Os meandros da Corrente do Brasil ao largo do sudeste brasileiro s~ao singulares em termos de sua composic¸ ~ao termohalina. Estes v´ ortices, principalmente na regi~ao de Cabo Frio e Cabo de S~ao Tom´e, constituem um sistema integrado a ressurg^encia costeira e a pr´opria Corrente do Brasil, caracterizando um sistema din^amico que propomos denominar Corrente do Brasil-v ´ ortice-ressurg^encia. Apresentamos uma metodologia de construc¸ ~ao de modelos param´etricos das feic¸ ~oes oceanogr´aficas (ou Modelos de Feic¸ ~ao) que comp~oem o sistema. Estes modelos s~ao capazes de construir tridimensionalmente feic¸ ~oes oceanogr´aficas individuais a partir de dados sin´oticos de superf´?cie e fundo para elaborac¸ ~ao de campos iniciais de modelos num´ericos, com o objetivo de compreender a interac¸ ~ao do sistema din^amico Corrente do Brasil-v´ ortice-ressurg^encia. Atrav´es da simulac¸ ~ao num´erica dos campos iniciais baseados nos Modelos de Feic¸ ~ao investigamos o processo que conduz `a assimetria termohalina dos v´ ortices da Corrente do Brasil, acima descrita. Esta foi devida a aproximac¸ ~ao desses v´ ortices junto ao talude continental e ao ajustamento barocl´?nico das correntes `as menores profundidades. Verificamos, ainda, que a penetrac¸a~o da A´ gua Central do Atla^ntico Sul pela camada de Ekman de fundo n~ao tem efeito significativo na estrutura dos v´ ortices. Realizamos experimentosnum´ericos adicionais com o objetivo de investigar quais os tipos de instabilidade geof´?sica estariam envolvidas no fen^omeno do crescimento dos meandros e v´ ortices da Corrente do Brasil. Analisando os resultados atrav´es de c´alculos de convers~ao de energia pudemos concluir que o sistema Corrente do Brasil-v´ ortice-ressurg^encia apresenta instabilidade mista ( barotr ´opica e barocl´?nica). Contudo, verificamos quantitativamente que a instabilidade barocl´?nica foi dominante. O sistema, no entanto, mostrou-se sens´?vel `a ac¸ ~ao da tens~ao de cisalhamento do vento de nordeste na regi~ao e consequentemente `a ressurg^encia costeira. Interpretamos tal sensibilidade como fator respons´avel pela relev^ancia da instabilidade barotr ´opica no processo de crescimento dos meandros da Corrente do Brasil. Por fim, verificamos que um meandro cicl ^onico frontal, quase-estacion´ario, em condic¸ ~oes especiais de crescimento por mecanismo de instabilidade, pode auxiliar no estabelecimento da ressurg^encia costeira. O v´ ortice do Cabo de S~ao Tom´e simulado apresenta velocidade de fase muito baixa e cresce em direc¸ ~ao a oceano aberto, de forma praticamente perpendicular `a quebra de plataforma. Logo, o crescimento do vo´ rtice de Cabo de Sa~o Tome´ faz com que o mesmo advecte A´ gua Costeira para seu interior provocando, por continuidade, afloramento da A´ gua central do Atla^ntico Sul junto `a costa. Assim, podemos dizer que h´a, de fato, uma interac¸ ~ao entre o sistema costeiro e a atividade de meso-escala da Corrente do Brasil. / The Brazil Current meanders off the Brazilian southeast coast are unique in terms of their thermohaline structure. These eddies, especially off the Cape Frio and S~ao Tom´e region constitute an integrated system with the Brazil Current and the coastal upwelling, characterizing a dynamic system which we propose to nominate as Brazil Current-eddy-upwelling system. We present a methodology of parametric model construction of the oceanographic features (or Feature Models) which compose the inferred system . These models are capable of three-dimensionally building independent the relevant features from synoptic surface and bottom data in order to compose the initial fields for numerical models with the objective of understanding the dynamics of the interaction of Brazil Current-eddy-upwelling system. By means of numerical simulation usingthe initial fields based on the Feature Models, we investigated the process which conducts to the thermohaline asymmetry of the eddies in the Brazil Current as mentioned above. This is due to the baroclinic approximation of the currents to shallower depths. The penetration of the Central Water in the South Atlantic by the bottom Ekman layer does not have a significant effect on the eddy structure. Additional numerical experiments were carried out with the objective of unders tanding which of the geophysical instabilities were involved in the growth of the Brazil Current meanders and eddies. The results analyzed through calculation of energy conversion allowed us to conclude that the Brazil Current-eddie-upwelling system presents mixed instability (barotropic and baroclinic). However, the baroclinic instability is dominant and is mostly associated to the vertical shear of the oceanic currents. The system, however,was sensitive to the action of the northeast wind shear and consequently to the coastal upwelling. Such sensibility was interpreted as the main responsible for the relevance of barotropic instability in the growth process of meanders in the Brazil Current. Lastly, we verified that a quasi-stationary frontal cyclonic meander, in special growth conditions by instability mechanisms, mayhelp in establishing coastal upwelling. The simulated S~ao Tom´e Cape Eddy presented a very low phase velocity and grew towards the open sea, almost perpendicularly to the continental shelf break. Therefore, the growth of the S~ao Tom´e Cape Eddy advects Coastal Water into its center and, therefore, lead to upwelling of South Atlantic Central Water near the coast. We can therefore say that there are in fact interaction mechanisms between the coastal system and the meso-scale activity of the Brazil Current.

