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In J.D. Jackson's Classical Electrodynamics textbook, the analysis of Dirac's charge quantization condition in the presence of a magnetic monopole has a mathematical omission and an all-too-brief physical argument that might mislead some students. This paper presents a detailed derivation of Jackson's main result, explains the significance of the missing term, and highlights the close connection between Jackson's findings and Dirac's original argument. (C) 2016 Sharif University of Technology. All rights reserved.

Os ciclones secundários são sistemas que ainda não são bem definidos e, assim, são fenômenos de difícil previsibilidade, necessitando de mais estudos para identificar os sinais que disparam seu desenvolvimento. Neste estudo realizou-se um levantamento climatológico e estudo numérico de ciclogênese secundária no sudoeste do Oceano Atlântico Sul com o objetivo de obter informações sobre a atuação destes sistemas e entender os processos dinâmicos envolvidos no seu desenvolvimento. Para o período entre 1980 e 2010, a climatologia mostra que uma média de 3,9 sistemas secundários se forma por ano no Oceano Atlântico Sul. Estes sistemas ocorrem com maior e menor frequência nos meses frios e quentes, respectivamente. Dois tipos distintos de ciclones secundários foram encontrados. TIPO1 que se forma a leste e na região da frente quente do ciclone primário. Estes sistemas se desenvolvem sob advecção quente nos baixos níveis e pouca influência de anomalias de vorticidade potencial (VP) de altos níveis; TIPO2 se desenvolve a oeste/noroeste do ciclone primário onde predomina forte advecção fria em baixos níveis. No entanto, fluxos de calor e umidade intensos contribuem para aquecer a baixa troposfera e em altos níveis são forçados por anomalias de VP. Simulações numéricas com o modelo Weather Research and Forecasting (WRF) indicam os fluxos de calor sensível e latente na superfície como mecanismos de intensificação dos ciclones secundários TIPO1 e TIPO2, sendo o fluxo de calor latente mais importante no abaixamento de pressão destes sistemas. Os experimentos numéricos mostram que o ciclone do TIPO2 não se desenvolve na ausência de anomalia de VP, enquanto que o TIPO1 se desenvolve mais fraco e atrasado no tempo. A análise por separação de fatores indica que a anomalia de VP e algum outro mecanismo não relacionado aos fatores avaliados nas simulações tiveram papel disparador no ciclone do TIPO1, enquanto a interação da anomalia de VP com os fluxos de superfície atuou como intensificador. No TIPO2, o desenvolvimento ocorreu unicamente pela atuação da anomalia de VP, a qual também agiu como um intensificador juntamente com os fluxos de calor e umidade, bem como os processos de interação entre estes dois fatores. / Secondary cyclones are systems that are not well defined yet and they are difficult to predict, requiring further studies to identify the signals that trigger their development. In this study we carried out a climatology and numerical study of secondary cyclogenesis over the southwestern South Atlantic Ocean in order to obtain information about these systems and understand the dynamic processes involved in its development. The climatology for the period 1980-2010 shows that an average of 3.9 secondary systems per year develops in the southwestern South Atlantic Ocean. These systems occur with more and less frequency in the colder and warmer months, respectively. Two distinct types of secondary cyclones were found. TYPE1 forms eastward and over the warm front region of the primary cyclone. These systems develop due to warm advection at lower levels and relatively weak influence of potential vorticity (PV) anomalies at upper levels. TYPE2 develops westward/northwestward of the primary cyclone where strong cold advection predominates at lower levels. However, in this type, the lower troposphere is heated due to intense heat and moisture fluxes and at upper levels it is forced by PV anomalies. Numerical simulations using the Weather Research and Forecasting model (WRF) indicate that the sensible and latent heat fluxes on surface act as intensification mechanisms for both TYPE1 and TYPE2 secondary cyclones and that the latent heat flux influences more on decreasing the pressure in these systems. The numerical experiments show that the cyclone TYPE2 does not develop in the absence of PV anomalies, while the TYPE1 does, but it is relatively weaker and delayed in time. Factors separation analysis indicates that the PV anomaly and some other mechanism unrelated to the factors evaluated in the simulations have a triggering role in the development of the secondary cyclone TYPE1, while the interaction of PV anomaly with surface fluxes acted to intensify the cyclone. The TYPE2 development occurred solely due to PV anomaly, which also acted to intensifying together with heat/moisture fluxes on surface as well as the interaction processes of these two factors.

