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Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP5W34M/3H67522
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2014/09.30.22.21
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2014/09.30.22.21.40
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17454-TDI/2248
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoFerreira:2014:PaVaAt
AutorFerreira, Camila Cossetin
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloPadrões de variabilidade da atividade convectiva sobre a América do Sul utilizando ondaletas e padrões principais de oscilação
Ano2014
BancaGan, Manoel Alonso (presidente)
Ferreira, Nelson Jesuz (orientador)
Sansigolo, Clóvis Angeli
Calheiros, Sâmia Regina Garcia
Scofield, Graziela Balda
Data2014-08-29
Título AlternativoVariability patterns of the convective activity over South America using wavelets and principal oscillation patterns
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveradiação de ondas longas, transformada de ondaletas, padrões principais de oscilação, outgoing longwave radiation, wavelet transform, principal oscillation pattern.
ResumoDois métodos de análise espectral foram utilizados a fim de identificar os modos dominantes de variabilidade da atividade convectiva sobre a América do Sul (AS) e os oceanos vizinhos, a Transformada de Ondaletas e os Padrões Principais de Oscilação (POP). Os dados diários de radiação de ondas longas emergente (ROL) foram utilizados como indicativo da atividade convectiva, esses dados são provenientes do NOAA/OAR/ESRL PSD (National Oceanic and Atmospheric Administration/ Earth System Research Laboratory/ Physical Sciences Division) e referem-se ao período de 1982 a 2011. A Transformada de Ondaletas foi aplicada na série temporal de ROL não filtrada, foram avaliados o espectro global de potência e a amplitude das ondaletas espacializados nas escalas temporais de interesse. Na escala interanual, a transformada de ondaletas mostrou que os padrões de variabilidade dominantes sobre a AS nos períodos de verão e inverno são semelhantes aos padrões de teleconexão desencadeados pela da fase negativa dos eventos ENOS (El Niño Oscilação Sul), El Niño. Na escala intrasazonal, no período de verão, foi observado um padrão de dipolo entre o sudeste da AS e a região subtropical. Nesse período, um padrão similar foi obtido na escala submensal. O padrão de inverno na escala submensal é característico de situações em que bloqueios atmosféricos impedem a propagação das frentes frias. Por fim, na escala sinótica, durante o verão, foi identificada a propagação para direção nordeste, de um trem de ondas originado no Pacífico, que modula as anomalias de precipitação observadas sobre o nordeste do Brasil. Durante o inverno, na região tropical, foi observado um trem de ondas com orientação quase zonal, centrado em 20$^{°}$N, relacionado às ondas de leste da África e nas regiões subtropical e extratropical, observa-se um segundo polo de variabilidade da atividade convectiva, que apresenta as variâncias máximas sobre o Atlântico sudoeste e foi relacionado aos sistemas frontais. Nas análises do POP houve a remoção do ciclo anual e semianual da série de dados. A fim de investigar a contribuição das diferentes escalas temporais das flutuações atmosféricas sobre a variabilidade da convecção, diversos intervalos de tempo e domínios espaciais foram utilizados. Essas análises demonstraram a dominância das flutuações de alta frequência, portanto, a série de dados foi filtrada na escala de 2-10 dias, reduzida para o período de 2002-2011 e para a área que abrange o continente sul americano e parte dos oceanos Pacífico e Atlântico (250-360$^{°}$W/80$^{°}$S-0$^{°}$). Dois modos de variabilidade prevaleceram nessa análise, respondendo por mais de 70% da variância explicada. Esses modos são caracterizados por padrões ondulatórios, que se propagam do Pacífico na direção leste, sobre a região extratropical e subtropical da AS e foram interpretados como incursões de ar frio que ocorrem durante o verão, no caso do primeiro modo e durante o inverno, no caso do segundo. ABSTRACT: This paper analyses the prevailing modes of the convective activity over South America (SA) and neighboring oceans through two methods of spectral analysis, Wavelet Transform and Principal Oscillation Pattern (POP). Daily Outgoing Longwave Radiation (OLR) data from Physical Sciences Division/National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA/ESRL/PSD) for the 2002-2011 period were used as a proxy for deep convection. Wavelet Transform was applied to the unfiltered OLR time series. Global power spectrum and wavelets amplitudes of specific time-scales were evaluated. On interannual time scale, the wavelet transform showed that the dominant patterns of variability over SA during the austral summer and winter are similar to patterns of teleconnections triggered by the negative phase of ENSO events. A dipole pattern between southeast SA and subtropical region was observed on intraseasonal time-scale, during the summer. A similar pattern was obtained on submonthly time-scale, but with a more meridional direction. In the austral winter the pattern of submonthly time-scale is characteristic of atmospheric blocking configuration which prevents the meridional displacement of cold fronts. Finally, on synoptic time-scale we identified the northeasterly propagation of a wave train, which modulates the precipitation anomalies observed over northeastern Brazil during the austral summer season. During the winter, a wave train nearly zonally orientated, centered at 20$^{°}$N, is observed over tropical region, and its related to the African easterly waves. The subtropical and extratropical regions present a second pole of variability of convective activity related to frontal systems. Also POP method was applied in the same time series, but with the annual and semiannual cycles removed. Analysis of several time and spatial domain depict the dominance of the synoptic scale fluctuation (2-10 days) particularly in SA and oceanic regions. POP analysis shows two dominant modes which account for more than 70% of the explained variance. The spatial pattern of the variability modes are characterized by an OLR wave train which propagates eastwards from the southeast Pacific Ocean shifting northeast after reaching southern SA. This feature modulate the convective activity (cold air intrusion) over continental SA during the SH summer (fisrt mode) and winter (second mode). The ability of POP in recognizes these so similar patterns in a continuous time series have to be emphasized.
Número de Páginas137
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Meteorologia)
Tipo SecundárioTDI
AreaMET
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho6656 KiB
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Última Atualização2014:12.31.12.02.38 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 administrator
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2020-04-29 13:33:13 :: administrator -> simone :: 2014
Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress resumeid secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Data de Acesso24 nov. 2020
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Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP7W/3FNAGJL
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m19/2014/02.09.23.27
Metadadossid.inpe.br/mtc-m19/2014/02.09.23.27.11
Sitemtc-m16d.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17358-TDI/2168
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoNeves:2014:EsPrEs
AutorNeves, Danielson Jorge Delgado
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloEstudo de precursores do estabelecimento da estação chuvosa no Sudeste e Centro Oeste do Brasil
Ano2014
BancaHerdies, Dirceu Luis (presidente)
Aravéquia, José Antonio (orientador)
Souza, Enio Pereira de
Data2014-02-27
Título AlternativoStudy of precursors of the establishment of the rainy season in the Southeast and Midwest of Brazil
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveágua precipitável, chuva, vento, estação chuvosa, fluxos de calor, precipitable water, rain, wind, rainy seasson, heat fluxes.
