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The coastal current is influenced by coastline topography, its advection direction is parallel with coastline because different periodic of wind field function makes the ocean dynamics is more complicated in coastal. In order to treat the effects of topography and wind to coastal current variations, we make long time observation data about ocean and meteorology and analyze them near the harbor of HSinDa in Kaohsiung . This research use bottom Acoustic Doppler Current Profiler (bm-ADCP ) , Temperature and Pressure Logger(TP ) , anemometer and wind direction vane to observe flow field ,tidal and wind field in the locality. The collected data are analyzed through a variety of time series analysis technique , such as strain wave, harmonic analysis , Fast Fourior Transform (FFT) analysis that uses different frequency wave bands make an relevant analysis materials and then. The results show that (1) when sea-land breeze was weak, the main axial angle of diurnal tide ellipticity of the current was parallel with the coastline direction. Because the friction of sea flow affected; the ellipticity became smaller and assumed the reciprocal motion¡Fwhen sea-land breeze was stronger, diurnal tide ellipticity of the current was bigger, and main axial angle from coastline parallel changes to follow the sea-land breeze heading. It means sea-land breeze can affect the surface flow motion. (2)When a front passed in winter, it produces the current faced to the southeast along the coast. In the energy spectrum effect, the wind field and the flow field have the same peak of the period, the period was 4 days, 5.5 days, and 8 days, it means that the correlation of the flow field and wind field is good; this result is closed with the observes in land station. (3)In the period of southwest monsoon, there has coastal current toward northwest in the southwest of Taiwan straits. In the other period, the direction of current always moved toward southeast. The result of the low-frequency filter, the flow is smaller than tidal current and wind-drift current. It means that this sea area is affected by tide current and wind-drift current.

Climate global models have contributed to the understanding of climate changes impacts on several Earth system processes. It is known that impacts on the ocean large scale circulation are considerably relevant. However, these models are not suitable to represent regional scale processes. Therefore, to evaluate the climate change impacts on small scale processes downscaling is necessary. This study was divided in two parts. The first part consists of evaluation and understanding of the behavior of the Southern Ocean circulation from a large scale perspective. For this, we used the ocean component (Parallel Ocean Program version 2 - POP2) of the National Center for Atmospheric Research Community Earth System Model version 1 (NCAR-CESM1.0). The second part aimed to evaluate the Antarctic Coastal Current (ACoC) in the Weddell Sea through high-resolution regional simulations with the Regional Ocean model System (ROMS) which were forced with results from NCAR Community Climate System Model version 3.0 (NCAR-CCSM3), an earlier version of NCAR-CESM1, experiments of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Assessment Report 4 (AR4). The first simulation was forced with 20th century historical scenario (ROMS-20C3M) and comprises the 1980 to 1999 period, whereas the second run considers the 21st century scenario A2 (ROMS-SRESA2) which comprises the 2021 to 2047 period. Results from CESM1-POP2 represents satisfactorily the large scale mean patterns and is in agreement with available data. The results show the limitation of these models to reproduce important features of the coastal region, which makes downscaling necessary to understanding smaller scale processes. The ACoC and its transport (≈ 22 Sv) were satisfactorily represented by regional simulations. From the 20th to 21st century projections, weakening of the ACoC transport was observed and shown to be mainly related with changes in the termohaline forcing. / A utilização de modelos climáticos globais tem contribuído para o entendimento dos efeitos da mudança no clima em diversos