We use hydrographic and direct velocity observations from two quasi-synoptic cruises in conjunction with a primitive equation linear instability model, to investigate the Brazil Current (BC) downstream change effect between 23°S-30°S on the temporal mixed instabilities properties. The quasi-synoptic data revealed that the BC is ∼400-500 m deep to the north of the so-called Santos Bifurcation (26°S-28°S) and extends down to 1000 m to the south of it. We estimated that the BC receives at least 7 Sv from the Santos Bifurcation, which drastically alters the BC\'s velocity vertical structure and meanders characteristics as it flows poleward. Based on direct velocity measurements, we computed the mixed-instability properties at three different latitudes (24°S, 26°S and 30°S). The instability analysis revealed unstable current systems to mesoscale perturbations with maximum growth rates of 0.12, 0.19 and 0.06 day-1 at 24°S, 26°S and 30°S respectively. The corresponding downstream phase speeds are -0.19, -0.24 and -0.26 m s-1. The analysis of the mean-to-eddy energy conversion terms show that the barotropic instability drains 60-90% less energy from the background state than the baroclinic instability. Nevertheless, the maximum growth rates are at least the double in magnitude when both instabilities occur simultaneously. The topography presents a stabilizing effect for both kind of instabilities along all the BC path. At the vicinities of the Cape Santa Marta (28°S), we explored the the recurrent cyclonic meanders of the BC. Combining a wide range of observations, we provided a overview of such features and the relations between its velocity patterns, the water properties (temperature, salinity, nutrients), chlorophyll-a distribution and the BC variability. The top-bottom quasi-synoptic velocity measurements depicted cyclonic meanders over the continental slope with diameters larger than 100 km and vertically extending to approximately 1500 m depth. Moreover, the observed eddies seems to trap and recirculate a small portion (∼1.5 to 4 Sv) of the BC main flow (-13.16 to -17.89 Sv), which is consisted of Tropical Water (TW), South Atlantic Central Water (SACW), Antarctic Intermediate Water (AAIW) and Upper Circumpolar Deep Water (UCDW). Additionally, we presented observational evidence that the meanders actively influence the transport of nutrient-rich shelf waters to the open ocean enhancing the primary productivity at the photic zone over the continental slope. Satellite imagery show that these cyclonic events occur 5-6 times per year and are generally associated with wave-like perturbations on the flow with mean wavelength of ∼219 km. Finally, Empirical Orthogonal Functions (EOF) analysis computed from an array of mooring lines show that more than half of the along-isobath velocity variance on the continental slope is explained by the BC mesoscale activity. / As propriedades de instabilidade temporal mista da Corrente do Brasil (CB), entre 23°S-30°S, foram investigadas combinando dados hidrográficos e medições diretas de velocide com modelagem numérica. As observações revelaram uma CB com ∼400-500 m de profundidade ao norte da Bifurcação de Santos (26°S-28°S). Em contrapartida, a CB ao sul da bifurcação se mostrou muito mais profunda (> 1000 m) devido ao aporte de aproximadamente 7 Sv de águas em profundidades intermediárias (∼500-1500 m) oriundas do ramo sul da Bifurcação de Santos. Baseado-se nas observações, experimentos numéricos foram conduzidos em três latitudes (24°S, 26°S and 30°S), com o intuito de se estudar as propriedades da instabilidade geofísica da CB. Tais experimentos mostraram que o sistema de correntes é instável para perturbações de mesoescala com taxas de crescimento máximas de 0,12, 0,19 and 0,06 dia-1 nas latitudes de 24°S, 26°S and 30°S, respectivamente. A análise das taxas de transferências de energia das correntes médias para as pertubações revelou que a instabilidade barotrópica é de 60 a 90% menor que a instabilidade baroclínica. No entanto observou-se que as propriedades das instabilidades da BC são altamente sensíveis à presença de instabilidade barotrópica. A topografia demonstrou possuir um efeito estabilizador ao longo de toda trajetória da CB. Ao largo do Cabo de Santa Marta (28°S) os meandros ciclônicos da CB tiveram suas características exploradas do ponto de vista observacional. Combinando uma grande variedade de observações, foi obtido uma visão geral de tais feições, assim como as relações entre seus padrões de velocidade, propriedades da água do mar (temperatura, salinidade, nutrientes), distribuição de clorofila A e a variabilidade da BC. As observações quasi-sinóticas de velocidade em toda a coluna mostraram que os meandros possuem diâmetro superiores à 100 km e extensão vertical de aproximadamente 1500 m. Desta forma, observou-se feições que recirculam uma pequena parte (∼1.5 à 4 Sv) do eixo principal da CB (-13.16 à -17.8 Sv) composta por Água Tropical, Água Central do Atlântico Sul, Água Intermediária Antártica e Água Circumpolar Superior. Além disso, evidências de que tais meandros influenciam ativamente no transporte de águas da Plataforma Continental, ricas em nutrientes, para regiões profundas do Talude Continental foram encontradas. A análise de imagens de satelitárias indicaram que essas feições são efetivamente recorrentes na região e ocorrrem entre 5 a 6 vezes por ano. Para concluir, registros correntográficos indicaram que aproximadamente metade da variância da componente da velocidade ao logo das isóbatas, sobre o talude continental, é devido à atividade de mesoescala da CB.