Os ciclones secundários são sistemas que ainda não são bem definidos e, assim, são fenômenos de difícil previsibilidade, necessitando de mais estudos para identificar os sinais que disparam seu desenvolvimento. Neste estudo realizou-se um levantamento climatológico e estudo numérico de ciclogênese secundária no sudoeste do Oceano Atlântico Sul com o objetivo de obter informações sobre a atuação destes sistemas e entender os processos dinâmicos envolvidos no seu desenvolvimento. Para o período entre 1980 e 2010, a climatologia mostra que uma média de 3,9 sistemas secundários se forma por ano no Oceano Atlântico Sul. Estes sistemas ocorrem com maior e menor frequência nos meses frios e quentes, respectivamente. Dois tipos distintos de ciclones secundários foram encontrados. TIPO1 que se forma a leste e na região da frente quente do ciclone primário. Estes sistemas se desenvolvem sob advecção quente nos baixos níveis e pouca influência de anomalias de vorticidade potencial (VP) de altos níveis; TIPO2 se desenvolve a oeste/noroeste do ciclone primário onde predomina forte advecção fria em baixos níveis. No entanto, fluxos de calor e umidade intensos contribuem para aquecer a baixa troposfera e em altos níveis são forçados por anomalias de VP. Simulações numéricas com o modelo Weather Research and Forecasting (WRF) indicam os fluxos de calor sensível e latente na superfície como mecanismos de intensificação dos ciclones secundários TIPO1 e TIPO2, sendo o fluxo de calor latente mais importante no abaixamento de pressão destes sistemas. Os experimentos numéricos mostram que o ciclone do TIPO2 não se desenvolve na ausência de anomalia de VP, enquanto que o TIPO1 se desenvolve mais fraco e atrasado no tempo. A análise por separação de fatores indica que a anomalia de VP e algum outro mecanismo não relacionado aos fatores avaliados nas simulações tiveram papel disparador no ciclone do TIPO1, enquanto a interação da anomalia de VP com os fluxos de superfície atuou como intensificador. No TIPO2, o desenvolvimento ocorreu unicamente pela atuação da anomalia de VP, a qual também agiu como um intensificador juntamente com os fluxos de calor e umidade, bem como os processos de interação entre estes dois fatores. / Secondary cyclones are systems that are not well defined yet and they are difficult to predict, requiring further studies to identify the signals that trigger their development. In this study we carried out a climatology and numerical study of secondary cyclogenesis over the southwestern South Atlantic Ocean in order to obtain information about these systems and understand the dynamic processes involved in its development. The climatology for the period 1980-2010 shows that an average of 3.9 secondary systems per year develops in the southwestern South Atlantic Ocean. These systems occur with more and less frequency in the colder and warmer months, respectively. Two distinct types of secondary cyclones were found. TYPE1 forms eastward and over the warm front region of the primary cyclone. These systems develop due to warm advection at lower levels and relatively weak influence of potential vorticity (PV) anomalies at upper levels. TYPE2 develops westward/northwestward of the primary cyclone where strong cold advection predominates at lower levels. However, in this type, the lower troposphere is heated due to intense heat and moisture fluxes and at upper levels it is forced by PV anomalies. Numerical simulations using the Weather Research and Forecasting model (WRF) indicate that the sensible and latent heat fluxes on surface act as intensification mechanisms for both TYPE1 and TYPE2 secondary cyclones and that the latent heat flux influences more on decreasing the pressure in these systems. The numerical experiments show that the cyclone TYPE2 does not develop in the absence of PV anomalies, while the TYPE1 does, but it is relatively weaker and delayed in time. Factors separation analysis indicates that the PV anomaly and some other mechanism unrelated to the factors evaluated in the simulations have a triggering role in the development of the secondary cyclone TYPE1, while the interaction of PV anomaly with surface fluxes acted to intensify the cyclone. The TYPE2 development occurred solely due to PV anomaly, which also acted to intensifying together with heat/moisture fluxes on surface as well as the interaction processes of these two factors.