processos do sistema terrestre. Os impactos na circulação oceânica de larga escala são conhecidamente relevantes. Porém, esses modelos não são adequados para a representação de processos na escala regional. Dessa forma, para avaliar os impactos da mudança do clima nos processos de menor escala a regionalização numérica é necessária. Este trabalho foi dividido em duas partes. A primeira consiste na avaliação e entendimento do comportamento da circulação no Oceano Austral do ponto de vista da larga escala. Para isso a componente oceânica (Parallel Ocean Program version 2 - POP2) do National Center for Atmospheric Research - Community Earth System Model version 1 (NCAR-CESM1.0) foi utilizada. A segunda parte teve como objetivo avaliar as mudanças na Corrente Costeira Antártica (CCoA) no Mar de Weddell através de simulações regionais de alta resolução com o Regional Ocean Model System (ROMS) forçados com dois experimentos do NCAR - Community Climate System Model version 3.0 (NCAR-CCSM3) para os cenários do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Assessment Report 4 (AR4). A primeira simulação foi forçada com o cenário histórico do século XX (ROMS-20C3M) e compreende o período de 1980 a 1999, já a segunda considera o cenário pessimista A2 (ROMS-SRESA2) para o século XXI e compreende o período de 2021 a 2047. Os resultados obtidos do CESM1-POP2 mostraram que o modelo representa de forma satisfatória os padrões de larga escala e concordam com os dados disponíveis. Os resultados também evidenciam a limitação de modelos como esse em reproduzir características importantes da região costeira, o que torna necessário a reginoalização para o entendimento dos processos de menor escala. Os resultados das simulações regionais reproduziram de forma consistente a CCoA e o seu transporte (≈ 22 Sv). Do cenário do século XX para o do século XXI houve um enfraquecimento do transporte da CCoA, que mostrou estar relacionado principalmente à mudanças na forçante termohalina.

The Southwest Atlantic Ocean is characterized, in winter, by the presence of an oceanographic front between the Brazil Current (BC) and the Brazilian Coastal Current (BCC). The BC/BCC oceanographic front generates intense thermal horizontal gradients between cold waters of the southern Brazilian continental shelf, dominated by the BCC, and the offshore warm waters, dominated by the BC. This study analyses, for the first time in the known literature, the coupling mechanisms between the ocean and the atmosphere from observational data taken simultaneously during an oceanographic research cruise in the southern Brazilian coast during 11-21 June 2014. In this field experiment, atmospheric radiosondes were launched and hydrographic stations were taken to measure the ocean s temperature and salinity. The study area was chosen based on the local thermal gradients presented by the BC/BCC front. Five oceanographic transects were performed perpendicular to the coast starting at the locality of Paranaguá (Paraná State) and ending in Chuí (Rio Grande do Sul State).The winter meteorological and oceanographic features were considered in the determination of ship s route. The installation of a micrometeorological tower at the bow of the ship allowed the realization of direct measurements of heat, momentum and CO2 fluxes. This study analyses the large scale meteorological conditions and explores the behavior of the marine atmospheric boundary layer using radiosondes data taken in situ. In the period when the data were collect, typical winter conditions were observed in the study area, like the cold front passage associated to an incursion of a post-frontal cold air mass and an extratropical cyclone formation. Meteorological and oceanographic measurements performed by the instruments installed on the ship were utilized to estimate the heat fluxes through bulk formulas method. This estimates were lately compared to the heat fluxes measured directly by the sensors installed in the of the ship s bow. Measurements were obtained using the Eddy Covariance method, broadly used in micrometeorological research. To obtain the turbulent fluxes at the ocean-atmosphere interface adjustments in the observational data are necessary due to the ship s motion. During