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The enthalpy (sensible and latent heat) exchange processes within the surface layers at an air-water interface have been examined in 15-m wind-wave tunnel at the University of Miami. Measurements yielded 72 mean values of fluxes and bulk variables in the wind speed (referred to 10 m) range form 0.6 to 39 m/s, covering a full range of aerodynamic conditions from smooth to fully rough. Meteorological variables and bulk enthalpy transfer coefficients, measured at 0.2-m height, were adjusted to neutral stratification and 10-m height following the Monin-Obukhov similarity approach. The ratio of the bulk coefficients of enthalpy and momentum was estimated to evaluate Emanuel's (1995) hypothesis. Indirect "Calorimetric" measurements gave reliable estimates of enthalpy flux from the air-water interface, but the moisture gained in the lower air from evaporation of spray over the rough water remained uncertain, stressing the need for flux measurements along with simultaneous spray data to quantify spray's contribution to the turbulent air-water enthalpy fluxes.

Heat acclimation increases the local heat loss responses of sweating and skin blood flow which is thought to persist for up to 3 weeks post-acclimation. However, the extent to which increases in local heat loss affect whole-body heat loss as a function of increasing levels of heat stress remains unresolved. Using direct calorimetry, we examined changes in whole-body evaporative heat loss (EHL) during progressive increases in metabolic heat production 1) prior to (Day 0), during (Day 7) and following a 14-day heat acclimation protocol (Day 14) – Induction phase, and; 2) at the end of a 1-week (Day 21) and 2-week decay period (Day 28) – Decay phase. Ten males performed intermittent exercise (3 x 30-min (min) bouts of cycling at 300 (Ex1), 350 (Ex2), and 400 watts•meters2 (W•m2) (Ex3) separated by 10 and 20 min rest periods, respectively). During the induction period, EHL at Day 7 was increased at each of the three exercise bouts (Ex1: + 6%; Ex2 +8%; Ex3: +13%, all p≤0.05) relative to Day 0 (EHL at Ex1: 529 W; Ex2: 625 W; Ex3: 666 W). At Day 14, EHL was increased for all three exercise bouts compared to Day 0 (Ex1: 9%; Ex2: 12%; Ex3: 18%, all p≤0.05). As a result, a lower cumulative change in body heat content (ΔHb) was measured at Day 7 (-30%, p≤0.001) and Day 14 (-47%, p≤0.001). During the decay phase, EHL at Day 21 and 28 was only reduced in Ex 3 (p≤0.05) compared to Day 14. In parallel, ΔHb increased by 39% (p=0.003) and 57% (p≤0.001) on Day 21 and Day 28 relative to Day 14, respectively. When Day 28 was compared to Day 0, EHL remained elevated in each of the exercise bouts (p≤0.05). As such, ΔHb remained significantly lower on Day 28 compared to Day 0 (-16%, p=0.042). We show that 14 days of heat acclimation increases whole-body EHL during exercise in the heat which is maintained 14 days post-acclimation.

Heat acclimation increases the local heat loss responses of sweating and skin blood flow which is thought to persist for up to 3 weeks post-acclimation. However, the extent to which increases in local heat loss affect whole-body heat loss as a function of increasing levels of heat stress remains unresolved. Using direct calorimetry, we examined changes in whole-body evaporative heat loss (EHL) during progressive increases in metabolic heat production 1) prior to (Day 0), during (Day 7) and following a 14-day heat acclimation protocol (Day 14) – Induction phase, and; 2) at the end of a 1-week (Day 21) and 2-week decay period (Day 28) – Decay phase. Ten males performed intermittent exercise (3 x 30-min (min) bouts of cycling at 300 (Ex1), 350 (Ex2), and 400 watts•meters2 (W•m2) (Ex3) separated by 10 and 20 min rest periods, respectively). During the induction period, EHL at Day 7 was increased at each of the three exercise bouts (Ex1: + 6%; Ex2 +8%; Ex3: +13%, all p≤0.05) relative to Day 0 (EHL at Ex1: 529 W; Ex2: 625 W; Ex3: 666 W). At Day 14, EHL was increased for all three exercise bouts compared to Day 0 (Ex1: 9%; Ex2: 12%; Ex3: 18%, all p≤0.05). As a result, a lower cumulative change in body heat content (ΔHb) was measured at Day 7 (-30%, p≤0.001) and Day 14 (-47%, p≤0.001). During the decay phase, EHL at Day 21 and 28 was only reduced in Ex 3 (p≤0.05) compared to Day 14. In parallel, ΔHb increased by 39% (p=0.003) and 57% (p≤0.001) on Day 21 and Day 28 relative to Day 14, respectively. When Day 28 was compared to Day 0, EHL remained elevated in each of the exercise bouts (p≤0.05). As such, ΔHb remained significantly lower on Day 28 compared to Day 0 (-16%, p=0.042). We show that 14 days of heat acclimation increases whole-body EHL during exercise in the heat which is maintained 14 days post-acclimation.

