The objective of this work is to identify the factors that favors the movement of frontal systems over South America (SA) and their influences in the state of Alagoas (AL), Brazil and determine the synoptic patterns characteristic of the penetration events of fronts into the Tropics, besides testing new diagnostic tools to describe these systems and others. Twenty six frontal systems that direct or indirectly influenced the weather conditions over AL for the 2004 2006 period were analyzed. The cases were sorted out in four groups (G) according to the similar characteristics among the events. They were: G1 passage of the frontal system or its extremity over AL; G2 cloud band over AL, organized by the frontal tip over the Southern Tropical Atlantic (STA); G3 convective activity over AL, due to the frontal tip over STA and G4 passage of the frontal system or its tip over STA at the same latitude of the AL coast. The fronts were identified using different methods: classical, satellite imagery, equivalent potential temperature (θe) fields and advection of equivalent potential temperature (Aθe). The global model NCEP/NCAR Reanalysis data and infra-red images were used. In general, the fronts that reach AL are not associated with friagem events. The G1 events were found in all seasons of the year. The G2 cases were concentrated during Southern Hemisphere (SH) winter and onset of the transition to warmer months. The G3 events occur during the end of the transition to warmer months, SH summer and onset of the transition to colder months. No event fell in G4. The superposition of several factors is important to characterize the frontal influences in AL: frontal regeneration ahead of the main front, development of secondary fronts and possible instantaneous occlusion, interaction of the analyzed frontal with other frontal waves, interaction of the frontal tip with cyclonic perturbations over the continent (of baraclinic nature during winter months and of barotropic nature during summer months) and jet stream positioned to the north of its climatological position. The fronts responsible for convecdtive activity over AL, from November to March, are associated with the interaction of the Southern America Convergence Zone and one Upper Air Cyclonic Vortex. The presence of warm cored barotropic high pressure over SA inhibits the development of the frontal tip over the Brazilian coast during the winter months. The coupling between the upper air wave train of synoptic scale (identified by the meridional flux linking the exit of Polar Jet Stream to the entrance of the Subtropical Jet Stream) allows the merging of different frontal waves in low levels and the incursion of cold air equatorward, being responsible for the frontal regeneration and the formation of new cyclones in the family. The θe and Aθe fields are sufficient for the analyses and identification of the frontal systems, and should be part of an operational weather forecast suite. Based on these fields a conceptual model for the development of baroclinic cyclone in the Tropics is presented. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Este trabalho teve o objetivo de identificar os fatores que favorecem o deslocamento dos sistemas frontais sobre a América do Sul (AS) e suas influências sobre o Estado de Alagoas (AL). Procurou-se encontrar padrões sinóticos que expliquem os mecanismos e processos atmosféricos que comandam o deslocamento das frentes para regiões tropicais, além de testar novas ferramentas que possibilitem a melhor identificação dos sistemas envolvidos nesses processos. Assim, foi feita a analise de 26 sistemas frontais que influenciaram direta ou indiretamente as condições de tempo sobre o Estado de AL, para três anos (2004 a 2006). Os casos foram divididos em 4 grupos (G), de acordo com as características similares encontradas entre os eventos. G1 - passagem do sistema frontal, ou de sua extremidade, sobre o estado de AL; G2 - banda de nebulosidade sobre o Estado de AL, organizada pela extremidade frontal sobre o Atlântico Tropical Sul (ATS); G3 atividades convectivas sobre o Estado de AL, organizadas pela extremidade frontal sobre o ATS e G4 - passagem do sistema frontal, ou de sua extremidade, sobre o ATS, na mesma latitude da costa alagoana. As frentes foram identificadas por diversos métodos: sinótico clássico, dados de satélite e campos horizontais de temperatura potencial equivalente (θe) e advecção de temperatura potencial equivalente (Aθe). Foram utilizados dados de reanálise do modelo global NCEP/NCAR e imagens de satélite no canal infravermelho. Em geral, as frentes que chegaram até AL não estiveram associadas a eventos de friagem . Os eventos do G1foram encontrados em todas as estações do ano. Os casos do G2 se concentraram durante as estações de inverno austral e inicio da transição quente. Os eventos do G3 tenderam a ocorrer durante o fim da transição quente, verão austral e início da transição fria. Não houve eventos que satisfizessem as condições do G4. A sobreposição de vários fatores se