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Two mesoscale convective systems (MCSs) passed over the Houston Lightning Detection and Ranging (LDAR) network on 31 October 2005 and 21 April 2006. As the MCSs traverse the LDAR network, the systems slowly mature with a weakening convective line and a developing stratiform region and radar bright band. The intensification of stratiform region precipitation, including the bright band, is thought to play an important role in stratiform lightning structure, charge structure, and total lightning production of MCSs. The stratiform areas quadruple in size and the mean reflectivity values increase substantially by ~ 6 dB. As the stratiform region matures, VHF source density plots show a lightning pathway that slopes rearward and downward from the back of the convective line and into the stratiform region. At early times for both MCSs, the pathway extends horizontally rearward 40 to 50 km into the stratiform region at an altitude of 9 to 12 km. Near the end of the analysis time period, the pathway slopes rearward 40 km and downward through the transition zone before extending 40 to 50 km in the stratiform region at an altitude of 4 - 7 km. The sloping pathway likely results from charged ice particles advected from the convective line by storm relative front-to-rear flow while the level pathway extending further into the stratiform region is likely caused by both charge advection and local in-situ charging. As the stratiform region matures, the stratiform flash rates double and lightning heights decrease. The percentage of lightning flashes originating in the stratiform region increases significantly from 10 - 20% to 50 - 60%. Overall, the number of positive cloud-to-ground flashes in the stratiform region also increases. Between both MCSs, 60% of the positive CGs originated in the convective or transition regions. Both in-situ charging mechanisms created by the development of the mesoscale updraft and charge advection by the front-to-rear flow likely contribute to the increased electrification and lightning in the stratiform region.

Two mesoscale convective systems (MCSs) passed over the Houston Lightning Detection and Ranging (LDAR) network on 31 October 2005 and 21 April 2006. As the MCSs traverse the LDAR network, the systems slowly mature with a weakening convective line and a developing stratiform region and radar bright band. The intensification of stratiform region precipitation, including the bright band, is thought to play an important role in stratiform lightning structure, charge structure, and total lightning production of MCSs. The stratiform areas quadruple in size and the mean reflectivity values increase substantially by ~ 6 dB. As the stratiform region matures, VHF source density plots show a lightning pathway that slopes rearward and downward from the back of the convective line and into the stratiform region. At early times for both MCSs, the pathway extends horizontally rearward 40 to 50 km into the stratiform region at an altitude of 9 to 12 km. Near the end of the analysis time period, the pathway slopes rearward 40 km and downward through the transition zone before extending 40 to 50 km in the stratiform region at an altitude of 4 - 7 km. The sloping pathway likely results from charged ice particles advected from the convective line by storm relative front-to-rear flow while the level pathway extending further into the stratiform region is likely caused by both charge advection and local in-situ charging. As the stratiform region matures, the stratiform flash rates double and lightning heights decrease. The percentage of lightning flashes originating in the stratiform region increases significantly from 10 - 20% to 50 - 60%. Overall, the number of positive cloud-to-ground flashes in the stratiform region also increases. Between both MCSs, 60% of the positive CGs originated in the convective or transition regions. Both in-situ charging mechanisms created by the development of the mesoscale updraft and charge advection by the front-to-rear flow likely contribute to the increased electrification and lightning in the stratiform region.

Neste estudo sao analisados os sistemas convectivos de mesoescala (SCMs) subtropicais, de origem continental e oceanica, observados na America do Sul durante o South American Low Level Experiment (SALLJEX), realizado no verao de 2002/2003. Nesta analise sao avaliadas a distribuicao espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e parametros morfologicos dos SCMs continentais e oceanicos, sendo tambem investigadas as origens das fontes de umidade que contribuem para a genese desses sistemas. Outros aspectos explorados sao a caracterizacao das condicoes sinoticas com atencao a identificacao dos fatores pre-condicionantes e mecanismos de gatilho a conveccao; a avaliacao das condicoes dinamicas e termodinamicas observadas durante a genese do sistema convectivo e sua evolucao ao longo do ciclo de vida. Alem disso, sao realizadas simulacoes numericas dos SCMs com enfoque na verificacao da qualidade da previsao de precipitacao em funcao da capacidade do modelo em reproduzir as condicoes atmosfericas essenciais a geracao da conveccao. Os resultados mostram que os sistemas convectivos continentais sao mais numerosos que os oceanicos, e em ambas as regioes, SCMs com maior duracao apresentam taxas de expansao maiores nas primeiras horas do seu ciclo de vida. O jato de baixos