ResumoA estação chuvosa nas regiões Centro Oeste e Sudeste do Brasil é o objeto de estudo da presente pesquisa que foca na caracterização das condições atmosféricas nos instantes que precedem e acompanham o início das chuvas nessas regiões. São usados dados de reanálise (emph{Climate Forecast System Reanalysis} - CFSR) em que uma série de variáveis (água precipitável, vento, umidade específica, fluxos de calor latente e sensível) é estudada visando à compreensão de suas evoluções ao longo do ano e em especial nos instantes do estabelecimento da estação chuvosa. O objetivo é encontrar algum padrão no comportamento das variáveis analisadas, que possa ser caracterizado como precursor e permita a identificação antecipada da ocorrência das chuvas. É adotada nesse estudo, a metodologia proposta por Zeng e Lu (2004), baseada no campo de umidade e caracterizado pelo conteúdo de água precipitável em que este é normalizado e gerado um índice (NPWI) que serve como uma forma global, objetiva e padronizada para identificar regiões de monção ao redor do globo e aqui é usada como critério para identificar o início da estação chuvosa. Segundo a literatura a estação chuvosa na área de estudo inicia durante a primavera entre os meses de setembro e novembro. Os resultados encontrados indicam datas entre outubro e novembro, ocorrendo primeiramente nos estados do Centro Oeste e posteriormente nos estados do Sudeste à medida que a umidade é canalizada para essas regiões. A metodologia se mostra útil principalmente para fins de monitoramento das condições de umidade, pois valores de água precipitável acima do limiar do NPWI indicam pelo menos uma condição favorável (necessária, mas não suficiente) para o início da estação chuvosa. O disparo para o início da estação chuvosa é dado por mecanismos dinâmicos de levantamento, tais como sistemas frontais transientes com ciclones associados no oceano Atlântico propagando na direção sudoeste-nordeste, que instabilizam a atmosfera e canalizam a esteira de umidade na direção de sua propagação, levando chuvas normalmente desde a região sul de São Paulo e Mato Grosso do Sul até o norte de Minas Gerais e se estendendo até sobre parte das regiões Norte e Nordeste do Brasil. Como precursor da estação chuvosa são apresentados os ventos no nível de 850 hPa soprando do oceano Atlântico para a bacia Amazônia e desta em direção à área de estudo e nesse contexto os resultados mostram que o vento começa uma ter componente meridional de norte dominante, na área sobre os estados da Amazônia e do Pará entre os meses de agosto e setembro, fortalecendo o transporte de umidade para a região de estudo. Também foram observados picos na intensidade do vento meridional antecedendo a ocorrência das datas de início da estação chuvosa. Durante a estação seca são observados altos valores do fluxo de calor sensível e consequentemente baixos valores do fluxo de calor latente. Como resultado do início da estação chuvosa nota-se uma alteração nos fluxos de calor à superfície, com o fluxo de calor latente se igualando ao fluxo de calor sensível no início da estação chuvosa e posteriormente se inverte a configuração observada na previamente na estação seca, com os fluxos de calor latente dominando em consequência da maior disponibilidade de chuvas e umidade a ser evaporada. Os valores de água precipitável variam entre 30 mm e 40 mm na região de estudo no início da estação chuvosa, com os maiores valores próximos a regiões litorâneas e próximas a região Amazônica nomeadamente no estado do Mato Grosso. Valores máximos de água precipitável no pico da estação chuvosa se aproximaram de 50 mm, por vezes ultrapassando esse valor em algumas áreas. ABSTRACT: The rainy season in the West-Central and Southeastern regions of Brazil is the object of study of this research focusing on the characterization of atmospheric conditions in moments that precedes and accompany the onset of the rains in these regions. Reanalysis data are used (Climate Forecast System Reanalysis - CFSR) in which a number of variables (precipitable water, wind, specific humidity, pressure, latent and sensible heat fluxes) are studied in order to understand their evolutions along the year and especially in the moment of the establishment of the rainy season. The objective is to find some pattern in the behavior of the analyzed variables that can be characterized as a precursor and allow early identification of the occurrence of rainfall. It is adopted in this study the methodology proposed by Zeng and Lu (2004), based on the moisture field and characterized by the content of precipitable water in which it is normalized and generated an index (NPWI) that serves as a comprehensive, objective and standardized way to identify monsoon regions around the globe and here is used as a criterion to identify the onset of the rainy season. According to the literature the rainy season starts in the study area during the spring between the months of September and November. Results suggest dates between October and November, occurring primarily in the West-Central and later in the Southeastern states as the humidity is channeled to these regions. The methodology proves to be useful primarily for monitoring moisture conditions, since values of precipitable water above the NPWI threshold indicates at least a favorable condition (necessary but not sufficient) for the beginning of the rainy season. The trigger for the onset of the rainy season is given by dynamic lifting mechanisms such as transient frontal systems associated with cyclones in the Atlantic Ocean propagating in the southwest-northeast direction, which unstabilizes the atmosphere and channels the moisture track in its direction of propagation, leading rains usually from the southern region of São Paulo and Mato Grosso do Sul to the north of Minas Gerais and extending up to over part of the North and Northeast regions of Brazil. As a precursor of the rainy season are presented the winds at 850 hPa blowing from the Atlantic Ocean to the Amazon basin and then toward the field of study and in this context results show that the wind begins to have a dominant north meridional component, in the area over the Amazonian and Pará states between the months of August and September, strengthening the moisture transport to the study region. Peaks in the intensity of the meridional wind were also observed preceding the occurrence of the onset dates of the rainy season. During the dry season it is observed high values of sensible heat flux and hence low values of latent heat flux. As a result of the onset of the rainy season it is noticed a change in surfaces heat fluxes with the latent heat flux equaling the sensible heat flux at the beginning of the rainy season and subsequently reverses the configuration previously observed in the dry season, with latent heat flux dominating as a result of increased availability of rainfall and moisture to be evaporated. The precipitable water values range from 30 mm to 40 mm in the study region at the onset of the rainy season with the highest values near coastal regions and near the Amazon region particularly in the state of Mato Grosso. Maximum values of precipitable water at the peak of the rainy season approached 50 mm, sometimes surpassing this value in some areas.
Número de Páginas123
Idiomapt
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Meteorologia)
Tipo SecundárioTDI
AreaMET
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho8653 KiB
Número de Arquivos1
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Última Atualização2014:07.01.18.46.34 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator
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Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress readpermission resumeid secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Data de Acesso24 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP7W/3FMJJB8
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m19/2014/02.05.15.55
Metadadossid.inpe.br/mtc-m19/2014/02.05.15.55.35
Sitemtc-m16d.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17357-TDI/2167
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoRodrigues:2014:TePaCo
AutorRodrigues, Daniela Carneiro
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloTestes com parametrização de convecção para casos de chuvas intensas em regiões montanhosas
Ano2014
BancaSeluchi, Marcelo Henrique (presidente)
Chan, Chou Sin (orientadora)
Cataldi, Marcio
Data2014-02-25
Título AlternativoTests with convection parameters to cases of intense rainfall in mountain region.
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chavechuvas intensas, parametrização de convecção BMJ, topografia complexa, modelo Eta, rainstorm, convection scheme BMJ, complex topography, Eta Model.
ResumoEventos de chuvas intensas são a causa mais comum de desastres naturais no mundo e também no Brasil, principalmente sobre regiões de topografia complexa. Uma das formas mais marcantes da influência da topografia sobre as condições atmosféricas é seu forte controle sobre a distribuição das chuvas, sendo comum grandes variações horizontais de precipitação em regiões de montanhas. Têm sido verificado nas análises de simulações de precipitação do modelo regional Eta uma deficiência do modelo na simulação de chuvas intensas sobre regiões de topografias complexas, apresentando uma tendência de subestimativa da precipitação a sotavento e no topo da montanhas. O objetivo deste trabalho foi testar alguns ajustes nos esquemas de parametrização de chuva buscando melhorias na produção de precipitação nas regiões de topografia complexa do Sudeste do Brasil (SEB). Onze casos de chuvas intensas sobre o SEB foram simulados utilizando o modelo Eta com resolução espacial de 8 km. Os testes de sensibilidade foram aplicados na parametrização de convecção Bettis-Miller-Janjic e de microfísica de Ferrier. Foram executadas uma simulação controle, utilizada como referência para comparação, uma simulação com inversão na ordem de chamada dos esquemas de parametrização de produção de precipitação, simulações com ajustes no parâmetro DSP do perfil de umidade de referência da parametrização convectiva BMJ e, por fim, simulações alterando os critérios de disparo convectivo em função da altitude. Os resultados obtidos com a inversão mostram que, quando a microfísica é chamada antes do esquema convectivo, ela tem maior atuação, produzindo maiores quantidades de precipitação estratiforme, principalmente sobre as regiões de topografia elevada. A inclusão de uma função de ajustes do parâmetro convectivo DSP em função da topografia resultou em um significativo aumento da precipitação convectiva sobre o topo das montanhas. Os resultados encontrados em relação à distribuição espacial mostraram que a mudança da temperatura de disparo convectivo da camada acarretou em uma elevada produção de precipitação convectiva sobre as regiões de topografia elevada, no entanto, foi observada uma mudança no padrão da precipitação sobre todo domínio, impactando na redução excessiva de precipitação sobre as regiões de topografia baixa em comparação com a simulação controle. ABSTRACT: Intense precipitation events are the commonest cause of Natural Disasters world-wide, including Brazil, mainly on regions of complex topography. One of the most striking forms of the influence of topography on atmospheric conditions is its strong control over the distribution of rainfall, with common large horizontal variations of precipitation in mountain regions. It has been found in the analysis of simulations of precipitation the of regional Eta model a deficiency of the model to simulate rainfall heavy over regions of complex topography, showing a trend of underestimation of precipitation downwind and at the top of the mountains. The objective of this study was to test some adjustments in the scheme precipitation parameterization seeking improvements in the production of precipitation in regions of complex topography of southeastern Brazil (SEB). Eleven cases of Intense rain on the SEB were simulated using the Eta model with spatial resolution of 8 km. Sensitivity tests were applied in the parameterization of convection Bettis-Miller-Janjic and microphysics Ferrier. Were performed a control simulation, used as a reference for comparison, a simulation with inversion in the order called the schemes parameterization of precipitation production, simulations with variations in DSP parameter settings in the moisture profile reference convective parameterization BMJ and simulations by changing the criteria the trigger convective depending on the altitude. The results show that the inversion when microphysics is called before the convective scheme, it has higher activity, producing larger quantities of stratiform precipitation mainly on the regions of high topography. The inclusion of a function parameter setting convective DSP depending on topography resulted in a significant increase in convective precipitation over the top of the mountains. The results regarding the spatial distribution showed that changing the temperature of the convective layer resulted in a high production precipitation convective in the regions of high topography, however, a change was observed in the pattern precipitation over the whole area, impacting the reduction excessive of rainfall over regions of low topography compared to the control simulation.