O sistema de correntes composto pela Corrente do Brasil (CB) e Corrente de Contorno Intermediária (CCI), 20°S e 28°S, são talvez um dos menos estudados sistemas de correntes de contorno subtropical de todo oceano. Dentro desta região, a CB desenvolve vigorosos meandros e vórtices. Uma combinação de simulações numéricas e estudos observacionais representam importantes ferramentas para investigar este fenômeno. Medidas diretas de velocidade são raras e usualmente restritas a curtos intervalos de tempo, para que padrões de longo termo sejam descritos. Similarmente, dados hidrográficos quase sinóticos e dados de ADCP são esparsos. Por outro lado, dados de XBT armazenados pela Marinha do Brasil são abundantes. Investigaremos aqui como que perfis de temperatura (T) amostrados por XBT podem complementar a climatologia regional e serem utilizados para gerar campos de inicialização e assimilação para modelos numéricos. Um método para a construção de perfis sintéticos de salinidade (S) é proposto considerando o complexo padrão da curva TS da região, o formato do perfil da temperatura in situ e a salinidade superficial. Mais especificamente, salinidade superficial e o perfil adimensional da temperatura in situ são usados para a reconstrução da salinidade nos primeiros 200 m da coluna de água, para perfis com profundidade local superior a 1899 m. O perfil não dimensional da salinidade climatológica é usado para as reconstruções no intervalo de 900-1300 m. Este perfil é então redimensionalizado usando valores estimados pela relação TS climatológica em seus extremos. A reconstrução do perfil de salinidade nas demais porções da coluna de água se dá pelo ajuste linear de um polinômio S(T), para cada intervalo de 25 m. Também é necessária a extrapolação dos perfis verticais de temperatura a partir da profundidade máxima de 1800 m (máxima profundidade das sondas de XBT) até o fundo. Propusemos aqui a utilização de um perfil climatológico de T não dimensional, para então fazer a redimensionalização e extensão da estrutura vertical de temperatura até a profundidade local. Cálculos geostróficos utilizando dados provenientes de cruzeiros hidrográficos quase sinóticos são empregados para testar a metodologia. Uma comparação entre o método proposto e as velocidades geostróficas calculadas por outras metodologias é conduzida. Esta comparação inclui velocidades geostróficas calculadas mediante salinidade constante (S=35), uma adaptação da teoria baseada em ajustes polinomiais para a curva TS, e mediante um polinômio ajustado diretamente entre anomalia do volume específico e temperatura. O método proposto neste trabalho foi o que melhor reproduziu, em termos médios, a estrutura vertical de correntes e o respectivo transporte de volume associado, dentre todos aqueles testados. Em particular, o transporte de volume da CB foi praticamente idêntico ao valor obtido com os campos in situ. / The Brazil Current (BC) and the Intermediate Western Boundary Current (IWBC) between 20°S and 28°S are perhaps two of the less studied subtropical boundary currents of the world ocean. Within this region, the BC develops vigorous meanders and rings. A combination of numerical simulations and observational studies are important tools to unravel these phenomena. Direct current measurements are rare and usually too short to depict the mean, long term circulation patterns. Similarly, quasi-synoptic hydrographic and ADCP data in the region are sparse. On the other hand, XBT data archived by the Brazilian Navy are abundant. Here we investigate how XBT temperature (T) profiles may improve the study region climatology and be used to generate initialization fields for numerical models. A method for constructing synthetic salinity (S) profiles is proposed considering the complex shape of the TS curve of the area, the shape of the in situ temperature profile and surface salinity. More specifically, surface salinity and nondimensionalized in situ temperature profiles are used for reconstructing salinity in the upper 200 m of the water column for locations with local depth greater than 1899 m. The mean nondimensionalized climatological salinity profile is used for the depth interval between 900 and 1300 m. The nondimensionalized profile is then redimensionalized using values estimated by the climatological TS relationship in its extrema. The salinity vertical profile of the remaining portions of the water column by linear fitting S to T each 25 m interval. It is also necessary to vertically extrapolate the temperature profiles from 1800 m (maximum depth reached by the XBT probes) to the ocean bottom. We propose using the nondimensionalized climatological T profile and the values of the temperature sampled at 1800 m as well as the bottom climatological temperature to redimensionalize it and extend the temperature vertical structure to the local depth. Geostrophic calculations using data from recent quasi-synoptic hydrographic surveys in the area are employed to test the methodology. A comparison between the currently proposed method and the geostrophic velocities calculated by other techniques is conducted. This comparison also includes geostrophic velocity estimates considering: constant salinity (S=35), an adaptation of classical techniques based solely on the TS curve shape, and by direct relating specific volume anomaly and temperature. The method proposed in this work is the one which best reproduces the current vertical structure and current volume transport in mean terms among all tested. In particular, the BC volume transport is virtually identical to the values obtained with the in situ fields.