niveis (JBN) afeta a formacao de sistemas continentais, porem, seu efeito sobre os SCMs oceanicos e minimo. O oceano Atlantico tropical, a regiao Amazonica e o oceano Pacifico subtropical, sao as principais regioes de origem da umidade para a genese dos sistemas convectivos, contudo, a atuacao dessas fontes depende da regiao de formacao do sistema e das condicoes sinoticas. O aquecimento diurno da camada limite convectiva, o jato de baixos niveis, o cavado em 500 hPa e a circulacao transversa sao os pre-condicionantes identificados na formacao dos SCMs continentais noturnos. Em relacao aos mecanismos de gatilho, os principais fatores sao os sistemas frontais e o fluxo catabatico dos Andes. Sistemas convectivos que apresentam ciclo de vida mais longo sao gerados em um ambiente em que se identificam mais de um fator pre-condicionante e de gatilho atuando de forma conjunta. Alem disso, o cisalhamento vertical do vento em baixos niveis parece ser um dos diferenciais na fase inicial dos SCMs de maior duracao. Os resultados das simulacoes numericas sugerem que quando as caracteristicas sinoticas e de mesoescala que atuam como pre-condicionantes ou mecanismos de gatilho sao mais bem definidas, o desempenho do modelo melhora sensivelmente, pois a simulacao consegue reproduzir com mais precisao as condicoes ambientais observadas durante a genese do sistema convectivo. Assim, sistemas com maior duracao tendem a ser mais bem simulados. / In this study, we analyze continental and oceanic mesoscale convective systems (MCS\'s) observed in the subtropics of South America during the South American Low Level Experiment (SALLJEX), held in the summer of 2002/2003. This analysis evaluated the spatial distribution, diurnal variability, life cycle, displacement and morphological parameters of the continental and oceanic MCSs, and also investigated the origins of moisture sources that contribute to these systems genesis. Other issues considered are the characterization of the synoptic conditions and the identification of preconditioning and trigger mechanisms, and evaluation of dynamic and thermodynamic conditions observed during the convective system genesis and its evolution over the life cycle. Moreover, MCSs numerical simulations are made focused on the model capability to replicate the essential atmospheric conditions to the convection generation. The results show that the continental convective systems are more numerous than the oceanic ones, and in both regions, MCS\'s with longer duration have higher growth rates in the early hours of their life cycle. The low level jet (LLJ) affects the formation of the continental systems, but its effect on oceanic MCS\'s is minimal. The tropical Atlantic Ocean, the Amazon region and the subtropical Pacific Ocean, are the main moisture source to the genesis of convective systems, however, the incidence of these sources depends on the convective system genesis area and the synoptic conditions. The daytime heating of convective boundary layer, the low level jet, the trough at 500 hPa and transverse circulation are the preconditioning processes identified in the formation of nocturnal MCS\'s with continental origin. For trigger mechanisms, the main factors are the frontal systems and the katabatic flow from the Andes Mountain. Convective systems with longer life cycles are generated in an environment in which several preconditioning and trigger mechanisms act jointly. Moreover, the vertical wind shear at low levels appears to be one of the differences in the initial phase of long living MCSs. The results of numerical simulations suggest that when the characteristics of synoptic and mesoscale that act as pre-conditions or triggering mechanisms are better defined, the model\'s performance improves significantly, because the simulation can more accurately reproduce the environmental conditions observed during the genesis of the convective system. Thus, systems with longer duration tend to be better simulated.

Neste estudo sao analisados os sistemas convectivos de mesoescala (SCMs) subtropicais, de origem continental e oceanica, observados na America do Sul durante o South American Low Level Experiment (SALLJEX), realizado no verao de 2002/2003. Nesta analise sao avaliadas a distribuicao espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e parametros morfologicos dos SCMs continentais e oceanicos, sendo tambem investigadas as origens das fontes de umidade que contribuem para a genese desses sistemas. Outros aspectos explorados sao a caracterizacao das condicoes sinoticas com atencao a identificacao dos fatores pre-condicionantes e mecanismos de gatilho a conveccao; a avaliacao das condicoes dinamicas e termodinamicas observadas durante a genese do sistema convectivo e sua evolucao ao longo do ciclo de vida. Alem disso, sao realizadas simulacoes numericas dos SCMs com enfoque na verificacao da qualidade da previsao de precipitacao em funcao da capacidade do modelo em reproduzir as condicoes atmosfericas essenciais a geracao da conveccao. Os resultados mostram que os sistemas convectivos continentais sao mais numerosos que os oceanicos, e em ambas as regioes, SCMs com maior duracao apresentam taxas de expansao maiores nas primeiras horas do seu ciclo de vida. O jato de baixos niveis (JBN) afeta a formacao de sistemas continentais, porem, seu efeito sobre os SCMs oceanicos e minimo. O oceano Atlantico tropical, a regiao Amazonica e o oceano Pacifico