We use hydrographic and direct velocity observations from two quasi-synoptic cruises in conjunction with a primitive equation linear instability model, to investigate the Brazil Current (BC) downstream change effect between 23°S-30°S on the temporal mixed instabilities properties. The quasi-synoptic data revealed that the BC is ∼400-500 m deep to the north of the so-called Santos Bifurcation (26°S-28°S) and extends down to 1000 m to the south of it. We estimated that the BC receives at least 7 Sv from the Santos Bifurcation, which drastically alters the BC\'s velocity vertical structure and meanders characteristics as it flows poleward. Based on direct velocity measurements, we computed the mixed-instability properties at three different latitudes (24°S, 26°S and 30°S). The instability analysis revealed unstable current systems to mesoscale perturbations with maximum growth rates of 0.12, 0.19 and 0.06 day-1 at 24°S, 26°S and 30°S respectively. The corresponding downstream phase speeds are -0.19, -0.24 and -0.26 m s-1. The analysis of the mean-to-eddy energy conversion terms show that the barotropic instability drains 60-90% less energy from the background state than the baroclinic instability. Nevertheless, the maximum growth rates are at least the double in magnitude when both instabilities occur simultaneously. The topography presents a stabilizing effect for both kind of instabilities along all the BC path. At the vicinities of the Cape Santa Marta (28°S), we explored the the recurrent cyclonic meanders of the BC. Combining a wide range of observations, we provided a overview of such features and the relations between its velocity patterns, the water properties (temperature, salinity, nutrients), chlorophyll-a distribution and the BC variability. The top-bottom quasi-synoptic velocity measurements depicted cyclonic meanders over the continental slope with diameters larger than 100 km and vertically extending to approximately 1500 m depth. Moreover, the observed eddies seems to trap and recirculate a small portion (∼1.5 to 4 Sv) of the BC main flow (-13.16 to -17.89 Sv), which is consisted of Tropical Water (TW), South Atlantic Central Water (SACW), Antarctic Intermediate Water (AAIW) and Upper Circumpolar Deep Water (UCDW). Additionally, we presented observational evidence that the meanders actively influence the transport of nutrient-rich shelf waters to the open ocean enhancing the primary productivity at the photic zone over the continental slope. Satellite imagery show that these cyclonic events occur 5-6 times per year and are generally associated with wave-like perturbations on the flow with mean wavelength of ∼219 km. Finally, Empirical Orthogonal Functions (EOF) analysis computed from an array of mooring lines show that more than half of the along-isobath velocity variance on the continental slope is explained by the BC mesoscale activity. / As propriedades de instabilidade temporal mista da Corrente do Brasil (CB), entre 23°S-30°S, foram investigadas combinando dados hidrográficos e medições diretas de velocide com modelagem numérica. As observações revelaram uma CB com ∼400-500 m de profundidade ao norte da Bifurcação de Santos (26°S-28°S). Em contrapartida, a CB ao sul da bifurcação se mostrou muito mais profunda (> 1000 m) devido ao aporte de aproximadamente 7 Sv de águas em profundidades intermediárias (∼500-1500 m) oriundas do ramo sul da Bifurcação de Santos. Baseado-se nas observações, experimentos numéricos foram conduzidos em três latitudes (24°S, 26°S and 30°S), com o intuito de se estudar as propriedades da instabilidade geofísica da CB. Tais experimentos mostraram que o sistema de correntes é instável para perturbações de mesoescala com taxas de crescimento máximas de 0,12, 0,19 and 0,06 dia-1 nas latitudes de 24°S, 26°S and 30°S, respectivamente. A análise das taxas de transferências de energia das correntes médias para as pertubações revelou que a instabilidade barotrópica é de 60 a 90% menor que a