O clima na Antártica tem um papel fundamental no balanço de energia global. Estudos sugerem que a atividade convectiva tropical e a circulação estratosférica exercem um papel importante sobre a circulação atmosférica nos extratrópicos. A temperatura do ar é uma variável sensível às mudanças na circulação, no entanto, ainda não foi investigada a importância da escala intra-sazonal na sua variabilidade sobre a Antártica. Neste trabalho estudou-se a variabilidade intra-sazonal da temperatura do ar a superfície na região da Península Antártica enfocando as interações trópicos-extratrópicos e troposfera-estratosfera na modulação de eventos extremos de temperatura naquela região. Foram utilizados dados diários de estações localizadas nos setores leste e oeste da Península Antártica no período de 1986-2002. A análise espectral dos dados ressaltou a importância da escala intra-sazonal na variabilidade da temperatura na Península Antártica, principalmente no período de inverno, primavera e verão. Baseado nestes resultados, os dados foram filtrados na escala intra-sazonal (banda de 20-100 dias) e posteriormente, obteve-se os extremos intra-sazonais frios e quentes para as três estações do ano, através dos quartis da distribuição dos dados. Os eventos extremos intra-sazonais de temperatura (EIT) foram mais intensos no inverno e mais fracos no verão. As características da circulação atmosférica intra-sazonal associada aos EIT foram obtidas através de composições defasadas das anomalias intra-sazonais da altura geopotencial em 200 hPa, vento zonal em 200 hPa e vento meridional em 850 hPa. Nas três estações do ano, observou-se nos eventos extremos intra-sazonais frios (EIF) a persistência de anomalias ciclônicas em altos níveis, a diminuição da intensidade do jato polar e uma advecção de ar frio em baixos níveis sobre a região de estudo. Uma situação oposta foi verificada nos eventos extremos intra-sazonais quentes (EIQ). De forma geral, observou-se um trem de ondas entre latitudes médias e altas no Hemisfério Sul (HS) durante os EIT, particularmente no inverno e primavera. Esta configuração mostrou-se semelhante a tele-conexão conhecida como Pacífico-Sul Americano (PSA). O papel do modo anular do HS sobre os EIT foi analisado através do cálculo de Funções Ortogonais Empíricas das anomalias intra-sazonais da altura geopotencial em 700 hPa ao sul de 20ºS. Sua estrutura foi mais intensa (mais fraca) nos EIF (EIQ) de inverno sobre a região de estudo. A interação troposfera-estratosfera no controle dos EIT foi investigada através do Fluxo Eliassen-Palm. Nas composições das anomalias intra-sazonais deste fluxo (EPIS), observou-se durante os EIF (EIQ) de inverno, um aumento da atividade de onda da baixa estratosfera (alta troposfera) para a alta troposfera (baixa estratosfera) sobre a região de estudo, associado à diminuição (aumento) da intensidade do jato polar. Na primavera, a atividade de onda foi mais intensa e verificou-se uma mudança na direção do fluxo EPIS quando comparado com os EIT de inverno. O fluxo EPIS e as anomalias intra-sazonais do vento zonal foram mais fracos no verão. As anomalias intra-sazonais da circulação atmosférica e da atividade de onda na troposfera e estratosfera foram observadas por cerca de 10 dias antes da observação dos EIT de inverno. Portanto, a atividade intra-sazonal nos extratrópicos e as interações troposfera-estratosfera são fatores relevantes para um melhor entendimento da variabilidade da temperatura sobre a Península Antártica. / The Antarctic climate plays a significant role for the global energy budget. Previous studies suggest that interactions tropics-extratropics and the dynamics of the stratosphere are important factors to understand climate variations in the extratropics. The air temperature near surface responds to changes in circulation in low and upper levels. However, no previous studies have objectively investigated the importance of intraseasonal variations in modulating temperature around the Antarctica Peninsula. The present study examines intraseasonal extreme anomalies of near surface air temperature in the Antarctica Peninsula, and investigates interactions tropics-extratropics and troposphere-stratosphere. Daily temperature data from stations located east and west of the Antarctica Peninsula during 1986-2002 are investigated. Spectral analyses indicate that intraseasonal anomalies in temperature records are statistically significant during summer, winter and spring