A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. / The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. / The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira. / The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.

Tese(doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós–Graduação em Oceanografia Biológica, Instituto de Oceanografia, 2012. / Submitted by Cristiane Gomides (cristiane_gomides@hotmail.com) on 2013-12-15T10:09:04Z No. of bitstreams: 1 karina.pdf: 8139075 bytes, checksum: c30bac487b6f4defadafc03c71b60d50 (MD5) / Approved for entry into archive by Sabrina Andrade (sabrinabeatriz@ibest.com.br) on 2013-12-18T17:52:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 karina.pdf: 8139075 bytes, checksum: c30bac487b6f4defadafc03c71b60d50 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-18T17:52:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 karina.pdf: 8139075 bytes, checksum: c30bac487b6f4defadafc03c71b60d50 (MD5) Previous issue date: 2012 / A alta produtividade na zona costeira e na Plataforma Continental do Sul do Brasil é dada pelo aporte de nutrientes, os quais são determinantes para a produção primária. As regiões de plataforma (Santa Marta-SC 28,60ºS e Albardão-RS 33,20ºS) foram selecionadas por apresentarem características diferenciadas em relação à topografia, sazonalidade e dinâmica das massas de água. Sendo assim, essas possuem diferentes mecanismos de fertilização, além dos aportes continentais. A proximidade à zona de Convergência Subtropical (CST) é determinante para a produtividade dessas regiões, visto que: no inverno, a intrusão da Água Subantártica de Plataforma na região do Albardão aumenta consideravelmente as concentrações de nutrientes na região e; no verão, a Água Central do Atlântico Sul resultado da CST aflora na região de Santa Marta, sendo responsável por 60% da produção nova local. Além disso, aportes subterrâneos foram evidenciados tanto na zona costeira quanto na região de plataforma. No extremo sul do Brasil verificou-se, mediante a variação espaço-temporal de isótopos naturais de rádio e radônio, a ocorrência de advecção de água subterrânea ao longo de toda a costa, desde a desembocadura da Lagoa dos Patos até as proximidades do Uruguai (média: 2,17± 0,2 cm d-1). Com a aplicação de modelos pré-estabelecidos, foi possível calcular os fluxosde nutrientes para a zona costeira (NIT: 21 105 mol d-1) e avaliar o potencial produtivo relacionado a essas descargas (2800 gC m-2 ano-1). Desse modo, entende-se que a parcela de água subterrânea deva ser definitivamente incluída no balanço de massas da região, uma vez que apresenta um potencial produtivo de 7 a 32 vezes maior quando comparado às outras regiões onde a estimativa foi realizada. / High productivity on the coastal region and on the Southern Brazil Continental Shelf is provided by the nutrient input which is fundamental to primary productivity. The regions of Santa Marta, SC (28.60ºS) and Albardão, RS (33.20ºS) were selected due to their special characteristics regarding the topography, seasonality and dynamics of their water mass. Therefore, these areas have different fertilization mechanisms besides the continental input. The proximity to the subtropical convergence zone (SCZ) is determinant in relation to productivity because, in winter, the intrusion of the Subantarctic Shelf Water (SSW) in the Albardão region considerably increases the nutrient concentration whereas, in summer, the South Atlantic Central Water (SACW) that results from the SCZ, moves to the Santa Marta region and is responsible for 60% of the new local production. In addition, subterraneous input was observed both on the coastal areas and on the shelf. In southern Brazil, spatial - time variations of radionuclides (Ra e Rn) show the occurrence of groundwater advection along the coast, from the mouth of Patos Lagoon to Uruguay rates (average: 2.17± 0.2 cm d - 1). Using mathematical models, it was possible to calculate the discharge of nutrients on the coastal zone (TIN: 21105 mol d - 1) and evaluate the productive potential regarding the Submarine Groundwater Discharge (2800 gC m - 2 y - 1). Thus, this study suggests that the portion of ground water should definitely be included in the mass budget of the region, since its productive potential is 7 to 32 times higher by comparison with other regions where this estimate was also carried out.