instabilidade baroclínica. No entanto observou-se que as propriedades das instabilidades da BC são altamente sensíveis à presença de instabilidade barotrópica. A topografia demonstrou possuir um efeito estabilizador ao longo de toda trajetória da CB. Ao largo do Cabo de Santa Marta (28°S) os meandros ciclônicos da CB tiveram suas características exploradas do ponto de vista observacional. Combinando uma grande variedade de observações, foi obtido uma visão geral de tais feições, assim como as relações entre seus padrões de velocidade, propriedades da água do mar (temperatura, salinidade, nutrientes), distribuição de clorofila A e a variabilidade da BC. As observações quasi-sinóticas de velocidade em toda a coluna mostraram que os meandros possuem diâmetro superiores à 100 km e extensão vertical de aproximadamente 1500 m. Desta forma, observou-se feições que recirculam uma pequena parte (∼1.5 à 4 Sv) do eixo principal da CB (-13.16 à -17.8 Sv) composta por Água Tropical, Água Central do Atlântico Sul, Água Intermediária Antártica e Água Circumpolar Superior. Além disso, evidências de que tais meandros influenciam ativamente no transporte de águas da Plataforma Continental, ricas em nutrientes, para regiões profundas do Talude Continental foram encontradas. A análise de imagens de satelitárias indicaram que essas feições são efetivamente recorrentes na região e ocorrrem entre 5 a 6 vezes por ano. Para concluir, registros correntográficos indicaram que aproximadamente metade da variância da componente da velocidade ao logo das isóbatas, sobre o talude continental, é devido à atividade de mesoescala da CB.

We use four current meter mooring records and quasi-synoptic hydrographic observations in conjunction with a one-dimensional quasi-geostrophic (QG) linear stability model to investigate the downstream changes in the Brazil Current (BC) System off the southeast Brazil (22°S-28°S) as well as its implications. The dataset depicts the downstream thickening of the BC: Its vertical extension increases from 350 m at 22.7°S to 800 m at 27.9°S. Most of this deepening occurs between 25.5°S and 27.9°S, and it is likely linked to the Santos bifurcation. To the south of that bifurcation, the BC transport is increased by at least 5 Sv. Moreover, the analysis of the water column average kinetic energy (IKE) and its barotropic/baroclinic partition show that the Santos bifurcation is associated with a substantial increase in the barotropic component of the BC System: The IKE is, on average, 70 % baroclinic to the north and becomes 63 % barotropic to the south of that bifurcation. The water column average eddy kinetic energy (IEKE) and its ratio to the IKE quantitatively reveal the conspicuous mesoscale activity associated to the BC off the southeast Brazil; accordingly, the IEKE accounts for (30-60)% of the IKE. The linear stability model predicts southwestward-propagating fastest-growing waves [~(180-190) km] within 25.5°S-27.9°S and quasi-standing most-unstable waves (~230 km) at 22.7°S, roughly consistent with observations and previous work. We also assess the ability of the QG modes and surface QG (SQG) solutions to represent the vertical structure of the sub-inertial time-varying flow in the southwestern Atlantic. At two moorings, which present a sharp near-surface decay in the vertical structure of the 1st empirical orthogonal function (EOF) of current meter time series, the SQG solutions are consistent with the data, accounting for up to 85 % of the 1st EOF variance. The SQG solutions are nonetheless indistinguishable from a four QG mode representation. In contrast, at a third mooring that do not present such sharp-decay, the vertical structure of the 1st EOF is fairly well-captured by the traditional barotropic/1st baroclinic mode combination, which accounts for 91 % of its variance. We argue that such vertical structures may be associated with the type of instability experimented by the mean flow in each region. \"Charney-like\" or