in all stations. Based on these results, temperatures are band-filtered on intraseasonal timescales (20-100 days) and extreme anomalies are investigated in each season (spring, summer and winter) based on the quartiles of the distributions. Intraseasonal extreme temperature (IET) anomalies are more intense during winter than during summer. Variations in the atmospheric circulation during IET are investigated by performing composites of intraseasonal anomalies of the geopotential height in 200hPa, zonal wind in 200hPa and meridional wind in 850hPa. During the three seasons, cold IET are associated with persistent upper level cyclonic anomalies, easterly anomalies of the polar jet and cold advection in low levels over the Peninsula. Opposite features are observed during warm IET. An extratropical wave-train is observed during all IET with stronger intensity during winter and spring. This feature resembles the Pacific South American (PSA) teleconnection pattern. The Southern Hemisphere Annular mode during the IET, identified as the first Empirical Orthogonal Function (EOF) of the intraseasonal 700hPa geopotential height anomalies poleward of 20oS, is more intense (weak) during cold (warm) IET events during winter. The stratosphere-troposphere interaction during IET events was examined with composites of the Eliassen-Palm Flux intraseasonal anomalies (EPIS). During spring, the wave activity is more intense and the EPIS direction is opposite to winter. During summer, EPIS are weak. Intraseasonal anomalies in the circulation and the wave activity in the troposphere and stratosphere lead the IET during winter in about 10 days. Therefore, the intraseasonal activity in the extratropics and the interactions stratosphere-troposphere are important factors for a complete understanding of the temperature variability over the Antarctica Peninsula.

A teoria da perturbação baseada em múltiplas escalas temporais é usada neste trabalho para estudar as interações não lineares entre ondas na atmosfera no contexto das equações primitivas no plano beta-equatorial em coordenadas isobáricas. As ondas equatoriais de Rossby, mista Rossby-gravidade, gravidade-inerciais e Kelvin, com diferentes estruturas verticais, são obtidas como soluções de ordem dominante. A partir da condição de solvabilidade do problema de ordem superior, foi obtido um modelo assintótico reduzido que governa a interação fracamente não linear entre as ondas numa determinada tríade ressonante. A conservação da energia total para a solução de ordem dominante do modelo de equações original implica que a soma dos coeficientes de interação numa tríade ressonante qualquer deve ser nula. Usando um método gráfico, foram encontradas algumas tríades ressonantes envolvendo ondas baroclínicas equatorialmente confinadas e ondas de Rossby barotrópicas possuindo significativa influência em médias e altas latitudes. Duas tríades ressonantes receberam especial atenção devido ao significativo acoplamento entre os modos e à possível relação desses modos com alguns aspectos observados acerca dos fenômenos de baixa freqüência na atmosfera. A primeira tríade é composta por uma onda de Rossby barotrópica possuindo o segundo modo meridional interagindo ressonantemente com uma onda mista de Rossby-gravidade com a estrutura vertical do primeiro modo baroclínico, ambas possuindo o mesmo número de onda zonal, por meio de um modo geostrófico zonalmente simétrico (k = 0) possuindo a mesma estrutura vertical da onda mista e o modo meridional n = 1. A segunda tríade é constituída por uma onda mista de Rossby-gravidade com número de onda-2, uma onda de Kelvin com número de onda-1, ambas associadas ao primeiro modo baroclínico, e uma onda de Rossby barotrópica com número de onda-3 e modo meridional n = 2. A integração das equações reduzidas para essas duas tríades ressonantes mostra que para as amplitudes iniciais dos modos caracterizando magnitudes típicas de anomalias atmosféricas observadas, os modos na primeira tríade, em geral, trocam energia na escala intra-sazonal, enquanto os modos na segunda tríade trocam energia na escala intra-sazonal ou numa escala semi-anual, dependendo da amplitude inicial do modo de Rossby barotrópico. São discutidas as implicações dos resultados para a dinâmica da interação trópicos-extratrópicos na escala de baixa-freqüência do espectro dos movimentos atmosféricos. / The asymptotic perturbation theory based on multiple scales in time is used to investigate