This thesis contains an observational analysis of the genesis of Tropical Storm Allison (2001). Using a paradigm of tropical cyclone formation as the superposition of potential vorticity (PV) anomalies, the importance of different scales of PV merger to various aspects of Allison’s formation is discussed. While only the case of Allison is discussed in great detail, other studies have also documented PV superposition on various scales, and superposition could be important for most tropical cyclones. Preceding Allison’s genesis, PV superposition on the large scale destabilized the atmosphere and increased low-level cyclonic vorticity. This presented a more favorable environment for the formation of MCV-type PV anomalies and smaller, surface-based, meso-β-scale vortices. Although these vortices eventually merged to form a more concentrated vortex with stronger surface pressure gradients, the merger happened well after landfall of Allison and no strengthening ensued. The unstable, vorticity-rich environment was also favorable for the development of even smaller, meso-γ-scale vortices that accompanied deep convective cells within one of Allison’s meso-β-scale vortices. The observations herein suggest that the meso-γ- scale convective cells and vortices are the respective source of PV production and building blocks for the meso-β-scale vortices. Finally, this thesis discusses issues related to the multiple vortex nature of tropical cyclone formation. For instance, the tracking of developing tropical cyclones is greatly complicated by the presence of multiple vortices. For these cases, the paradigm of a single cyclone center is inappropriate and alternative tracking methods are introduced.

The thesis comprises two separate journal articles that together form a coherent body of work. In this thesis, the key physical processes responsible for the 23-26 September 2012 UK floods are investigated using a case study approach. The cyclone responsible for the floods developed near the Azores on 20¬-22 September following the interaction between an equatorward-moving potential vorticity (PV) streamer and tropical storm Nadine. Convectively-driven latent heat release associated with the developing cyclone reduced upper-level PV and resulted in the fracture of the PV streamer into a discrete anomaly as the cyclone intensified. In Paper 1, convection-permitting model simulations and diabatic heating rate and PV tendency calculations along trajectories demonstrate that deposition heating strongly reduced upper-level PV in the vicinity of the PV streamer, contributing to its fracture into a discrete anomaly. The cyclone deepened further over the UK on 23-26 September, ahead of a second upper-level PV anomaly. In Paper 2, sensitivity simulations of the storm are presented. PV inversion is used to modify the strength and position of the PV anomaly in the initial conditions and to examine whether the event could have been even more extreme with different upper-level forcing. Results show that quasigeostrophic forcing for ascent ahead of the PV anomaly contributed to the maintenance of the rainfall band over the UK. Counterintuitively however, strengthening the upper-level forcing produced a shallower cyclone with lower rainfall totals. Instead of moving eastward over the UK to interact with the cyclone, the strengthened anomaly rotated cyclonically around a large-scale trough over Iceland, resulting in a fragmented rainfall band. The counterintuitive results suggest that the verifying analysis represents almost the highest-impact scenario possible for this flooding event.

A interação entre troposfera e estratosfera tem grande influência e é de grande importância nos processos de ciclogênese em superfície. Entretanto, não se conhece exatamente a frequência destas interações e nem como podem influenciar na intensidade de ciclones em geral. Este trabalho tem como objetivo geral estudar como os altos níveis da atmosfera afetam o desenvolvimento de ciclones em superfície na América do Sul e Oceano Atlântico Sul, utilizando o conceito de vorticidade potencial (VP). Através de dados de ciclones rastreados em superfície e VP em 300 hPa desenvolveu-se um algoritmo que associa automaticamente os ciclones em superfície com anomalias de vorticidade potencial (AVP). Para o período 1998-2003, fez-se então a separação dos ciclones em associados (AAVP) e não-associados (NAVP) a AVP. De forma geral, observou-se que a maior parte dos ciclones AAVP concentra-se na região oceânica extratropical e os NAVP preferencialmente na região continental próximo de 30°S e em latitudes subtropicais. Para todo o período analisado, o número total de ciclones AAVP (55%) superou o número de NAVP (45%), sendo o ano de 2002 o único que apresentou número maior de eventos NAVP. Quanto à distribuição sazonal, os ciclones AAVP são mais frequentes nos meses de inverno e