surface-intensified \"Phillips-like\" instabilities may rationalize the observed SQG-like vertical structures depicted at two moorings. Mid-depthintensified \"Phillips-like\" instabilities are consistent with a two QG mode representation at a third mooring. / Séries temporais correntográficas, observações hidrográficas quase-sinóticas e um modelo linear quase-geostrófico (QG) são combinados com o propósito de investigar as transformações no Sistema Corrente do Brasil (CB) ao largo da costa sudeste (22°S-28°S) e suas implicações. O conjunto de dados revela o espessamento vertical da CB, que ocupa os 350 m superiores da coluna de água em 22,7°S e atinge 800 m em 27,9°S. Parte significativa deste espessamento ocorre entre 25,5°S e 27,9°S, provavelmente relacionado à Bifurcação de Santos. Ao sul desta bifurcação, o transporte da CB é pelo menos 5 Sv superior. Ademais, a análise da energia cinética média na coluna de água (ECM) e sua partição entre componentes barotrópica e baroclínica revela que a Bifurcação de Santos está associada ao aumento significativo da componente barotrópica do Sistema CB. A ECM é, em média, 70% baroclínica ao norte da bifurcação, tornando-se 63% barotrópica ao sul desta. A análise da energia cinética turbulenta média na coluna de água (ECTM) corrobora o importante papel da atividade de mesoescala do Sistema CB ao largo do sudeste do Brasil: A ECTM é responsável por (30-60)% da ECM. O modelo de estabilidade linear prevê ondas com maiores taxas de crescimento [~(180-190) km] que se propagam para sudoeste entre 25,5°S-27,9°S. Em 22,7°S, as ondas mais instáveis (~230 km) crescem essencialmente sem propagação, consistente com as observações e também com informações presentes na literatura. A habilidade dos modos QG e das soluções QG superficiais (QGS) em representar a variabilidade subinercial no Atlântico Sudoeste também é investigada. Em dois fundeios, a estrutura vertical da 1ª função empírica ortogonal (FOE) apresenta um decaimento agudo. Este decaimento é consistente com soluções QGS, que contêm até 85% da variância da 1ª FOE. No entanto, estas soluções convergem para uma representação por quatro modos QG. Por outro lado, a estrutura vertical da 1ª FOE em um terceiro fundeio não apresenta tal decaimento marcante. Consequentemente, a 1ª FOE é bem representada pela tradicional combinação dos modos barotrópico/1o baroclínico. Argumentamos que estas estruturas podem estar associadas ao tipo de instabilidade experimentada pelo escoamento médio em cada região. Instabilidades tipo \"Charney\" ou \"Phillips\" (intensificadas em superfície) são consistentes com estruturas verticais tipo QGS presentes em dois fundeios. Instabilidades tipo \"Phillips\" (intensificadas em meia água) são consistentes com a representação por dois modos QG em um terceiro fundeio

We use four current meter mooring records and quasi-synoptic hydrographic observations in conjunction with a one-dimensional quasi-geostrophic (QG) linear stability model to investigate the downstream changes in the Brazil Current (BC) System off the southeast Brazil (22°S-28°S) as well as its implications. The dataset depicts the downstream thickening of the BC: Its vertical extension increases from 350 m at 22.7°S to 800 m at 27.9°S. Most of this deepening occurs between 25.5°S and 27.9°S, and it is likely linked to the Santos bifurcation. To the south of that bifurcation, the BC transport is increased by at least 5 Sv. Moreover, the analysis of the water column average kinetic energy (IKE) and its barotropic/baroclinic partition show that the Santos bifurcation is associated with a substantial increase in the barotropic component of the BC System: The IKE is, on average, 70 % baroclinic to the north and becomes 63 % barotropic to the south of that bifurcation. The water column average eddy kinetic energy (IEKE) and its ratio to the IKE quantitatively reveal the conspicuous mesoscale activity associated to the BC off the southeast Brazil; accordingly, the IEKE