O sistema de correntes de contorno oeste que flui ao largo da costa leste brasileira entre 15°S e 22°S, é composto pela Corrente do Brasil (CB) fluindo para sul, a Sub-Corrente Norte do Brasil (SNB) fluindo para norte e a Corrente de Contorno Oeste Profunda (CCP) também fluindo para sul. Vigorosos meandros e vórtices são observados à jusante dos Bancos de Abrolhos (BA) e Royal Charlotte (BRC) e da Cadeia Vitória-Trindade. O objetivo central desta dissertação é o estudo da estabilidade deste sistema de correntes, aqui denomidado Sistema CB-SNB-CCP, utilizando o modelo oceânico da Universidade de Princeton (POM) em um cenário idealizado. Buscamos responder o quão instável é este sistema e quais seriam as características das ondas instáveis geradas a fim de contribuir para o conhecimento acerca da rica dinâmica de meso-escala observada nesta região. Objetivamos também, elucidar o papel dos BA e BRC nesta dinâmica. Embasados na alta baroclinicidade do sistema de correntes de contorno ao largo do sudeste brasileiro, optamos por representar o escoamento CB-SNB-CCP através de um modelo paramétrico do campo de massa, calibrado com os dados hidrográficos oriundos dos Cruzeiros Abrolhos [Silveira et al., 2006]. Mantendo o caráter idealizado do estudo, também empregamos topografia de fundo analítica, onde representamos o talude da região por uma função tangente hiporbólica. O BA e o BRC foram aproximados através de funções gaussianas devidademente ajustadas aos contornos da isóbata de 80 m extraídas do conjunto ETOPO 2. Para identificar os mecanismos de crescimento das possíveis ondas instáveis, calculou-se o balanço de energia das simulações realizadas de acordo com o método de [Xue & Bane, 1997]. Os resultados de três experimentos numéricos realizados sugerem que o sistema CB-SNB-CCP é instável. Ciclones quase-estacionários do lado costeiro da CB surgem como o principal modo de variabilidade desta corrente. De acordo com a análise do balanço energético, o crescimento dessas feições resulta primariamente de instabilidade baroclínica do escoamento. A escala horizontal típica das ondas e vórtices instáveis modelados é dada pelo raio de deformação interno, como esperado pela teoria de instabilidade baroclínica de escoamentos realisticamente estratificados. Em particular, os resultados do experimento com o BA e o BRC idealizados comprovam que estes funcionam como gatilhos para o desenvolvimento de ondas instáveis, favorecendo amplamente o crescimento das estruturas verticais. Os trens de onda instáveis quase-estacionários aqui obtidos sugerem que provavelmente o meandramento da CB observado em latitudes que se estendem até 28°S pode ser parte de um único sistema que se origina na região dos BA e BRC. / The western boundary currents system that flows off the eastern brazilian coast between 15°S e 22°S is composed by the southward-flowing Brazil Current (BC), the northward-flowing North Brazil Under Current (NBUC) and the Deep Western Boundary Current (DWBC) that flows south. Vigorous meanders and eddies are observed downstream of the Abrolhos (AB) and Royal Charlotte Banks (RCB) and the Vitória-Trindade Ridge. The main goal of this dissertation is to study the stability of this currents system, hereby named BC-NBUC-DWBC system, using the Princeton University Ocean Model (POM) in an idealized scenerio. We seek to answer how unstable is this system and what are the characteristics of the unstable waves in order to contribute to the understanding of the rich mesoescale dynamics observed in this region. We also aim to elucidate the role of the AB and of the RCB on this dynamics. Based on the high degree of baroclinicity of the western boundary currents system off the southeastern brazilian coast, we opted to represent the BC-NBUC-DWBC system through a parametric model of the mass field, calibrated with hydrographic data from the Abrolhos Cruises [Silveira et al., 2006]. Maintaining the idealized character of the study, we have also employed an analytical bottom topography, in which the region\'s continental slope is approximated by hyperbolic tangent function. The AB and RCB were approximated by gaussian functions properly adjusted to the 80 m isobath extracted from the ETOPO 2 database. To identify the growth mecanism of the unstable waves, the energy budget of the simulations was calculated according to [Xue & Bane, 1997]. The results from the three experiments conducted here suggest that the BC-NBUC-DWBC system is indeed unstable. Quasi-stationary cyclones in the coastal side of BC arise as the main mode of variability of this current. According to the energy budget analisys, the growth of these features results primarily from baroclinic instability of BC-NBUC-DWBC flow. The typical horizontal scale of the modeled unstable waves and eddies is given by the internal radius of deformation, as expected by baroclinic instability theory of realistically stratified flows. The quasi-stationary unstable wave trains modeled in the present study also suggest that the meandering of the BC observed down to 28°S are probably part of a single system that originates at the AB and RCB region.