subtropical, sao as principais regioes de origem da umidade para a genese dos sistemas convectivos, contudo, a atuacao dessas fontes depende da regiao de formacao do sistema e das condicoes sinoticas. O aquecimento diurno da camada limite convectiva, o jato de baixos niveis, o cavado em 500 hPa e a circulacao transversa sao os pre-condicionantes identificados na formacao dos SCMs continentais noturnos. Em relacao aos mecanismos de gatilho, os principais fatores sao os sistemas frontais e o fluxo catabatico dos Andes. Sistemas convectivos que apresentam ciclo de vida mais longo sao gerados em um ambiente em que se identificam mais de um fator pre-condicionante e de gatilho atuando de forma conjunta. Alem disso, o cisalhamento vertical do vento em baixos niveis parece ser um dos diferenciais na fase inicial dos SCMs de maior duracao. Os resultados das simulacoes numericas sugerem que quando as caracteristicas sinoticas e de mesoescala que atuam como pre-condicionantes ou mecanismos de gatilho sao mais bem definidas, o desempenho do modelo melhora sensivelmente, pois a simulacao consegue reproduzir com mais precisao as condicoes ambientais observadas durante a genese do sistema convectivo. Assim, sistemas com maior duracao tendem a ser mais bem simulados. / In this study, we analyze continental and oceanic mesoscale convective systems (MCS\'s) observed in the subtropics of South America during the South American Low Level Experiment (SALLJEX), held in the summer of 2002/2003. This analysis evaluated the spatial distribution, diurnal variability, life cycle, displacement and morphological parameters of the continental and oceanic MCSs, and also investigated the origins of moisture sources that contribute to these systems genesis. Other issues considered are the characterization of the synoptic conditions and the identification of preconditioning and trigger mechanisms, and evaluation of dynamic and thermodynamic conditions observed during the convective system genesis and its evolution over the life cycle. Moreover, MCSs numerical simulations are made focused on the model capability to replicate the essential atmospheric conditions to the convection generation. The results show that the continental convective systems are more numerous than the oceanic ones, and in both regions, MCS\'s with longer duration have higher growth rates in the early hours of their life cycle. The low level jet (LLJ) affects the formation of the continental systems, but its effect on oceanic MCS\'s is minimal. The tropical Atlantic Ocean, the Amazon region and the subtropical Pacific Ocean, are the main moisture source to the genesis of convective systems, however, the incidence of these sources depends on the convective system genesis area and the synoptic conditions. The daytime heating of convective boundary layer, the low level jet, the trough at 500 hPa and transverse circulation are the preconditioning processes identified in the formation of nocturnal MCS\'s with continental origin. For trigger mechanisms, the main factors are the frontal systems and the katabatic flow from the Andes Mountain. Convective systems with longer life cycles are generated in an environment in which several preconditioning and trigger mechanisms act jointly. Moreover, the vertical wind shear at low levels appears to be one of the differences in the initial phase of long living MCSs. The results of numerical simulations suggest that when the characteristics of synoptic and mesoscale that act as pre-conditions or triggering mechanisms are better defined, the model\'s performance improves significantly, because the simulation can more accurately reproduce the environmental conditions observed during the genesis of the convective system. Thus, systems with longer duration tend to be better simulated.

O presente trabalho verifica as principais características dos sistemas convectivos de mesoescala (SCMs), com origem continental e oceânica que, em pelo menos um momento do seu ciclo de vida, tiveram trajetória sobre a bacia Amazônica, durante um ano e meio de realização do projeto Green Ocean Amazon (GOAmazon). A análise incluiu a verificação da distribuição espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e áreas médias nas diferentes fases do ciclo de vida. Foi criada uma climatologia utilizando 14 anos de dados para comparar os resultados obtidos durante o GOAmazon. Para os SCMs que se formaram próximos às estações do GOAmazon foram realizadas análises das condições sinóticas, dinâmicas e termodinâmicas observadas durante a gênese e ao longo do ciclo de vida. Os resultados mostram que o número de ocorrências de SCMs continentais é de 7053 por ano. Em 2014 a ocorrência foi de 56,3% deste valor e em 2015 foi de 58% da climatologia para a mesma época do ano. Os SCMs ocorridos durante o GOAmazon também apresentaram menores tempos de vida, deslocamentos médios e velocidades médias. A evolução do ciclo de vida é muito similar para os SCMs de curta e longa duração, com poucas horas de diferença entre a mesma fase. O tempo que os sistemas de curta duração levam em média para alcançar a fase de maturação é de 2 a 3 horas enquanto que os SCMs de longa duração levam 5 a 6 horas. Durante o projeto GOAmazon este tempo foi igual a climatologia para SCMs de curta duração, porém variou entre 3 a 4 horas para SCMs de longa duração. A velocidade média, direção de propagação e deslocamentos médios variam de acordo com a época