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Tipo: Tese
Título: O papel do oceano na modulação de eventos extremos no Sul/Sudeste do Brasil
Título(s) alternativo(s): The role of the ocean in the modulation of extreme events in South/Southeast Brazil
Autor(es): Oliveira, Gustavo Lauton de
Primeiro Orientador: Lentini, Carlos Alessandre Domingos
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Marta-Almeida, Martinho
metadata.dc.contributor.referee1: Lentini, Carlos Alessandre Domingos
metadata.dc.contributor.referee2: Marta-Almeida, Martinho
metadata.dc.contributor.referee3: Tanajura, Clemente Augusto Souza
metadata.dc.contributor.referee4: Mendonça, Luis Felipe Ferreira de
metadata.dc.contributor.referee5: Camargo, Ricardo de
Resumo: Entender os processos responsáveis por eventos extremos é crucial para a segurança da população e para o gerenciamento das atividades econômicas costeiras e offshore. A compreensão científica atual demonstrou que a física oceânica pode ter um grande impacto sobre esses fenômenos e que examinar o seu papel pode levar a um melhor entendimento sobre como os eventos extremos evoluem. No que diz respeito aos eventos extremos meteorológicos no sul/sudeste do Brasil, existe uma alta frequência de ciclones extratropicais e esses sistemas têm sido apontados como os principais responsáveis pelo desenvolvimento de eventos de ondas grandes (Large Wave Events, LWEs). Além disso, o primeiro furacão já documentado no Atlântico Sul (Catarina), que atingiu o sul do Brasil, começou como um ciclone extratropical. Neste estudo, aplicamos diferentes métodos para diagnosticar tanto a contribuição do oceano na gênese e evolução do Catarina quanto na modulação de LWEs. No primeiro caso, aplicando o índice de gênese potencial (genesis potential index, GPI) para dar um diagnóstico quantitativo da contribuição dos fatores ambientais conhecidos por estarem ligados à ciclogênese tropical. No segundo caso, acoplando de modo unidirecional o modelo hidrodinâmico Regional Ocean Modeling System (ROMS) e o modelo de onda Simulating WAves Nearshore (SWAN) para estudar o efeito das correntes nos LWEs produzidos sob a influência de ciclones. Para o estudo do furacão Catarina, os resultados indicam duas regiões de grandes anomalias positivas de GPI: onde o Catarina (1) desenvolveu estrutura de ciclone subtropical e passou por transição tropical, e (2) adquiriu status de furacão. Também examinamos o potencial do oceano para sustentar a intensificação do ciclone tropical por meio do conteúdo de calor do oceano (ocean heat content, OHC). Embora algumas áreas de anomalias positivas de OHC possam ter indicado condições favoráveis à ciclogênese, elas não foram suficientes para explicar as principais fases de desenvolvimento do Catarina. Por outro lado, em março de 2004 o GPI foi o mais alto entre março de todos os anos (1990-2019), sugerindo que este pode ser um índice válido para obter um limiar para a ciclogênese tropical no sul/sudeste do Brasil. Em relação aos cinco LWEs estudados, escolhidos devido à distinta importância que a interação onda-corrente teve para o período, os resultados indicam que a adição de correntes ao modelo de onda melhorou a precisão dos picos de altura significativa, geralmente aumentando-os (até 27%). O aumento na altura das ondas ocorreu principalmente perto da borda da plataforma e talude, onde a Corrente do Brasil fluindo para sudoeste se opõe à direção dominante das ondas geradas por ciclones (geralmente de S/SE para S/SW). A modulação da altura de onda pelas correntes na banda sub-inercial explicou até 95% da variância total da diferença entre os resultados com e sem correntes oceânicas, e esta banda foi amplamente relacionada com a Corrente do Brasil. Sua contraparte quase inercial explicou até 22% da variância total e deveu-se principalmente a correntes quase inerciais na região. Este estudo fornece, pela primeira vez, evidências conclusivas de que a interação onda-corrente pode impactar LWEs no sul/sudeste do Brasil.
Abstract: Understanding the processes responsible for extreme events is crucial for public safety and managing coastal and offshore economic activities. The current scientific comprehension has demonstrated that ocean physics may have a great impact on these phenomena and that examining the ocean input can lead to significant insights into how extreme events evolves. With regard to extreme events in south/southeastern Brazil, there is a high frequency of extratropical cyclones and these frontal systems have been pointed out as the main driver for the development of large wave events (LWEs). Furthermore, the first-ever documented South Atlantic Hurricane (Catarina), which made landfall in southern Brazil, began as an extratropical cyclone. In this study, we apply different methods to give a diagnostic of the contribution of the ocean on both Catarina’s modulation and LWEs. The former by applying the genesis potential index (GPI) to give a quantitative diagnostic of the contribution of the environmental factors known to be linked to tropical cyclogenesis. The latter by coupling in a one-way mode the hydrodynamic model Regional Ocean Modeling System (ROMS) and the wave model Simulating WAves Nearshore (SWAN) to study the effect of currents on LWEs produced under the influence of cyclones. For the study of Hurricane Catarina, results indicate two regions of large positive GPI anomalies: where Catarina (1) developed subtropical cyclone structure and underwent tropical transition, and (2) acquired hurricane status. We also examine the ocean’s potential to sustain tropical cyclone intensification through the ocean heat content (OHC). Although some areas of positive OHC anomalies may have indicated conditions favorable to cyclogenesis, it was not sufficient to explain the main stages of Catarina’s development. On the other hand, the GPI in March 2004 was the highest among March of all years (1990–2019), suggesting that this may be a valid index for obtaining a threshold for tropical cyclogenesis in south/southeastern Brazil. Regarding the five LWEs studied, chosen due to the distinct importance that current-to-wave effects had for the period, the results indicate that the addition of currents on the wave model improved the accuracy of the peaks of significant wave height, generally increasing them (by as much as 27%). The increase in wave height occurred mainly near the shelf edge and slope, where the southwestward-flowing Brazil Current opposes the dominant direction of cyclone-generated waves (usually from S/SE to S/SW). Modulation of wave height by currents in the sub-inertial band explained up to 95% of the total variance of the difference between results with and without ocean currents, and this band was largely related to the Brazil Current. Its near-inertial counterpart explained up to 22% of the total variance and was primarily due to near-inertial currents in the region. This study provides, for the first time, conclusive evidence that wave-current interaction can impact LWEs in south/southeastern Brazil.
Palavras-chave: Indice de gênese potencial
Conteúdo de calor do oceano
ROMS
SWAN
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::OCEANOGRAFIA::OCEANOGRAFIA FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Geociências
metadata.dc.publisher.program: Pós-Graduação em Geofísica (PGEOF) 
Citação: OLIVEIRA, Gustavo Lauton de. O papel do oceano na modulação de eventos extremos no Sul/Sudeste do Brasil. 2023. 69 f. Tese (Doutorado em Geofísica) Instituto de Geociências, Universidade Federal da Bahia, Salvador, BA, 2023.
Tipo de Acesso: CC0 1.0 Universal
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37759
Data do documento: 10-Mai-2023
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