Os padrões de circulação do Atlântico Sudoeste são caracterizados por uma diversidade de massas de água. A presença das correntes associadas ao giro subtropical e a incursão para norte da Corrente Circumpolar Antártica (CCA) determinam extensas regiões de largo gradiente de Temperatura da Superfície do Mar (TSM). Ao mesmo tempo, circulações de mesoescala geram intensos gradientes setorizados, ou reforçam o contraste de larga-escala. Consequentemente, frentes oceânicas de diferentes escalas são formadas ao longo desses gradientes. Quando o vento sopra sobre essas frentes, os fluidos trocam calor e momentum alterando suas propriedades dinâmicas e termodinâmicas. Nesse trabalho visamos caracterizar as alterações no campo de vento superficial que podem ser atribuídas a essas trocas. Para isso, foi aplicado um algoritmo de detecção de frentes em campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) derivados do conjunto OSTIA. Em situações de escoamento atmosférico sinótico homogêneo, foram calculados o divergente e rotacional do vento medido pelo escaterômetro QuickSCAT ao longo das zonas frontais, bem como suas componentes perpendicular e paralela às frentes. Ao longo de 8 anos mais 96.000 frentes oceânicas foram detectadas, co-localizadas com a disponibilidade de dados de vento dando origem a 40.000 composições. O sistema de coordenadas dessas composições foi rotacionado para que as frentes oceânicas tivessem a mesma orientação. Nós empilhamos as composições em um arranjo 3D e foram obtidas médias das circulações atmosféricas induzidas. As perturbações médias obtidas indicaram que há convergência do vento quando este sopra do lado quente para o lado frio da frente com a frenagem do escoamento. De forma oposta, há divergência e aceleração do vento quando este sopra no sentido oposto. Nós identificamos alterações locais no rotacional do campo de vento capazes de induzir o bombeamento de Ekman no oceano. Esse processo pode gerar mecanismos de retroalimentação no sistema. Nossos resultados corroboram o de diversos estudos sobre o tema presentes literatura. / The southwest Atlantic circulation patterns are characterized by a diversity of water masses. The presence of currents associated with the subtropical gyre and the northward incursion of Antarctic Circumpolar Current (ACC) determine extensive regions of strong sea surface temperature gradient (SST). At the same time, mesoscale circulations generate intense local gradients, or reinforce the large-scale contrast. Consequently, oceanic fronts are formed along these gradients on different scales. When the wind blows over these fronts, the fluids exchange heat and momentum, and that changes their dynamic and thermodynamic properties. In this work we aim to characterize the changes in the surface wind field that might be attributed to these exchanges. To do it, a frontal detection algorithm was applied to the SST field derived from OSTIA set. We selected situations of synoptic homogeneous atmospheric flow and calculated the divergent and rotational wind, in addition to its perpendicular and parallel components to the oceanic fronts. We used wind measurements recorded by the QuickSCAT scatterometer along the frontal zones. More than 96,000 oceanic fronts were detected along 8 years of data. We matched them to available wind data and formed more than 40,000 SST-WIND compositions. The coordinate system of these compositions was rotated so that all oceanic fronts have the same horizontal orientation. We piled up the compositions in a 3D array and the temporal mean of the induced circulations was calculated. The average disturbance obtained indicated that there is wind convergence when it blows from the warm side of the front to the cold side because the flow is slowed down. Conversely, there is wind divergence when it blows in the opposite direction due to speeding up flow. We identified local changes in wind field curl capable of inducing Ekman pumping over the ocean. This process can generate feedback mechanisms in the system. Our results were consistent with the literature.