do ano e ao longo de toda bacia Amazônica. Os deslocamentos médios são maiores durante o inverno. A densidade média mensal de SCMs revela regiões preferenciais de gênese. São elas: 1) corrente abaixo da Cordilheira dos Andes, entre 10ºS e 20ºS/70ºW a 75ºW; 2) confluência do rio Tapajós com o rio Amazonas, por volta de 2,5ºS/54ºW; 3) sobre a Serra da Pacaraima, no Planalto das Guianas, em aproximadamente 5ºN/60ºW; 4) Serra do Imeri, no Planalto das Guianas, em 0º/65ºW e; 5) no norte do Mato Grosso, em torno de 10ºS/55ºW. Durante o projeto GOAmazon as anomalias negativas de densidade de SCMs ocorreram espalhadas ao longo de toda a bacia, com algumas regiões pontuais de maior ocorrência de sistemas. Os SCMs oceânicos ocorrem preferencialmente no período de inverno ao norte da bacia Amazônica. A frequência de ocorrência é baixa (em média 4 sistemas por mês), no entanto, eles possuem grandes áreas durante sua fase de maturação, grandes tempos de vida e deslocamentos. Como a maioria apresenta gênese muito próxima a costa, o desenvolvimento destes sistemas ocorre majoritariamente sobre a bacia Amazônica. Durante o projeto GOAmazon sua ocorrência foi muito menor comparado a climatologia e suas características médias diferentes. A análise detalhada para os 21 casos em que os SCMs ocorreram próximos às estações do GOAmazon mostrou que a combinação entre os ventos alísios direcionados para a bacia Amazônica e sistemas frontais que se aproximaram da região Tropical foram fundamentais na manutenção dos SCMs com longo ciclo de vida. Durante a ocorrência de SCMs com grandes áreas, os valores de cisalhamento foram mais altos comparados aos outros casos. Durante a maior parte dos anos 2014 e 2015 ocorreram padrões anômalos na circulação atmosférica, impulsionados por anomalias na temperatura da superfície do mar no oceano Pacífico Equatorial, o que justificaria a menor ocorrência, tempos de vida e deslocamento dos SCMs. De acordo com a literatura revisada, este é o primeiro trabalho que realiza uma análise climatológica anual da ocorrência de SCMs através de dados de alta resolução temporal e espacial com pouquíssimas falhas usando uma delimitação geográfica da bacia Amazônica, isto é, considerando somente os SCMs que em pelo menos um momento do seu ciclo de vida interagiram com a bacia Amazônica. / In the present study, we analyzed the continental and oceanic mesoscale convective systems (MCSs) that occurred over the Amazon Basin, during one year and six months of Green Ocean Amazon Project (GOAmazon). The analysis included the spatial distribution, diurnal variability, lifecycle, displacement and morphological parameters of the MCSs. A climatology using 14 years data was developed to compare the results obtained during the GOAmazon. A synoptic, thermodynamic and dynamic analysis was made for 21 MCSs that occurred next to the GOAmazon data collection sites. The climatology results show 7053 continental MCSs occurring along the year. In 2014, the occurrence was 56.3% of that value and during the period analyzed in 2015 it was 58%. The MCSs occurred during the GOAmazon also presented shorter lifecycles, displacements and speeds compared to climatology. The lifetime evolution of short lived and long lived MCSs present few hours of difference between the same phase. The time from genesis to maturation phase of short lived systems is 2 to 3 hours and for those long lived the time is 3 to 4 hours. The mean speed, direction and displacement are greater during the winter. The average density reveal preferential regions of genesis. They are: 1) downstream Andes Mountain, among 10ºS and 20ºS/70ºW and 75ºW; 2) confluence of Amazon and Tapajós Rivers, near to 2.5ºS/54ºW; 3) Pacaraima Mountains at Guyana Shield, in approximately 5ºN/60ºW; 4) Imeri Mountains at Guyana Shield, in 0º/65ºW and; 5) between north of Mato Grosso state and south of Pará state, around 10ºS/55ºW. During the GOAmazon the negative density anomalies occurred spread along the Amazon Basin, with some points of greater occurrence. The oceanic MCSs occurred preferentially in the winter season in the northeast of Amazon Basin. Their frequency of occurrence is fewer than continental, in average four MCSs per month. Nevertheless, they have large areas during their maturation phase, longer lifecycles and displacements. Most of them have genesis next to the land and their development is over the Amazon Basin. During GOAmazon their occurrence was fewer than the climatology and the features were different. The analysis for the 21 cases in which MCSs occurred next to GOAmazon stations showed that a combination of trade winds driven to Amazon Basin and frontal systems close to Tropical region were important for keeping the long lived MCSs. During occurrence of large area systems, the wind shear was greater than during other events. In most of 2014 and 2015, anomalous patterns in the atmospheric circulation, triggered by anomalous sea surface temperature in the Equatorial Pacific Ocean, occurred and this may justify the fewer occurrence of MCSs, lifecycle and displacement in that period. From our knowledge of the literature, this is the first work that makes an annual climatological analysis of MCSs occurrence through high temporal and spatial data and very few missing data using a geographical delimitation of Amazon basin. That is, considering only the MCSs that in one moment of their lifecycle, at least, interact with the Amazon Basin.