Número de Páginas143
Idiomapt
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Meteorologia)
Tipo SecundárioTDI
AreaMET
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho5873 KiB
Número de Arquivos1
Arquivo AlvoPublicação.pdf
Última Atualização2014:06.25.19.27.56 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator
Última Atualização dos Metadados2018:06.05.04.15.10 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator {D 2014}
Estágio do Documentoconcluido
É a matriz ou uma cópia?é a matriz
Repositório Espelhosid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02.53
Endereço de e-Maildaniela.rodrigues@cptec.inpe.br
Grupo de Usuáriosadministrator daniela.rodrigues@cptec.inpe.br tereza@sid.inpe.br yolanda.souza@mcti.gov.br
Grupo de Leitoresadministrator daniela.rodrigues@cptec.inpe.br tereza@sid.inpe.br yolanda.souza@mcti.gov.br
Visibilidadeshown
Transferível1
Acervo Hospedeirosid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02
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Licença de Direitos Autoraisurlib.net/www/2012/11.12.15.10
Detentor dos Direitosoriginalauthor yes
Unidades Imediatamente Superiores8JMKD3MGPCW/3F35TRS
Conteúdo da Pasta source
originais/@4primeirasPaginas-14.pdf 30/04/2014 14:43 802.4 KiB 
originais/Avaliação final pagina 2 -Daniela Carneiro Rodrigues e Danielso.pdf 25/04/2014 10:47 152.2 KiB 
originais/Publicação_Rodrigues_D_C.doc 24/04/2014 11:42 35.9 MiB
originais/Publicação_Rodrigues_D_C.pdf 05/06/2014 10:15 5.0 MiB
Conteúdo da Pasta agreement
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Histórico2014-02-05 16:00:33 :: daniela.rodrigues@cptec.inpe.br -> yolanda ::
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2014-06-30 18:11:10 :: tereza@sid.inpe.br -> administrator :: 2014
2018-06-05 04:15:10 :: administrator -> :: 2014
Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress readpermission resumeid secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Data de Acesso24 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP7W/3FJUT2P
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m19/2014/01.20.13.29
Metadadossid.inpe.br/mtc-m19/2014/01.20.13.29.14
Sitemtc-m16d.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17322-TDI/2133
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoGonçalves:2014:PaEfQu
AutorGonçalves, Iury Ângelo
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloParametrizações dos efeitos da quebra de ondas oceânicas e gotículas na modelagem numérica dos processos de troca de CO2, momentum e calor na interface oceano-atmosfera
Ano2014
BancaFreitas, Saulo Ribeiro de (presidente)
Innocentini, Valdir (orientador)
Alves, José Henrique
Chacaltana, Julio Tomás Aquije
Torres Junior, Audálio Rebelo
Data2014-02-03
Título AlternativoParameterizations of breaking waves and droplets effects in the numerical modeling of CO2, momentum, and heat exchange processes at the ocean-atmosphere interface
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chavequebra de ondas, gotas oceânicas, separação do fluxo de ar, superfície de abrigo, transporte de momentum, calor e umidade, breaking wave, spume droplets, air flow separation, sheltered surface, momentum, heat, and moisture transport.
ResumoA interação da atmosfera com o oceano agitado engloba trocas de momentum, calor, vapor de água e gases. A rugosidade da superfície do mar ($ extrm ,z_{0}$),a produção de gotículas e a quebra de ondas são três parâmetros importantes no estudo da dinâmica da interação ar-mar, sendo capazes de modificar os transportes que cruzam a interface desses meios, afetando as condições meteorológicas e o clima. Essa pesquisa teve como objetivos (i) avaliar, na presença de ondas, os efeitos de ($ extrm ,z_{0}$) da separação do escoamento do ar (SFA), da superfície de abrigo ($emph{S}_{a}$) e da produção de gotículas espuma nas transferências de momentum e gás na interface ar-mar utilizando um modelo unidimensional de camada limite, (ii) construir um modelo fortemente acoplado oceano-atmosfera e (iii) utilizar o modelo acoplado para estudar os efeitos das parametrizações de gotículas e do desenvolvimento do mar na evolução, dissipação e trajetórias de ciclones. Foram desenvolvidas parametrizações que quantificam o efeito das gotículas no balanço de CO$_{2}$ à interface ar-mar. Os resultados mostraram que o fluxo gerado pela difusão de gás na superfície das gotículas $Upsilon_{g}^{s}$modifica o balanço de Co$_{2}$, especialmente em condições em que a velocidade do vento à superfície ($^{u} _{10}$) é maior que 30 m ($s^{-1}$). Para ($^{u} _{10}$) igual a 50 m ($s^{-1}$) e espectro de ondas com período de pico de 16 s, $Upsilon_{g}^{s}$ alcançou 70% do fluxo total de CO$_{2}$ na interface, dominando o balanço. Avaliando a distribuição de momentum sobre as ondas, notou-se que o espectro de ondas curtas é essencial para determinar o balanço de momentum e a SFA. Quanto à produção de gotículas, foi observado que a mesma tem potencial para saturar e reduzir o arrasto das ondas, propriedade que não é observada nas simulações em que foi considerado apenas o efeito da superfície de abrigo. Quanto ao acoplamento, foi construído um sistema de modelos acoplados ondas-oceânicas-gotículas-atmosfera, constituído pelo modelo de ondas de superfície oceânica $emph{WAVEWATCH IJJ}$, pelo modelo atmosférico$emph{Weather Research Forecast}$ e por um modelo complexo de microfísica de gotículas. No acoplamento, foram incluídos os efeitos da SFA, da $emph{S}_{a}$, da produção de gotículas e do arrasto do mar. A competição entre as gotículas e o desenvolvimento do mar foi avaliada. Para o estudo, foram escolhidos os ciclones Katrina e Isaac. As análises mostraram que as gotículas reduzem $ extrm ,z_{0}$ e aumentam ($^{u} _{10}$) , além de esfriar e umedecer a camada limite superficial devido ao processo evaporativo. Esse resfriamento evaporativo aumentou a diferença de temperatura entre a superfície do mar e a baixa atmosfera e os movimentos turbulentos em níveis baixos. Logo, houve um crescimento dos transportes verticais de vapor de água e de calor, implicando na intensificação dos ciclones. Por outro lado, o desenvolvimento do mar aumentou a dissipação de energia cinética na superfície e reduziu a diferença de temperatura entre a superfície do mar e a baixa atmosfera. Desse modo, os movimentos verticais em níveis baixos foram reduzidos, favorecendo a redução do ciclone. Foi observado também que as gotículas e o desenvolvimento do mar têm potencial para afetar a dinâmica do espectro de ondas. Na presença de gotículas, a altura significativa das ondas ($emph{H}_{s}$) aumentou aproximadamente 10%. Entretanto, quando o efeito do desenvolvimento do mar foi incluído em $ extrm ,z_{0}$, $emph{H}_{s}$ foi reduzido em 20%. ABSTRACT: The interaction between atmosphere and rough ocean includes exchange of mometum, heat, water vapor, and gases. The sea surface roughness length ($ extrm ,z_{0}$),the droplet production, and breaking waves are three important parameters in the study of the air-sea interaction dynamic, which are able to modify the transport at the interface, affecting weather and climate. The objectives of this research are (i) to evaluate, in the presence of waves, the effects of ($ extrm ,z_{0}$) the air-flow separation (AFS), the sheltered surface ($emph{S}_{a}$) and the spume droplets production on the transfer of momentum and gas in theair-sea interface using a one-dimensional boundary layer model, (ii) to build a coupled ocean-droplet-atmosphere model system, and (iii) to use the coupled mo del to study the effects of the spume droplets and roughness length parameterizations on the cyclones evolution, dissipation, and tracks. Parameterizations that quantify the effect of the spume droplets on the CO$_{2}$ flux budget at the air-sea interface were developed. The results showed that the CO$_{2}$ flux due to the diffusion across the droplet surface $Upsilon_{g}^{s}$ modifies the CO$_{2}$ budget, especially when 10-m wind speed ($^{u} _{10}$) is higher than 30 m($s^{-1}$). For ($^{u} _{10}$) equal to 50 m ($s^{-1}$) and wave spectrum with peak period of 16 s, $Upsilon_{g}^{s}$: reached 70% of the total CO$_{2}$ flux, controlling the budget at the interface. The evaluation of the momentum distribution over the waves showed that the shortwave spectrum is essential to calculate the distribution of momentum and the air-flow separation. Regarding the droplets production, the droplets have potential to saturate and reduce the wave drago However, this property is not observed in the simulations where only the effect of sheltered surface is considered . Moreover, a coupled ocean-droplet-atrnosphere model system was built, which consists of the ocean surface wave model WAVEWATCH III, the atmospheric model