This doctoral dissertation discusses the basic dynamics of the mesoscale cyclonic quasi-stationary meanders of the Brazil Current and their impact on plankton distribution off SE Brazil. The wind-driven coastal upwelling systems in the region promote intrusions of nutrient-rich waters onto the continental shelf, supported by coastal divergence induced by the meanders. We perform experiments in a 1½-layer quasi-geostrophic (QG) model based on contour dynamics coupled to a Nutrients-Phytoplankton-Zooplankton (NPZ) model. The results suggest that mesoscale activity impacts the planktonic populations off SE Brazil. In situ observations of these phenomena are scarce. We present an unprecedented sampling effort that revealed submesoscale processes in a meander's rim. We show the biota responds to different dynamic regimes in distinct parts of the feature. Inspired by the observations, we choose to build a hierarchy of idealized models coupled to an NPZ model to investigate physical-biological interactions at mesoscale and submesoscale. We use a 2-layer QG model also based on contour dynamics, showing the meanders' stationarity is due to the almost pure baroclinic nature of this system. The lateral stirring transports enriched waters offshore, impacting the NPZ fields in addition to the eddy-induced upwelling. Then, a continuously stratified model is used to investigate submesoscale dynamics. The results suggest that submesoscale processes increase the heterogeneity in the NPZ distribution, with preferred areas for enhanced biological activity shifting from the eddy center in a 10 km resolution experiment to the eddy rim in a 1 km resolution experiment. Lastly, we briefly investigate strong biases in sea surface temperature (SST) during coastal upwelling events.

Esta tese versa sobre a dinâmica básica dos meandros ciclônicos quase-estacionários de mesoescala da Corrente do Brasil e seu impacto na distribuição do plâncton no SE do Brasil. Os sistemas de ressurgência costeira na região promovem intrusões de águas ricas em nutrientes sobre a plataforma continental, facilitadas pela divergência costeira gerada pelos meandros. Realizamos experimentos num modelo quase-geostrófico (QG) de 1½ camada baseado em dinâmica de contornos acoplado a um modelo Nutrientes-Fitoplâncton-Zooplâncton (NFZ). Os resultados sugerem que a atividade de mesoescala impacta as populações planctônica no SE do Brasil. Observações in situ desses fenômenos são escassas. Nós apresentamos um esforço amostral inédito que revelou processos de submesoescala nas bordas de um meandro. Mostramos que a biota responde a diferentes regimes dinâmicos em partes distintas da feição. Inspirados pelas observações, escolhemos construir uma hierarquia de modelos idealizados acoplados a um modelo NFZ para investigar interações físico-biológicas em mesoescala e submesoescala. Utilizamos um modelo QG de 2 camadas também baseado em dinâmica de contornos, mostrando que a estacionariedade dos meandros se deve à natureza quase puramente baroclínica desse sistema. A advecção lateral transporta águas enriquecidas para o oceano aberto, impactando os campos NFZ juntamente com a ressurgência de mesoescala. Em seguida, um modelo continuamente estratificado é utilizado para investigar a dinâmica de submesoescala. Os resultados sugerem que processos de submesoescala aumentam a heterogeneidade na distribuição do plâncton, com as áreas preferenciais de elevada atividade biológica mudando do centro do vórtice num experimento com 10 km de resolução para as bordas do vórtice num experimento de 1 km de resolução. Por fim, investigamos brevemente fortes vieses na temperatura da superfície do mar (TSM) durante eventos de ressurgência costeira.