O presente trabalho teve por objetivo estudar o efeito do campo de ventos e do meandramento da Corrente do Brasil nas variabilidades hidrográfica e bioquímica ao largo da costa norte do Estado de São Paulo. Foram utilizados dados de temperatura, nutrientes e clorofila-a obtidos in situ mensalmente ao largo de Ubatuba entre dezembro de 2004 a abril de 2014, dados do campo de ventos do pacote Blended Sea Winds (NCDC/NOAA), além de Temperatura da Superfície do Mar e Clorofila-a da Superfície do Mar do sensor MODIS/AQUA. Os dados obtidos mostraram que na primavera o vento paralelo teve forte correlação com a temperatura em toda coluna de água, evidenciando a importância da intrusão remota nesta estação. No verão as altas correlações com o nitrato indicam a dominância de intrusão local. A correlação com a distância da Corrente do Brasil foi significativa com a clorofila-a, o nitrato e fosfato. Os resultados permitem inferir que o vento é o principal fator que determina a variabilidade hidrográfica e bioquímica na área de estudo, e que o meandramento da Corrente do Brasil teria papel secundário na dinâmica da plataforma continental interna. / The main goal of this work is to evaluate the effect of the wind field and Brazil Current meandering on hydrographic and biochemical variability off northern coast of Sao Paulo, Brazil. The dataset used were comprised of monthly samples of temperature, chlorophyll-a and nutrients acquired in situ in Ubatuba from December 2004 to April 2014, wind field derived from NCDC/NOAA Blended Sea Winds package, as well as sea surface temperature and sea surface chlorophyll remotely sensed by MODIS aboard Acqua satellite. Data analysis reveal a strong correlation of along-shore wind component with the water temperature in all depths at spring, pointing out the importance of remote intrusion and advection of South Atlantic Central Water at the sampling site. During summer, however, high correlation of said wind component with nitrate concentration show dominance of local intrusion processes. The distance between the sampling station and the Brazil Current front correlated significantly with chlorophyll-a, nitrate and phosphate. These results suggest that the wind is the main driver of biochemical and hydrographic variability at the study area, while the Brazil Current front meandering plays a secondary role in the internal shelf dynamics.

O presente trabalho teve por objetivo estudar o efeito do campo de ventos e do meandramento da Corrente do Brasil nas variabilidades hidrográfica e bioquímica ao largo da costa norte do Estado de São Paulo. Foram utilizados dados de temperatura, nutrientes e clorofila-a obtidos in situ mensalmente ao largo de Ubatuba entre dezembro de 2004 a abril de 2014, dados do campo de ventos do pacote Blended Sea Winds (NCDC/NOAA), além de Temperatura da Superfície do Mar e Clorofila-a da Superfície do Mar do sensor MODIS/AQUA. Os dados obtidos mostraram que na primavera o vento paralelo teve forte correlação com a temperatura em toda coluna de água, evidenciando a importância da intrusão remota nesta estação. No verão as altas correlações com o nitrato indicam a dominância de intrusão local. A correlação com a distância da Corrente do Brasil foi significativa com a clorofila-a, o nitrato e fosfato. Os resultados permitem inferir que o vento é o principal fator que determina a variabilidade hidrográfica e bioquímica na área de estudo, e que o meandramento da Corrente do Brasil teria papel secundário na dinâmica da plataforma continental interna. / The main goal of this work is to evaluate the effect of the wind field and Brazil Current meandering on hydrographic and biochemical variability off northern coast of Sao Paulo, Brazil. The dataset used were comprised of monthly samples of temperature, chlorophyll-a and nutrients acquired in situ in Ubatuba from December 2004 to April 2014, wind field derived from NCDC/NOAA Blended Sea Winds package, as well as sea surface temperature and sea surface chlorophyll remotely sensed by MODIS aboard Acqua satellite. Data analysis reveal a strong correlation of along-shore wind component with the water temperature in all depths at spring, pointing out the importance of remote intrusion and advection of South Atlantic Central Water at the sampling site. During summer, however, high correlation of said wind component with nitrate concentration show dominance of local intrusion processes. The distance between the sampling station and the Brazil Current front correlated significantly with chlorophyll-a, nitrate and phosphate. These results suggest that the wind is the main driver of biochemical and hydrographic variability at the study area, while the Brazil Current front meandering plays a secondary role in the internal shelf dynamics.