Os padrões de circulação do Atlântico Sudoeste são caracterizados por uma diversidade de massas de água. A presença das correntes associadas ao giro subtropical e a incursão para norte da Corrente Circumpolar Antártica (CCA) determinam extensas regiões de largo gradiente de Temperatura da Superfície do Mar (TSM). Ao mesmo tempo, circulações de mesoescala geram intensos gradientes setorizados, ou reforçam o contraste de larga-escala. Consequentemente, frentes oceânicas de diferentes escalas são formadas ao longo desses gradientes. Quando o vento sopra sobre essas frentes, os fluidos trocam calor e momentum alterando suas propriedades dinâmicas e termodinâmicas. Nesse trabalho visamos caracterizar as alterações no campo de vento superficial que podem ser atribuídas a essas trocas. Para isso, foi aplicado um algoritmo de detecção de frentes em campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) derivados do conjunto OSTIA. Em situações de escoamento atmosférico sinótico homogêneo, foram calculados o divergente e rotacional do vento medido pelo escaterômetro QuickSCAT ao longo das zonas frontais, bem como suas componentes perpendicular e paralela às frentes. Ao longo de 8 anos mais 96.000 frentes oceânicas foram detectadas, co-localizadas com a disponibilidade de dados de vento dando origem a 40.000 composições. O sistema de coordenadas dessas composições foi rotacionado para que as frentes oceânicas tivessem a mesma orientação. Nós empilhamos as composições em um arranjo 3D e foram obtidas médias das circulações atmosféricas induzidas. As perturbações médias obtidas indicaram que há convergência do vento quando este sopra do lado quente para o lado frio da frente com a frenagem do escoamento. De forma oposta, há divergência e aceleração do vento quando este sopra no sentido oposto. Nós identificamos alterações locais no rotacional do campo de vento capazes de induzir o bombeamento de Ekman no oceano. Esse processo pode gerar mecanismos de retroalimentação no sistema. Nossos resultados corroboram o de diversos estudos sobre o tema presentes literatura. / The southwest Atlantic circulation patterns are characterized by a diversity of water masses. The presence of currents associated with the subtropical gyre and the northward incursion of Antarctic Circumpolar Current (ACC) determine extensive regions of strong sea surface temperature gradient (SST). At the same time, mesoscale circulations generate intense local gradients, or reinforce the large-scale contrast. Consequently, oceanic fronts are formed along these gradients on different scales. When the wind blows over these fronts, the fluids exchange heat and momentum, and that changes their dynamic and thermodynamic properties. In this work we aim to characterize the changes in the surface wind field that might be attributed to these exchanges. To do it, a frontal detection algorithm was applied to the SST field derived from OSTIA set. We selected situations of synoptic homogeneous atmospheric flow and calculated the divergent and rotational wind, in addition to its perpendicular and parallel components to the oceanic fronts. We used wind measurements recorded by the QuickSCAT scatterometer along the frontal zones. More than 96,000 oceanic fronts were detected along 8 years of data. We matched them to available wind data and formed more than 40,000 SST-WIND compositions. The coordinate system of these compositions was rotated so that all oceanic fronts have the same horizontal orientation. We piled up the compositions in a 3D array and the temporal mean of the induced circulations was calculated. The average disturbance obtained indicated that there is wind convergence when it blows from the warm side of the front to the cold side because the flow is slowed down. Conversely, there is wind divergence when it blows in the opposite direction due to speeding up flow. We identified local changes in wind field curl capable of inducing Ekman pumping over the ocean. This process can generate feedback mechanisms in the system. Our results were consistent with the literature.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-15T17:48:16Z No. of bitstreams: 1 JONATHAN CASTRO AMANAJÁS – TESE (PPGMET) 2015.pdf: 17371281 bytes, checksum: 8bb673ee45f8da3ea66276627f6cd251 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T17:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JONATHAN CASTRO AMANAJÁS – TESE (PPGMET) 2015.pdf: 17371281 bytes, checksum: 8bb673ee45f8da3ea66276627f6cd251 (MD5) Previous issue date: 2015-10-27 / CNPq / O objetivo deste estudo foi contribuir para a compreensão dos padrões meteorológicos, de fluxos de superfície e circulações atmosféricas locais, sobre ecossistemas naturais e mudanças de uso e cobertura do solo na Amazônia Oriental. Para isso foram realizados estudos sobre dois biomas representativos, floresta amazônica e cerrado, e um antrópico, silvicultura de eucalipto, a partir da análise de imagens do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), a bordo do satélite Terra, e de simulações numéricas com o modelo atmosférico de mesoescala Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS). A partir de três diferentes imagens MODIS/Terra foi possível observar que a vegetação exerce um papel importante sobre o microclima local, de modo que a conversão de cerrado para floresta de eucalipto, ocasionou redução no albedo (αs) e na temperatura da superfície (Ts); aumento no saldo de radiação (Rn) e no fluxo de calor latente (LE) e redução nos fluxos de calor no solo (G0) e calor sensível (H). De modo geral, os fluxos de calor sensível e latente estimados pelo algoritmo S-SEBI, com o uso de imagens MODIS/Terra, variaram de acordo com o tipo de uso e cobertura do solo e responderam às alterações biofísicas nas regiões em estudo, mostrando coerência na distribuição espacial e concordância com os valores encontrados por outros estudos. Nas simulações com o modelo BRAMS, os impactos mais significativos estatisticamente, seja de mudanças no uso do solo, como a substituição do cerrado por eucalipto, seja na cobertura do solo, como a redução da vegetação, ocorreram na razão de mistura do vapor d’água e na velocidade do vento, ambas sobre o cerrado. Foi observado ainda, em ambos os cenários, um aumento considerável na temperatura do ar, porém, sem significância estatística. A análise de sensibilidade do modelo BRAMS para três valores distintos de resistência estomática mínima de uma floresta de eucalipto (100, 200 e 500 s.m-1), na formação