O presente trabalho verifica as principais características dos sistemas convectivos de mesoescala (SCMs), com origem continental e oceânica que, em pelo menos um momento do seu ciclo de vida, tiveram trajetória sobre a bacia Amazônica, durante um ano e meio de realização do projeto Green Ocean Amazon (GOAmazon). A análise incluiu a verificação da distribuição espacial, variabilidade diurna, ciclo de vida, deslocamento e áreas médias nas diferentes fases do ciclo de vida. Foi criada uma climatologia utilizando 14 anos de dados para comparar os resultados obtidos durante o GOAmazon. Para os SCMs que se formaram próximos às estações do GOAmazon foram realizadas análises das condições sinóticas, dinâmicas e termodinâmicas observadas durante a gênese e ao longo do ciclo de vida. Os resultados mostram que o número de ocorrências de SCMs continentais é de 7053 por ano. Em 2014 a ocorrência foi de 56,3% deste valor e em 2015 foi de 58% da climatologia para a mesma época do ano. Os SCMs ocorridos durante o GOAmazon também apresentaram menores tempos de vida, deslocamentos médios e velocidades médias. A evolução do ciclo de vida é muito similar para os SCMs de curta e longa duração, com poucas horas de diferença entre a mesma fase. O tempo que os sistemas de curta duração levam em média para alcançar a fase de maturação é de 2 a 3 horas enquanto que os SCMs de longa duração levam 5 a 6 horas. Durante o projeto GOAmazon este tempo foi igual a climatologia para SCMs de curta duração, porém variou entre 3 a 4 horas para SCMs de longa duração. A velocidade média, direção de propagação e deslocamentos médios variam de acordo com a época do ano e ao longo de toda bacia Amazônica. Os deslocamentos médios são maiores durante o inverno. A densidade média mensal de SCMs revela regiões preferenciais de gênese. São elas: 1) corrente abaixo da Cordilheira dos Andes, entre 10ºS e 20ºS/70ºW a 75ºW; 2) confluência do rio Tapajós com o rio Amazonas, por volta de 2,5ºS/54ºW; 3) sobre a Serra da Pacaraima, no Planalto das Guianas, em aproximadamente 5ºN/60ºW; 4) Serra do Imeri, no Planalto das Guianas, em 0º/65ºW e; 5) no norte do Mato Grosso, em torno de 10ºS/55ºW. Durante o projeto GOAmazon as anomalias negativas de densidade de SCMs ocorreram espalhadas ao longo de toda a bacia, com algumas regiões pontuais de maior ocorrência de sistemas. Os SCMs oceânicos ocorrem preferencialmente no período de inverno ao norte da bacia Amazônica. A frequência de ocorrência é baixa (em média 4 sistemas por mês), no entanto, eles possuem grandes áreas durante sua fase de maturação, grandes tempos de vida e deslocamentos. Como a maioria apresenta gênese muito próxima a costa, o desenvolvimento destes sistemas ocorre majoritariamente sobre a bacia Amazônica. Durante o projeto GOAmazon sua ocorrência foi muito menor comparado a climatologia e suas características médias diferentes. A análise detalhada para os 21 casos em que os SCMs ocorreram próximos às estações do GOAmazon mostrou que a combinação entre os ventos alísios direcionados para a bacia Amazônica e sistemas frontais que se aproximaram da região Tropical foram fundamentais na manutenção dos SCMs com longo ciclo de vida. Durante a ocorrência de SCMs com grandes áreas, os valores de cisalhamento foram mais altos comparados aos outros casos. Durante a maior parte dos anos 2014 e 2015 ocorreram padrões anômalos na circulação atmosférica, impulsionados por anomalias na temperatura da superfície do mar no oceano Pacífico Equatorial, o que justificaria a menor ocorrência, tempos de vida e deslocamento dos SCMs. De acordo com a literatura revisada, este é o primeiro trabalho que realiza uma análise climatológica anual da ocorrência de SCMs através de dados de alta resolução temporal e espacial com pouquíssimas falhas usando uma delimitação geográfica da bacia Amazônica, isto é, considerando somente os SCMs que em pelo menos um momento do seu ciclo de vida interagiram com a bacia Amazônica. / In the present study, we analyzed the continental and oceanic mesoscale convective systems (MCSs) that occurred over the Amazon Basin, during one year and six months of Green Ocean Amazon Project (GOAmazon). The analysis included the spatial distribution, diurnal variability, lifecycle, displacement and morphological parameters of the MCSs. A climatology using 14 years data was developed to compare the results obtained during the GOAmazon. A synoptic, thermodynamic and dynamic analysis was made for 21 MCSs that occurred next to the GOAmazon data collection sites. The climatology results show 7053 continental MCSs occurring along the year. In 2014, the occurrence was 56.3% of that value and during the period analyzed in 2015 it was 58%. The MCSs occurred during the GOAmazon also presented shorter lifecycles, displacements and speeds compared to climatology. The lifetime evolution of short lived and long lived MCSs present few hours of difference between the same phase. The time from genesis to maturation phase of short lived systems is 2 to 3 hours and for those long lived the time is 3 to 4 hours. The mean speed, direction and displacement are greater during the winter. The average density reveal preferential regions of genesis. They are: 1) downstream Andes Mountain, among 10ºS and 20ºS/70ºW and 75ºW; 2) confluence of Amazon and Tapajós Rivers, near to 2.5ºS/54ºW; 3) Pacaraima Mountains at Guyana Shield, in approximately 5ºN/60ºW; 4) Imeri Mountains at Guyana Shield, in 0º/65ºW and; 5) between north of Mato Grosso state and south of Pará state, around 10ºS/55ºW. During the GOAmazon the negative density anomalies occurred spread along the Amazon Basin, with some points of greater occurrence. The oceanic MCSs occurred preferentially in the winter season in the northeast of Amazon Basin. Their frequency of occurrence is fewer than continental, in average four MCSs per month. Nevertheless, they have large areas during their maturation phase, longer lifecycles and displacements. Most of them have genesis next to the land and their development is over the Amazon Basin. During GOAmazon their occurrence was fewer than the climatology and the features were