torna importantes para as influências frontais em AL: regenerações frontais, novas ciclogêneses na frente principal, surgimento de frentes secundárias e possíveis oclusões instantâneas, interação da onda frontal analisada com outras ondas frontais, interação da extremidade frontal com perturbações ciclônicas sobre o continente (baroclínica nos meses de inverno e barotropica no verão) e corrente de jato posicionada ao norte da sua climatologia. De novembro a março, as frentes que organizaram atividades convectivas sobre AL estiveram associadas à interação da ZCAS e VCAN s. A atuação de uma Alta Barotrópica de Núcleo Quente sobre a AS oferece restrição para o desenvolvimento da extremidade frontal na costa do Brasil, durante os meses de inverno. O acoplamento entre os trens de onda de escala sinótica em altos níveis, identificado por um fluxo meridional que conecta a saída da Corrente de Jato Polar com a entrada da Corrente de Jato Subtropical, permite a fusão de ondas frontais distintas em baixos níveis e a incursão de ar frio em direção ao equador, podendo provocar a regeneração das frentes e a formação de novos ciclones na família. Os campos de θe e Aθe são eficientes para analise e identificação de sistemas frontais, devendo ser incorporados a previsão operacional do tempo. Com base nesses campos, foi proposto o modelo conceitual de desenvolvimento do ciclone baroclínico na região tropical.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo estudar as influências frontais sobre a Região Nordeste do Brasil. Procurando-se encontrar quais fatores são responsáveis pela formação de processos convectivos sobre esta Região, organizados pela extremidade frontal sobre o Atlântico Tropical Sul (ATS). Buscando-se, dessa forma, estabelecer um padrão de circulação para esses casos, o que poderá facilitar a previsão desses eventos. Assim, foi realizada a análise de 103 eventos de sistemas frontais, que influenciaram as condições de tempo sobre a Região Nordeste do Brasil, para o período de dez anos (2000-2009). Os casos foram divididos em dois grupos (G), de acordo com desenvolvimento ou não da convecção. G1- atividades convectivas sobre a região Nordeste do Brasil, organizadas pela extremidade frontal sobre o Atlântico Tropical Sul (ATS); G2 - banda de nebulosidade pouco ativa sobre a Região Nordeste do Brasil, organizada pela extremidade frontal, sobre o ATS. As frentes foram identificadas, utilizando-se métodos sinóticos clássicos e imagens de satélite. Foram utilizados dados de reanálise do modelo global do NCEP/NCAR, imagens de satélite do canal infravermelho e dados de radiossondagens. Após uma comparação entre os dois grupos foram definidos oito fatores dinâmicos (F) que influenciaram na formação de atividades convectivas associadas à extremidade frontal. Sendo esses fatores em baixos níveis: F1 Zona de Convergência Intertropical (ZCIT); F2 fluxo bifurcado sobre o Atlântico e convergência sobre o Nordeste; F3 borda oeste da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS). Em níveis médios: F4 convergência e cavado sobre o NEB; F5 cavado com eixo NW-SE; F6 cavado ciclone do HN. Em altos níveis: F7 cavado em 200 hPa; F8 Interação entre a AB e o VCAN. Foram analisados perfis termodinâmicos SkewT-LogP e os índices de instabilidade CAPE, K, TT e LI para avaliar o potencial de desenvolvimento convectivo sobre o NEB, para os eventos do G1 e G2. Durante o período de estudo foram verificados 68 casos do G1 e 35 casos do G2. Os casos do G1 foram encontrados durante todas as estações do ano, porém de forma muito mais frequente durante o verão austral e, muito raro durante o inverno, com apenas um caso. Em 11 oportunidades, esses casos estiveram relacionados com eventos de ZCAS. Os eventos do G2 foram mais frequentes durante o inverno austral e não foram observados durante o verão austral. Os fatores (F) para níveis inferiores foram encontrados com frequências semelhantes sendo que F1, F2 e F3 estiveram presentes respectivamente em 45, 50 e 43% dos casos estudados. Para níveis médios, o fator mais frequente foi o F4, presente em cerca de 60% dos casos. Para altos níveis, em 75% dos casos foi encontrada a interação entre a AB e o VCAN (F8). Com isso temos como padrões de circulação em maior frequência as interações F1/F4/F8; F2/F4/F8 e F3/F4/F8, em 25, 22 e 25%, respectivamente. A análise termodinâmica mostrou padrões semelhantes para os casos do G1 e do G2. Os índices de instabilidade CAPE e LI mostraram um forte potencial convectivo (com valores de CAPE acima de 1500 J/Kg) em 88% dos casos do G1 e 63% dos casos do G2, para 12 horas anteriores a atuação da zona frontal sobre o nordeste. Os índices K e TT não mostraram potencial convectivo para a quase totalidade dos casos do G1 e G2. Portanto, os processos convectivos organizados pela extremidade frontal ocorrem preferencialmente quando se tem confluência em níveis médios, e forte difluência em altos níveis. Tendo em níveis baixos convergência no escoamento e/ou atuação conjunta ao sistema frontal da ZCIT. A avaliação somente de índices de instabilidade não se mostrou eficiente para determinar os processos convectivos associados à zona frontal. Sendo os mecanismos dinâmicos preponderantes para o desenvolvimento desses processos.