Os meandros da Corrente do Brasil ao largo do sudeste brasileiro s~ao singulares em termos de sua composic¸ ~ao termohalina. Estes v´ ortices, principalmente na regi~ao de Cabo Frio e Cabo de S~ao Tom´e, constituem um sistema integrado a ressurg^encia costeira e a pr´opria Corrente do Brasil, caracterizando um sistema din^amico que propomos denominar Corrente do Brasil-v ´ ortice-ressurg^encia. Apresentamos uma metodologia de construc¸ ~ao de modelos param´etricos das feic¸ ~oes oceanogr´aficas (ou Modelos de Feic¸ ~ao) que comp~oem o sistema. Estes modelos s~ao capazes de construir tridimensionalmente feic¸ ~oes oceanogr´aficas individuais a partir de dados sin´oticos de superf´?cie e fundo para elaborac¸ ~ao de campos iniciais de modelos num´ericos, com o objetivo de compreender a interac¸ ~ao do sistema din^amico Corrente do Brasil-v´ ortice-ressurg^encia. Atrav´es da simulac¸ ~ao num´erica dos campos iniciais baseados nos Modelos de Feic¸ ~ao investigamos o processo que conduz `a assimetria termohalina dos v´ ortices da Corrente do Brasil, acima descrita. Esta foi devida a aproximac¸ ~ao desses v´ ortices junto ao talude continental e ao ajustamento barocl´?nico das correntes `as menores profundidades. Verificamos, ainda, que a penetrac¸a~o da A´ gua Central do Atla^ntico Sul pela camada de Ekman de fundo n~ao tem efeito significativo na estrutura dos v´ ortices. Realizamos experimentosnum´ericos adicionais com o objetivo de investigar quais os tipos de instabilidade geof´?sica estariam envolvidas no fen^omeno do crescimento dos meandros e v´ ortices da Corrente do Brasil. Analisando os resultados atrav´es de c´alculos de convers~ao de energia pudemos concluir que o sistema Corrente do Brasil-v´ ortice-ressurg^encia apresenta instabilidade mista ( barotr ´opica e barocl´?nica). Contudo, verificamos quantitativamente que a instabilidade barocl´?nica foi dominante. O sistema, no entanto, mostrou-se sens´?vel `a ac¸ ~ao da tens~ao de cisalhamento do vento de nordeste na regi~ao e consequentemente `a ressurg^encia costeira. Interpretamos tal sensibilidade como fator respons´avel pela relev^ancia da instabilidade barotr ´opica no processo de crescimento dos meandros da Corrente do Brasil. Por fim, verificamos que um meandro cicl ^onico frontal, quase-estacion´ario, em condic¸ ~oes especiais de crescimento por mecanismo de instabilidade, pode auxiliar no estabelecimento da ressurg^encia costeira. O v´ ortice do Cabo de S~ao Tom´e simulado apresenta velocidade de fase muito baixa e cresce em direc¸ ~ao a oceano aberto, de forma praticamente perpendicular `a quebra de plataforma. Logo, o crescimento do vo´ rtice de Cabo de Sa~o Tome´ faz com que o mesmo advecte A´ gua Costeira para seu interior provocando, por continuidade, afloramento da A´ gua central do Atla^ntico Sul junto `a costa. Assim, podemos dizer que h´a, de fato, uma interac¸ ~ao entre o sistema costeiro e a atividade de meso-escala da Corrente do Brasil. / The Brazil Current meanders off the Brazilian southeast coast are unique in terms of their thermohaline structure. These eddies, especially off the Cape Frio and S~ao Tom´e region constitute an integrated system with the Brazil Current and the coastal upwelling, characterizing a dynamic system which we propose to nominate as Brazil Current-eddy-upwelling system. We present a methodology of parametric model construction of the oceanographic features (or Feature Models) which compose the inferred system . These models are capable of three-dimensionally building independent the relevant features from synoptic surface and bottom data in order to compose the initial fields for numerical models with the objective of understanding the dynamics of the interaction of Brazil Current-eddy-upwelling system. By means of numerical simulation usingthe initial fields based on the Feature Models, we investigated the process which conducts to the thermohaline asymmetry of the eddies in the Brazil Current as mentioned above. This is due to the baroclinic approximation of the currents to shallower depths. The penetration of the Central Water in the South Atlantic by the bottom Ekman layer does not have a significant effect on the eddy structure. Additional numerical experiments were carried out with the objective of unders tanding which of the geophysical instabilities were involved in the growth of the Brazil Current meanders and eddies. The results analyzed through calculation of energy conversion allowed us to conclude that the Brazil Current-eddie-upwelling system presents mixed instability (barotropic and baroclinic). However, the baroclinic instability is dominant and is mostly associated to the vertical shear of the oceanic currents. The system, however,was sensitive to the action of the northeast wind shear and consequently to the coastal upwelling. Such sensibility was interpreted as the main responsible for the relevance of barotropic instability in the growth process of meanders in the Brazil Current. Lastly, we verified that a quasi-stationary frontal cyclonic meander, in special growth conditions by instability mechanisms, mayhelp in establishing coastal upwelling. The simulated S~ao Tom´e Cape Eddy presented a very low phase velocity and grew towards the open sea, almost perpendicularly to the continental shelf break. Therefore, the growth of the S~ao Tom´e Cape Eddy advects Coastal Water into its center and, therefore, lead to upwelling of South Atlantic Central Water near the coast. We can therefore say that there are in fact interaction mechanisms between the coastal system and the meso-scale activity of the Brazil Current.