the nonlinear interactions among equatorial waves in an equatorial beta-plane adiabatic primitive equation atmospheric model in isobaric coordinates. The equatorial Rossby, mixed Rossby-gravity, Kelvin and inertio-gravity waves, with several vertical structures, are obtained as the leading-order solution. From the solvability condition of the problem, a reduced model governing the weakly nonlinear interaction of the waves in a particular resonant triad was obtained. The total energy conservation of the leading-order solution of the original model equations implies that the sum of the coupling coefficients in any resonant triad must be zero. Using a graphical approach, we determined some resonant triads involving equatorially trapped baroclinic waves and barotropic Rossby waves having large mid-latitude amplitude. Two particular interactions deserve special attention because of their strong coupling and their possible relation to observed features in the atmospheric circulation. One is characterized by a first baroclinic mode structure mixed Rossby-gravity wave interacting with a barotropic Rossby wave with the second gravest meridional mode, both having the same wavenumber, through a zonally symmetric geostrophic mode with the same vertical structure as the Yanai wave and having the n = 1 meridional mode. The other triad is composed of a zonal wavenumber-1 Kelvin wave, a zonal wavenumber-2 mixed Rossby-gravity wave, both with the first baroclinic mode vertical structure, and a barotropic zonal wavenumber-3 Rossby wave having the second gravest meridional mode. The barotropic Rossby waves in these two triad interactions have significant projection onto middle and higher latitudes. The integration of the triad equations for these particular interactions shows that, for the initial mode amplitudes characterizing typical magnitudes of atmospheric flow perturbations, the modes in the first triad usually exchange energy on intraseasonal time-scales, while the modes in the second triad exchange energy on either intraseasonal or semi-annual time-scale, depending on the initial condition. The implications of the results for the dynamics of tropics-extratropics interaction on low-frequency time-scales are discussed.

A teoria da perturbação baseada em múltiplas escalas temporais é usada neste trabalho para estudar as interações não lineares entre ondas na atmosfera no contexto das equações primitivas no plano beta-equatorial em coordenadas isobáricas. As ondas equatoriais de Rossby, mista Rossby-gravidade, gravidade-inerciais e Kelvin, com diferentes estruturas verticais, são obtidas como soluções de ordem dominante. A partir da condição de solvabilidade do problema de ordem superior, foi obtido um modelo assintótico reduzido que governa a interação fracamente não linear entre as ondas numa determinada tríade ressonante. A conservação da energia total para a solução de ordem dominante do modelo de equações original implica que a soma dos coeficientes de interação numa tríade ressonante qualquer deve ser nula. Usando um método gráfico, foram encontradas algumas tríades ressonantes envolvendo ondas baroclínicas equatorialmente confinadas e ondas de Rossby barotrópicas possuindo significativa influência em médias e altas latitudes. Duas tríades ressonantes receberam especial atenção devido ao significativo acoplamento entre os modos e à possível relação desses modos com alguns aspectos observados acerca dos fenômenos de baixa freqüência na atmosfera. A primeira tríade é composta por uma onda de Rossby barotrópica possuindo o segundo modo meridional interagindo ressonantemente com uma onda mista de Rossby-gravidade com a estrutura vertical do primeiro modo baroclínico, ambas possuindo o mesmo número de onda zonal, por meio de um modo geostrófico zonalmente simétrico (k = 0) possuindo a mesma estrutura vertical da onda mista e o modo meridional n = 1. A segunda tríade é constituída por uma onda mista de Rossby-gravidade com número de onda-2, uma onda de Kelvin com número de onda-1, ambas associadas ao primeiro modo baroclínico, e uma onda de Rossby barotrópica com número de onda-3 e modo meridional n = 2. A integração das equações reduzidas para essas duas tríades ressonantes mostra que para as amplitudes iniciais dos modos caracterizando magnitudes típicas de anomalias atmosféricas observadas, os modos na primeira tríade, em geral, trocam energia na escala intra-sazonal, enquanto os modos na segunda tríade trocam energia