accounts for (30-60)% of the IKE. The linear stability model predicts southwestward-propagating fastest-growing waves [~(180-190) km] within 25.5°S-27.9°S and quasi-standing most-unstable waves (~230 km) at 22.7°S, roughly consistent with observations and previous work. We also assess the ability of the QG modes and surface QG (SQG) solutions to represent the vertical structure of the sub-inertial time-varying flow in the southwestern Atlantic. At two moorings, which present a sharp near-surface decay in the vertical structure of the 1st empirical orthogonal function (EOF) of current meter time series, the SQG solutions are consistent with the data, accounting for up to 85 % of the 1st EOF variance. The SQG solutions are nonetheless indistinguishable from a four QG mode representation. In contrast, at a third mooring that do not present such sharp-decay, the vertical structure of the 1st EOF is fairly well-captured by the traditional barotropic/1st baroclinic mode combination, which accounts for 91 % of its variance. We argue that such vertical structures may be associated with the type of instability experimented by the mean flow in each region. \"Charney-like\" or surface-intensified \"Phillips-like\" instabilities may rationalize the observed SQG-like vertical structures depicted at two moorings. Mid-depthintensified \"Phillips-like\" instabilities are consistent with a two QG mode representation at a third mooring. / Séries temporais correntográficas, observações hidrográficas quase-sinóticas e um modelo linear quase-geostrófico (QG) são combinados com o propósito de investigar as transformações no Sistema Corrente do Brasil (CB) ao largo da costa sudeste (22°S-28°S) e suas implicações. O conjunto de dados revela o espessamento vertical da CB, que ocupa os 350 m superiores da coluna de água em 22,7°S e atinge 800 m em 27,9°S. Parte significativa deste espessamento ocorre entre 25,5°S e 27,9°S, provavelmente relacionado à Bifurcação de Santos. Ao sul desta bifurcação, o transporte da CB é pelo menos 5 Sv superior. Ademais, a análise da energia cinética média na coluna de água (ECM) e sua partição entre componentes barotrópica e baroclínica revela que a Bifurcação de Santos está associada ao aumento significativo da componente barotrópica do Sistema CB. A ECM é, em média, 70% baroclínica ao norte da bifurcação, tornando-se 63% barotrópica ao sul desta. A análise da energia cinética turbulenta média na coluna de água (ECTM) corrobora o importante papel da atividade de mesoescala do Sistema CB ao largo do sudeste do Brasil: A ECTM é responsável por (30-60)% da ECM. O modelo de estabilidade linear prevê ondas com maiores taxas de crescimento [~(180-190) km] que se propagam para sudoeste entre 25,5°S-27,9°S. Em 22,7°S, as ondas mais instáveis (~230 km) crescem essencialmente sem propagação, consistente com as observações e também com informações presentes na literatura. A habilidade dos modos QG e das soluções QG superficiais (QGS) em representar a variabilidade subinercial no Atlântico Sudoeste também é investigada. Em dois fundeios, a estrutura vertical da 1ª função empírica ortogonal (FOE) apresenta um decaimento agudo. Este decaimento é consistente com soluções QGS, que contêm até 85% da variância da 1ª FOE. No entanto, estas soluções convergem para uma representação por quatro modos QG. Por outro lado, a estrutura vertical da 1ª FOE em um terceiro fundeio não apresenta tal decaimento marcante. Consequentemente, a 1ª FOE é bem representada pela tradicional combinação dos modos barotrópico/1o baroclínico. Argumentamos que estas estruturas podem estar associadas ao tipo de instabilidade experimentada pelo escoamento médio em cada região. Instabilidades tipo \"Charney\" ou \"Phillips\" (intensificadas em superfície) são consistentes com estruturas verticais tipo QGS presentes em dois fundeios. Instabilidades tipo \"Phillips\" (intensificadas em meia água) são consistentes com a representação por dois modos QG em um terceiro fundeio