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Made available in DSpace on 2014-06-12T22:58:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1450_1.pdf: 5592906 bytes, checksum: ee249cf0e24173d03ea680507f31d56d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Atlântico tropical compreendido entre 20ºN e 20ºS apresenta-se hoje como chave para o entendimento das mudanças climáticas na Terra. Duas regiões despertam particular interesse: A banda equatorial do Atlântico onde o sistema de correntes interage com forçantes térmicos superficiais e ressurgência de Ekman, como a área sudoeste do Atlântico tropical (05°S-25°S / 20°W-47°W), onde parte da Corrente Sul Equatorial (CSE) penetra pela borda leste e contribui com muitas das correntes de fronteira oeste ao longo da plataforma continental brasileira. Entretanto, a variabilidade da dinâmica nestas regiões, que se mostra importante por sua contribuição sobre o clima da região nordeste do Brasil, apresenta-se pouco estudada. O presente trabalho investigou estes importantes sistemas do Atlântico tropical utilizando o ROMS (Regional Ocean Model System). A primeira área de estudo compreendida entre 20°S-20°N e 42°W 15°E, com resolução horizontal de 1/6º e 30 camadas sigma (que acompanham o terreno). Variações sazonais do transporte zonal, estrutura das correntes e distribuição da TSM (Março e Agosto) obtidos numericamente foram avaliados e comparados com dados: de literatura, experimentais do PIRATA e observados por satélite. Os resultados desta simulação mostram que o modelo é capaz de reproduzir os principais aspectos da Subcorrente Equatorial (SE), Contra-corrente Norte Equatorial (CNE), Corrente do Golfo (CG) e os ramos central e norte dos sistemas de Corrente Sul Equatorial (cCSE/nCSE), em diferentes seções ao longo do equador. A comparação entre a estrutura térmica nos primeiros 500 m simulada e do Programa PIRATA mostra uma Camada de Mistura (MLD) bem reproduzida, particularmente, a ressurgência que induz uma MLD mais rasa verificada nas boias mais à leste durante o inverno austral até o final da primavera austral. A evolução sazonal do sistema Piscina Quente do Atlântico Sul (SAWP) Língua Fria (Cold Tongue) foi bem representado, que é importante para futuras previsões de variabilidade climática sobre as fronteiras continentais da parte sudoeste do Atlântico tropical. Do lado sudoeste do Atlântico tropical (05°S-25°S / 20°W-47°W), O ROMS (Regional Ocean Model System) foi utilizado pela primeira vez nesta área para simular a circulação oceânica utilizando uma malha de resolução horizontal de 1/12º com 40 camadas sigma, que acompanham o terreno, para resolução vertical. Para avaliação preliminar da configuração do ROMS adotada foram analisadas as distribuições superficiais e verticais de temperatura, além de calculadas as evoluções sazonais da camada bem misturada e dos balanços, atmosféricos e oceânicos, envolvendo a troca de calor dentro da camada bem misturada. A ordem de grandeza das componentes oceânicas (principalmente a difusão vertical e a advecção horizontal) é da mesma ordem de grandeza dos forçantes atmosféricos e quase sempre opostos entre si, com alguma diferença de fase e transporte dentro das camadas mais superficiais. Resultados de variabilidade interanual foram comparados com os primeiros dois anos de perfis de temperatura observados advindos dos três fundeios do programa PIRATA-SWE (Projeto PIRATA, Extensão Sudoeste). A estrutura térmica simulada nas camadas mais superficiais do oceano está em concordância com os resultados obtidos in situ. Resultados de simulação apontam para uma larga e relativamente fraca CSE, composta por uma sequência de núcleos não bem definidos e próximos a superfície. O transporte que flui para oeste da CSE nos primeiros 400 m de profundidade ao longo da seção que atravessa as boias PIRATA-SWE, calculado para simulação do ROMS entre 2005-2007, apresenta um volume médio transportado de 14,9 Sv, com um máximo observado em JFM (15,7 Sv) e um mínimo durante MJJ (13.8 Sv). Os resultados de simulação indicam que em 2005-2007 o transporte para oeste da CSE foi modulado pela variabilidade da componente zonal do vento. Três seções zonais, posicionadas do continente até a posição da boia PIRATA, confirmam transporte mais intenso da Sub-corrente do Norte do Brasil (SNB), fluindo para norte, e