Um modelo acoplado atmosférico-oceânico foi usado para investigar se há retroalimentação positiva entre a ressurgência costeira e a brisa marítima em Cabo Frio - RJ (Brasil). Dois experimentos foram realizados para verificar a influência da brisa marítima na ressurgência costeira: o primeiro usou o modelo acoplado, forçado com vento de escala sinótica de NE e 8 m s-1, e o sinal da brisa foi dado pelo modelo atmosférico; o segundo utilizou apenas o modelo oceânico com vento constante de NE e 8 m s-1. A fim de estudar a influência da ressurgência costeira na brisa marítima, mais dois experimentos foram realizados com o modelo acoplado: um com um campo inicial de temperatura da superfície do mar (TSM), representativo da ocorrência de ressurgência costeira; e o outro com um campo constante e homogêneo de TSM de 26°C. Por fim, mais dois experimentos foram feitos para verificar a influência da topografia e da distribuição espacial da temperatura da superfície do mar nos resultados anteriores. Os resultados mostraram que a brisa pode intensificar a ressurgência, mas a ressurgência não intensifica a brisa, sugerindo não haver em Cabo Frio, retroalimentação positiva entre esses dois fenômenos.

A coupled atmospheric-oceanic model was used to investigate whether there is a positive feedback between the coastal upwelling and the sea breeze at Cabo Frio - RJ (Brazil). Two experiments were performed to ascertain the influence of the sea breeze on the coastal upwelling: the first one used the coupled model forced with synoptic NE winds of 8 m s-1 and the sign of the sea breeze circulation was set by the atmospheric model; the second experiment used only the oceanic model with constant 8 m s-1 NE winds. Then, to study the influence of the coastal upwelling on the sea breeze, two more experiments were performed: one using a coastal upwelling representative SST initial field and the other one using a constant and homogeneous SST field of 26°C. Finally, two more experiments were conducted to verify the influence of the topography and the spatial distribution of the sea surface temperature on the previous results. The results showed that the sea breeze can intensify the coastal upwelling, but the coastal upwelling does not intensify the sea breeze circulation, suggesting that there is no positive feedback between these two phenomena at Cabo Frio.

O modelo General Ocean Turbulence Model (GOTM) é aplicado para diagnosticar o campo de turbulência da camada de mistura oceânica (CM) na região equatorial do Oceano Atlântico. Foram investigadas as estações chuvosa e seca, definidas, respectivamente, pela presença da zona de convergência intertropical e pelo seu deslocamento para norte. Simulações foram realizadas usando dados da bóia PIRATA (0º, 23ºW) para o cálculo dos fluxos turbulentos de superfície e dados do Projeto NASA/GEWEX Surface Radiation Budget para "fechar" o balanço de radiação na superfície. Um esquema para assimilação de dados foi usado para considerar os mecanismos físicos não representados pelo modelo unidimensional. Para a estação chuvosa, os resultados mostraram uma CM rasa devido à menor tensão de cisalhamento na superfície e a estratificação estável da camada superior oceânica; a profundidade máxima alcançada é da ordem de 15 m com uma variação diurna média de 7 m de profundidade. Na segunda estação, a tensão de cisalhamento mais intensa e o aumento das trocas de calor em superfície geraram maior produção mecânica de energia cinética turbulenta e a noite o empuxo também favoreceu a formação de uma CM mais profunda, alcançando até 60 m, e com variação diurna de 30 m em média.

The General Ocean Turbulence Model (GOTM) is applied to the diagnostic turbulence field of the mixing layer (ML) over the equatorial region of the Atlantic Ocean. Two situations were investigated: rainy and dry seasons, defined, respectively, by the presence of the intertropical convergence zone and by its northward displacement. Simulations were carried out using data from a PIRATA buoy located on the equator at 23º W to compute surface turbulent fluxes and from the NASA/GEWEX Surface Radiation Budget Project to close the surface radiation balance. A data assimilation scheme was used as a surrogate for the physical effects not present in the one-dimensional model. In the rainy season, results show that the ML is shallower due to the weaker surface stress and stronger stable stratification; the maximum ML depth reached during this season is around 15 m, with an averaged diurnal variation of 7 m depth. In the dry season, the stronger surface stress and the enhanced surface heat balance components enable higher mechanical production of turbulent kinetic energy and, at night, the buoyancy acts also enhancing turbulence in the first meters of depth, characterizing a deeper ML, reaching around 60 m and presenting an average diurnal variation of 30 m.