O sistema de correntes de contorno oeste que flui ao largo da costa leste brasileira entre 15°S e 22°S, é composto pela Corrente do Brasil (CB) fluindo para sul, a Sub-Corrente Norte do Brasil (SNB) fluindo para norte e a Corrente de Contorno Oeste Profunda (CCP) também fluindo para sul. Vigorosos meandros e vórtices são observados à jusante dos Bancos de Abrolhos (BA) e Royal Charlotte (BRC) e da Cadeia Vitória-Trindade. O objetivo central desta dissertação é o estudo da estabilidade deste sistema de correntes, aqui denomidado Sistema CB-SNB-CCP, utilizando o modelo oceânico da Universidade de Princeton (POM) em um cenário idealizado. Buscamos responder o quão instável é este sistema e quais seriam as características das ondas instáveis geradas a fim de contribuir para o conhecimento acerca da rica dinâmica de meso-escala observada nesta região. Objetivamos também, elucidar o papel dos BA e BRC nesta dinâmica. Embasados na alta baroclinicidade do sistema de correntes de contorno ao largo do sudeste brasileiro, optamos por representar o escoamento CB-SNB-CCP através de um modelo paramétrico do campo de massa, calibrado com os dados hidrográficos oriundos dos Cruzeiros Abrolhos [Silveira et al., 2006]. Mantendo o caráter idealizado do estudo, também empregamos topografia de fundo analítica, onde representamos o talude da região por uma função tangente hiporbólica. O BA e o BRC foram aproximados através de funções gaussianas devidademente ajustadas aos contornos da isóbata de 80 m extraídas do conjunto ETOPO 2. Para identificar os mecanismos de crescimento das possíveis ondas instáveis, calculou-se o balanço de energia das simulações realizadas de acordo com o método de [Xue & Bane, 1997]. Os resultados de três experimentos numéricos realizados sugerem que o sistema CB-SNB-CCP é instável. Ciclones quase-estacionários do lado costeiro da CB surgem como o principal modo de variabilidade desta corrente. De acordo com a análise do balanço energético, o crescimento dessas feições resulta primariamente de instabilidade baroclínica do escoamento. A escala horizontal típica das ondas e vórtices instáveis modelados é dada pelo raio de deformação interno, como esperado pela teoria de instabilidade baroclínica de escoamentos realisticamente estratificados. Em particular, os resultados do experimento com o BA e o BRC idealizados comprovam que estes funcionam como gatilhos para o desenvolvimento de ondas instáveis, favorecendo amplamente o crescimento das estruturas verticais. Os trens de onda instáveis quase-estacionários aqui obtidos sugerem que provavelmente o meandramento da CB observado em latitudes que se estendem até 28°S pode ser parte de um único sistema que se origina na região dos BA e BRC. / The western boundary currents system that flows off the eastern brazilian coast between 15°S e 22°S is composed by the southward-flowing Brazil Current (BC), the northward-flowing North Brazil Under Current (NBUC) and the Deep Western Boundary Current (DWBC) that flows south. Vigorous meanders and eddies are observed downstream of the Abrolhos (AB) and Royal Charlotte Banks (RCB) and the Vitória-Trindade Ridge. The main goal of this dissertation is to study the stability of this currents system, hereby named BC-NBUC-DWBC system, using the Princeton University Ocean Model (POM) in an idealized scenerio. We seek to answer how unstable is this system and what are the characteristics of the unstable waves in order to contribute to the understanding of the rich mesoescale dynamics observed in this region. We also aim to elucidate the role of the AB and of the RCB on this dynamics. Based on the high degree of baroclinicity of the western boundary currents system off the southeastern brazilian coast, we opted to represent the BC-NBUC-DWBC system through a parametric model of the mass field, calibrated with hydrographic data from the Abrolhos Cruises [Silveira et al., 2006]. Maintaining the idealized character of the study, we have also employed an analytical bottom topography, in which the region\'s continental slope is approximated by hyperbolic tangent function. The AB and RCB were approximated by gaussian functions properly adjusted to the 80 m isobath extracted from the ETOPO 2 database. To identify the growth mecanism of the unstable waves, the energy budget of the simulations was calculated according to [Xue & Bane, 1997]. The results from the three experiments conducted here suggest that the BC-NBUC-DWBC system is indeed unstable. Quasi-stationary cyclones in the coastal side of BC arise as the main mode of variability of this current. According to the energy budget analisys, the growth of these features results primarily from baroclinic instability of BC-NBUC-DWBC flow. The typical horizontal scale of the modeled unstable waves and eddies is given by the internal radius of deformation, as expected by baroclinic instability theory of realistically stratified flows. The quasi-stationary unstable wave trains modeled in the present study also suggest that the meandering of the BC observed down to 28°S are probably part of a single system that originates at the AB and RCB region.