Weather Research Forecast and a complex model of droplets microphysics. In the coupled model, the effects of the air-flow separatíon, the sheltered surface, the spume droplets and the surface roughness length-were included. The competition between the droplets and the development of the sea was evaluated. For the study, the tropical storm Katrina and Isaac were chosen. The results showed that the droplets decrease $ extrm ,z_{0}$and increase ($^{u} _{10}$) besides to cool and moist the surface boundary layer by the evaporative cooling e increased the difference of temperature between the sea surface and the low atmosphere, and the turbulent motion at low levels, Thus, the vertical transport of water vapor and heat enhanced, favoring the storm intensification. On the other hand, the development of the sea increased the kinetic energy loss at the sea surface and reduced in the air-sea temperature difference. Then, the vertical motions were reduced in low levels, the reducing the storm intensity. The droplets and the development of the sea have the potential to affect the wave spectrum dynamic. In the presence of droplets, the significant wave height ($emph{H}_{s}$) increased by 10%. However, when the effect of the development of the sea was included in ($ extrm ,z_{0}$), ($emph{H}_{s}$) was reduced by 20%.
Número de Páginas258
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Meteorologia)
Tipo SecundárioTDI
AreaMET
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho9697 KiB
Número de Arquivos1
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Última Atualização2014:04.28.15.12.51 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator
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Data de Acesso24 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP7W/3FHR358
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m19/2014/01.13.12.37
Metadadossid.inpe.br/mtc-m19/2014/01.13.12.37.03
Sitemtc-m16d.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17329-TDI/2139
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoTorres:2014:AnInPr
AutorTorres, Roger Rodrigues
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloAnálise de incertezas em projeções de mudanças climáticas na América do Sul
Ano2014
BancaCavalcanti, Iracema Fonseca de Albuquerque (presidente)
Orsini, José Antonio Marengo (orientador)
Chan, Chou Sin
Ambrizzi, Tércio
Lúcio, Paulo Sérgio
Data2014-02-03
Título AlternativoUncertainty analysis of climate change projections over South America
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveclimatologia, mudanças climáticas, modelos climáticos, projeções climáticas, incertezas, América do Sul.
ResumoEste estudo avaliou as incertezas envolvidas nas projeções de mudanças de tempe-ratura e precipitação na América do Sul, geradas por inúmeros Modelos de Circu-lação Geral (MCGs) pertencentes ao CMIP3 e CMIP5 (emph{Coupled Model Intercomparison Project Phase 3 e Phase 5}, respectivamente), no intuito de iden-tificar como essas incertezas distribuem-se geograficamente e fornecer informa-ções mais confiáveis, sintéticas, e probabilísticas. Sete diferentes cenários forçan-tes foram avaliados: SRES B1, A1B, e A2; e RCP 2.6, 4.5, 6.0, e 8.5. Especial atenção foi dada nas projeções para 2071-2100, com relação ao período de 1961-1990. Três métodos foram usados para avaliar as incertezas: REA (emph{Reliability Ensemble Averaging}) e REA modificado, e inferência bayesi-ana. As simulações dos MCGs do CMIP3 e CMIP5 demonstraram-se capazes de representar bem os aspectos climatológicos básicos observados das variáveis ana-lisadas, tais como média sazonal e ciclo anual, apesar de alguns vieses serem iden-tificados, principalmente sobre os Andes, noroeste da América do Sul, bacia Amazônica, e Nordeste brasileiro. Entretanto, os MCGs do CMIP5 apresentaram simulações mais próximas das observações comparadas ao CMIP3. Levando em consideração o desempenho de cada MCG em representar o clima observado e a convergência de sua projeção com relação à média dos conjuntos CMIP3 ou CMIP5, como proposto explicitamente pelo método REA e intrinsecamente pela inferência bayesiana, notou-se que, em geral, a média das projeções de mudança de temperatura decresce ligeiramente ($sim$ $0,5^{º} C$ - $1^{º}C$) sobre toda região, comparado à média aritmética simples dos MCGs. Em todas as análises constatou-se que as mudanças de temperatura são maiores do que os intervalos de incerteza associados para toda América do Sul e nos diversos períodos, conjuntos de MCGs, e cenários forçantes, indicando uma alta confiabilidade nas projeções. Nos cenários de forçantes mais intensas (SRES A2 e RCP 8.5), a probabilidade de um aumento de temperatura exceder $2^{º}C$ em 2071-2100 é extremamente alta (> 90%) para toda América do Sul. Quanto à precipitação, os métodos não re-sultaram em padrões de mudanças substancialmente diferentes daqueles obtidos com uma média aritmética simples dos MCGs, tanto para o CMIP3 quanto para o CMIP5. Os intervalos de incerteza apresentaram magnitudes iguais ou maiores do que a das mudanças projetadas. Portanto, concluiu-se que existe uma alta confia-bilidade de uma projeção de mudanças pequena ou inexistente na precipitação sazonal e anual sobre a América do Sul. Por fim, os resultados advindos da utilização do emph{Regional Climate Change Index} (RCCI) sobre a América do Sul ressaltam que o sul da Amazônia, a região Centro-Oeste e a porção oeste do estado de Minas Gerais são persistentes hotspots de mudanças climáticas nos diferentes cenários forçantes e conjuntos de MCGs. Em geral, na medida em que os cenários variam do mais baixo ao mais alto nível de forçante, as áreas de altos valores de RCCI aumentam e a magnitude intensifica-se do centro-oeste e sudeste do Brasil em direção ao noroeste da América do Sul. ABSTRACT: This study evaluated the uncertainties involved in projections of surface air tem-perature and precipitation in South America generated by numerous General Cir-culation Models (GCMs) belonging to CMIP3 and CMIP5 dataset (Coupled Model Intercomparison Project Phases 3 and 5, respectively), in order to identify how these uncertainties are distributed geographically and provide informations more reliable, summarized, and probabilistic. Seven different forcing scenarios were evaluated: SRES B1, A1B, and A2; and RCP 2.6, 4.5, 6.0, and 8.5. Special attention was given to the projections for 2071-2100 with respect to 1961-1990. Three methods have been used to evaluate uncertainties: REA (Reliability Ensemble Averaging) and REA modified, and Bayesian inference. GCMs simulations from CMIP3 and CMIP5 were able to well represent the basic climatological features of the observed variables, such as seasonal mean and annual cycle, although some bias were identified, mainly over the Andes, northwestern South America, Amazon basin, and Northeast Brazil. On the other hand, GCMs from CMIP5 showed simulations closer to observations when compared to CMIP3. Taking into account the performance of each GCM in representing the observed climate and the convergence of its projection with respect to the average of CMIP3 or CMIP5 datasets, as proposed explicitly by the REA method and intrinsically by Bayesian inference, it was noted that, in general, the average projections of temperature change decreases slightly ($sim$ $0.5^{°}C$ - $1^{°}$C) over the entire region, compared to the simple average of GCMs. In all analyzes, it was found that the temperature changes are larger than the associated uncertainty intervals throughout South America and in different periods, sets of GCMs and forcing scenarios, indicating a high reliability in these projections. In the scenarios of most intense forcings (SRES A2 and RCP 8.5), the probability of a temperature change exceeding $2^{°}C$ in 2071-2100 is extremely high (> 90%) throughout South America. Regarding to precipitation, and for both CMIP3 and CMIP5, the methods did not result in patterns substantially different from those obtained from a simple average of GCMs. The ranges of uncertainty presented magnitudes equal to or larger than the projected changes. Therefore, it is concluded that there is a high reliability of a projection of small or no changes in seasonal and annual precipitation over South America. Finally, the results of application of the Regional Climate Change Index (RCCI) over South America show that southern Amazonia and the central-western region and western portion of Minas Gerais state are persistent climate change hotspots through different forcing scenarios and GCM datasets. In general, as the scenarios vary from low- to high-level forcing, the area of high values of RCCI increase and the magnitude intensify from central-western and southeast Brazil to northwest South America.