na escala intra-sazonal ou numa escala semi-anual, dependendo da amplitude inicial do modo de Rossby barotrópico. São discutidas as implicações dos resultados para a dinâmica da interação trópicos-extratrópicos na escala de baixa-freqüência do espectro dos movimentos atmosféricos. / The asymptotic perturbation theory based on multiple scales in time is used to investigate the nonlinear interactions among equatorial waves in an equatorial beta-plane adiabatic primitive equation atmospheric model in isobaric coordinates. The equatorial Rossby, mixed Rossby-gravity, Kelvin and inertio-gravity waves, with several vertical structures, are obtained as the leading-order solution. From the solvability condition of the problem, a reduced model governing the weakly nonlinear interaction of the waves in a particular resonant triad was obtained. The total energy conservation of the leading-order solution of the original model equations implies that the sum of the coupling coefficients in any resonant triad must be zero. Using a graphical approach, we determined some resonant triads involving equatorially trapped baroclinic waves and barotropic Rossby waves having large mid-latitude amplitude. Two particular interactions deserve special attention because of their strong coupling and their possible relation to observed features in the atmospheric circulation. One is characterized by a first baroclinic mode structure mixed Rossby-gravity wave interacting with a barotropic Rossby wave with the second gravest meridional mode, both having the same wavenumber, through a zonally symmetric geostrophic mode with the same vertical structure as the Yanai wave and having the n = 1 meridional mode. The other triad is composed of a zonal wavenumber-1 Kelvin wave, a zonal wavenumber-2 mixed Rossby-gravity wave, both with the first baroclinic mode vertical structure, and a barotropic zonal wavenumber-3 Rossby wave having the second gravest meridional mode. The barotropic Rossby waves in these two triad interactions have significant projection onto middle and higher latitudes. The integration of the triad equations for these particular interactions shows that, for the initial mode amplitudes characterizing typical magnitudes of atmospheric flow perturbations, the modes in the first triad usually exchange energy on intraseasonal time-scales, while the modes in the second triad exchange energy on either intraseasonal or semi-annual time-scale, depending on the initial condition. The implications of the results for the dynamics of tropics-extratropics interaction on low-frequency time-scales are discussed.

O clima na Antártica tem um papel fundamental no balanço de energia global. Estudos sugerem que a atividade convectiva tropical e a circulação estratosférica exercem um papel importante sobre a circulação atmosférica nos extratrópicos. A temperatura do ar é uma variável sensível às mudanças na circulação, no entanto, ainda não foi investigada a importância da escala intra-sazonal na sua variabilidade sobre a Antártica. Neste trabalho estudou-se a variabilidade intra-sazonal da temperatura do ar a superfície na região da Península Antártica enfocando as interações trópicos-extratrópicos e troposfera-estratosfera na modulação de eventos extremos de temperatura naquela região. Foram utilizados dados diários de estações localizadas nos setores leste e oeste da Península Antártica no período de 1986-2002. A análise espectral dos dados ressaltou a importância da escala intra-sazonal na variabilidade da temperatura na Península Antártica, principalmente no período de inverno, primavera e verão. Baseado nestes resultados, os dados foram filtrados na escala intra-sazonal (banda de 20-100 dias) e posteriormente, obteve-se os extremos intra-sazonais frios e quentes para as três estações do ano, através dos quartis da distribuição dos dados. Os eventos extremos intra-sazonais de temperatura (EIT) foram mais intensos no inverno e mais fracos no verão. As características da circulação atmosférica intra-sazonal associada aos EIT foram obtidas através de composições defasadas das anomalias intra-sazonais da altura geopotencial em 200 hPa, vento zonal em 200 hPa e vento meridional em 850 hPa. Nas três estações do ano, observou-se nos eventos extremos intra-sazonais frios (EIF) a persistência de anomalias ciclônicas em altos níveis, a diminuição da intensidade do jato polar e uma advecção de ar frio em baixos níveis sobre a região de estudo. Uma situação