most of the study period, the sea surface temperature was higher than the air temperature, thus generating a heat transfer from the ocean to the atmosphere. The heat fluxes were commonly positive on both sides of the BC (warm)/BCC (cold) oceanographic front. However, there was some difference on the heat fluxes magnitude between the two sides of the front with more intense heat exchange on the BC side. The present results show that the intense thermal horizontal gradients between the BC and the BCC waters that occur during winter in the southern coast of Brazil, the transient atmospheric systems and the air thermal advection have an important role on the marine atmospheric boundary layer modulation and on the heat and CO2 fluxes between the ocean and the atmosphere. Meteorological and oceanographic observations are fundamental to widen our understanding of the processes occurring at the ocean-atmosphere interface which are known to have primary importance on weather and climate forecast. / O Oceano Atlântico Sudoeste é caracterizado, no inverno, pela presença de uma frente oceanográfica entre a Corrente do Brasil (CB) e a Corrente Costeira do Brasil (CCB). A frente oceanográfica CB/CCB gera intensos gradientes horizontais termais entre as águas frias da plataforma continental do Sul do Brasil, dominadas pela CCB, e águas quentes do oceano profundo, dominadas pela CB. Esse trabalho analisa, pela primeira vez na literatura conhecida, os mecanismos de acoplamento entre o oceano e a atmosfera a partir de dados observacionais da atmosfera e do oceano que foram tomados simultaneamente durante um cruzeiro de pesquisa oceanográfica na costa sul do Brasil entre 11 a 21 de junho de 2012. Nesse experimento, foram lançadas radiossondas atmosféricas e realizadas estações hidrográficas para medidas de temperatura e salinidade do oceano. A área de estudo foi escolhida com base no gradiente termal local apresentado pela frente CB/CCB. Foram realizados cinco transectos perperndiculares à costa sul do Brasil, iniciando-se na localidade de Paranaguá (PR) até o Chuí (Rio Grande do Sul). As características oceanográficas e meteorológicas de inverno foram consideradas na determinação da derrota do navio. A instalação de uma torre micrometeorológica na proa do navio permitiu a realização de medições diretas dos fluxos de calor, momentum e CO2. Este estudo analisa as condições meteorológicas de grande escala e investiga o comportamento da camada limite atmosférica marinha a partir dos dados in situ das radiossondagens. No período em que os dados foram coletados foram observadas condições atmosféricas típicas de inverno, como a passagem de frente fria associada à incursão de uma massa de ar frio pós-frontal e a formação de ciclone extratropical. Observações meteorológicas e oceanográficas realizadas pelos instrumentos instalados no navio foram utilizadas para estimar os fluxos de calor pelo método bulk formulas. Essas estimativas foram comparadas aos fluxos medidos diretamente pelos sensores instalados na proa do navio. As medidas são obtidas utilizando o método de Covariância de Vórtices, usado amplamente em pesquisas micrometeorológicas. Para obter os fluxos turbulentos na interação oceano-atmosfera são necessárias correções nos dados observados devido ao movimento do navio. Durante a maior parte do período estudo, a temperatura da superfície do mar esteve maior do que a temperatura do ar, gerando uma transferência de calor do oceano para atmosfera. Os fluxos de calor foram, geralmente, positivos em ambos os lados da frente oceanográfica CB (quente)/CCB (frio). Contudo, há diferença na magnitude dos fluxos de calor entre os dois lados da frente com a troca foi mais intensa no lado da CB. Os resultados apresentados mostram que os intensos gradientes horizontais termais entre as águas da CB e da CCB que ocorrem durante o inverno ao largo da costa do RS, os sistemas transientes e as advecções térmicas têm um papel importante na modulação da camada limite atmosférica marinha e nos fluxos de calor e CO2. Observações meteorológicas e oceanográficas são fundamentais para ampliar o entendimento dos processos que ocorrem na interface oceano-atmosfera e tem importância primária para a previsão do tempo e clima.