A quantificação da energia disponível no ambiente é importante porque ela afeta a fotossíntese, a evapotranspiração e conseqüentemente a produtividade final dos cultivos. Instrumentos para medidas de balanço de energia são caros e alternativas para estimações são desejáveis. O presente trabalho procura avaliar a performance do modelo de Deardorff (1978) ao longo do desenvolvimento de uma cultura de cana-de-açúcar em Piracicaba, SP, Brasil, em comparação ao método aerodinâmico. Este modelo mecanístico simula os fluxos energéticos (calor sensível, latente e saldo de radiação) em três níveis: a atmosfera, o dossel vegetativo e o solo, usando somente a temperatura do ar, umidade relativa e velocidade do vento medidos num nível de referência acima do dossel, o índice de área foliar e alguns parâmetros previamente calibrados (albedo do dossel, emissividade do solo e a transmissividade atmosférica e características hidrológicas do solo). As análises dos resultados foram feitas em diversas escalas de tempo, condições de insolação, nas diferentes estações do ano (primavera, verão, outono). Analisando todos os dados de 15 minutos, o modelo apresentou boa performance na simulação de radiação líquida em diferentes condições de insolação e estações do ano. O fluxo de calor latente e o fluxo de calor sensível na atmosfera não apresentaram diferenças em comparação ao método aerodinâmico no outono. O calor sensível no solo foi pobremente simulado pelo modelo devido à baixa capacidade de estimação do balanço hídrico do solo. Geralmente as estimações pelo modelo de Deardorff foram melhoradas quando mais insolação era disponível no ambiente.

The quantification of the available energy in the environment is important because it determines photosynthesis, evapotranspiration and, therefore, the final yield of crops. Instruments for measuring the energy balance are costly and indirect estimation alternatives are desirable. This study assessed the Deardorff's model performance during a cycle of a sugarcane crop in Piracicaba, State of São Paulo, Brazil, in comparison to the aerodynamic method. This mechanistic model simulates the energy fluxes (sensible, latent heat and net radiation) at three levels (atmosphere, canopy and soil) using only air temperature, relative humidity and wind speed measured at a reference level above the canopy, crop leaf area index, and some pre-calibrated parameters (canopy albedo, soil emissivity, atmospheric transmissivity and hydrological characteristics of the soil). The analysis was made for different time scales, insolation conditions and seasons (spring, summer and autumn). Analyzing all data of 15 minute intervals, the model presented good performance for net radiation simulation in different insolations and seasons. The latent heat flux in the atmosphere and the sensible heat flux in the atmosphere did not present differences in comparison to data from the aerodynamic method during the autumn. The sensible heat flux in the soil was poorly simulated by the model due to the poor performance of the soil water balance method. The Deardorff's model improved in general the flux simulations in comparison to the aerodynamic method when more insolation was available in the environment.

Este trabalho descreve as propriedades estatísticas de uma Camada Limite Convectiva (CLC) e o transporte turbulento de um poluente inerte e passivo, emitido continuamente por uma fonte do tipo área localizada na superfície. As propriedades da CLC são simuladas numericamente com o modelo de simulação direta dos grandes turbilhões (LES). A determinação da condição de quase-equilíbrio realizada com base no parâmetro de estabilidade para a CLC mostrou-se equivalente ao procedimento padrão, que utiliza os valores da energia cinética turbulenta integrada na camada. A estrutura vertical da concentração do poluente, temperatura potencial, e dos respectivos fluxos turbulentos e variâncias estão de acordo com os prognósticos da teoria da similaridade para a camada de mistura. Os parâmetros de assimetria da flutuação de concentração do poluente e da velocidade vertical refletem o padrão assimétrico das estruturas na CLC e indicam a importância dos processos de entranhamento na limpeza da camada.