Número de Páginas271
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Meteorologia)
Tipo SecundárioTDI
AreaMET
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
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Data de Acesso24 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP7W/3FHCP6L
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Metadadossid.inpe.br/mtc-m19/2014/01.10.17.36.37
Sitemtc-m16d.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17320-TDI/2131
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoResende:2014:InCoSo
AutorResende, Nicole Costa
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloInfluência das condições do solo na previsão sazonal de extremos climáticos
Ano2014
BancaTomasella, Javier (presidente)
Chan, Chou Sin (orientador)
Dereczynski, Claudinei Pereira
Data2014-02-05
Título AlternativoInfluence of soil conditions on seasonal forecasting of climate extremes
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chavemodelo sazonal Eta, umidade do solo, extremos climáticos, UHE Três Marias, parâmetros hidrológicos, Eta seasonal model, soil humidity, climatological extremes, hydroeletric of Três Marias, hydrological parameter.
ResumoA matriz energética brasileira baseia-se na energia renovável, tornando o Brasil um país vulnerável as condições climáticas. Necessita-se portanto, do aprimoramento de modelos regionais na simulação de eventos extremos, para auxiliar o planejamento das usinas hidrelétricas. Esse aprimoramento pode ser feito a partir da parametrização de processos de superfície, como o balanço de umidade do solo. O balanço é obtido a partir de parâmetros hidrológicos definidos para cada tipo de solo, e pela umidade inicial inserida no modelo. O objetivo desse trabalho é estudar a influência das condições iniciais do solo e do tipo de solo na previsão sazonal de extremos climáticos. São realizados dois experimentos (ETA1 e ETA2) a partir de integrações do modelo Eta, com 4 meses e meio de integração e utilizando reanálises como condições inicial e de contorno. O período analisado são as estações secas e chuvosas no Brasil, entre 1979 e 2012. ETA1 foi realizado como uma simulação controle, com umidade inicial do solo climatológica e nove tipos de solo. Em ETA2, utilizou-se umidade inicial do solo calculada e 26 tipos de solo. Para analisar a climatologia simulada, dados de reanálises permitiram a avaliação dos erros de algumas variáveis do modelo. A análise da acurácia da previsão de extremos sobre a UHE de Três Marias foi realizada por meio dos seguintes índices de extremos climáticos: RX1DAY, RX5DAY, CDD, CWD, R950 e TX90P. A partir da análise dos experimentos, conclui-se que o modelo Eta manifesta sensibilidade a alterações no solo quando diferentes condições de solo são utilizados na integração do modelo. ETA2 simula menor umidade do solo nas estações seca e chuvosa e temperaturas sistematicamente mais baixas. A simulação da precipitação é mais acurada no ETA2. Em relação aos extremos climáticos, na estação seca ETA2 simula bem o índice R95P. Na cidade de Bambuí, segundo a observação e a simulação de ETA2, ao longo dos anos os índices RX1DAY e CDD tendem a aumentar na estação seca, e o índice CWD a diminuir na estação chuvosa. ABSTRACT: The Brazilian energetic resources rely on renewable energy what makes Brazil vulnerable to climatological changes. Improving the regional models for extreme events forecasting is interesting for supporting the hydroelectrics planning. This improvement can be made from the superficial process parametrization, like the soil humidity balance. This balance is obtained from the hydrological parameters defined for each sort of soil and the initial humidity inserted in the model. In this work we study the influence of the soil initial conditions and the kinds of soil on the seasonal forecasting of extreme events. Two experiments (ETA1 and ETA2) were done from the integration of the Eta model with 4 and a half integration months using as initial and contour parametrization the CFSR reanalysis. The analyzed period was the Brazilian dry and rainy seasons between 1979 and 2012. ETA1 was performed as control simulation with the climatological soil initial humidity and 9 types of soil. For ETA2 simulation was considered the calculated initial soil humidity and 26 types of soil. In order to analyze the climatological simulation, reanalysis data allowed the evaluation of the errors of some model variables. The accuracy analysis of the extreme forecasting on hydroelectric of Três Marias was made using extreme events indexes. From the experiments results we conclude that the Eta model is sensible for soil changes when different conditions of soil were used in the model integration. ETA2 simulated a lower soil humidity in the dry and rainy seasons and lower systematic temperatures. The precipitation simulation was more accurate in ETA2. In relation to climatological extremes, the dry season in ETA2 simulates the R95P index well. In the city of Bambui, according to the observation and ETA2 simulation, the RX1DAY and CDD indexes tend to increase in the dry season along the years. The CWD tends to decrease in the rainy season.
Número de Páginas236
Idiomapt
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Meteorologia)
Tipo SecundárioTDI
AreaMET
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho14016 KiB
Número de Arquivos1
Arquivo Alvopublicacao.pdf
Última Atualização2014:04.28.14.51.11 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator
Última Atualização dos Metadados2018:06.05.04.15.04 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator {D 2014}
Estágio do Documentoconcluido
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Repositório Espelhosid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02.53
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Data de Acesso24 nov. 2020
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Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP7W/3FAJLRP
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m19/2013/11.30.00.35
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Chave SecundáriaINPE-17349-TDI/2159
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoSantos:2014:PrInUs
AutorSantos, Ariane Frassoni dos
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloProblemas inversos usando o método de otimização Firefly aplicado na parametrização de precipitação do modelo BRAMS sobre América do Sul
Ano2014
BancaSansigolo, Clóvis Angeli (presidente)
Gan, Manoel Alonso (orientador)
Freitas, Saulo Ribeiro de (orientador)
Stephany, Stephan
Silva, Cláudio Moisés Santos e
Dias, Pedro Leite da Silva
Data2014-02-24
Título AlternativoInverse Problems using the optimization method Firefly applied in the precipitation parameterization of the model BRAMS over South America
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveparametrização convectiva, BRAMS, precipitação, convective parameterization, BRAMS, precipitation.