Um modelo numérico tridimensional foi adaptado para o estudo da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma continental da Região Sul do Brasil durante o verão e o outono. O modelo oceânico de Princeton (POM) é usado em um domínio limitado com grade curvilínea de alta-resolução, além de linha de costa e batimetria realísticas. As forçantes são variáveis no tempo e incluem tensão de cisalhamento do vento, descarga fluvial, campos termohalinos e nível médio do mar. Os objetivos são simular a resposta da plataforma a estas forçantes, comparar os resultados do modelo com observações oceanográficas afim de estabelecer a confiança do modelo, e subseqüentemente analisar os campos resultantes para ajudar na compreensão do comportamento da circulação observada. As variáveis do modelo mostram boa concordância geral com as correspondentes observações. É encontrado um claro padrão sazonal da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma, com fluxos de superfície para sul e para o largo durante o verão, resultando em ressurgência de águas frias de fundo, e para norte e para a costa durante o outono, resultando em subsidência de águas menos densas. Tal circulação aumenta a estabilidade vertical no verão, devido ao aquecimento de superfície e ressurgência de águas frias, e aumenta a mistura vertical e a homogeneidade vertical no outono, devido à subsidência de águas menos densas, a qual causa forte aceleração da pluma fluvial existente na plataforma interna. Os resultados também demonstram que os cabos e promontórios da Região Sul do Brasil desempenham papel fundamental na variabilidade ao longo da costa do fluxo de ressurgência, incluindo o estabelecimento de jatos costeiros baroclínicos, os quais tendem a se separar da costa ao sul de cabos, mostrando uma circulação tridimensional de ressurgência, com complexa dependência espaço-temporal. Durante o outono, o empilhamento de subsidência, somado à presença da pluma fluvial, estabelece uma corrente costeira barotrópica, chamada aqui de \'\'Corrente Costeira de Rio Grande\'\', causando a intrusão de águas frias a partir do sul para a plataforma continental brasileira. A avaliação dos campos de velocidade mostra que o transporte de Ekman pleno se desenvolve na região ao largo das frentes de ressurgência ou subsidência, deixando em direção à costa uma zona dominada por fricção, com estratificação e velocidades perpendiculares fracas. Esta região é denominada aqui de \'\'plataforma interna\'\' e se estende da costa até a isóbata de 30m no verão e até a isóbata de 45m no outono, com esta variação resultando de variações na profundidade da camada de Ekman. / A three-dimensional numerical model has been adapted for the study of the wind-driven flow on the continental shelf off southern Brazil during the summer and autumn seasons. The Princeton Ocean Model (POM) is used in a limited area domain with a high-resolution (eddy resolving) curvilinear grid, with realistic coastline and bottom topography. The forcings include time-varying wind stress, termohaline fields, fluvial discharges and mean sea level. The objectives of the study are to simulate the response of the shelf circulation to these forcings, to compare model results with oceanographic observations, to stablish the model confidence, and to subsequently analyse the model fields a contribution to understand the behavior of the observed flow. The model variables show overall good agreement with corresponding observations. It is found a clear seasonal pattern of wind-driven circulation over the shelf, with surface offshore and southward net flow during summertime, which results in bottom cold water upwelling, and onshore and northward net flow during autumntime, which results in less dense water downwelling. This circulation enhances vertical stability in summer, due to solar surface heating and cold water bottom upwelling, and enhances vertical mixing and unstratified conditions in autumn due to downwelling of less dense water, which causes strong downwind acceleration of river plume innershelf waters. The results also demonstrate that coastal capes and promontories play a dominant role in causing alongshore variability of the upwelling flow over southern Brazil, including the setup of alongshore coastal baroclinic jets, which tend to separate from the coast south of capes, showing a three-dimensional upwelling circulation, with complex time and space dependence. During autumntime, the downwelling wind setup, in addition to the river plume waters, set up a barotropic coastal current, named here \'\'Rio Grande Coastal Current\'\', causing the intrusion of southern colder water over the Brazilian shelf. The evaluation of velocity fields shows that full Ekman transport develops in the region offshore of the upwelling or downwelling fronts, leaving onshore a region dominated by friction with relatively weak stratification and cross-shore currents. This region is named here \'\'innershelf\'\' and extends seaward from the coast until the 30m isobath in summer and the 45m isobath in autumn, showing this seasonal variation due to Ekman layer depth variations.