de circulações atmosféricas locais, demonstraram que este foi sensível as alterações propostas. No cenário com resistência estomática de 100 s.m-1, por exemplo, a circulação formada promoveu aumento na precipitação acumulada sobre o alvo ‘cerrado’, quando comparada a simulação controle. Diferente dos cenários com resistência estomática de 100 e 200 s.m-1, a circulação formada a partir do cenário com resistência estomática de 500 s.m-1 produziu um volume de precipitação sobre a floresta ombrófila densa, não observado nas demais simulações. / The aim of this study was to contribute to the understanding of weather patterns, surface fluxes and local atmospheric circulations over natural ecosystems and changes in use and cover of land in eastern Amazon. It was studied two representative biomes, Amazon forest and cerrado, and one anthropic biome, eucalyptus silviculture, using sensor images Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), aboard the Terra satellite, and numerical simulations with Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS). From three different images MODIS / Terra was observed that the vegetation plays an important role on the local microclimate, so that the cerrado conversion in eucalyptus forest reduced albedo (αs) and surface temperature (Ts); increased net radiation (Rn) and latent heat flux (LE) and reduced ground heat flux (G0) and sensible heat (H). Overall, the sensible and latent heat fluxes estimated by S-SEBI algorithm, using MODIS/Terra images, varied according to the type of land use/cover and responded to biophysical changes in the regions under study, showing coherence in spatial distribution and agreement with the values found in other studies. In the simulations with BRAMS, the most statistically significant impacts, either in changes in land use, as replacing the cerrado by eucalyptus, either in land cover, as reducing vegetation, occurred in the ratio of water vapor mixture and wind speed, both on the cerrado. It was also observed in both scenarios a considerable increase in air temperature, but without statistical significance. The BRAMS model sensitivity analysis for three different values of minimum stomatal resistance of a eucalyptus forest (100, 200 and 500 s.m-1), in the formation of local atmospheric circulations, showed that it was sensitive to changes proposals.In the scenario with stomatal resistance of 100 s.m-1, for example, the induced circulation promoted an increase in accumulated precipitation on the target 'cerrado' when compared with the control simulation. Different of scenarios with stomatal resistance of 100 and 200 s.m-1, the circulation formed in the scenario with stomatal resistance of 500 s.m-1, produced a volume of precipitation over tropical rain forest not observed in other simulations.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-28T18:31:00Z No. of bitstreams: 1 ALDINETE BEZERRA BARRETO - DISSERTAÇÃO PPGMet 2001..pdf: 13472867 bytes, checksum: b91f7d54913e69f45832fdac13016021 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-28T18:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALDINETE BEZERRA BARRETO - DISSERTAÇÃO PPGMet 2001..pdf: 13472867 bytes, checksum: b91f7d54913e69f45832fdac13016021 (MD5) Previous issue date: 2001-12-20 / Dados horários do vento à superfície coletados em 77 estações no período 1977-1981 possibilitaram estudar o ciclo diário dessa variável no Nordeste do Brasil. Padrões de variabilidade foram identificados através da aplicação de técnicas de análise multivariada às componentes zonal e meridional do vento, em conjunto: Análise em Componentes Principais (ACP) e Análise de Agrupamento. Campos médios horários anuais obtidos a cada três horas permitiram determinar, dentre outras, as seguintes características: (i) intensificação (desintcnsificação) do vento no período diurno (noturno) em resposta à interação entre o vento de grande escala e a brisa marítima (terrestre), (ii) a penetração da brisa marítima continente adentro em estados do norte do Nordeste e sua interação com outras circulações locais em áreas de orografía complexa e (iii) convergência bem definida na área de fronteira Ceará-ParaíbaPernambuco, no período 21-24 HL. A análise fatorial pelo método das componentes principais mostra que os seis primeiros fatorcs explicam 97% da variância total da série, permitindo assim identificar padrões e processos associados à variabilidade diária observada. Os padrões espaciais dos quatro primeiros fatores mostram núcleos localizados em áreas litorâneas e cm áreas de orografía complexa tais como o vale do submédio São Francisco e norte da Chapada Diamantina. A regionalização do vento à superfície obtida a partir dos seis primeiros fatores comuns temporais, através da análise de agrupamento usando o método de Ward, dividiu o Nordeste do Brasil em seis (06) grupos homogéneos de acordo com a fisiografia complexa da região. / Hourly surface wind data obscrvcd at 77 stations during a 5-ycar period (1977-1981) wcrc used to study the surfacc-wind daily cyclc in Northeast Brazil. Variability patterns were identified by applying multivariate analysis techniques (Principal Componcnt Analysis and Cluster Analysis) to the zonal and meridional wind components, in conjunction. Anual mcan hourly surface wind ficlds oblained at 3-hour intervals rcsulled in the following main findings; (i) wind inlensification (weakcning) during the diurnal (nocturnal) period due to interaction between the large scale flow and the sea (land) brecze, (ii) inland penetration of the sea breeze in northern Northeast Brazil states and its interaction with local circulations generated in complex orography áreas, and (iii) well defined convergence in the Ceará-Paraíba-Pernambuco border, in the period 21-24 HL (local time). Factorial analysis by means of principal components shows that the first six principal factor loadings cxplain 97% of the total varianec, allowing to identify patterns and processes associated with the observed daily variability. The spatial patterns of the first four factor loadings, which account for 89.9% of the total variance, show centers located on the coast and in complex orography áreas such as the mid-valley of the São Francisco River and the northern arca of the Chapada Diamantina. Surface wind regionalization on the first six factor loadings by means of cluster analysis based on the Ward's method reveals the existence of six homogeneous groups in accordance with the complex physiography of Northeast Brazil.