Resumoo presente trabalho teve como objetivo aperfeiçoar a qualidade das previsões numéricas de tempo do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE) introduzindo o resultado da aplicação de um procedimento numérico que objetivamente define a melhor ponderação, a partir de um conjunto de pesos ótimos, para os membros do conjunto da parametrização de cumulus precipitantes do modelo emph{Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System} (BRAMS). Consideraram-se os membros do conjunto de simulações de precipitação geradas utilizando cinco opções de fechamento, representando diferentes formulações para o controle dinâmico da convecção (a modulação da convecção pelo ambiente de grande escala) no esquema de parametrização convectiva profunda. A ponderação objetiva de tais membros é um problema inverso de estimação de parâmetros, que foi resolvido como um problema de otimização. Para isso, utilizou-se o método de otimização metaheurístico emph{Firefiy} (FY) para minimizar a diferença quadrática entre o dado observado e a combinação dos diferentes campos de precipitação do modelo. Neste contexto, as características do verão do mês de janeiro dos anos de 2006, 2008 e 2010 foram analisadas. A aplicação e validação da metodologia levou em consideração a utilização de campos de precipitação diários, definidos sobre a América do Sul e obtidos de técnicas de sensoriamento remoto combinadas a dados de estações meteorológicas convencionais. Os pesos foram obtidos para ponderar o fluxo de massa de cada membro (os quais estão diretamente relacionados com a precipitação) do conjunto de fechamentos. A metodologia de avaliação levou em consideração o cálculo de métricas estatísticas comumente utilizadas na análise de dados meteorológicos. Os resultados indicaram que o movimento vertical em baixos níveis é o principal mecanismo para a determinação do fluxo de massa e desenvolvimento da convecção, recebendo este o maior peso no processo de treinamento. Este fechamento, conhecido na literatura como emph{low-level Omega} ainda considera o papel da defasagem introduzida no cálculo do fluxo de massa por levar em consideração esta propriedade em um passo de tempo anterior, simulando a atuação das correntes de ar descendentes na formação de novas células convectivas. Considerou-se que este mecanismo também foi importante na relação entre o fechamento e o dado observado, e teve maior importância frente aos fechamentos associados ao cálculo da energia potencial disponível para a convecção. O processo de treinamento produziu uma combinação tal que resultou em taxas mais realistas de aquecimento e secamento da coluna atmosférica. Com isso, a precipitação simulada foi melhor representada. Além disso, o desempenho do modelo em simular outras variáveis atmosféricas também foi notado. A representação da temperatura próximo à superfície, bem como os padrões de pressão ao nível médio do mar, foram melhor simulados em comparação com a versão adotada como controle do modelo BRAMS. Entretanto, verificaram-se erros sistemáticos nos campos de vento, os quais não estão diretamente relacionados ao fechamento escolhido. É necessário uma investigação melhor a respeito da simulação da circulação em baixos níveis do modelo, fator este determinante para a geração de instabilidade em diversas áreas da América do Sul. ABSTRACT: The purpose of this work was improve the skill of the weather forecasts of the Center for Weather Forecasts and Climate Studies of the National Institute for Space Research (CPTEC /INPE), considering an optimization problem applying the metaheuristic Firefiy algorithm (FY) to weight an ensemble of rainfall forecasts from daily precipitation simulations with the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) over South America. The summer characteristics of January 2006,2008 and 2010 were performed using this model. The method was addressed as a parameter estimation problem to weight the ensemble of precipitation forecasts carried out using different options of the convective parameterization scheme. Ensemble simulations were performed using different choices of closures, representing different formulations of dynamic control (the convection modulation by the environment) in a deep convection scheme. As a result, the precipitation forecasts can be combined in several ways, generating a numerical representation of precipitation and atmospheric heating and moistening rates. The purpose of this study was to generate a set of weights to compute a best combination of the convective scheme hypothesis. To minimize the difference between observed data and forecasted precipitation, the objective function was computed with the quadratic difference between five simulated precipitation fields and observations. The application and validation of the methodology was carried out using daily precipitation fields, de fined over South America and obtained by merging remote sensing estimations with rain gauge observations and precipitation field estimated by the Tropical Rainfall Measuring Mission satellite. The quadratic difference between the model and observed data was used as the objective function to determine the best combination of the ensemble members to reproduce the observations. Weights were obtained using the FY and the mass fiuxes of each closure of the convective scheme were weighted generating a new set of mass fiuxes. The validation of the methodology was carried out using classical statistical scores. The results indicated the low-level omega as the main physical component to weight the ensemble of closures. The importance of the vertical motion and the role of the time lag induced in the closure that relates the importance of the downdrafts to trigger new convective cells were highlighted in the high weighted parameters associated. The algorithm had produced the best combination of the weights, resulting in heating and drying rates more realistically and consequently precipitation simulations closest to the observations. In addition, a better skill of the model to simulate meteorological variables was observed, as temperature near surface and sea level pressure, as closest to the observation as compared with the ensemble mean calculation of the control run. However, there were systematic errors in the low-level wind fields, which are not directly related to the chosen closure. Better research regarding the simulation of low level circulation model should be done, due to the important issue for generating instability in many areas of South America.
Número de Páginas350
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Meteorologia)
Tipo SecundárioTDI
AreaMET
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho59865 KiB
Número de Arquivos1
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Última Atualização2014:07.03.16.52.39 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator
Última Atualização dos Metadados2018:06.05.04.14.58 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02 administrator {D 2014}
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Data de Acesso24 nov. 2020
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Área de identificação
Tipo da ReferênciaThesis
Siteplutao.sid.inpe.br
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Identificador8JMKD3MGP3W/3HE9QFS
Repositóriosid.inpe.br/plutao/2014/11.19.18.13
Última Atualização2015:02.24.18.10.04 administrator
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Última Atualização dos Metadados2018:06.04.23.39.33 administrator
Chave SecundáriaINPE-17464-TDI/2255
Chave de CitaçãoParise:2014:RoSeIc
TítuloSensitivity and memory of the current mean climate to increased Antarctic sea ice: The role of sea ice dynamics
Título AlternativoSensibilidade e memória do clima médio e das storm tracks ao aumento do gelo marinho Antártico
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Ano2014
Data2014-11-28
Data de Acesso24 nov. 2020
Número de Arquivos1
Tamanho111020 KiB
Área de contextualização
AutorParise, Cláudia Klose
BancaGonçalves, Luis Gustavo Gonçalves de (presidente)
Pezzi, Luciano Ponzi (orientador)
Ferreira, Nelson Jesuz
Mata, Mauricio Magalhães
Hodges, Kevin Ivan
Endereço de e-Mailclaudiakparise@gmail.com
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
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Tipo SecundárioTDI
Número de Páginas218
Palavras-Chaveantarctic sea ice increasing, climate sensitivity and memory, southern hemisphere storm tracks, South America climate, coupled climate modelling ensemble, aumento do gelo marinho antártico, sensibilidade e memória do clima atual, storm tracks no hemisfério sul, clima da América do Sul, modelagem acoplada em conjunto.