primavera, enquanto que os NAVP nos meses de verão. O tempo de vida dos NAVP é menor que dos AAVP, além de possuírem menor intensidade (de acordo com a pressão central média). Além destes fatores, a distância percorrida e a velocidade médias dos ciclones NAVP são menores do que dos AAVP. As composições dos campos sinóticos mostram que nos eventos NAVP, independente da estação do ano, a troposfera é mais quente que nos AAVP. Nos NAVP a forçante térmica é essencial para a formação do ciclone, enquanto que nos AAVP a AVP induz vorticidade ciclônica primeiro em altos níveis, que então se propaga para baixos níveis. Através da análise dos campos sinóticos, notou-se maior baroclinia nos casos NAVP, pois tanto os cavados em altos e médios níveis quanto a corrente de jato permanecem favorecendo o desenvolvimento do ciclone em superfície, enquanto que nos AAVP o centro do ciclone em superfície está verticalmente quase alinhado ao cavado. Centros de vorticidade relativa ciclônica em 500 hPa desprendem-se do escoamento de oeste em todas as estações para os casos AAVP, porém, no verão, isto também é visto nos NAVP. / The process of troposphere-stratosphere interaction has influence and is very important on surface cyclogenesis. However, the frequency of these interactions and how they influence the intensity of cyclones is not known exactly. The main objective of this work is to study how the upper levels affect the development of surface cyclones in South America and South Atlantic Ocean using the concept of potential vorticity (PV). Cyclone tracking data and 300 hPa PV were used to develop an algorithm that automatically associates the surface cyclones with potential vorticity anomaly (PVA). For the period 1998-2003, the cyclones were separated as associated (APVA) and non-associated (NPVA) with PVA. In general, it was observed that most of the APVA cyclone was concentrated in extratropical oceanic region, while NPVA cyclones form over the continent preferably around 30°S and subtropics. The total number of APVA cyclones (55%) exceeds the number of NPVA (45%), except for 2002. In regard to seasonal distribution, the APVA cyclones are more frequent in winter and spring months while NPVA in summer months. The lifetime of NPVA cyclones is shorter and they are less intense than APVA (according to the average central pressure). In addition to these factors, the mean traveled distance and mean velocity are smaller in the NPVA than in APVA. The composites of the synoptic fields show that in NPVA events, regardless of the season, the troposphere is warmer than in APVA. In NPVA cases the thermal forcing is essential to the cyclogenesis, while in the APVA the cyclonic vorticity induced by PVA at upper levels propagating to low levels is more important. The NPVA cases present more baroclinic characteristics which the upper and mid-level troughs accompanied by the jet stream favoring the surface cyclone development, whereas in the APVA the surface cyclone center remains almost vertically aligned with these troughs. For APVA cases, the centers of cyclonic vorticity at 500 hPa detach from westerly flow in all seasons however in summer this is also seen in NPVA.

A interação entre troposfera e estratosfera tem grande influência e é de grande importância nos processos de ciclogênese em superfície. Entretanto, não se conhece exatamente a frequência destas interações e nem como podem influenciar na intensidade de ciclones em geral. Este trabalho tem como objetivo geral estudar como os altos níveis da atmosfera afetam o desenvolvimento de ciclones em superfície na América do Sul e Oceano Atlântico Sul, utilizando o conceito de vorticidade potencial (VP). Através de dados de ciclones rastreados em superfície e VP em 300 hPa desenvolveu-se um algoritmo que associa automaticamente os ciclones em superfície com anomalias de vorticidade potencial (AVP). Para o período 1998-2003, fez-se então a separação dos ciclones em associados (AAVP) e não-associados (NAVP) a AVP. De forma geral, observou-se que a maior parte dos ciclones AAVP concentra-se na região oceânica extratropical e os NAVP preferencialmente na região continental próximo de 30°S e em latitudes subtropicais. Para todo o período analisado, o número total de ciclones AAVP (55%) superou o número de NAVP (45%), sendo o ano de 2002 o único que apresentou número maior de eventos NAVP. Quanto à distribuição sazonal, os ciclones AAVP são mais frequentes nos meses de inverno e primavera, enquanto que os NAVP nos meses de verão. O tempo de vida dos NAVP é menor que dos AAVP, além de possuírem menor intensidade (de acordo com a pressão central média). Além destes fatores, a distância percorrida e a velocidade médias dos ciclones NAVP são menores do que dos AAVP. As composições dos campos sinóticos mostram que nos eventos NAVP, independente da estação do ano, a troposfera é mais quente que nos AAVP. Nos NAVP