Efeitos da orografia do Sudeste da América do Sul na estrutura dos sistemas frontais

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Marilei Foss
• Orientador(a): Chou Sin Chan, Marcelo Enrique Seluchi
• Banca de defesa: Claudine Pereira Dereczynski, Adma Raia Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Meteorologia
• País: BR
• Resumo em Inglês: The main objective of this thesis is to investigate the orographic effect generated by the Brazilian Plateau, and the characteristics of cold fronts moving over South America. The front identification is based on a criterion that considers the drop in air temperature, increase in mean sea level pressure and the shift in wind between consecutive days. Composites of mean and anomalies of fronts are constructed using Reanalysis of CFSR. Two front events are selected for further analyzes and are referred to as FFFriagem and FFNeve, based on weather conditions. Simulations with Eta model at 8-and 1-km horizontal resolution are setup to study in detail to the interaction of the fronts with orography in southeast Brazil. The equation of thermodynamics are applied to find the physics processes that explain the interaction of the cold fronts with the highest terrain region. Finally, experiments are performed: by changing in the roughness lenght due to subgrid orography, by inserting the parameterization of gravity waves, by increasing the resolution and raising the top of the model, and change in height of the terrain. Results reveal that there are two regions with the highest frequency of cold fronts: near the Andes and near the coast of southeastern Brazil. Between these two regions, there is a region of lower frequency of cold fronts. The effect generated by the Brazilian Plateau shows that most of orographic influence occur at lower levels of the atmosphere. Composites of the mean and anomalies show the trough that is formed on the northern side of the anticyclone in response to blocking of the denser air mass in the rear part of the front. The calculation of the thermodynamic equation terms shows that the horizontal temperature advection is responsible for the distortion of the front cold surface close to the terrain. The sensitivity experiments with change in the effective roughness lenght, show that the 10-m wind and precipitation are the main variables changed by roughness. The insertion of gravity waves parameterization cause reduction um the amplitude of the waves, indicated by the potential temperature downwind of the orography of the Brazilian Plateau. Tests show that increasing the vertical resolution improving the reproduction of the frontal-terrain interaction, however it differs from the CFSR reanalysis. Finally, tests with the change in the terrain height show that as the terrain rises, the greater the blocking effect on the displacement and vertical structure of the cold front whereas in the absence of the Brazilian Plateau, cold fronts would move more easily over the Central Region of Brazil.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/06.29.18.28

O objetivo principal desta tese foi investigar o efeito orográfico gerado pelo Planalto Brasileiro, nas características das frentes frias que se deslocam pela América do Sul. A identificação frontal foi baseada em um critério que considera a queda na temperatura do ar, aumento de pressão ao nível médio do mar e o giro do vento entre dias consecutivos. Compostos médios e de anomalias das frentes foram gerada através das Reanálises do CFSR. Dois eventos frontais foram selecionados para aprofundar as análises e esses eventos foram denominados FF-Friagem e FF-Neve, com base na condições de tempo desencadeadas por eles. Através das simulações com o modelo Eta com 8 e 1 km de resolução horizontal, buscou-se os detalhes da interação frente-orografia no Brasil. A equação da termodinâmica foi usada para encontrar os processos físicos que explicam o comportamento frontal sobre a região de orografia mais alta. E, por fim, foram realizados experimentos com modificação na rugosidade da orografia sub-grade, com a inserção de uma parametrização de ondas de gravidade, com aumento da resolução e do topo do modelo, e com alteração na altura da orografia para testar a sensibilidade do modelo Eta na simulação das frentes frias. Resultados da climatologia revelam que há duas regiões com maior frequência de frentes frias: próximo aos Andes e próximo ao litoral da região Sudeste do Brasil. Entre estas duas regiões, há uma região onde terreno é alto, que condiz com as áreas de menor frequência frontal. O efeito gerado pelo Planalto Brasileiro na climatologia revela que a maior influência orográfica ocorre nos níveis mais baixos da atmosfera. Nos compostos médios e anomalias destaca-se o cavado invertido que se forma no lado norte do anticiclone migratório, em resposta ao bloqueio orográfico da massa de ar mais densa na retaguarda da frente. A análise da equação termodinâmica mostra que a advecção horizontal de temperatura é responsável pela distorção da superfície frontal próximo a orografia. Já os experimentos de sensibilidade com modificação na rugosidade mostram que o vento em 10 metros e a precipitação são as principais variáveis alteradas através da modificação da rugosidade. Com a inserção da uma parametrização de ondas de gravidade, houve a redução da amplitude das ondas geradas a sotavento da orografia do Planalto Brasileiro conforme indicado nos campos de temperatura potencial. Os testes com a resolução vertical do modelo Eta e do nível do topo do modelo mostram que o aumento da resolução faz com que a simulação reproduza os principais efeitos relatados na literatura sobre interação frente-orografia, no entanto ele difere do observado na Reanálise do CFSR. Por fim, testes com a modificação na altura da orografia mostram que a medida que a orografia aumenta, maior é o efeito no deslocamento e estrutura vertical da frente fria, e se caso não existisse o Planalto Brasileiro, as frentes frias e as massas de ar associadas as frentes, se deslocariam com maior facilidade até a Região Central do Brasil.