uma diminuição no transporte da Corrente do Brasil (CB),que flui para sul, durante maio de 2006 e maio de 2007, quando a bifurcação do ramo sul da CSE alcança sua posição mais ao sul. Por outro lado, o máximo escoamento da CB foi registrado durante janeiro de 2006, janeiro de 2007 e março de 2007, com um mínimo da SNB fluindo para norte em dezembro de 2005 e outubro/dezembro 2006, correspondendo ao período em que a bifurcação do ramo sul da CSE alcança sua posição mais ao norte (OND). A Elevação da Superfície do Mar (ESM) e a Energia Cinética turbulenta (ECT) superficial calculada a partir das simulações e dos produtos AVISO Rio05 apontam na superfície para os mais altos níveis de energia de meso-escala ao longo do ramo central da CSE e da SNB/CB. Resultados de modelagem ecológica usando o modelo NPZD acoplado com o ROMS confirmam esta região como uma área oligotrófica. Resultados do modelo ecológico são comparados com SeaWifs dataset e a dinâmica e a produção primária são localmente discutidos. Estes resultados preliminares disponibilizam mais informações diante da complexidade da região de divergência da SCE e encoraja-nos a conduzir estudos mais detalhados a respeito da dinâmica e do transporte de massa nessa região utilizando o ROMS. Este trabalho também apresenta a necessidade de continuação, ampliação e extensão vertical para o sistema de observação PIRATA-SWE, especialmente com medidas de salinidade em mais níveis de profundidade, além da instalação de medidores de correntes

A Confluência Brasil-Malvinas (CBM) é formada pelo encontro da Corrente do Brasil (CB) com a Corrente das Malvinas (CM) no Atlântico Sul e, por constituir o encontro de correntes de contorno oeste (CCO), é demarcada por um intenso gradiente horizontal de temperatura. A inclinação das isopicnais na porção mais quente de regiões de encontro de duas CCO favorece a formação de águas modais ao final do inverno. O estudo de águas modais subtropicais ainda é incipiente no Atlântico Sul, quando comparado com os diversos trabalhos versando sobre o fenômeno em outras regiões do mundo. A realização do primeiro cruzeiro oceanográfico especificamente planejado para o estudo de águas modais na região da CBM e de retroflexão da CB permitiu verificar a anisotropia desse extenso corpo d\'água, cuja espessura e profundidades máxima e mínima variam mormente com a latitude em que o fenômeno ocorre. Os dados fornecidos pelos perfiladores Argo lançados durante o cruzeiro, e ainda em operação na região da CBM, corroboraram tal observação e revelaram o limite norte da região de formação da água modal subtropical do sudoeste do Atlântico Sul (AMSTAS) em torno da latitude de 34°S. A comparação dos resultados obtidos in situ com os dados do modelo oceânico HYCOM, numa simulação de 4 anos, permitiu observar a mesma anisotropia e limite norte da área de formação. Embora relativamente curta, a série temporal viabilizou a primeira estimativa de volume da AMSTAS e uma avaliação preliminar dos processos envolvidos na dissipação da AMSTAS recém formada. O emprego de dados de satélites altímetros para o cálculo do calor armazenado (CA) na região de estudo permitiu verificar que a instabilidade apresentada na série temporal de dados do modelo HYCOM se deve sobretudo à dinâmica de mesoescala na região mais próxima do encontro das duas CCO. A análise do CA na região onde foi realizado o cruzeiro oceanográfico do estudo, permitiu identificar mais claramente a existência de diferentes padrões de calor armazenado coincidentes com áreas típicas de formação, os quais não ocorreram em áreas que continham AMSTAS apenas afundada. / The Brazil-Malvinas confluence zone (BMCZ) is an energetic region of the South Atlantic Ocean where the Brazilian Current (BC) and the Malvinas Current (MC) meet. As a convergence area of Western Boundary Currents (WBC), it is marked by intense horizontal temperature gradients. The inclination of isopycnals in the warm side of WBC convergence zone enables the formation of mode water at the end of winter. The study of subtropical mode waters in the South Atlantic is still incipient compared to similar investigations conducted in other regions of the world. The first oceanographic cruise specifically dedicated to the study of mode waters in the BMCZ and the BC retroflection helped verify the anisotropy of such extensive water