a forçante térmica é essencial para a formação do ciclone, enquanto que nos AAVP a AVP induz vorticidade ciclônica primeiro em altos níveis, que então se propaga para baixos níveis. Através da análise dos campos sinóticos, notou-se maior baroclinia nos casos NAVP, pois tanto os cavados em altos e médios níveis quanto a corrente de jato permanecem favorecendo o desenvolvimento do ciclone em superfície, enquanto que nos AAVP o centro do ciclone em superfície está verticalmente quase alinhado ao cavado. Centros de vorticidade relativa ciclônica em 500 hPa desprendem-se do escoamento de oeste em todas as estações para os casos AAVP, porém, no verão, isto também é visto nos NAVP. / The process of troposphere-stratosphere interaction has influence and is very important on surface cyclogenesis. However, the frequency of these interactions and how they influence the intensity of cyclones is not known exactly. The main objective of this work is to study how the upper levels affect the development of surface cyclones in South America and South Atlantic Ocean using the concept of potential vorticity (PV). Cyclone tracking data and 300 hPa PV were used to develop an algorithm that automatically associates the surface cyclones with potential vorticity anomaly (PVA). For the period 1998-2003, the cyclones were separated as associated (APVA) and non-associated (NPVA) with PVA. In general, it was observed that most of the APVA cyclone was concentrated in extratropical oceanic region, while NPVA cyclones form over the continent preferably around 30°S and subtropics. The total number of APVA cyclones (55%) exceeds the number of NPVA (45%), except for 2002. In regard to seasonal distribution, the APVA cyclones are more frequent in winter and spring months while NPVA in summer months. The lifetime of NPVA cyclones is shorter and they are less intense than APVA (according to the average central pressure). In addition to these factors, the mean traveled distance and mean velocity are smaller in the NPVA than in APVA. The composites of the synoptic fields show that in NPVA events, regardless of the season, the troposphere is warmer than in APVA. In NPVA cases the thermal forcing is essential to the cyclogenesis, while in the APVA the cyclonic vorticity induced by PVA at upper levels propagating to low levels is more important. The NPVA cases present more baroclinic characteristics which the upper and mid-level troughs accompanied by the jet stream favoring the surface cyclone development, whereas in the APVA the surface cyclone center remains almost vertically aligned with these troughs. For APVA cases, the centers of cyclonic vorticity at 500 hPa detach from westerly flow in all seasons however in summer this is also seen in NPVA.

La finalité de cette thèse est de fournir une meilleure compréhension de la turbulence homogène anisotrope soumise à un forçage barocline. À cette fin, nous utilisons une approche numérique pseudo-spectrale basée sur la transformation de Rogallo. L’utilisation d’un tel algorithme nous permet de considérer une asymétrie des fonctions de probabilité en faveur des évènements négatifs est observée. Le lien entre la distribution de vorticité potentielle et celle d’un scalaire passif est également étudié. Il est montré qu’à faible nombre de Richardson, c’est le mode vortex (à vorticité potentielle nulle) qui contient les plus importantes fuctuations de scalaire. Un écoulement homogène dans les trois directions de l’espace. Plusieurs simulations numériques directes (DNS) sont effectuées dans un contexte assez proche des écoulements géophysiques que l’on retrouve entre autre dans la stratosphère, où un gradient constant de vitesse zonale vient se coupler à un gradient constant de densité dans un repère tournant. Les résultats obtenus s’articulent autour de quatre axes principaux. Tout d’abord, une étude linéaire à temps fini est présentée en vue de compléter les résultats existants sur la dynamique linéaire asymptotique. La solution linéaire est décomposée en une partie ‘onde’ (qui se propage) et une partie dite ‘vortex’(stationnaire). L’étude analytique est complétée par un modèle synthétique de turbulence (Kinematic Simulation ou KS) basé sur la théorie de la distorsion rapide(RDT). Nous montrons qu’une distribution initiale non nulle de vorticité potentielle linéarisée peut conduire à d’importantes croissances transitoires. Ce résultat pourrait s’étendre à des modélisations du climat ou météorologique, où la distribution initiale de vorticité potentielle semble avoir autant d’importance que la distribution initiale de température ou de vitesse. Ensuite, nous consacrons une partie de notre étude à l’analyse paramétrique et à la stabilité de l’écoulement. Plusieurs DNS sont effectuées pour différents taux de rotation et stratification. Le diagramme de stabilité obtenu montre que pour de faibles taux de rotation, la