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-07-12T17:16:49Z No. of bitstreams: 1 ALEXSANDRA BARBOSA SILVA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2014.pdf: 3417534 bytes, checksum: 6274442eb8a5ef08a937200d6d28903c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T17:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALEXSANDRA BARBOSA SILVA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2014.pdf: 3417534 bytes, checksum: 6274442eb8a5ef08a937200d6d28903c (MD5) Previous issue date: 2014-03-11 / CNPq / O foco deste trabalho são as rajadas de vento registradas no Aeroporto Internacional de Salvador no período 2003-2011. Variáveis meteorológicas observadas à superfície na área do aeroporto, imagens de satélites meteorológicos e dados em pontos de grade são utilizados para analisar a variabilidade interanual, sazonal e horária das rajadas, identificar escalas e fatores físicos envolvidos através da análise em componentes principais, e diagnosticar as condições sinóticas de dois episódios selecionados. Foram contabilizadas 63 rajadas de vento, sendo 51% em 2003 e 2007. Ventos do setor sul são os mais frequentes e a frequência horária é mínima entre meia noite e 7 horas da manhã. Nos meses de maio de 2007 e 2009 o número de rajadas é máximo. Os fatores retidos na análise em componentes principais indicam a contribuição das escalas de tempo sinótica e diária nesses meses. O mês de maio de 2007 tem cinco registros de rajadas de vento, nos dias 10 e 11. Dentre elas está a mais intensa do período 2003-2011 (68,5 km/h). No mês de maio de 2009 também há cinco registros, todos no dia 22. A análise sinótica desses dias de rajadas evidencia o papel desempenhado por: (a) um sistema frontal austral no primeiro episódio (10-11 de maio de 2007), e (b) um cavado na área dos ventos alísios, no leste do Nordeste do Brasil, no segundo episódio (22 de maio de 2009). À exceção de uma, todas as rajadas de vento ocorreram na presença de nuvens de convecção profunda (cumulus congestus). A Coordenadoria da Defesa Civil de Salvador (CODESAL) registrou atendimentos nos dias das rajadas de vento associando a ocorrência dos desastres a fatores meteorológicos como ventos fortes. / The focus in this work is the wind gusts registered at the Salvador International Airport during the period 2003-2011. Surface meteorological variables observed within the airport area, meteorological satellite images and gridpoint data are used to analyze the wind gusts interannual, seasonal and hourly variability, to identify scales and physical factors involved by means of the principal component analysis, and to diagnose the synoptic conditions of two selected episodes. A total of 63 wind gusts were found; 51% occurred in 2003 and 2007, altogether. Gusts on the south sector of the wind rose are the most frequent. The hourly frequency of the gusts has a minimum between midnight and 7 A. M. May 2007 and 2009 have the maximum number of wind gusts. The factor loadings retained in the principal component analysis indicate the contribution of the synoptic and daily time scales in these months. On May 2007 there are five wind gusts, on the 10th and 11th, including the strongest of the period of study (68.5 km/h). On May 2009 there are five wind gusts also, on the 22th. The synoptic analysis of these gust days highlights the role played by: (a) an austral frontal system on the first episode (10-11 May 2007), and (b) a trough on the trades over the Northeast Brazil eastern area on the second episode (22 May 2009). All wind gusts, with exception of one, occurred in the presence of deep cumulus clouds (cumulus congestus). The Civil Defense of Salvador (CODESAL) indicates that the disasters registered on these days are due to meteorological factors such as strong winds.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-06-21T22:08:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Luciana_Barros_Pinto.pdf: 788461 bytes, checksum: 91031890e85094911f326f58561b6c67 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-06-21T22:45:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Luciana_Barros_Pinto.pdf: 788461 bytes, checksum: 91031890e85094911f326f58561b6c67 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-21T22:45:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Luciana_Barros_Pinto.pdf: 788461 bytes, checksum: 91031890e85094911f326f58561b6c67 (MD5) Previous issue date: 2006-02-11 / Sem bolsa / Nesse trabalho, foi feito um estudo das características radiativas e morfológicas, utilizando a técnica ForTrACC (Vila, 2004) e um estudo do ambiente sinótico e dos perfis verticais de algumas variáveis, utilizando o modelo BRAMS, do caso de Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) mais precipitante sobre o Rio Grande do Sul, ocorrido entre novembro de 2002 a fevereiro de 2003. O