masses, whose maximum and minimum thickness and depth vary mainly with the latitude where these phenomenon occur. Data derived from Argo profilers released during the cruise and currently still operating in the BMCZ, support this observation and indicate the northern limit of the formation region of the Southwestern Atlantic subtropical mode water (SASTMW) near latitude 34°S. Comparison of in situ results with those obtained from a 4-years simulation with the HYCOM ocean model, indicates similar anisotropy and northern limit of the formation area. Despite its relatively small length, this time series enabled the first estimation of the SASTMW volume, and a preliminary validation of the processes involved in the dissipation of newly formed SASTMW. The use of satellite altimetry data for the computation of heat content in the study area helped conclude that the instability observed in the time series of the HYCOM model output is due to mesoscale dynamics near the convergence zone of the BC and the MC. Analysis of heat content in the region where the oceanographic cruise was conducted helped identify the existence of different patterns in heat content, that coincide with typical formation areas but not with areas where SASTMW is already submerged.

Identifier et caractériser les effets du réchauffement climatique est un des grands enjeux scientifiques de ce début de siècle. Élévation du niveau des mers, bouleversements hydrologiques sont autant de conséquences de ce phénomène qui conditionnent l’existence de toutes les formes de vie présentes sur Terre. Dû à sa capacité thermique élevée, on estime que 84% de l’énergie développée par le réchauffement climatique est stockée dans les premières couches de l’océan. Il est cependant assez difficile d’évaluer son impact global au cours des 50 dernières années car l’océan ne se réchauffe pas de manière uniforme et l’échantillonnage in-homogène (spatial et temporel) des mesures océanographiques, des erreurs instrumentales (XBT) et des biais relatifs aux processus d’estimation des indicateurs globaux peuvent altérer notre appréciation de l’évolution des paramètres océaniques. Afin de pallier ces difficultés inhérentes à l’exploitation des mesures in situ, nous proposons dans cette thèse une correction empirique des données XBT basée sur l’analyse de profils colocalisés, caractérisée par une fonction parabolique sur l’immersion de la sonde et un terme d’offset thermique. À partir de la base de données corrigée, nous présentons ensuite une méthode originale de création de champs grillés grande échelle s’articulant autour de la reconstruction des modes propres de variabilité (DINEOF). Enfin, nous présentons les principaux résultats issus de ces reconstructions en termes de tendances globales et de variabilité du contenu thermique et contenu d’eau douce. Ces travaux contribuent ainsi à mieux documenter la variabilité océanique dans la couche 0-700m. / To identify and characterize the effects of global warming is one of the major scientific challenges of this new century. The rise of sea level, the hydrological changes are some consequences of this phenomenon which will influence all forms of life on Earth. Due to its high thermal capacity, it is estimated that 84% of the energy developed by global warming is stored in the first layers of the ocean. However, it is rather difficult to assess its overall impact over the last 50 years because the ocean is not warming uniformly and the inhomogeneous sampling (spatial and temporal) of oceanographic observations, instrumental errors (XBT) and biases related to the estimation process of global indicators can affect our assessment of the evolution of ocean parameters. To overcome these difficulties of in situ measurements analysis, we propose here an empirical correction of XBT data based on the analysis of collocated profiles, characterized by a parabolic function of the immersion of the probe and a thermal offset. From the corrected database, we present a new method for creating large-scale gridded fields based on the reconstruction of the natural modes of variability (DINEOF). Finally, we present the main results from these reconstructions in terms of global trends and variability of heat content and freshwater content. This work contributes to better document the oceanic variability in the 0-700m layer.