No presente trabalho estudamos e analisamos o método do Tubo de Trajetórias, um algoritmo conservativo, explícito, simples, fisicamente intuitivo, semi-Lagrangiano para equação de convecção. Mostramos que o método é incondicionalmente estável, essencialmente não-dispersivo, convergente e acurado de ordem 2 no tempo e no espaço. Soluções numéricas de sistemas e equações diferenciais ordinárias são testadas no contexto do método do Tubo de Trajetórias, com difíceis problemas clássicos. Aplicações são consideradas no âmbito do transporte oceânico e na advecção de frentes atmosféricas. A fim de testar as propriedades conservativas do método estudado, uma estimativa do erro de balanço de massa é usado aqui. Comparações com outras metodologias mostram a superioridade do método do Tubo de Trajetórias. / In the present work we studied and analyzed the Trajectories Tube method, a conservative, explicit, simple, physically intuitive, semi-Lagrangian algorithm for the convection equation. Kinematical aspects of the mechanics of continuous media are essentially the tools used for formulation and feasibility analysis. We showed that this method is unconditionally stable, essentially nondispersive, convergent and accurate of order two in time and space. Computational experiments with non-isochoric and isochoric motions show that the studied method can be used in compressible and incompressible flow. Numerical solutions of systems of ordinary differential equations (necessary conditions for acomplishment of the scheme) are tested in the Trajectories Tube method context, with classical difficult examples. Applications are considered in the ambit of oceanic transport and advection of atmospheric fronts, including the tracer problem within a Stommel gyre and the computation of the Dowell frontogenesis. Comparisions with other methodologies show the superiority of the Trajectories Tube method.

No presente trabalho estudamos e analisamos o método do Tubo de Trajetórias, um algoritmo conservativo, explícito, simples, fisicamente intuitivo, semi-Lagrangiano para equação de convecção. Mostramos que o método é incondicionalmente estável, essencialmente não-dispersivo, convergente e acurado de ordem 2 no tempo e no espaço. Soluções numéricas de sistemas e equações diferenciais ordinárias são testadas no contexto do método do Tubo de Trajetórias, com difíceis problemas clássicos. Aplicações são consideradas no âmbito do transporte oceânico e na advecção de frentes atmosféricas. A fim de testar as propriedades conservativas do método estudado, uma estimativa do erro de balanço de massa é usado aqui. Comparações com outras metodologias mostram a superioridade do método do Tubo de Trajetórias. / In the present work we studied and analyzed the Trajectories Tube method, a conservative, explicit, simple, physically intuitive, semi-Lagrangian algorithm for the convection equation. Kinematical aspects of the mechanics of continuous media are essentially the tools used for formulation and feasibility analysis. We showed that this method is unconditionally stable, essentially nondispersive, convergent and accurate of order two in time and space. Computational experiments with non-isochoric and isochoric motions show that the studied method can be used in compressible and incompressible flow. Numerical solutions of systems of ordinary differential equations (necessary conditions for acomplishment of the scheme) are tested in the Trajectories Tube method context, with classical difficult examples. Applications are considered in the ambit of oceanic transport and advection of atmospheric fronts, including the tracer problem within a Stommel gyre and the computation of the Dowell frontogenesis. Comparisions with other methodologies show the superiority of the Trajectories Tube method.