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%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/02.13.14.07
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/02.13.14.07.56
%T Energética da zona de convergência do Atlântico Sul (ZCAS)
%J Energy of the South Atlantic convergence zone (SACZ)
%D 2020
%8 2020-02-14
%9 Dissertação (Mestrado em Meteorologia)
%P 148
%A António, Jaime Fernando,
%E Herdies, Dirceu Luis (presidente),
%E Aravéquia, José Antonio (orientador),
%E Bonatti, José Paulo,
%E Quadro, Mario Francisco Leal de,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K ZCAS, energia potencial disponível da perturbação, instabilidade baroclínica e barotrópica, energia cinética da perturbação, SACZ, eddies's available potential energy, baroclinic and barotropic instability, eddies's kinetic energy.
%X A energia do Sol que chega ao sistema Terra-atmosfera gera energia potencial que é convertida em outras formas de energias que estão associadas às intensidades das tempestades (EC) e finalmente dissipada pelo atrito e pelos vórtices turbulentos. Durante este processo de geração e conversão de energia, sistemas como ZCAS podem se formar. As ZCAS são fenômenos atmosféricos de escala sinótica com grande impacto social sobre a AS. Elas são caracterizadas por uma banda de nuvens e chuvas orientada NW-SE que se estende desde o centro sul/SE da amazônia ao Atlântico subtropical sul com duração de 4 ou mais dias. O presente trabalho investiga a natureza energética das ZCAS, as características dos padrões de localização (Norte-PN, Centro-PC e Sul-PS), os mecanismos da formação, desenvolvimento e dissipação. Para isso, utiliza-se a abordagem de Oort (1964) do ciclo da energia de Lorenz sob um domínio misto. Por se tratar de um domínio de área restrita, componentes de fluxos e dos mecanismos dinâmicos associados ao ciclo de energia são considerados. Foram utilizados dados de temperatura, vento e geopotencial da reanálise ERA-5 no período de 01/10/1990 a 30/04/2018, que foi dividido em dois a fim de investigar possíveis mudanças na frequência de ocorrência, duração e intensidade das ZCAS. As análises dos resultados revelam importantes características do Ciclo da Energia de Loren (CEL) das ZCAS. Estes sugerem que, nas ZCAS a energia é gerada no estado básico de PM a uma taxa média de 34,89 Wm−2 e que o resfriamento através das nuvens desfavorece a geração de PE [G(PE)=-5,69 Wm−2]. As taxas de conversões seguem o sentido de trocas de energia representados nos diagramas, exceto pela instabilidade barotrópica observado durante os eventos de PN [C(KE,KM) < 0]. Uma análise detalhada baseada em subáreas de atuação das ZCAS, revelou que a instabilidade barotrópica domina nos trópicos e no setor mais ao sul de sua atuação. Os componentes de energias médias zonais evidenciam a influência do baixo gradiente horizontal de temperatura nas ZCAS (com PM de 1,73 · 105Jm−2) e a grande predominância de KM (10,14 · 105Jm−2) através dos jatos subtropicais. As comparações dos resultados calculados para componentes de energias, mostraram que na média o 2 período foi 17,24% superior em relação ao 1 e que, as energias calculadas para PN é 20,45% e 21% superior do que em PC e PS respectivamente. As seções verticais, revelaram que nos componentes de conversões de energias as diferenças são maiores em altos níveis nas células de circulação de Hadley e Ferrel. Por exemplo, os processos barotrópicos nestas células, são mais intensas durante PC e PS. Os resultados sugerem ainda a possibilidade de existência de uma pequena célula de circulação dentro da célula de Ferrel, que seria consistente para explicar o baixo consumo de energia observado na célula de Ferrel durante PN [C(PM,KM) < 0]. Finalmente, concluímos que as ZCAS são geradas e mantidas pela convecção tropical originadas através da maior disponibilidade de radiação solar e pela convecção ao sul proporcionadas pelos jatos subtropicais e vórtice transientes de latitudes médias. ABSTRACT: The energy of the Sun arriving at the Earth-atmosphere system generates potential energy that is converted into other forms of energy that are associated with the intensities of the storms (KE) and finally dissipated by the friction and turbulent vortexes. During this process of energy generation and conversion, systems such as SACZ can form. The SACZ are synoptic scale atmospheric phenomena that has great social impact in AS. They are characterized by a band of clouds and rainfall oriented NW-SE that extends from the south/SE of the Amazon to the South subtropical Atlantic and persists for 4 or more days. Therefore, the present work investigates the energetic nature of the SACZ, the characteristics of the localization patterns (North, Center and South), the mechanisms of formation, development and dissipation. For this, we used the Lorenz energy cycle formulation following the Oort (1964) approach under a mixed domain. As it is a restricted area domain, components of flows and dynamic mechanisms associated with the energy cycle are considered. ERA-5 new generation reanalysis temperature, wind and geopotential data were used. The study period is from 01/10/1990 to 04/30/2018 (taking into account the dates of occurrence of the SACZ episodes occurrence), which was divided into two periods (from 01/10/1990 to 31/12/2005 and 01/01/2006 to 04/30/2018) to investigate possible changes in frequency of occurrence, duration and intensity of the SACZ. The results analysis reveal important Lorenz Energy Cycle (LEC) SACZ characteristics. These suggests that SACZ energy is generated in PM basic state at a mean rate of 34,89 Wm−2 and the cooling throughout the clouds works against the PE [G(PE)=-5,69Wm−2] generation. The conversion rate follow the energies exchanges presented in the diagrams, except the barotropic instability observed during PN events [C(KE,KM)<0]. A detailed analysis based in subareas of SACZ actuation, revealed that barotropic instability is dominant at tropics and at the southernmost sector of its actuation. The zonal average energy components shows the influence of the low horizontal temperature gradient over SACZ (with PM equivalent to 1,73·105Jm−2) and the great predominance of KM (10,14·105Jm−2) due to subtropical jets. Energy components results comparisons, shows that on average the 2nd period was 17,24% superior in relation to the 1st and that calculated energies to PN is 20,45% and 21% superior than to PN and PS, respectively. The vertical cross sections, revealed that the energy conversions components differences are bigger at high levels at Hadleys and Ferrels circulation cells. For example, the barotropic processes at Hadleys and Ferrels circulation cells over SA is more intense during PC and PS. The results also suggests the possibility of the existence of a small cell inside Ferrels cell, which would be consistent to explain the low energy consumption observed at Ferrels cell during PN [C(PM,KM)<0]. Therefore, SACZ are generated and maintained by tropical convection caused by higher solar radiation availability and by southward convection due to subtropical jets and mid-latitudes transient eddies.
%@language pt
%3 publicacao.pdf


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