Um modelo numérico tridimensional foi adaptado para o estudo da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma continental da Região Sul do Brasil durante o verão e o outono. O modelo oceânico de Princeton (POM) é usado em um domínio limitado com grade curvilínea de alta-resolução, além de linha de costa e batimetria realísticas. As forçantes são variáveis no tempo e incluem tensão de cisalhamento do vento, descarga fluvial, campos termohalinos e nível médio do mar. Os objetivos são simular a resposta da plataforma a estas forçantes, comparar os resultados do modelo com observações oceanográficas afim de estabelecer a confiança do modelo, e subseqüentemente analisar os campos resultantes para ajudar na compreensão do comportamento da circulação observada. As variáveis do modelo mostram boa concordância geral com as correspondentes observações. É encontrado um claro padrão sazonal da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma, com fluxos de superfície para sul e para o largo durante o verão, resultando em ressurgência de águas frias de fundo, e para norte e para a costa durante o outono, resultando em subsidência de águas menos densas. Tal circulação aumenta a estabilidade vertical no verão, devido ao aquecimento de superfície e ressurgência de águas frias, e aumenta a mistura vertical e a homogeneidade vertical no outono, devido à subsidência de águas menos densas, a qual causa forte aceleração da pluma fluvial existente na plataforma interna. Os resultados também demonstram que os cabos e promontórios da Região Sul do Brasil desempenham papel fundamental na variabilidade ao longo da costa do fluxo de ressurgência, incluindo o estabelecimento de jatos costeiros baroclínicos, os quais tendem a se separar da costa ao sul de cabos, mostrando uma circulação tridimensional de ressurgência, com complexa dependência espaço-temporal. Durante o outono, o empilhamento de subsidência, somado à presença da pluma fluvial, estabelece uma corrente costeira barotrópica, chamada aqui de \'\'Corrente Costeira de Rio Grande\'\', causando a intrusão de águas frias a partir do sul para a plataforma continental brasileira. A avaliação dos campos de velocidade mostra que o transporte de Ekman pleno se desenvolve na região ao largo das frentes de ressurgência ou subsidência, deixando em direção à costa uma zona dominada por fricção, com estratificação e velocidades perpendiculares fracas. Esta região é denominada aqui de \'\'plataforma interna\'\' e se estende da costa até a isóbata de 30m no verão e até a isóbata de 45m no outono, com esta variação resultando de variações na profundidade da camada de Ekman. / A three-dimensional numerical model has been adapted for the study of the wind-driven flow on the continental shelf off southern Brazil during the summer and autumn seasons. The Princeton Ocean Model (POM) is used in a limited area domain with a high-resolution (eddy resolving) curvilinear grid, with realistic coastline and bottom topography. The forcings include time-varying wind stress, termohaline fields, fluvial discharges and mean sea level. The objectives of the study are to simulate the response of the shelf circulation to these forcings, to compare model results with oceanographic observations, to stablish the model confidence, and to subsequently analyse the model fields a contribution to understand the behavior of the observed flow. The model variables show overall good agreement with corresponding observations. It is found a clear seasonal pattern of wind-driven circulation over the shelf, with surface offshore and southward net flow during summertime, which results in bottom cold water upwelling, and onshore and northward net flow during autumntime, which results in less dense water downwelling. This circulation enhances vertical stability in summer, due to solar surface heating and cold water bottom upwelling, and enhances vertical mixing and unstratified conditions in autumn due to downwelling of less dense water, which causes strong downwind acceleration of river plume innershelf waters. The results also demonstrate that coastal capes and promontories play a dominant role in causing alongshore variability of the upwelling flow over southern Brazil, including the setup of alongshore coastal baroclinic jets, which tend to separate from the coast south of capes, showing a three-dimensional upwelling circulation, with complex time and space dependence. During autumntime, the downwelling wind setup, in addition to the river plume waters, set up a barotropic coastal current, named here \'\'Rio Grande Coastal Current\'\', causing the intrusion of southern colder water over the Brazilian shelf. The evaluation of velocity fields shows that full Ekman transport develops in the region offshore of the upwelling or downwelling fronts, leaving onshore a region dominated by friction with relatively weak stratification and cross-shore currents. This region is named here \'\'innershelf\'\' and extends seaward from the coast until the 30m isobath in summer and the 45m isobath in autumn, showing this seasonal variation due to Ekman layer depth variations.