Variabilidades de longo período têm sido detectadas no padrão de ventos em larga escala no hemisfério sul, com base em dados observacionais, reanálises e modelos. Estudos recentes têm sugerido algumas respostas oceânicas a mudanças no padrão atmosférico, desde a migração da Frente Subtropical, ao aumento do Vazamento das Agulhas e à intensificação dos giros subtropicais (GS). Apesar da importância do Atlântico Sul (AS) na distribuição global de calor, ainda não está claro a variabilidade de sua circulação e suas respostas às mudanças no campo do vento em larga escala. O presente estudo tem como objetivo investigar, usando resultados de uma simulação com o modelo numérico HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), a variabilidade do transporte de volume da Corrente do Brasil (CB) em sua região central (∼30ºS) frente ao campo de vento da Reanálise I do NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Centers for Atmospheric Research). Os produtos do NCEP/NCAR apresentam intensificação e deslocamento em direção ao polo do cinturão de ventos de oeste no hemisfério sul (HS), o que ocasiona alteração do rotacional da tensão de cisalhamento do vento, ao longo de toda a bacia do AS, e a migração para sul das linhas de rotacional nulo e máximo em latitudes subtropicais. Mesmo com a intensificação do rotacional médio sobre o AS, a série computada do fluxo de retorno do transporte integrado de Sverdrup em 30ºS, através dos dados da reanálise, demonstram uma diminuição entre os anos de 1960 e 2010. Este comportamento é coerente com a tendência à redução do rotacional mediado zonalmente ao longo da mesma latitude. O transporte da CB computado com resultados do HYCOM apresenta uma tendência próxima à encontrada para o transporte de Sverdrup integrado, de cerca de 0,1 Sv por década, e estas apresentam correlação máxima de 0,6 com defasagem de 2 anos. Ao longo de 30°S, a leste da CB modelada, é encontrado um fluxo para norte identificado como o retorno de uma célula de recirculação, com transporte médio de 4,25±2,87Sv. Este fluxo também apresenta tendência à redução, a qual poderia estar relacionada com uma migração para sul de toda a estrutura da recirculação, acompanhando o deslocamento da confluência Brasil-Malvinas e da Frente Subtropical. O transporte residual na borda oeste (CB+Recirculação) apresenta uma intensificação do fluxo para sul, a qual poderia indicar um fortalecimento do GS, o que estaria em concordância com a intensificação e maior abrangência da Alta Subtropical observada no campo de Reanálise I. No entanto não foi encontrada correlação significativa entre o campo de vento e a variabilidade do transporte residual ao longo da fronteira oeste. / Long term variability has been detected in the South Hemisphere large-scale wind pattern, using models, reanalysis and observations. Recent studies have suggested an oceanic response to changes in the atmospheric pattern, such as the Subtropical Front migration, increase in the Agulhas leakage and intensification of the subtropical gyre (SG). Despite the importance of the South Atlantic in the global heat distribution, the variability of its circulation and response to changes in the large-scale wind field remains unclear. The current study aims to investigate, from a numerical simulation using HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), the variability of the Brazilian Current (BC) volume transport at its central region (∼30ºS) according to the wind field from Reanalysis I - NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research). The NCEP/NCAR results show an intensification and a poleward shift of the Southern Hemisphere westerly winds, leading changes in the wind curl along the SA, and a southern migration of the zero and maximum curl lines in subtropical latitudes. Even with the intensification of the mean wind curl over the SA, the time series of integrated Sverdrup return flow transport at 30ºS show a decrease between 1960 and 2010. This pattern is in agreement with the reduction trend in the zonal mean curl along the same latitude. The computed BC transport by HYCOM results present a similar trend to the integrated Sverdup transport (approximately 0.1 Sv per decade), with a 0.6 maximum correlation with a 2 year delay. Along the 30ºS, close to the western boundary, a north flow was identified as the return of a recirculation cell, with a 4,25±2,87 Sv mean transport. This flow also presents a reduction trend, which could be related to southern migration of the entire recirculation structure, following the Brazil-Malvinas confluence and Subtropical Front displacement. The residual transport at the western boundary (BC+Recirculation) shows an increase in the south flow that could indicates an increase of the SG, which is in agreement with the intensification and expansion of the Subtropical Ridge observed in the Reanalysis I. However, no significant correlation between the wind field and residual transport variability along the western boundary was found.