limite de stabilité est identique à celle connue des écoulements sans rotation. À plus faible nombre de Rossby — lorsque la baroclinicité devient importante — la limite linéaire de stabilité Ri = 1 relative à l’instabilité symétrique est confirmée. La coexistance de l’instabilité barocline avec l’instabilité symétrique est également clarifiée. Une analyse énergétique détaillée mène à la conclusion suivante : la stratification doit être suffisamment importante (Ri ' 1) pour que l’instabilité barocline soit dominante i.e. que la conversion d’énergie potentielle soit la source principale d’énergie cinétique turbulente. Dans le cas contraire, l’instabilité symétrique — qui tire son énergie de l’énergie cinétique de l’écoulement moyen et non de son énergie potentielle — domine la dynamique de l’écoulement. Le troisième axe d’étude concerne la turbulence à proprement parler. En conséquence de l’ajustement géostrophique, le vent thermique force la turbulence d’une manière naturelle, en opposition à d’autres méthodes de forçage stochastique. L’émergence de structures dans le contexte barocline est approfondie. Des statistiques Euleriennes sont présentées afin de fournir une caractérisation fine de l’anisotropie de l’écoulement. Enfin, nous étendons notre étude à la caractérisation de la vorticité potentielle turbulente. Les fonctions de probabilité de la vorticité potentielle d’Ertel montrent que des anomalies sont présentes dans les configurations instables. En particulier, une asymétrie des fonctions de probabilité en faveur des évènements négatifs est observée. Le lien entre la distribution de vorticité potentielle et celle d’un scalaire passif est également étudié. Il est montré qu’à faible nombre de Richardson, c’est le mode vortex (à vorticité potentielle nulle) qui contient les plus importantes fuctuations de scalaire. / The main objective of this thesis is to provide a better understandingof homogeneous turbulence dynamics under an external baroclinic forcing.To achieve this goal, we use a pseudo-spectral code based on the Rogallo transformation.The use of such an algorithm allows to assume homegeneity in the threespatial directions. Direct Numerical Simulations (DNS) are done in a context representativeof geophysical baroclinic flows in the middle atmosphere: superpositionof a uniform mean zonal flow with stable vertical stratification and frame rotation.The results we obtained are then presented along four axes.First, a finite-time linear analysis is done to complete previous asymptotic results.The linearized flow is decomposed into a propagating (wave) and stationary (vortex)part. The analytical work is completed by a Kinematic Simulation (KS) modelbased on Rapid Distortion Theory (RDT). It is shown that the linearized potentialvorticity mode can produce dramatic transient growth of the kinetic energy if nonzeroinitially. The consequence of such a result is then of capital interest in climatemodelling, where the initial distribution of potential vorticity seems to have moreimportance than other eulerian quantities (temperature or velocity).The second axis is dedicated to a parametric analysis of the flow stability. SeveralDNS are done for different rotation and stratification rates. The derived stabilitydiagram shows that at low rotation rates, the stability bound for purely shearedstratifiedflows is recovered. At higher rotation rates — when baroclinicity is dominant— the linear bound for the so-called symmetric instability is confirmed. Thecoexistence of baroclinic and symmetric instabilies is also clarified. A complete energeticanalysis leads to the conclusion that stratification must be sufficiently highto enhance potential energy release through baroclinic instability. If not, symmetricinstability — driving its energy from the kinetic energy of the mean flow and notfrom the potential energy of the mean flow — is found to dominate the dynamics.The third axis is devoted to a characterisation of homogeneous turbulence submittedto an external baroclinic forcing. As coming from the geostrophic adjustment,the thermal shear allows an organic forcing of turbulence, in opposition to ad-hocarticificial forcing. The structures associated with the simultaneous presence of rotation,stratification and shear are investigated. Eulerian statistics are gathered togive a sharp characterisation of the spatial anisotropy of the flow.Finally, we open our work to the study of turbulent potential vorticity. Probabilitydensity functions of Ertel’s potential vorticity show that potential vorticityanomalies are present in unstable configurations. In particular, an asymmetry ofthe probability density functions toward negative events is observed. An attemptto link potential vorticity dynamics with scalar mixing in baroclinic flows is donethrough joint probability functions analysis.

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.