean: on the Southern Brazilian coast (SE-BR, 30°S), over the continent near the La Plata river discharge region (LA PLATA, 35°S), on the southeastern coast of Argentina (ARG, 40°S-55°S) and on the Southeastern Atlantic (SE-SAO, centered at 55°S and 10°W). To access changes in cyclone development, we used the CMIP5 HadGEM2-ES historical experiment (1980-2005) and RCP8.5 future projection (2074-2099). The HadGEM2-ES can represent the main South Atlantic characteristics of cyclones according to NCEP-CFSR climatology. However, there is an underestimation in cyclone frequency in the equatorward side of the storm track, particularly in the LA PLATA region. The HadGEM2-ES RCP8.5 future projection shows a general decrease of approximately 10% of cyclogenesis in the South Atlantic domain, which is mainly related to the poleward shift of the storm track. However, LA PLATA region presents a slight increase in its cyclogenetic activity (6.1 and 3.6%), in the summer and winter, respectively). The increase in genesis at 30°S over the continent is associated with the strengthening of the upper-level jet and the increase of warm and moisture advections at the same location. The enhance in the moisture transport from the tropics is also related to the intensification of the cyclone in the domain, mainly northward of 35°S. Finally, a downscaling using WRF was performed in an attempt to improve the climate model resolution. However the downscaling produces less and weaker cyclones in the NCEP-CFSR and HadGEM2-ES runs. The only region that presented an improvement was LA PLATA, due to the better representation of local features related to orography and moisture processes. The downscaled HadGEM2-ES RCP8.5 also shows an increase in cyclogenesis in the LA PLATA region and other locations. The HadGEM2-ES RCP8.5 projection and its downscaling shows that the cyclogenesis in some locations of South America is increasing, mainly due to the increase in the low-level moisture content and the strengthening of the equatorward flank of the upper-level jet. The cyclones in this locations will be slightly intense (between 20°S and 30°S) and will affect a narrow area close to the South American coast. / A distribuição e intensidade dos ciclones afeta diretamente as atividades humanas devido a precipitação e fortes ventos associados a esses sistemas. O objetivo principal deste trabalho é entender as mudanças nos ciclones gerados no Atlântico Sul devido às mudanças climáticas, focando em seus mecanismos geradores e intensificadores. Os ciclones foram identificados e rastreados utilizando a vorticidade relativa em 850hPa, calculada a partir do campo de ventos horizontal. Também foram usadas composições centradas para a análise da estrutura e evolução dos ciclones durante seu desenvolvimento. A climatologia de ciclones feita com o NCEP-CFSR mostra quatro regiões ciclogenéticas principais no Oceano Atlântico Sul: na costa sul do Brasil (SE-BR, 30°S), sobre o continente próximo da desembocadura do Rio da Prata (LA PLATA, 35°S), na costa sudeste da Argentina (ARG, 40°S-55°S) e no Sudeste do Atlântico (SE-SAO, centrada em 55°S, 10°W). Para analisar as mudanças no desenvolvimento dos ciclones, nós utilizamos os experimentos histórico (1980-2005) e RCP8.5 (2074-2099) do HadGEM2-ES (CMIP5). O HadGEM2-ES é capaz de reapresentar as principais características dos ciclones do Atlântico Sul, quando comparado à climatologia. No entanto, existe uma subestimativa do número de ciclones no lado equatorial da região de máxima atividade ciclônica, principalmente na região LA PLATA. A projeção futura HadGEM2-ES no cenário RCP8.5 mostra uma redução de aproximadamente 10% na ciclogêneses no domínio do Atlântico Sul, principalmente associada ao deslocamento em direção ao polo da região de máxima atividade ciclônica. Porém, a região LA PLATA apresenta um pequeno aumento em sua atividade ciclogenética (6.1 e 3.6%), no verão e inverno, respectivamente). O aumento na ciclogênese em 30°S está associada ao fortalecimento do jato de altos níveis e ao aumento da advecção quente e de umidade nessa localidade. O aumento do transporte de umidade dos trópicos está associado também à intensificação dos ciclones observada na projeção futura, principalmente ao norte de 35°S. Por fim, uma regionalização com o modelo WRF foi usada para melhorar a resolução do modelo climático. Porém, as simulações regionais subestimaram os ciclones em número e intensidade. A única região que em as regionalizações apresentaram melhor desempenho foi a LA PLATA, devido a uma melhor representação de feições locais associadas a orografia e processos úmidos. A regionalização do cenário futuro RCP8.5 também apresentou aumento da ciclogênese do LA PLATA, mas para o inverno. Tanto a projeção RCP8.5 do HadGEM2-ES quanto sua regionalização mostram que a ciclogênese em algumas regiões da América do Sul está aumentando, principalmente devido ao aumento de umidade em baixos níveis da atmosfera e fortalecimento do lado ramo equatorial do jato de altos níveis. Os ciclones nessas localidades serão intensos (entre 20°S e 30°S) e tendem a afetar uma região mais próxima à costa.