caso selecionado foi o do dia 19 e 20/02/2003, onde apenas um sistema foi o responsável pela precipitação registrada nas estações meteorológicas em superfície. Esse teve o ciclo de vida de 23 horas, com início às 13 UTC do dia 19/02/03, maturação às 04 UTC e dissipação às 11:30 UTC do dia 20/02/03. Durante todo esse período, apresentou topos frios com núcleos com temperatura abaixo de 210 K. Ficou evidenciado também, que o sistema teve um comportamento semelhante ao modelo conceitual, onde primeiro sofre uma forte convecção, atingindo valores menores de temperatura, para depois se expandir no estágio de maturação. Pode-se concluir que a relação entre a temperatura mínima sobre as estações que foram mais afetadas pelo sistema, e a precipitação registrada em superfície foi inversa, com os maiores valores de precipitação coincidindo com os menores valores de temperatura mínima. Pela simulação feita com o modelo BRAMS, com saídas de 1 em 1 hora, pode-se detalhar todo o ambiente sinótico onde o SCM encontrava-se durante seu ciclo de vida, sendo capaz de reproduzir as condições favoráveis para sua iniciação, desenvolvimento e dissipação. Também foi possível descrever o comportamento dos perfis verticais do vento, umidade específica, velocidade vertical e temperatura potencial equivalente, para cada etapa do ciclo de vida do sistema. / In this work, it was made a study of a Convective Mesoscale System(CMS) more precipitant on Rio Grande do Sul, occurred between November 2002 and February of 2003, where it was analyzed the: i) radioactive and morphologic characteristics the CMS, using the technique ForTrACC (Torres, 2004) and ii) sinoptic environment and vertical profiles of some meteorological variables, using BRAMS model. The selected case occurred on 19 and 20 February 2003, where just one system was the responsible for the precipitation registered in the meteorological stations in surface. This CMS had a life cycle of 23 hours, with beginning at 13 UTC from 02/19/03, maturation at 04 UTC from 02/20/03 and dissipation at 11:30 UTC from 02/20/03. During that whole period, it presented cold tops with nuclei with temperature below 210 K. It was evidenced also, that the system had similar behavior to the conceptual model, where first suffers a strong convection, reaching smaller values of temperature, for later to expand in the maturation phase. It can be ended that the relationship between the minimum temperature on the stations that were more affected for the system, and the precipitation registered in surface was inverse, with the higher precipitation values coinciding with the smallest values of minimum temperature. For the simulation made with the BRAMS model, using an interval of exits of 1 hour, could be detailed the whole synoptic environment where CMS was during its life cycle, being able to reproduce the favorable conditions for its initiation, development and dissipation. It was also possible to describe the behavior of the vertical wind profiles, specific humidity, vertical speed and equivalent potential temperature, for each stage of the system life cycle.

Com o intuito de estudar a resposta da Plataforma Continental Sudeste, e particularmente na Plataforma Continental de São Paulo (PCSP), aos ventos sinóticos, foram realizadas simulações numéricas através do modelo sECOM. As simulações prognósticas consideraram campos estratificados de temperatura e salinidade. Como forçante externa, foi introduzido o cisalhamento do vento de nordeste, típicos do centro de Alta Pressão do Atlântico Sul, e ventos sinóticos de sudoeste de um sistema frontal de baixa pressão (frente fria). Os resultados obtidos com a forçante vento atuando apenas no sul da PCSE mostraram que os ventos remotos são capazes de excitar perturbações do nível do mar sob a forma de Ondas de Plataforma Continental (OPC), principalmente na PCI e na PCM da PCSP. A velocidade de propagação da OPC foi entre 9.2 e 10.2 ms -¹ na região sul da PCSE. Na região norte, com maior variabilidade, os valores foram entre 2.4 e 5.0 ms -¹. O vento remoto de sudoeste foi capaz de inverter o sentido da corrente superficial de nordeste para sudoeste e, após a inversão, a corrente apresentou oscilação natural com período de 30 horas nas regiões próximas da atuação do vento. Nos experimentos com o vento atuando em toda a plataforma, as correlações do nível do mar entre as radiais de estudo foram máximas na PCI e na PCM da região sul da PCSE, com OPCs se propagando a 15.3 ms -¹. Na região norte, as OPCs apresentatam velocidades de 3.6 a 7.2 ms -¹, dependendo da velocidade das frentes frias. As simulações ainda revelaram ressonância da corrente superficial associada com a velocidade de propagação dos sistemas frontais, com correntes na região de Cananéia se amplificando com frentes se deslocando a 11.4 ms -¹. A região de Santos e Ubatuba apresentou corrente máxima com frentes se propagando a 9.5 ms -¹. As correntes superficiais geradas nas simulações de vento em toda a plataforma também apresentaram oscilações inerciais na PCM