oposta foi verificada nos eventos extremos intra-sazonais quentes (EIQ). De forma geral, observou-se um trem de ondas entre latitudes médias e altas no Hemisfério Sul (HS) durante os EIT, particularmente no inverno e primavera. Esta configuração mostrou-se semelhante a tele-conexão conhecida como Pacífico-Sul Americano (PSA). O papel do modo anular do HS sobre os EIT foi analisado através do cálculo de Funções Ortogonais Empíricas das anomalias intra-sazonais da altura geopotencial em 700 hPa ao sul de 20ºS. Sua estrutura foi mais intensa (mais fraca) nos EIF (EIQ) de inverno sobre a região de estudo. A interação troposfera-estratosfera no controle dos EIT foi investigada através do Fluxo Eliassen-Palm. Nas composições das anomalias intra-sazonais deste fluxo (EPIS), observou-se durante os EIF (EIQ) de inverno, um aumento da atividade de onda da baixa estratosfera (alta troposfera) para a alta troposfera (baixa estratosfera) sobre a região de estudo, associado à diminuição (aumento) da intensidade do jato polar. Na primavera, a atividade de onda foi mais intensa e verificou-se uma mudança na direção do fluxo EPIS quando comparado com os EIT de inverno. O fluxo EPIS e as anomalias intra-sazonais do vento zonal foram mais fracos no verão. As anomalias intra-sazonais da circulação atmosférica e da atividade de onda na troposfera e estratosfera foram observadas por cerca de 10 dias antes da observação dos EIT de inverno. Portanto, a atividade intra-sazonal nos extratrópicos e as interações troposfera-estratosfera são fatores relevantes para um melhor entendimento da variabilidade da temperatura sobre a Península Antártica. / The Antarctic climate plays a significant role for the global energy budget. Previous studies suggest that interactions tropics-extratropics and the dynamics of the stratosphere are important factors to understand climate variations in the extratropics. The air temperature near surface responds to changes in circulation in low and upper levels. However, no previous studies have objectively investigated the importance of intraseasonal variations in modulating temperature around the Antarctica Peninsula. The present study examines intraseasonal extreme anomalies of near surface air temperature in the Antarctica Peninsula, and investigates interactions tropics-extratropics and troposphere-stratosphere. Daily temperature data from stations located east and west of the Antarctica Peninsula during 1986-2002 are investigated. Spectral analyses indicate that intraseasonal anomalies in temperature records are statistically significant during summer, winter and spring in all stations. Based on these results, temperatures are band-filtered on intraseasonal timescales (20-100 days) and extreme anomalies are investigated in each season (spring, summer and winter) based on the quartiles of the distributions. Intraseasonal extreme temperature (IET) anomalies are more intense during winter than during summer. Variations in the atmospheric circulation during IET are investigated by performing composites of intraseasonal anomalies of the geopotential height in 200hPa, zonal wind in 200hPa and meridional wind in 850hPa. During the three seasons, cold IET are associated with persistent upper level cyclonic anomalies, easterly anomalies of the polar jet and cold advection in low levels over the Peninsula. Opposite features are observed during warm IET. An extratropical wave-train is observed during all IET with stronger intensity during winter and spring. This feature resembles the Pacific South American (PSA) teleconnection pattern. The Southern Hemisphere Annular mode during the IET, identified as the first Empirical Orthogonal Function (EOF) of the intraseasonal 700hPa geopotential height anomalies poleward of 20oS, is more intense (weak) during cold (warm) IET events during winter. The stratosphere-troposphere interaction during IET events was examined with composites of the Eliassen-Palm Flux intraseasonal anomalies (EPIS). During spring, the wave activity is more intense and the EPIS direction is opposite to winter. During summer, EPIS are weak. Intraseasonal anomalies in the circulation and the wave activity in the troposphere and stratosphere lead the IET during winter in about 10 days. Therefore, the intraseasonal activity in the extratropics and the interactions stratosphere-troposphere are important factors for a complete understanding of the temperature variability over the Antarctica Peninsula.