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

The objective of this work is to identify the factors that favors the movement of frontal systems over South America (SA) and their influences in the state of Alagoas (AL), Brazil and determine the synoptic patterns characteristic of the penetration events of fronts into the Tropics, besides testing new diagnostic tools to describe these systems and others. Twenty six frontal systems that direct or indirectly influenced the weather conditions over AL for the 2004 2006 period were analyzed. The cases were sorted out in four groups (G) according to the similar characteristics among the events. They were: G1 passage of the frontal system or its extremity over AL; G2 cloud band over AL, organized by the frontal tip over the Southern Tropical Atlantic (STA); G3 convective activity over AL, due to the frontal tip over STA and G4 passage of the frontal system or its tip over STA at the same latitude of the AL coast. The fronts were identified using different methods: classical, satellite imagery, equivalent potential temperature (θe) fields and advection of equivalent potential temperature (Aθe). The global model NCEP/NCAR Reanalysis data and infra-red images were used. In general, the fronts that reach AL are not associated with friagem events. The G1 events were found in all seasons of the year. The G2 cases were concentrated during Southern Hemisphere (SH) winter and onset of the transition to warmer months. The G3 events occur during the end of the transition to warmer months, SH summer and onset of the transition to colder months. No event fell in G4. The superposition of several factors is important to characterize the frontal influences in AL: frontal regeneration ahead of the main front, development of secondary fronts and possible instantaneous occlusion, interaction of the analyzed frontal with other frontal waves, interaction of the frontal tip with cyclonic perturbations over the continent (of baraclinic nature during winter months and of barotropic nature during summer months) and jet stream positioned to the north of its climatological position. The fronts responsible for convecdtive activity over AL, from November to March, are associated with the interaction of the Southern America Convergence Zone and one Upper Air Cyclonic Vortex. The presence of warm cored barotropic high pressure over SA inhibits the development of the frontal tip over the Brazilian coast during the winter months. The coupling between the upper air wave train of synoptic scale (identified by the meridional flux linking the exit of Polar Jet Stream to the entrance of the Subtropical Jet Stream) allows the merging of different frontal waves in low levels and the incursion of cold air equatorward, being responsible for the frontal regeneration and the formation of new cyclones in the family. The θe and Aθe fields are sufficient for the analyses and identification of the frontal systems, and should be part of an operational weather forecast suite. Based on these fields a conceptual model for the development of baroclinic cyclone in the Tropics is presented. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Este trabalho teve o objetivo de identificar os fatores que favorecem o deslocamento dos sistemas frontais sobre a América do Sul (AS) e suas influências sobre o Estado de Alagoas (AL). Procurou-se encontrar padrões sinóticos que expliquem os mecanismos e processos atmosféricos que comandam o deslocamento das frentes para regiões tropicais, além de testar novas ferramentas que possibilitem a melhor identificação dos sistemas envolvidos nesses processos. Assim, foi feita a analise de 26 sistemas frontais que influenciaram direta ou indiretamente as condições de tempo sobre o Estado de AL, para três anos (2004 a 2006). Os casos foram divididos em 4 grupos (G), de acordo com as características similares encontradas entre os eventos. G1 - passagem do sistema frontal, ou de sua extremidade, sobre o estado de AL; G2 - banda de nebulosidade sobre o Estado de AL, organizada pela extremidade frontal sobre o Atlântico Tropical Sul (ATS); G3 atividades convectivas sobre o Estado de AL, organizadas pela extremidade frontal sobre o ATS e G4 - passagem do sistema frontal, ou de sua extremidade, sobre o ATS, na mesma latitude da costa alagoana. As frentes foram identificadas por diversos métodos: sinótico clássico, dados de satélite e campos horizontais de temperatura potencial equivalente (θe) e advecção de temperatura potencial equivalente (Aθe). Foram utilizados dados de reanálise do modelo global NCEP/NCAR e imagens de satélite no canal infravermelho. Em geral, as frentes que chegaram até AL não estiveram associadas a eventos de friagem . Os eventos do G1foram encontrados em todas as estações do ano. Os casos do G2 se concentraram durante as estações de inverno austral e inicio da transição quente. Os eventos do G3 tenderam a ocorrer durante o fim da transição quente, verão austral e início da transição fria. Não houve eventos que satisfizessem as condições do G4. A sobreposição de vários fatores se torna importantes para as influências frontais em AL: regenerações frontais, novas ciclogêneses na frente principal, surgimento de frentes secundárias e possíveis oclusões instantâneas, interação da onda frontal analisada com outras ondas frontais, interação da extremidade frontal com perturbações ciclônicas sobre o continente (baroclínica nos meses de inverno e barotropica no verão) e corrente de jato posicionada ao norte da sua climatologia. De novembro a março, as frentes que organizaram atividades convectivas sobre AL estiveram associadas à interação da ZCAS e VCAN s. A atuação de uma Alta Barotrópica de Núcleo Quente sobre a AS oferece restrição para o desenvolvimento da extremidade frontal na costa do Brasil, durante os meses de inverno. O acoplamento entre os trens de onda de escala sinótica em altos níveis, identificado por um fluxo meridional que conecta a saída da Corrente de Jato Polar com a entrada da Corrente de Jato Subtropical, permite a fusão de ondas frontais distintas em baixos níveis e a incursão de ar frio em direção ao equador, podendo provocar a regeneração das frentes e a formação de novos ciclones na família. Os campos de θe e Aθe são eficientes para analise e identificação de sistemas frontais, devendo ser incorporados a previsão operacional do tempo. Com base nesses campos, foi proposto o modelo conceitual de desenvolvimento do ciclone baroclínico na região tropical.