This work describes the statistical properties of a Convective Boundary Layer (CBL) and the associated turbulent transport of a passive and inert pollutant, continuously emitted in the atmosphere by an area-source on the surface. The CBL flow and properties are simulating with a Large Eddy Simulation (LES) model. To assure the development of a quasi-steady turbulent regime, both the stability parameter and the Turbulent Kinetic Energy (TKE) criteria were applied to LES with similar results. The vertical structure of the pollutant concentration, potential temperature associated with vertical turbulent fluxes and variances are consistent with the mixed layer similarity predictions. Both the pollutant concentration and the vertical wind skewness fluctuations are associated with the updrafts and downdrafts distributions, emphasizing the importance of the entrainment in the cleaning of the CBL.

A evolução temporal das camadas limites atmosféricas e oceânicas são descritas para a região de ressurgência do Oceano Atlântico localizada em Cabo Frio. As observações foram obtidas durante a campanha de medidas realizada pelo Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira, a bordo do Navio Oceanográfico Antares da Marinha Brasileira, entre 7 e 10 de julho de 1992. As análises mostradas aqui estão baseadas em 19 sondagens verticais simultâneas da atmosfera e do oceano. Estas sondagens foram feitas a cada 4 horas e durante a passagem de uma frente fria, que chegou em Cabo Frio no dia 6 de julho. Durante a passagem da frente fria a extensão vertical da camada de mistura atmosférica (e oceânica) variou de 200 m (13 m) a 1000 m (59 m). Estas modificações ocorreram no primeiro dia de observação e foram acompanhadas por um aumento de 1.2°C na temperatura da camada de mistura oceânica e por uma diminuição de 6 K na temperatura potencial virtual e de 6 g/kg na umidade específica da camada de mistura atmosférica. Estas variações do oceano em escala de tempo curta podem ser explicadas em termos da substituição do fluxo ascendente, de água relativamente mais fria, da ressurgência pelo fluxo descendente, de água relativamente mais quente, a medida que os ventos de superfície variam de NE (pré-frontal) para SSW (pós-frontal) durante a passagem da frente fria em Cabo Frio. As variações observadas na altura da camada de mistura atmosférica são consistentes com a intensificação da mistura térmica induzida pelo aquecimento da superfície do oceano combinado com o resfriamento da camada mistura atmosférica durante passagem da frente fria. A intensificação da mistura mecânica, observada durante a passagem da frente fria em Cabo Frio, pode também ter contribuído para as variações observadas em ambas camadas.

Time evolution of atmospheric and oceanic boundary layers are described for an upwelling region in the Atlantic Ocean located in Cabo Frio, Brazil (23°00'S, 42°08'W). The observations were obtained during a field campaign carried out by the "Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira", on board of the oceanographic ship Antares of the Brazilian Navy, between July 7 and 10 of 1992. The analysis shown here was based on 19 simultaneous vertical soundings of atmosphere and ocean, carried out consecutively every 4 hours. The period of observation was characterized by a passage of a cold front that penetrated in Cabo Frio on July 6. During the cold front passage the vertical extension of atmospheric (and oceanic) mixed layer varied from 200 m (and 13 m) to 1000 m (and 59 m). These changes occurred in the first day of observation and were followed by an increase of 1.2°C in the oceanic mixed layer temperature and by a decrease of 6 K and 6 g/kg in the virtual potential temperature and specific humidity of the atmospheric mixed layer. The short time scale variations in the ocean can be explained in terms of the substitution of cold upwelling water by warm downwelling water regime, as the surface winds shift from pre-frontal NE to post-frontal SSW during the cold front passage in Cabo Frio. The large vertical extent of the atmospheric mixed layer can be explained in terms of an intensification of the thermal mixing induced by the warming of the oceanic upper layers combined with the cooling of the lower atmospheric layers during the cold front passage. An intensification of the mechanical mixing, observed during the cold front passage, may also be contributing to the observed variations in the vertical extent of both layers.