e PCE da PCSE, após a inversão dos ventos. / Numerical simulations were made using the sECOM model to study the response of the South Brazilian Bight (SBB), especially the São Paulo Continental Shelf (SPCS), to synoptic winds. Prognostic simulations were performed using a stratified sanility and temperature fields as initial conditions. Two different wind shear forcing were included: the northeast winds derived from the South Atlantic High, and the southweast synoptic winds from low pressure frontal systems. Results from the wind forcing experiments only in the south of SBB showed that the remote winds are capable of exciting sea level disturbances in the form of continental shelf waves (CSW), mainly in the inner and middle shelf of SPCS. Phase speed between 9.2 and 10.2 ms -¹ were found at southern of the SBB. The northern region showed high variability, with values between 2.4 e 5.0 ms -¹. Southwest remote wind was able to reverse the direction of the surface current from northeast to southweast. Such the inversion promoted natural oscillation of surface current with period of 30 hours in regions close to the wind action. In the wind experiments acting over the SBB, the cross correlation between the sea level of differents stations were highest at the southern portion of the inner and middle shelf, displaying CSW phase speed of 15.3 ms -¹. In the northern region, CSW phase speed ranges from 3.6 to 7.2 ms -¹, depending on the velocity of the frontal systems propagation. Numerical simulations results revealed the resonance of the surface current associated with the speed propagation of the frontal systems. Currents off Cananéia amplified when fronts propagate at speeds of 11.4 ms -¹. Continental shelf regions off Santos and Ubatuba exhibit maximum currents with fronts moving at 9.5 ms -¹. Surface currents resulting from local wind forcing showed the occurrence of inertial oscillations after the inversion of the winds, mainly in middle shelf and outer shelf of SBB.

O propósito deste estudo foi verificar a contribuição dos Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOLs) na precipitação observada no período chuvoso (AMJJ) e avaliar previsões sazonais de chuva obtidas do RegCM3 (Regional Climate Model version 3) no Leste do Nordeste do Brasil (LNB). Para a identificação subjetiva dos DOLs foram utilizadas imagens de satélite no infravermelho e os campos de linhas de corrente e vorticidade relativa em 700 e 850 hPa da reanálise ERA-Interim, nos períodos chuvosos de 2006 a 2010. Cerca de 90% dos cavados observados em 700 hPa estiveram associados aos 116 DOLs que atingiram o LNB. Isto fornece média de 23 DOLs por ano com pequena variabilidade interanual. Foram construídas composições de variáveis meteorológicas desde 2 dias antes (-2) até 2 dias depois (+2) dos DOLs atingirem o LNB. A circulação apresentou anomalia ciclônica e confluente, vorticidade relativa ciclônica e convergência entre os dias -2 e 0 em baixos níveis, principalmente em 1000 hPa. Encontraram-se anomalias negativas de radiação de onda longa emergente (ROLE) e de omega e positivas de umidade relativa. A composição de precipitação indicou que são responsáveis por: 70% ou mais da chuva do período chuvoso do litoral norte de Alagoas (AL) ao leste do Rio Grande do Norte (RN), 60% entre a Zona da Mata de AL e o Agreste do RN, e 50% entre Sergipe e demais áreas do RN. Em média, os DOLs apresentaram período de 5,3 dias, comprimento de onda de 4307 km e velocidade de fase de 9,5 m s-1. O RegCM3 simulou a observada propagação para oeste dos cavados em 850-700 hPa, bem como a precipitação associada, para dois eventos de DOLs ocorridos entre 21-25 de maio de 2006. Em termos sazonais, o RegCM3 com a parametrização de Grell previu o padrão espacial da chuva similar à observada, mas superestimou-a. A detecção de DOLs utilizando diagramas do tipo Hovmöller identificou ~68% dos eventos obtidos subjetivamente. Aplicação de algoritmo de tracking utilizando ROLE ou vorticidade mostrou-se insatisfatória no rastreamento de DOLs, identificando, através de ROLE, ~55% dos eventos obtidos subjetivamente. / This study purpose was to verify the contribution of Easterly Wave Disturbances (EWDs) in the observed precipitation over the eastern part of Northeast Brazil (ENEB) during rainy season (AMJJ) and evaluate seasonal rainfall forecasts from RegCM3 (Regional Climate Model version 3). For the EWDs subjective identification it was used infrared satellite images and ERA-Interim reanalysis streamlines and relative vorticity fields at 700 and 850 hPa, at the rainy periods from 2006 to 2010. About 90% of the observed troughs at 700 hPa were associated with 116 EWDs that reached the ENEB. This provides a 23 EWDs average per year with small interannual variability. Meteorological variables compositions were constructed from 2 days before (-2) until 2 days after (+2) EWDs reached the ENEB. The circulation showed cyclonic and confluent anomaly, cyclonic relative vorticity and convergence between days -2 and 0 in low levels, mainly in 