different. The analysis for the 21 cases in which MCSs occurred next to GOAmazon stations showed that a combination of trade winds driven to Amazon Basin and frontal systems close to Tropical region were important for keeping the long lived MCSs. During occurrence of large area systems, the wind shear was greater than during other events. In most of 2014 and 2015, anomalous patterns in the atmospheric circulation, triggered by anomalous sea surface temperature in the Equatorial Pacific Ocean, occurred and this may justify the fewer occurrence of MCSs, lifecycle and displacement in that period. From our knowledge of the literature, this is the first work that makes an annual climatological analysis of MCSs occurrence through high temporal and spatial data and very few missing data using a geographical delimitation of Amazon basin. That is, considering only the MCSs that in one moment of their lifecycle, at least, interact with the Amazon Basin.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_cristiano_eichholz.pdf: 1178480 bytes, checksum: 3145cd7bbdd5409db9e7ff9d1f1706cd (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / The happening of Mesoscale Convective Systems (MCS) over a region causes impacts on the surface, that is usually associated with heavy precipitation, strong wind gusts and hail. This phenomenon is common in southern Brazil reach the Rio Grande do Sul (RS) and causes damage to its economy. Therefore the MCS study that reaching of RS is of great importance, as well as allowing a greater understanding of weather and climate of the region also provide knowledge to decision makers. Thus, the aim was to study the seasonal physics features of MCS whose genesis and maintenance happened southward of 20 º S, with life cycle of at least 6 h, with spontaneous initiation and normal dissipation and that reached the region covering the RS from 2004 to 2008, using the FORTRACC method (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters). Channel 4 Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) images from 2004/01/01 to 2008/12/31, with 4 km x 4 km spatial resolution in your subsatellite point and ½ hour temporal resolution were used. These images were provided by DSA/CPTEC/INPE (Satellite Division and Environmental Systems/Center for Weather Forecast and Climate Studies/National Institute for Space Research) and served as a database for the use of the FORTRACC method. The results showed that: i) the MCS that affected the RS occurring majority in the warmest quarter of the year (JFM), ii) in the four quarters of the study period most of the MCS that affected the RS (64.7%) had lifetime between 6 and 12 h, iii) MCS with longer life cover larger areas, and iv) the minimum temperature (Tir) had lower mean values observed in the MCS in OND and JFM, v) in all periods of the year around 6.4% of the MCS showed a more linear format, approximately 64.0% have irregular shape and about 29.6% had more circular shape, vi) lower values of Tir are related to MCS with shape close to circular (eccentricity equal to or greater than 0.5) and longer duration, vii) the three phases of the life cycle of MCS that affected the RS can occur in a distributed manner throughout the day, viii) in all periods of years the births of MCS that affected RS occur predominantly in and around the grill that covers the RS, with a tendency to start over on the west side of the grid on the mainland; ix) in all quarters there is a tendency for the mean trend preferential be from west to east. / A passagem de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) sobre uma região causa impactos em superfície, pois geralmente está associada à precipitação intensa, fortes rajadas de vento e granizo. Esse fenômeno bastante comum na região sul do Brasil afeta o Rio Grande do Sul (RS) e causa prejuízos a sua economia. Portanto o estudo dos SCM que atingem o RS é de grande importância, pois além de permitir um maior entendimento do tempo e do clima da região também fornece subsídios aos tomadores de decisão. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as características físicas sazonais dos SCM cuja gênese e manutenção ocorreu ao sul de 20ºS, que apresentaram ciclo de vida de no mínimo 6 h, que tiveram nascimento espontâneo e dissipação normal e que afetaram a região que cobre o RS durante o período de 2004 a 2008, utilizando a técnica ForTrACC (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters). Foram utilizadas as imagens brutas do satélite GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) do canal 4, com resolução espacial no seu ponto subsatelite de 4 km x 4 km e resolução temporal de ½ hora, do período de 01/01/2004 a 31/12/2008. Essas imagens foram fornecidas pela Divisão de Satélites Ambientais do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (DSA/CPTEC/INPE) e serviram como base de dados para a utilização da técnica ForTrACC. Os resultados para o período de estudo mostraram que: i) os SCM que afetaram o RS apresentaram maior número de ocorrência no período mais quente do ano (JFM); ii) nos quatro trimestres do período de estudo a maioria dos SCM que afetou o RS (64,7%) apresentaram tempo de vida entre 6 e 12h; iii) SCM com maior tempo de vida cobrem áreas maiores; iv) a temperatura mínima (Tir) apresentou valores médios menores nos SCM observados em JFM e OND; v) em todos os períodos do ano em torno de 6,4% dos SCM apresentaram formato mais linear, aproximadamente 64,0% apresentaram formato irregular e em torno de 29,6% apresentaram formato mais circular; vi) valores menores de Tir estão relacionados à SCM com formato mais próximo do formato circular (excentricidade igual ou maior do que 0,5) e com maior duração; vii) as 3 fases do ciclo de vida dos SCM que afetaram o RS podem ocorrer de forma distribuída ao longo do dia; viii) em todos os períodos do ano os nascimentos dos SCM que afetaram o RS ocorrem predominantemente dentro e em torno da grade que cobre o RS, com tendência a iniciarem mais no lado oeste da grade sobre o continente; ix) em todos os trimestres há uma tendência de a trajetória média preferencial ser de oeste para leste.

Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) são eventos meteorológicos de difícil previsão, que resultam em tempestades severas e desastres. O objetivo deste trabalho é indicar as características em grande escala do ambiente atmosférico favorável para a formação de CCM no Sul do Brasil, entre 1998 e 2007. Fez-se uso da base de dados de CCM de Durkee e Mote (2009), assim como das variáveis de Potencial de Energia Convectiva Disponível (CAPE), ponto de orvalho, temperatura, altura geopotencial, componentes de vento u e v e umidade relativa da reanálise do National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), coletadas entre 2,5 e 5,5 horas antes do desenvolvimento dos CCM. Com o método de Análise das Componentes Principais (ACP), geraram-se as composições do ambiente atmosférico médio favorável ao desenvolvimento dos CCM, para comparar o grupo dos que ocorreram no Sul do Brasil ao dos que atuaram em outras regiões da AS. Usando como dado de entrada as variáveis de altura geopotencial e temperatura (em 850 hPa), foram encontradas quatro componentes principais para cada um dos grupos de CCM. Com base nas componentes principais, nas variáveis atmosféricas e nas cartas sinóticas, foram reconstruídos os ambientes atmosféricos médios para identificar o comportamento das características atmosféricas prévias aos CCM para cada conjunto de eventos. Os resultados identificaram 303 CCM, 96 no Sul do Brasil, 168 em outras regiões da AS e 39 oceânicos. O ambiente atmosférico médio dos 168 CCM não apresentou características homogêneas, pois 75% das componentes não possuíam jatos de baixos níveis (JBN) dentro dos critérios adotados, mas a presença de um escoamento meridional. Esse fluxo, ao encontrar com a região de divergência dos jatos de altos níveis (JAN), foi um dos fatores favoráveis para a convecção, já que seus valores de CAPE (≥ 450 J kg-1) eram menores que a média esperada para formação de tempestades e só uma das componentes teve frentes frias associadas. Por outro lado, o grupo dos 96 CCM que atuaram no Sul do Brasil mostrou-se cerca de 50.000 km² maior em extensão que os das outras regiões da AS e dos EUA e com duração de pelo menos 3 h a mais. Além disso, as características atmosféricas do grupo de CCM do Sul do Brasil mostraram padrões homogêneos, podendo indicar a formação de CCM nessa região quando: o campo de ventos médios em 850 e 200 hPa, se encontrarem em posição ortogonal, indicando acoplamento entre os jatos de baixos e altos níveis; os valores de CAPE forem ≥ 600 J kg-1 e o cisalhamento vertical estiver entre 7 e 12 m s-1; houver atuação das frentes frias no sul da AS; a umidade relativa disponível estiver concentrada próxima à região Sul do Brasil, com valores maiores que 80%; a altura geopotencial (850 hPa) apresentar um cavado na região gênese dos CCM e a temperatura (850 hPa) estiver mais elevada próxima e ao norte da região de formação. / Mesoscale Convective Complexes (MCCs) are meteorological events difficult to forecast, which result in severe storms and other natural hazards. This study’s objective is to indicate the large-scale atmospheric environment favorable to develop MCCs in Southern Brazil during the 1998–2007 period. The MCCs database used was from Durkee and Mote (2009) and the variables selected include CAPE (Convective Available Potential Energy), dewpoint temperature, temperature, geopotential height, and relative humidity from National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), collected from 2,5 to 5,5 hours before the MCCs’ development. Principal component analysis (PCA) method was used to construct the average atmospheric environments of MCCs group that occurred in Southern Brazil to compare with MCCs that occurred in other regions of South America. Temperature and geopotential height were the variables used for the PCA, resulting in four principal components to each MCCs group. Based on these principal components, meteorological variables and synoptic charts, average atmospheric environments were built to understand the atmospheric parameters that indicate the development of MCCs in each group. Results show 303 MMCs, 96 were located in Southern Brazil, 168 in South America and 39 in the South Atlantic Ocean. The average atmospheric environment from the group of 168 MCCs did not indicate homogeneous characteristics, as 75% of its principal components cannot be characterized as having a low-level jet (LLJ) in the wind field, instead only a meridional flux of humid and warm air at 850 hPa. This air coupled with the upperlevel jet (ULJ) was found to be responsible for convection developing MCCs, as CAPE (≥ 450 J kg-1) was below the average to produce storms and only one component was associated with a cold front. On the other hand, the MCCs’ group of Southern Brazil is on the order of 50.000 km² larger and 3 hours longer than MCCs from other regions of South America and from the United States. Furthermore, the atmospheric characteristics of the Southern Brazil MCCs’ group revealed homogenous patterns, which suggest that the development of MCCs in this region starts when: the mean wind field indicate a coupled LLJ (jet streak between 10 and 12 m s-1) and ULJ (jet streak ≥ 32 m s-1), CAPE value is ≥ 600 J kg-1 and the vertical wind shear is from 7 to 12 m s-1, cold fronts are active in Southern South America, the relative humidity is concentrated in Southern Brazil and above 80%, the geopotential height (850 hPa) indicate a trough in the genesis region of MCCs and the temperature (850 hPa) is higher near and northern the genesis region.

Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) são eventos meteorológicos de difícil previsão, que resultam em tempestades severas e desastres. O objetivo deste trabalho é indicar as características em grande escala do ambiente atmosférico favorável para a formação de CCM no Sul do Brasil, entre 1998 e 2007. Fez-se uso da base de dados de CCM de Durkee e Mote (2009), assim como das variáveis de Potencial de Energia Convectiva Disponível (CAPE), ponto de orvalho, temperatura, altura geopotencial, componentes de vento u e v e umidade relativa da reanálise do National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), coletadas entre 2,5 e 5,5 horas antes do desenvolvimento dos CCM. Com o método de Análise das Componentes Principais (ACP), geraram-se as composições do ambiente atmosférico médio favorável ao desenvolvimento dos CCM, para comparar o grupo dos que ocorreram no Sul do Brasil ao dos que atuaram em outras regiões da AS. Usando como dado de entrada as variáveis de altura geopotencial e temperatura (em 850 hPa), foram encontradas quatro componentes principais para cada um dos grupos de CCM. Com base nas componentes principais, nas variáveis atmosféricas e nas cartas sinóticas, foram reconstruídos os ambientes atmosféricos médios para identificar o comportamento das características atmosféricas prévias aos CCM para cada conjunto de eventos. Os resultados identificaram 303 CCM, 96 no Sul do Brasil, 168 em outras regiões da AS e 39 oceânicos. O ambiente atmosférico médio dos 168 CCM não apresentou características homogêneas, pois 75% das componentes não possuíam jatos de baixos níveis (JBN) dentro dos critérios adotados, mas a presença de um escoamento meridional. Esse fluxo, ao encontrar com a região de divergência dos jatos de altos níveis (JAN), foi um dos fatores favoráveis para a convecção, já que seus valores de CAPE (≥ 450 J kg-1) eram menores que a média esperada para formação de tempestades e só uma das componentes teve frentes frias associadas. Por outro lado, o grupo dos 96 CCM que atuaram no Sul do Brasil mostrou-se cerca de 50.000 km² maior em extensão que os das outras regiões da AS e dos EUA e com duração de pelo menos 3 h a mais. Além disso, as características atmosféricas do grupo de CCM do Sul do Brasil mostraram padrões homogêneos, podendo indicar a formação de CCM nessa região quando: o campo de ventos médios em 850 e 200 hPa, se encontrarem em posição ortogonal, indicando acoplamento entre os jatos de baixos e altos níveis; os valores de CAPE forem ≥ 600 J kg-1 e o cisalhamento vertical estiver entre 7 e 12 m s-1; houver atuação das frentes frias no sul da AS; a umidade relativa disponível estiver concentrada próxima à região Sul do Brasil, com valores maiores que 80%; a altura geopotencial (850 hPa) apresentar um cavado na região gênese dos CCM e a temperatura (850 hPa) estiver mais elevada próxima e ao norte da região de formação. / Mesoscale Convective Complexes (MCCs) are meteorological events difficult to forecast, which result in severe storms and other natural hazards. This study’s objective is to indicate the large-scale atmospheric environment favorable to develop MCCs in Southern Brazil during the 1998–2007 period. The MCCs database used was from Durkee and Mote (2009) and the variables selected include CAPE (Convective Available Potential Energy), dewpoint temperature, temperature, geopotential height, and relative humidity from National Center for Environmental Prediction (NCEP) Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), collected from 2,5 to 5,5 hours before the MCCs’ development. Principal component analysis (PCA) method was used to construct the average atmospheric environments of MCCs group that occurred in Southern Brazil to compare with MCCs that occurred in other regions of South America. Temperature and geopotential height were the variables used for the PCA, resulting in four principal components to each MCCs group. Based on these principal components, meteorological variables and synoptic charts, average atmospheric environments were built to understand the atmospheric parameters that indicate the development of MCCs in each group. Results show 303 MMCs, 96 were located in Southern Brazil, 168 in South America and 39 in the South Atlantic Ocean. The average atmospheric environment from the group of 168 MCCs did not indicate homogeneous characteristics, as 75% of its principal components cannot be characterized as having a low-level jet (LLJ) in the wind field, instead only a meridional flux of humid and warm air at 850 hPa. This air coupled with the upperlevel jet (ULJ) was found to be responsible for convection developing MCCs, as CAPE (≥ 450 J kg-1) was below the average to produce storms and only one component was associated with a cold front. On the other hand, the MCCs’ group of Southern Brazil is on the order of 50.000 km² larger and 3 hours longer than MCCs from other regions of South America and from the United States. Furthermore, the atmospheric characteristics of the Southern Brazil MCCs’ group revealed homogenous patterns, which suggest that the development of MCCs in this region starts when: the mean wind field indicate a coupled LLJ (jet streak between 10 and 12 m s-1) and ULJ (jet streak ≥ 32 m s-1), CAPE value is ≥ 600 J kg-1 and the vertical wind shear is from 7 to 12 m s-1, cold fronts are active in Southern South America, the relative humidity is concentrated in Southern Brazil and above 80%, the geopotential height (850 hPa) indicate a trough in the genesis region of MCCs and the temperature (850 hPa) is higher near and northern the genesis region.