| Ano de defesa: |
2014 |
| Autor(a) principal: |
Isabel Porto da Silveira |
| Orientador(a): |
Luciano Ponzi Pezzi |
| Banca de defesa: |
Emanuel Giarolla,
Edmo José Dias Campos,
Clemente Augusto Souza Tanajura |
| Tipo de documento: |
Tese
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Meteorologia
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
BR
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| Resumo em Inglês: |
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. |
| Link de acesso: |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18/2014/07.17.13.53
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| Resumo: |
Os 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. |
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