1000 hPa. Negative anomalies were found for outgoing longwave radiation (OLR) and omega whereas relative humidity presented positive anomaly. The precipitation composition indicated that the EWDs account for: 70% or more of rainy seasons precipitation from northern coast of Alagoas (AL) to the eastern Rio Grande do Nortes (RN), 60% from ALs Zona da Mata to the RNs Agreste, and 50% between Sergipe and the other RN areas. On average, the EWDs presented a 5.3 days period, a wavelength of 4307 km and phase velocity of 9.5 m s-1. The RegCM3 simulated the observed westward troughs propagation at the 850-700 hPa levels, and their associated precipitation as well, for two EWDs occurred between 21 and 25 May 2006. For seasonal simulations, the RegCM3 with Grell parameterization predicted the spatial pattern similar to the observed rain, but overestimated it. Approximately 68% of the events subjectively obtained EWDs were also identified using Hovmöller diagrams. The tracking algorithm using OLR or vorticity was unsatisfactory in the detection of EWDs, identifying with OLR ~55% of the events subjectively obtained.

Este trabalho teve como objetivo analisar as condições meteorológicas favoráveis e desfavoráveis à dispersão de poluentes, com ênfase no ozônio, nas áreas urbanas associadas à Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e a Grande Santiago (GS). Medidas de concentração de estações localizadas em ambas as áreas de estudo foram utilizadas para determinar o comportamento médio, o número de ocorrências de ultrapassagens de padrão de qualidade do ar e o aumento noturno das concentrações de ozônio num período de dez anos. Foi encontrado que o máximo horário acontece próximo das 14 horas (horário local) nas duas regiões, e que existe uma tendência à diminuição no número de ultrapassagens do padrão de qualidade do ar associado a este poluente. Na RMSP é possível observar um máximo secundário durante a madrugada, enquanto que este fenômeno não é claramente observado nos valores médios de concentração na GS. Com dados da Reanálise do NCEP/NCAR foi visto que a ocorrência deste fenômeno está associada a configurações sinóticas específicas na GS, enquanto que na RMSP não existe padrão sinótico específico que diferencie casos com e sem aumento de ozônio noturno. Um novo módulo fotoquímico (NPM), contendo 95 reações foi inserido no modelo BRAMS na tentativa de melhorar o prognóstico das concentrações de poluentes, principalmente em relação ao ozônio. O NPM mostrou melhor desempenho que o módulo fotoquímico original do modelo (SPM; Simple Photochemical Module) para todos os poluentes considerados, salvo o ozônio, para o qual o SPM apresentou melhores índices estatísticos em 5 das 7 estações avaliadas. As características locais associadas à ocorrência simultânea ou não de aumento na concentração de ozônio foram estudadas utilizando o modelo BRAMS com o módulo SPM ativado, sendo verificado que o aumento de ozônio na RMSP está associado, principalmente, ao transporte vertical deste poluente a partir de níveis mais elevados da atmosfera, enquanto que o transporte horizontal é a maior contribuição para o aumento das concentrações de ozônio durante o período noturno na GS. / This work aimed to analyze the favorable and unfavorable meteorological conditions for pollutant dispersion, especially ozone, at the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) and the Greater Santiago (GS). Ozone concentration measurements from stations located in both urban areas were used to determinate the mean behavior, the number of standard air quality exceedances and the increase on nocturnal ozone concentration over a 10 years period. It was found that the diurnal maximum occurs around 14 local time in both urban areas, and that there is a diminishment tendency of the total cases of standard air quality exceedances during all period. A secondary maximum of ozone concentration was observed in MASP at night, which was not clearly seen on mean values over GS. By using the NCEP/NCAR Reanalysis data it was seen that the occurrence of this phenomenon is associated to specific synoptic patterns for GS, while there is no specific synoptic pattern for the MASP cases, with or without nocturnal increase in ozone concentrations. A New Photochemical Module (NPM), containing 95 reactions was coupled to BRAMS model in an attempt to improve the prediction of air pollutants, especially ozone. The NPM showed a better performance than the original module, the SPM (Simple Photochemical Module), for all considered pollutants but ozone. For this pollutant, the SPM presents better statistical indexes for 5 of the 7 stations analyzed. The local characteristics related to simultaneous occurrence of nocturnal ozone increase was studied using the SPM-BRAMS model, which showed that the secondary nocturnal maximum of ozone concentrations in MASP are related to vertical transport of this pollutant from higher levels of the atmosphere to the surface, while the horizontal transport is a major contributor to the increase of ozone concentrations in the GS during the night.