A Confluência Brasil-Malvinas (CBM) é formada pelo encontro da Corrente do Brasil (CB) com a Corrente das Malvinas (CM) no Atlântico Sul e, por constituir o encontro de correntes de contorno oeste (CCO), é demarcada por um intenso gradiente horizontal de temperatura. A inclinação das isopicnais na porção mais quente de regiões de encontro de duas CCO favorece a formação de águas modais ao final do inverno. O estudo de águas modais subtropicais ainda é incipiente no Atlântico Sul, quando comparado com os diversos trabalhos versando sobre o fenômeno em outras regiões do mundo. A realização do primeiro cruzeiro oceanográfico especificamente planejado para o estudo de águas modais na região da CBM e de retroflexão da CB permitiu verificar a anisotropia desse extenso corpo d\'água, cuja espessura e profundidades máxima e mínima variam mormente com a latitude em que o fenômeno ocorre. Os dados fornecidos pelos perfiladores Argo lançados durante o cruzeiro, e ainda em operação na região da CBM, corroboraram tal observação e revelaram o limite norte da região de formação da água modal subtropical do sudoeste do Atlântico Sul (AMSTAS) em torno da latitude de 34°S. A comparação dos resultados obtidos in situ com os dados do modelo oceânico HYCOM, numa simulação de 4 anos, permitiu observar a mesma anisotropia e limite norte da área de formação. Embora relativamente curta, a série temporal viabilizou a primeira estimativa de volume da AMSTAS e uma avaliação preliminar dos processos envolvidos na dissipação da AMSTAS recém formada. O emprego de dados de satélites altímetros para o cálculo do calor armazenado (CA) na região de estudo permitiu verificar que a instabilidade apresentada na série temporal de dados do modelo HYCOM se deve sobretudo à dinâmica de mesoescala na região mais próxima do encontro das duas CCO. A análise do CA na região onde foi realizado o cruzeiro oceanográfico do estudo, permitiu identificar mais claramente a existência de diferentes padrões de calor armazenado coincidentes com áreas típicas de formação, os quais não ocorreram em áreas que continham AMSTAS apenas afundada. / The Brazil-Malvinas confluence zone (BMCZ) is an energetic region of the South Atlantic Ocean where the Brazilian Current (BC) and the Malvinas Current (MC) meet. As a convergence area of Western Boundary Currents (WBC), it is marked by intense horizontal temperature gradients. The inclination of isopycnals in the warm side of WBC convergence zone enables the formation of mode water at the end of winter. The study of subtropical mode waters in the South Atlantic is still incipient compared to similar investigations conducted in other regions of the world. The first oceanographic cruise specifically dedicated to the study of mode waters in the BMCZ and the BC retroflection helped verify the anisotropy of such extensive water masses, whose maximum and minimum thickness and depth vary mainly with the latitude where these phenomenon occur. Data derived from Argo profilers released during the cruise and currently still operating in the BMCZ, support this observation and indicate the northern limit of the formation region of the Southwestern Atlantic subtropical mode water (SASTMW) near latitude 34°S. Comparison of in situ results with those obtained from a 4-years simulation with the HYCOM ocean model, indicates similar anisotropy and northern limit of the formation area. Despite its relatively small length, this time series enabled the first estimation of the SASTMW volume, and a preliminary validation of the processes involved in the dissipation of newly formed SASTMW. The use of satellite altimetry data for the computation of heat content in the study area helped conclude that the instability observed in the time series of the HYCOM model output is due to mesoscale dynamics near the convergence zone of the BC and the MC. Analysis of heat content in the region where the oceanographic cruise was conducted helped identify the existence of different patterns in heat content, that coincide with typical formation areas but not with areas where SASTMW is already submerged.