ResumoEsta tese estuda a sensibilidade e memória do clima global ao aumento do gelo marinho Antártico, levando em consideração o tempo de persistência dos máximos de gelo (concentração e espessura) sob condições climáticas atuais. A sensibilidade das emph{storm tracks} no Hemisfério Sul e do clima da América do Sul ao aumento do gelo marinho também são analisadas, bem como o mecanismo envolvido na restauração do equilíbrio climático. Dois grupos de experimentos foram realizados. No primeiro o gelo marinho é simulado por um modelo de única camada que desconsidera a reologia do gelo, impedindo que o gelo mova quando espesso. No segundo, o gelo marinho é simulado por um modelo multi-camadas que resolve explicitamente a dinâmica do gelo. Cada clima é perturbado com um extremo de condições positivas (emph{Max}) e climatológicas (emph{ctl}) de concentração e espessura de gelo marinho Antártico em um conjunto de 30-membros integrados por 10 anos cada. Alterações nas emph{storm tracks} são analisadas através de um método automatizado de identificação e rastreio de ciclones extratropicais com base em vorticidade relativa. Os resultados mostram que um extremo de gelo marinho Antártico é capaz de persistir $sim$4-anos sob condições climáticas atuais. Nos 4 anos seguintes o gelo marinho nos experimentos emph{Max} é semelhante àquele dos experimentos emph{ctl} e nos últimos 2-anos as diferenças (emph{max- ctl}) de gelo marinho são negativas. A persistência dos máximos de gelo marinho varia setorialmente e em função do tipo de modelo de gelo. A presença de máximos de gelo marinho Antártico reduz a temperatura do ar dos baixos aos médios níveis da troposfera. O resfriamento das altas latitudes aumenta o transporte de calor para sul e a convergência em baixos níveis. A pressão média ao nível do mar é reduzida (aumentada) sobre as altas (médias) latitudes, padrão típico da fase positiva do Modo Anular Sul. O fluxo de calor sensível do oceano para a atmosfera é intenso nas margens do gelo marinho, onde a baroclinia da atmosfera também aumenta. Os ventos de oeste se intensificam ao sul de $50^{0}$S e se enfraquecem entre $45^{0}$S e $10^{0}$S. A corrente de jato polar se intensifica em direção aos pólos enquanto o jato subtropical se enfraquece em direção ao equador. Em resposta ao fortalecimento do jato polar, a densidade de trajetóricas dos ciclones, ciclogênese e ciclólise aumenta sobre as altas (médias) latitudes. Com o deslocamento das tempestades para sul, a atividade dos distúrbios transientes é reduzida sobre a América do Sul, bem como a formação de ciclones sobre as duas principais regiões ciclogenéticas (em $30^{0}$S e $45^{0}$S). O enfraquecimento do jato subtropical contribui para aumentar a estabilidade estática da atmosfera e reduzir a taxa de precipitação sobre a América do Sul. Os fortes ventos de oeste fortalecem a Corrente Circumpolar Antártica e, conseqüentemente, a deriva de Ekman para o norte. O derretimento do máximo de gelo marinho gera uma entrada da água fria e pouco salina na camada de mistura do Oceano Austral. A medida que essa água superficial flui para o norte há ressurgência da água mais quente e salina (observada abaixo da camada de mistura do oceano) na Divergência Antártica ($60^{0}$S). A memória climática ($sim$8-anos) armazenada nas camadas superiores do oceano modula a intensidade e duração da resposta atmosférica ao máximo de gelo marinho. ABSTRACT: This thesis explores the sensitivity and memory of the global climate to increased Antarctic sea ice, taking into account the persistence of sea ice maxima (in concentration and thickness) under current climate conditions. Moreover, the sensitivity of the Southern Hemisphere storm tracks and the South America climate to increasedAntartictic sea ice are also studied as well as the mechanisms involved in restoring the climate balance. In order to isolate the impacts of sea ice dynamics, two sets of sensitivity experiments are performed with the GFDL CM2.1 coupled climate model. In the first set the sea ice is simulated by a simple slab sea ice model which neglects the sea ice dynamics whereas in the second the sea ice is simulated by a sophisticated multi-layer model. The current climate is perturbed with maximum conditions of Antarctic sea ice (max) and compared to the respective control simulation (ctl). The four numerical experiments are integrated for 10 years each in a large 30-member ensemble. The changes to the Southern Hemisphere extratropical cyclones are analysed through an automated of cyclone identification and tracking based on relative vorticity. The impact of increased Antarctic sea ice on the South America climate is analysed through changes in the precipitation regime and the associated atmospheric systems. The results show that a maximum condition of Antarctic sea ice is able to persist $sim$4-years under current climate conditions.In the following 4-years of model integration the sea ice in the max experiments is similar to that of the ctl experiments and in the last 2-years the (max-ctl) sea ice differences are negative. However, the persistence of Antarctic sea ice maxima varies sectorally and according to the sea ice model type. The Antarctic sea ice maxima reduce the air temperature from the low to mid-levels. This increases the poleward meridional temperature gradient, resulting in air ascending over the high-latitudes.The mean sea level pressure is reduced (increased) over the high (mid)-latitudes, a typical pattern of the Southern Annular Mode positive phase. The sensible heat flux from the ocean to the atmosphere is intensified at the sea ice edges increasing the atmospheric baroclinicity there. The westerly winds are intensified south of 50$^{°}$S and weakened from 45$^{°}$S to 10$^{°}$S. The polar jet stream intensifies poleward whereas the subtropical jet stream weakens toward the Equator. In response to the polar jet strengthening, the cyclone track density, cyclogenesis and cyclolysis have increased (decreased) over the high (mid)-latitudes. The eddy activity is reduced over South America as well as the cyclogenesis over the two main regions (at 30$^{°}$S and 45$^{°}$S ). The weaker subtropical jet contributes to enhanced atmospheric static stability and reduces the precipitation rate over South America. The stronger westerlies strengthen the Antarctic Circumpolar Current and, consequently, the Ekman drift northward. The melting of the sea maximum generates an imput of cold and fresh melt water into the ocean mixed-layer of the Southern Ocean (from the surface to 100 m ). As this surface water flows northward there is upwelling of the warmer and saltier water (observes below the ocean mixed-layer) on the Antarctic Divergence (60$^{°}$S). The climate memory stored in the upper ocean layers ($sim$8-years) modulates the intensity and timing of the atmospheric response.
AreaMET
Tipo da TeseTese (Doutorado em Meteorologia)
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Tipo da ReferênciaThesis
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Chave SecundáriaINPE-17442-TDI/2240
Chave de CitaçãoSilveira:2014:PaCoCa
TítuloO papel do conteúdo de calor oceânico na manutenção de anomalias de temperatura da superfície do mar do Atlântico Sul
Título AlternativoThe role of oceanic heat content on the subsistence of sea surface temperatures in the South Atlantic
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Ano2014
Data2014-08-04
Data de Acesso24 nov. 2020
Número de Arquivos1
Tamanho71843 KiB
Área de contextualização
AutorSilveira, Isabel Porto da
BancaLorenzzetti, João Antonio (presidente)
Pezzi, Luciano Ponzi (orientador)
Giarolla, Emanuel
Campos, Edmo José Dias
Tanajura, Clemente Augusto Souza
Endereço de e-Mailisabel.silveira@cptec.inpe.br
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
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Área de conteúdo e estrutura
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Transferível1
Tipo SecundárioTDI
Número de Páginas158
Palavras-ChaveConteúdo de calor, Atlântico Sul, temperatura do mar, variabilidade, tendência, heat storage, South Atlantic Ocean, ocean temperature, variability, trend analysis.