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / An investigation of the atmospheric environments prone to severe convective weather is conducted for the subtropics of South America, east of the Andes Mountain Range. Upper air soundings valid at 00Z and 12Z for six sounding sites in subtropical South America (namely, Porto Alegre/BRA, Florianópolis/BRA, Curitiba/BRA, Foz do Iguaçu/BRA, Resistência/ARG e Buenos Aires/ARG) are employed to generate a short 12-yr climatology (from January 1998 to December 2009) of some of the main necessary ingredients for severe thunderstorm development: moisture availability, conditional instability, and vertical wind shear (VWS). The goal of the climatology is to document the typical magnitudes and seasonal variability of those ingredients with the aid of convective parameters. Threshold magnitudes for such parameters were objectively determined (via quantile analysis) and tested as cut-off criteria utilized to discriminate the severe weather environments. To that end, classic North-American threshold values extracted from the literature were also tested and the results compared vis-à-vis the South-American counterparts. Distinct combinations of such thresholds were employed to select atmospheric profiles theoretically conducive to severe thunderstorms and tornadoes. Atmospheric profiles obtained from the NCEP-NCAR Reanalysis data valid at 18Z were also used. The time and space distribution of the selected severe weather profiles were examined, emphasizing the seasonal variation and geographic distribution. From these sampled profiles, composite analysis were built for and Principal Component Analysis were applied to relevant meteorological variables at distinct vertical levels in order to search for the associated synoptic-scale patterns. The climatology succesfully reproduced the expected seasonal behavior of parameters that are indicative of conditional instability and VWS. Compared to the North-American climatology, the magnitudes found for the 700-500hPa lapse rates, 0-6km bulk shear and height of the LCL were lower in South America. The seasonal variability and space distribution of the severe weather profiles suggest that there exists an equatorward [poleward] displacement of the severe weather activity as winter [summer] approaches. The synoptic pattterns associated with the severe weather environments is different from those traditionally recognized for North America, particularly at the surface. / Neste trabalho é realizada uma investigação dos ambientes favoráveis ao desenvolvimento de convecção severa nos subtrópicos da América do Sul (AS) à leste dos Andes. Sondagens de ar superior das 00Z e 12Z de seis estações distribuídas na região subtropical da AS (quais sejam: Porto Alegre/BRA, Florianópolis/BRA, Curitiba/BRA, Foz do Iguaçu/BRA, Resistência/ARG e Buenos Aires/ARG), foram utilizadas para gerar uma pequena climatologia (12 anos; de janeiro de 1998 a dezembro de 2009) de alguns dos principais ingredientes necessários para o desenvolvimento de convecção severa: oferta de umidade, instabilidade condicional termodinâmica e cisalhamento vertical do vento (CVV). A climatologia visou documentar as magnitudes típicas e a variação sazonal destes parâmetros para a região de interesse. Valores significativos dos parâmetros foram objetivamente identificados via análise de quantis e testados como limiares combinados para salientar ambientes favoráveis ao desenvolvimento de tempestades severas. Limiares para a América do Norte documentados na literatura também foram testados para este fim e confrontados com os respectivos valores da amostragem sul-americana. Diferentes combinações destes limiares foram empregadas para se extrair os perfis atmosféricos considerados teoricamente favoráveis a tempestades severas e tornados. Perfis de tempo severo também foram extraídos dos dados da Reanálise do NCEP-NCAR válidos às 18Z. Foi examinada a distribuição temporal e espacial destes ambientes de tempo severo explorando sua sazonalidade e distribuição geográfica. Partindo destes perfis, foram analisados os padrões sinóticos predominantes na região através da composição média e Análise de Componentes Principais para as variáveis meteorológicas mais relevantes em diferentes níveis verticais. A climatologia reproduziu bem o comportamento sazonal esperado dos parâmetros de instabilidade termodinâmica e CVV. Em comparação com a climatologia da América do Norte encontrou-se para a América do Sul valores mais baixos de lapse rates na média troposfera, CVV na camada entre 0-6km, e altura do NCL. A distribuição sazonal e espacial dos perfis de tempo severo sugere uma migração geográfica das condições de tempo severo das latitudes mais baixas [altas] para as latitudes mais altas [baixas] à medida que nos aproximamos dos meses de verão [inverno]. O padrão sinótico de tempo severo na América do Sul é diferente daquele tradicionalmente documentado para a América do Norte, especialmente em superfície.

