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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.14.2020.tde-04092020-231228
Documento
Autor
Nome completo
Eduardo Marcos de Jesus
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Rocha, Rosmeri Porfirio da (Presidente)
Camargo, Ricardo de
Crespo, Natália Machado
Gozzo, Luiz Felippe
Gramcianinov, Carolina Barnez
Título em português
Ciclones e ciclones subtropicais sobre o sudoeste do Oceano Atlântico Sul: projeções climáticas e ventos associados
Palavras-chave em português
Atlântico Sul
ciclones
ciclones subtropicais
GCM
projeções climáticas
RCM
ventos
Resumo em português
O objetivo principal deste trabalho é entender tendências climáticas futuras de todos os ciclones e dos subtropicais, assim como nos ventos associados (em baixos e altos níveis), no sudoeste do Atlântico Sul. Foram utilizados dois conjuntos de projeções climáticas no Representative Concentration Pathways (RCP8.5) compostos de quatro regionalizações com o modelo climático regional RegCM4 (RegCM4s) aninhadas em três modelos climáticos globais (GCMs; HadGEM2-ES, MPI-ES e GFDL-ES) do CMIP5. As reanálises da ERA-Interim e CFSR forneceram o conjunto de referência para validação das simulações no período histórico (1979-2005). As análises concentram-se em dois períodos futuros (próximo: 2020-2050; distante: 2070-2099), em três principais regiões ciclogenéticas (RG1: sul-sudeste do Brasil; RG2: leste do Uruguai; RG3: sul da Argentina), e nos ciclones subtropicais. Os ciclones são rastreados utilizando vorticidade relativa ciclônica em 925 hPa, e depois em função da estrutura térmica são separados os subtropicais. Para o clima presente, RegCM4s e GCMs representam adequadamente as principais características de gênese e trajetória tanto do total de ciclones como dos subtropicais. No entanto, alguns impactos positivos da regionalização são notados. Uma importante adição de valor da regionalização é a maior habilidade dos RegCM4s em capturar as características observadas (fase e amplitude do ciclo anual, intensidade e os ventos próximo à superfície) dos ciclones iniciados em regiões afastadas das fronteiras do domínio, tais como RG1 e RG2; e também na identificação de ciclogêneses subtropicais na costa sudeste do Brasil. Além disso, a série temporal dos RegCM4s apresenta menor bias e maior correlação comparado às reanálises, melhorando a representação do total de ciclones e daqueles mais intensos no sudoeste do Atlântico Sul. Em termos de impacto, há uma maior concordância entre RegCM4s e reanálises em relação a magnitude e localização dos ventos mais fortes associados com ciclones intensos originados da RG1 e RG2 e ciclones subtropicais. Para ciclones intensos, as projeções futuras indicam intensificação dos ventos próximo à superfície e próximo da costa (sul-sudeste do Brasil e sul da Argentina) e um deslocamento para sul do jato polar de altos níveis. Há também uma tendência de diminuição no número de ciclogêneses em cada uma das três regiões ciclogenéticas, indicando que os ciclones intensos seriam associados com ventos mais fortes em baixos níveis próximo da costa no futuro distante. Para ciclones subtropicais, tanto os RegCM4s como GCMs também projetam tendência negativa na frequência de eventos e de intensificação dos ventos em baixos níveis associados.
Título em inglês
Subtropical cyclones and cyclones over the southwestern South Atlantic Ocean: climate projections and associated winds
Palavras-chave em inglês
climate projections
cyclones
GCM
RCM
South Atlantic
subtropical cyclones
winds
Resumo em inglês
The main objective of this study is to understand the climate trends of all cyclones and of the subtropical ones, as well as the associated winds (at low and upper levels), over the southwest South Atlantic Ocean. Two multi-model ensembles consisting of four RegCM4 downscaling (RegCM4s) nested in three different global circulation models (GCMs; HadGEM2-ES, MPI-ES e GFDL-ES) from CMIP5 in RCP8.5 are used. ERA-Interim and CFSR reanalyses provide the reference ensemble for the historical period (1979-2005). The analysis focus on two future periods (near-future: 2020-2050; far-future: 2070-2099), in all cyclones developing in the main cyclogenetic regions (RG1: south-southeast Brazil; RG2: eastern Uruguay; RG3: south Argentina), and on subtropical cyclones. All cyclones are tracked using relative vorticity at 925 hPa, thermal structure parameters are used to separate the subtropical ones. For the present climate, RegCM4s and GCMs simulate the main characteristics of the genesis and propagation of all cyclones and the subtropical ones. However, there are some positive impacts of downscaling. An important added value of downscaling is the greater ability of RegCM4s to capture the observed characteristics (phase and amplitude of the annual cycle, intensity and winds close to the surface) of cyclones initiated in regions far from the domain's borders, such as RG1 and RG2; and also in the identification of the subtropical cyclones in eastern southeast Brazil. In addition, RegCM4s time series present smaller (higher) biases (correlation) in relation to reanalyses, improving the representation of all cyclones and of stronger ones for the whole southwestern South Atlantic. In terms of impact, there is greater agreement between RegCM4s and reanalyses regarding the magnitude and location of stronger winds associated with intense cyclones starting in RG1 and RG2 and subtropical cyclones. For intense cyclones in the future climate, it is projected an intensification of near surface winds near the coast (south-southeast Brazil and south Argentina) and a shift to the south of the upper-level polar jet. Furthermore, there is a clear trend of decrease in the number of cyclogenesis in each hot-spot region, indicating that each intense cyclone will be associated with stronger low level winds near the eastern coast in the far future climate. For subtropical cyclones, both RegCM4s and GCMs also project a negative trend in the frequency of events and intensification of associated low level winds
 
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Data de Publicação
2020-09-16
 
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