O sistema de correntes composto pela Corrente do Brasil (CB) e Corrente de Contorno Intermediária (CCI), 20°S e 28°S, são talvez um dos menos estudados sistemas de correntes de contorno subtropical de todo oceano. Dentro desta região, a CB desenvolve vigorosos meandros e vórtices. Uma combinação de simulações numéricas e estudos observacionais representam importantes ferramentas para investigar este fenômeno. Medidas diretas de velocidade são raras e usualmente restritas a curtos intervalos de tempo, para que padrões de longo termo sejam descritos. Similarmente, dados hidrográficos quase sinóticos e dados de ADCP são esparsos. Por outro lado, dados de XBT armazenados pela Marinha do Brasil são abundantes. Investigaremos aqui como que perfis de temperatura (T) amostrados por XBT podem complementar a climatologia regional e serem utilizados para gerar campos de inicialização e assimilação para modelos numéricos. Um método para a construção de perfis sintéticos de salinidade (S) é proposto considerando o complexo padrão da curva TS da região, o formato do perfil da temperatura in situ e a salinidade superficial. Mais especificamente, salinidade superficial e o perfil adimensional da temperatura in situ são usados para a reconstrução da salinidade nos primeiros 200 m da coluna de água, para perfis com profundidade local superior a 1899 m. O perfil não dimensional da salinidade climatológica é usado para as reconstruções no intervalo de 900-1300 m. Este perfil é então redimensionalizado usando valores estimados pela relação TS climatológica em seus extremos. A reconstrução do perfil de salinidade nas demais porções da coluna de água se dá pelo ajuste linear de um polinômio S(T), para cada intervalo de 25 m. Também é necessária a extrapolação dos perfis verticais de temperatura a partir da profundidade máxima de 1800 m (máxima profundidade das sondas de XBT) até o fundo. Propusemos aqui a utilização de um perfil climatológico de T não dimensional, para então fazer a redimensionalização e extensão da estrutura vertical de temperatura até a profundidade local. Cálculos geostróficos utilizando dados provenientes de cruzeiros hidrográficos quase sinóticos são empregados para testar a metodologia. Uma comparação entre o método proposto e as velocidades geostróficas calculadas por outras metodologias é conduzida. Esta comparação inclui velocidades geostróficas calculadas mediante salinidade constante (S=35), uma adaptação da teoria baseada em ajustes polinomiais para a curva TS, e mediante um polinômio ajustado diretamente entre anomalia do volume específico e temperatura. O método proposto neste trabalho foi o que melhor reproduziu, em termos médios, a estrutura vertical de correntes e o respectivo transporte de volume associado, dentre todos aqueles testados. Em particular, o transporte de volume da CB foi praticamente idêntico ao valor obtido com os campos in situ. / The Brazil Current (BC) and the Intermediate Western Boundary Current (IWBC) between 20°S and 28°S are perhaps two of the less studied subtropical boundary currents of the world ocean. Within this region, the BC develops vigorous meanders and rings. A combination of numerical simulations and observational studies are important tools to unravel these phenomena. Direct current measurements are rare and usually too short to depict the mean, long term circulation patterns. Similarly, quasi-synoptic hydrographic and ADCP data in the region are sparse. On the other hand, XBT data archived by the Brazilian Navy are abundant. Here we investigate how XBT temperature (T) profiles may improve the study region climatology and be used to generate initialization fields for numerical models. A method for constructing synthetic salinity (S) profiles is proposed considering the complex shape of the TS curve of the area, the shape of the in situ temperature profile and surface salinity. More specifically, surface salinity and nondimensionalized in situ temperature profiles are used for reconstructing salinity in the upper 200 m of the water column for locations with local depth greater than 1899 m. The mean nondimensionalized climatological salinity profile is used for the depth interval between 900 and 1300 m. The nondimensionalized profile is then redimensionalized using values estimated by the climatological TS relationship in its extrema. The salinity vertical profile of the remaining portions of the water column by linear fitting S to T each 25 m interval. It is also necessary to vertically extrapolate the temperature profiles from 1800 m (maximum depth reached by the XBT probes) to the ocean bottom. We propose using the nondimensionalized climatological T profile and the values of the temperature sampled at 1800 m as well as the bottom climatological temperature to redimensionalize it and extend the temperature vertical structure to the local depth. Geostrophic calculations using data from recent quasi-synoptic hydrographic surveys in the area are employed to test the methodology. A comparison between the currently proposed method and the geostrophic velocities calculated by other techniques is conducted. This comparison also includes geostrophic velocity estimates considering: constant salinity (S=35), an adaptation of classical techniques based solely on the TS curve shape, and by direct relating specific volume anomaly and temperature. The method proposed in this work is the one which best reproduces the current vertical structure and current volume transport in mean terms among all tested. In particular, the BC volume transport is virtually identical to the values obtained with the in situ fields.