Le brouillard est un phénomène météorologique très difficile à prévoir, même à très courte échéance, en raison de sa grande variabilité spatiale et temporelle qui est due à des interactions complexes entre divers processus physiques. Dans cette thèse, les caractéristiques météorologiques locales et les processus synoptiques favorables aux brouillards sur la région du Grand Casablanca (Maroc) sont examinés à l'aide des observations horaires aux deux stations météorologiques permanentes de cette région côtière. Un algorithme de classification objectif est développé et utilisé pour classer les événements en des types de brouillard les plus rencontrés. Cette étude climatologique a mis en évidence que le brouillard a le plus souvent un caractère localisé et que le type d'advection-rayonnement est le plus fréquent sur la région, suivi des types d'affaissement de stratus et de rayonnement. Quand le brouillard intéresse simultanément les deux stations, la probabilité d'observer deux types différents est assez élevée. Les processus advectifs liés à la circulation de brise de mer au cours de l'après-midi, suivis de ceux radiatifs en début de nuit jouent un rôle important dans la formation du brouillard sur la région. Des simulations numériques à l'aide du modèle Méso-NH sont réalisées. Ces simulations ont confirmé que les processus physiques impliqués dans le cycle de vie du brouillard peuvent être différents selon la nature géographique de la surface. Elles ont aussi mis en évidence que la prévision numérique du brouillard en zone côtière est sensible à la température de la surface de la mer, à la topographie locale, et à l'occupation du sol. De plus, la prévision du brouillard côtier dépend fortement de la capacité du modèle à reproduire correctement la circulation de brise au cours de l'après-midi et les processus radiatifs en début de nuit. Les simulations systématiques des cas de brouillard de l'hiver 2013-2014 a montré la capacité du modèle Méso- NH à reproduire l'occurrence du brouillard avec néanmoins un taux relativement élevé de fausses alarmes, en particulier à la station côtière. / The prediction of fog remains a challenge due to its time and space variability and to the complex interaction between the numerous physical processes influencing its life cycle. During the first stage of this thesis, the local meteorological and synoptic characteristics of fog occurrence over the Grand Casablanca region (Morocco) are investigated. To achieve this, hourly surface meteorological observations, at two synoptic stations of this coastal region, are used. An objective fog-type classification has been developed in this work and used to discriminate the fog events into the well known types. This fog climatology points out that the fog is often localized and that it is predominantly of advection-radiation type, followed by fog resulting from cloud base lowering and radiation fog. Besides, two different fog types can occur when fog simultaneously concerns the two stations. The advective processes associated with sea breeze circulation during the daylight, followed by the radiative processes often leads to fog formation over this coastal region. Numerical simulations are performed later using the meso-scale non-hydrostatic model Meso-NH. These simulations confirm that the physical processes, governing the life cycle of fog, can be different according to the physiographic features of the area. Moreover, the numerical prediction of coastal fog over heterogeneous area is very sensitive to sea surface temperature, land local topography and land cover. It also depends on the model's ability to reproduce the sea breeze circulation during the daylight followed by the radiative processes early in the night. The systematic numerical simulations of the fog events that occurred during the winter 2013-2014 indicate the Meso-NH's ability to well capture the fog occurrence with a relatively high false alarm rate, particularly over the coastal station.

MENVSC / Department of Geography and Geo-Information Sciences / Out of all rain-producing weather systems, cut-off lows (COLs) are linked with the occurrence of high impact rainfall and in some cases short-lived floods which can last for 24 hours over South Africa. This study examined the characteristics associated with the present occurrence of the severe COL systems over South Africa from 2011 to 2017. The accuracy of the 4.4 km Unified Model (UM) which is currently in use for simulating areas of deep moist convection in South Africa was evaluated. The UM simulated geopotential height at 500 hPa as well as the associated 24 hours precipitation which were compared against the daily fields of geopotential height and 6-hourly precipitation from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). COL events were categorized and analyzed according to the associated surface circulation patterns at 850 hPa. The seasonal distribution and duration of the systems over northern (10°E-33°E //22°-32°S) and southern (10°E-33°E //32°-35°S) regions of the study area were also analyzed. Results show COL systems shifting with season towards the north eastern parts of the country, with an increased number of events during the austral winter season during the study period. Systems which lasted for long time were observed during the austral winter and spring seasons. The UM tends to simulate areas of heavy precipitation accurately with poor simulation during the initial stages of the systems. The UM provided a more realistic-looking closed geopotential height and rainfall fields for systems which are coupled with a cold front at the surface. Application of the knowledge about the evolution in the characteristics of COL events from this study can improve the operational forecasting of these weather systems over the country. / NRF