ResumoOs primeiros metros de oceano contém/estocam muito mais calor que toda coluna atmosférica sobrejacente. Dessa forma, o estoque, a manutenção e a liberação do conteúdo de calor oceânico são processos responsáveis pelo equilíbrio do sistema climático. Este trabalho contribui para o entendimento do papel do conteúdo de calor no surgimento e na manutenção de anomalias de temperatura da superfície do mar (TSM) no Atlântico Sul, por meio de dados observados, de altura do nível do mar (ANM, altimetria) e de modelagem numérica. Em um primeiro momento, a variabilidade espaço-temporal da TSM, da ANM e do rotacional do cisalharnento do vento (RCV) foram estudados, onde a importância do ciclo anual e dos processos anômalos de cada variável foi estimada. O filtro de Butterworth foi utilizado para decompor as anomalias em alta (T < 37 meses) e baixa (T> 37 meses) frequências, Em seguida, análises de função ortogonal empírica (FOE) foram aplicadas para as três variáveis decompostas. Em uma segunda aproximação, o conteúdo de calor e a sua distribuição espacial foram estimados, a partir do modelo ROMS. Através da análise das saídas, foram obtidas as principais forçantes e os processos envolvidos na disponibilização de calor. O ENOS foi associado às alterações no RCV que, por conseguinte, geraram bombeamento de Ekrnan, alterando as propriedades da camada de mistura. Finalmente, as tendências de TSM e de ANM foram estimadas, com objetivo de conhecer os processos regionais desse oceano. Para isso, tendências linear e cúbica foram calculadas, sendo a parte não linear uma nova abordagem deste trabalho. Os resultados mostram que ciclo anual pode representar mais de 60% da variabilidade da TSM porém menos de 20% para ANM e 5% para RCV. Logo, grande parte da variância é composta por anomalias para as variáveis ANM e RCV. As FOE de alta frequência para as anomalias de TSM e RCV apresentaram padrões espaciais de grande escala, enquanto a ANM mostrou um comportamento ruidoso, demonstrando a importância da mesoescala para essa variável. Foi observada alta correlação entre AN.YI e RCV em algumas regiões, indicando que o calor presente na coluna de água altera a circulação atmosférica. FOEs da baixa frequência apresentaram padrões de grande escala bem configurados, apesar de representar apenas uma pequena parcela da variabilidade. A resposta do Atlântico Sul à variabilidade relacionada ao ENOS foi bastante pontual, concentrando-se na Confluência Brasil-Malvinas e entre as latitudes de $30^{0}$S e 45${°}$S. A variabilidade espaço-temporal do RCV forçou alterações na circulação terrnohalina nas latitudes médias via bombeamento de Ekman, que oxpos as anomalias de conteúdo de calor, as quais geraram parte das anomalias de TSM no Atlântico Sudoeste. Por fim, as tendências de TSM e ANM mostraram um oceano divido em sub-sistemas. Não obstante, as tendências lineares não foram representativas da variabilidade regional desse oceano, pois não representam a variabilidade de baixa frequência observada. Esses resultados mostram que a variabilidade da TSM ocorre de sul para norte, começando na Passagem de Drake e chegando em baixas latitudes com oito anos de defasagem. ABSTRACT: The first few meters of the ocean surface can retain/ store much more heat content than the entire air column above it. Hence, the oceanic heat storage, maintenance and release are responsible for the balance of the Earths climate system. This work will contribute to understanding the role of the heat content on the generation and maintenance of the sea surface temperature (SST) anomalies in the South Atlantic Ocean in different time scales, using observational data, altimetry anel numerical modeling. In a first moment, SST, sea level anomaly (SLA) and wind stress curl (VSC) space-time variability were studied, in order to estimate the impact of each variable on the annual cycle and anomalous processes. The Butterworth filter was applied to analyze high (<37 months) and low frequencies (>37 months) modulation. Empirical Orthogonal Function (EOF) analyses were then performed on both high and low frequencies of each variable. In a second approach, heat content and its spatial distribution were estimated based on the output from ROMS numerical simulations. The main forcing mechanisms causing this variability were estimated, as well as the processes acting on the heat distribution in the surface mixed layer. These results were related to ENSO, which caused alterations on the WSC and, consequently, Ekman Pumping, thus altering the surface mixed layer properties. Finally, SST and SLA trends were studied, so as to understand the spatial patterns of this oceano For cach variable, linear and cubic trends were calculated, the lattcr consisting of a new methodology developed for this study. Results show that the annual cycle may account for more than 60% of the SST variability, but less than 20% of the SLA anel 5% of the WSC total variance. Hence, most of the variance is controlled by the anomalies. The high frequency EOFs for SST and WSC anomalies present large scale patterns, while SLA showed a noisy behavior, suggesting the importance of mesoscale processes for its variability, There is a high correlation between SLA and WSC in the some areas, indicating that the water column heat content affects the atmospheric circulation above it. Low frequency EOFs showed well defined large scale spatial patterns, although they do not represent a great part of the South Atlantic variance, The ENSO related climate variability response of the South Atlantic was very punctual, being limited to the Brazil-Malvinas Confluence region and the area between $30^{0}$S and $45^{°}$S. WSC variability induces variations on the thermohaline circulation in mid-latitudes due to Ekman pumping, exposing subsurface heat content anomalies and thus generating part of the SST anomalies observed in the Southwestern Atlantic. At last, SST and SLA trends show the South Atlantic presente well defined sub-systems. Nevertheless, linear trends do not represent the regional variability in this ocean as they elo not represent the observed low frequency variability. These results show that SST variability occurs from south 10 north, starting at the Drake Passage and reaching low latitudes with a lag of 8 years. However, SLA variability is driven mainly by the mesoscale variability, reinforcing the idea that heat content variability is associated with high frequency wind fluctuations.
AreaMET
Tipo da TeseTese (Doutorado em Meteorologia)
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Tipo da ReferênciaThesis
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Chave SecundáriaINPE-17431-TDI/2233
Chave de CitaçãoSilva:2014:AnEsDi
TítuloAnálise espaço-temporal dos distúrbios transientes da troposfera média no hemisfério sul
Título AlternativoSpace-time analysis of transient disturbances of the middle troposphere in southern hemisphere
CursoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Ano2014
Data2014-06-10
Data de Acesso24 nov. 2020
Número de Arquivos1
Tamanho2003 KiB
Área de contextualização
AutorSilva, Jessica Tatiane
GrupoMET-MET-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
BancaGan, Manoel Alonso (presidente)
Ferreira, Nelson Jesuz (orientador)
Escobar, Gustavo Carlos Juan
Dias, Maria Assunção Faus da Silva
Endereço de e-Mailje.tsilva11@yahoo.com.br
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Histórico2014-05-15 19:44:08 :: jessica.silva@cptec.inpe.br -> administrator ::
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Tipo SecundárioTDI
Número de Páginas115
Palavras-Chavedistúrbios transientes, POP, storm tracks, transient disturbances, POP, storm tracks.
ResumoEste estudo apresenta uma análise da variabilidade dos sistemas transientes que atuam na média troposfera em latitudes médias no HS e o comportamento médio dos vórtices ciclônicos da América do Sul (AS) e oceanos adjacentes. As análises foram realizadas utilizando-se dados em pontos de grade de campos meteorológicos, oriundos das reanálises II do National Centers for Environmental Prediction Departament of Energy (NCEP-DOE), para o período de 1991 a 2000. A metodologia utilizada envolve o uso das técnicas estatísticas de Transformada de Ondaleta, Funções Ortogonais Empíricas, Padrão de Oscilação Principal (POP) e TRACK. Avaliou-se também o comportamento médio das trajetórias de tempestades (ST) e sua interação com os fenômenos de baixa frequência, El Nino Oscilação Sul (ENOS) e Oscilação Antártica (OA). Os resultados mostram que o primeiro modo dominante para o verão e inverno do POP/geopotencial apresenta número de onda zonal 7 e estão associados principalmente às regiões de maior baroclinia do HS. O segundo modo do POP/geopotencial verão/inverno apresenta número de onda 6 e atividade de transientes associada a efeitos barotrópicos e principalmente ao desenvolvimento corrente abaixo, além da instabilidade baroclínica. As ST de inverno abrangem uma faixa latitudinalmente mais extensa que a de verão, no entanto a atividade de vórtices é maior durante a estação quente. Os fenômenos ENOS e OA influenciam a atividade ciclônica em ambas as estações, porém mais eminentemente durante o inverno, sendo o ENOS o principal fenômeno atuante na região sul do continente sul-americano e oceanos vizinhos. ABSTRACT: The analysis of transient disturbances of the middle troposphere at midlatitudes in Southern Hemisphere and some characteristics of the extratropical cyclones in the South America are shown in this study. Analyses were conducted using data grid points of meteorological fields derived from reanalysis II by the National Centers for Environmental Prediction - Department of Energy (NCEP-DOE) for the period 1991-2000. The methodology involves the use of statistical techniques of Wavelet Transform, Empirical Orthogonal Function, Principal Oscillation Patterns and TRACK to diagnose the mean characteristics of ST and their interactions with low-frequency phenomena, El Nino-Southern Oscillation (ENSO) and Antarctic Oscillation (AAO). The results show that the first dominant mode of the POP/geopotencial for summer and winter display a zonal wavenumber 7 and are mostly associated with the regions of greatest baroclinicity in SH. On the other hand, the second mode for summer/winter shows a wavenumber 6 and transient activity associated especially with downstream development and baroclinic instability. The winter ST cover a more extensive range of latitudes than the summer ST. However the activity of cyclones is higher during the hot season. The low-frequency phenomenas influence the cyclonic activity in both seasons, but more eminently during winter time, with the ENSO being the predominant phenomena in the southern region of the South American continent and adjacent oceans.
AreaMET
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Meteorologia)
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