Variabilidades de longo período têm sido detectadas no padrão de ventos em larga escala no hemisfério sul, com base em dados observacionais, reanálises e modelos. Estudos recentes têm sugerido algumas respostas oceânicas a mudanças no padrão atmosférico, desde a migração da Frente Subtropical, ao aumento do Vazamento das Agulhas e à intensificação dos giros subtropicais (GS). Apesar da importância do Atlântico Sul (AS) na distribuição global de calor, ainda não está claro a variabilidade de sua circulação e suas respostas às mudanças no campo do vento em larga escala. O presente estudo tem como objetivo investigar, usando resultados de uma simulação com o modelo numérico HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), a variabilidade do transporte de volume da Corrente do Brasil (CB) em sua região central (∼30ºS) frente ao campo de vento da Reanálise I do NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Centers for Atmospheric Research). Os produtos do NCEP/NCAR apresentam intensificação e deslocamento em direção ao polo do cinturão de ventos de oeste no hemisfério sul (HS), o que ocasiona alteração do rotacional da tensão de cisalhamento do vento, ao longo de toda a bacia do AS, e a migração para sul das linhas de rotacional nulo e máximo em latitudes subtropicais. Mesmo com a intensificação do rotacional médio sobre o AS, a série computada do fluxo de retorno do transporte integrado de Sverdrup em 30ºS, através dos dados da reanálise, demonstram uma diminuição entre os anos de 1960 e 2010. Este comportamento é coerente com a tendência à redução do rotacional mediado zonalmente ao longo da mesma latitude. O transporte da CB computado com resultados do HYCOM apresenta uma tendência próxima à encontrada para o transporte de Sverdrup integrado, de cerca de 0,1 Sv por década, e estas apresentam correlação máxima de 0,6 com defasagem de 2 anos. Ao longo de 30°S, a leste da CB modelada, é encontrado um fluxo para norte identificado como o retorno de uma célula de recirculação, com transporte médio de 4,25±2,87Sv. Este fluxo também apresenta tendência à redução, a qual poderia estar relacionada com uma migração para sul de toda a estrutura da recirculação, acompanhando o deslocamento da confluência Brasil-Malvinas e da Frente Subtropical. O transporte residual na borda oeste (CB+Recirculação) apresenta uma intensificação do fluxo para sul, a qual poderia indicar um fortalecimento do GS, o que estaria em concordância com a intensificação e maior abrangência da Alta Subtropical observada no campo de Reanálise I. No entanto não foi encontrada correlação significativa entre o campo de vento e a variabilidade do transporte residual ao longo da fronteira oeste. / Long term variability has been detected in the South Hemisphere large-scale wind pattern, using models, reanalysis and observations. Recent studies have suggested an oceanic response to changes in the atmospheric pattern, such as the Subtropical Front migration, increase in the Agulhas leakage and intensification of the subtropical gyre (SG). Despite the importance of the South Atlantic in the global heat distribution, the variability of its circulation and response to changes in the large-scale wind field remains unclear. The current study aims to investigate, from a numerical simulation using HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), the variability of the Brazilian Current (BC) volume transport at its central region (∼30ºS) according to the wind field from Reanalysis I - NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research). The NCEP/NCAR results show an intensification and a poleward shift of the Southern Hemisphere westerly winds, leading changes in the wind curl along the SA, and a southern migration of the zero and maximum curl lines in subtropical latitudes. Even with the intensification of the mean wind curl over the SA, the time series of integrated Sverdrup return flow transport at 30ºS show a decrease between 1960 and 2010. This pattern is in agreement with the reduction trend in the zonal mean curl along the same latitude. The computed BC transport by HYCOM results present a similar trend to the integrated Sverdup transport (approximately 0.1 Sv per decade), with a 0.6 maximum correlation with a 2 year delay. Along the 30ºS, close to the western boundary, a north flow was identified as the return of a recirculation cell, with a 4,25±2,87 Sv mean transport. This flow also presents a reduction trend, which could be related to southern migration of the entire recirculation structure, following the Brazil-Malvinas confluence and Subtropical Front displacement. The residual transport at the western boundary (BC+Recirculation) shows an increase in the south flow that could indicates an increase of the SG, which is in agreement with the intensification and expansion of the Subtropical Ridge observed in the Reanalysis I. However, no significant correlation between the wind field and residual transport variability along the western boundary was found.

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

A contourite drift complex on the J-Anomaly Ridge (JAR) and Southeast Newfoundland Ridge (SENR), offshore eastern Canada, records an extensive archive of North Atlantic circulatory and sedimentary dynamics formed under the influence of the Deep Western Boundary Current (DWBC). Seismic-reflection profiles constrained by drill sites from IODP Expedition 342 are used to map the spatial and temporal distribution of contourite sedimentation and to evaluate the Cenozoic history of the DWBC within a preexisting climatic framework. This study indicates three phases of sedimentation termed here Pre-Contourite-Drift Phase (~115-50 Ma), Active-Contourite-Drift Phase (~50-2.6 Ma), and Post-Contourite-Drift Phase (~2.6-0 Ma). Bottom current controlled sedimentation began at the boundary between Pre-Contourite-Drift Phase and Active-Contourite-Drift Phase (~50 Ma), and correlates to a long-term global cooling trend that initiated at the end of the Early Eocene Climatic Optimum. Within the Active-Contourite-Drift Phase at ~30 Ma depocenters shifted deeper and current energy and focus is interpreted to have increased in association with global oceanographic change at the Eocene-Oligocene transition. The beginning of Post-Contourite-Drift Phase sedimentation (~2.6 Ma) marks a shift in bottom current path towards shallower water depths, and corresponds with the onset of Northern Hemisphere ice sheets. These events of circulatory reorganization correlate with other North Atlantic seismic stratigraphic studies, suggesting that these events occurred throughout the North Atlantic. An improved understanding of long-term (>1000000 yr) dynamics of North Atlantic circulation in response to significant reorganization of Cenozoic climate provides important context towards refining models and prediction of oceanic response to contemporary climate change. / Master of Science