RESUMEN Este trabajo presenta una clasificación sinóptica en superficie y a una altura geopotencial de 500 hPa durante el invierno (junio, julio, agosto) en Brasil, con el propósito de identificar los principales sistemas meteorológicos de escala sinóptica que influyen en el tiempo durante este periodo. A través del análisis de componentes principales para el periodo 1979-2020, se identificaron cinco patrones sinópticos principales que predominaron durante el invierno y que son prácticamente los mismos para cada uno de los tres meses analizados. El patrón sinóptico más frecuente está asociado con el campo medio climatológico, representado por dos de los sistemas más característicos de circulación atmosférica en niveles bajos de América del Sur: el anticiclón del Atlántico Sur y la depresión del noroeste argentino. Hay otros dos patrones sinópticos relacionados con la presencia de un frente frío clásico en las regiones sur y sureste de Brasil. Finalmente, existen otros dos patrones sinópticos relacionados con un anticiclón de bloqueo y con un proceso ciclogenético sobre el Océano Atlántico; ambos corresponden con los patrones sinópticos más frecuentes relacionados con olas de frio y corrientes de aire frío (friagens) sobre Brasil.

ABSTRACT This study presents a synoptic classification at surface and at 500 hPa during winter (June, July, and August) over Brazil, in order to identify the main synoptic-scale meteorological systems that influence the weather of this period. Through principal components analysis for the 1979-2020 period, five main synoptic patterns were identified, which predominated during winter and are practically the same for each of the three analyzed months. The most frequent synoptic pattern is associated with the climatological mean-field, represented by two of the most characteristic systems of low-level atmospheric circulation in South America: the South Atlantic Subtropical High and the North-Western Argentinean Low. There are two other synoptic patterns related to a classical cold front over the southern and southeastern regions of Brazil. Finally, two other synoptic patterns are associated with a blocking anticyclone and a cyclogenetic process over the Atlantic Ocean, respectively, both of which correspond to the most frequent synoptic pattern related to cold waves and cold surges (friagens) over Brazil.

ABSTRACT This study presents the daily atmospheric circulation patterns at surface and altitude related to the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) events that occurred between 2007 and 2017. For this analysis, Principal Pattern Sequence Analysis (PPSA) and sea level pressure and geopotential height reanalysis were used. Four typical atmospheric circulation patterns associated with SACZ episodes were identified. Three of them are related to the propagation of a cold front toward southeastern Brazil with a post-frontal anticyclone moving over the Atlantic Ocean. The fourth pattern is associated with the presence of a cut-off low centered over the central-south region of Brazil that induces moisture transport from the Atlantic Ocean and from the Amazon basin to most of southeastern Brazil. Considering the first three patterns, they represent, respectively, a frontal wave, a classical cold front, and a slow-moving cold front. All of these patterns provide permanent northwesterly winds in the lower troposphere over southeastern Brazil from two days before the SACZ occurrence.

RESUMEN Este trabajo presenta los patrones diarios de circulación atmosférica en superficie y en altura relacionados con los eventos de la Zona de Convergencia del Atlántico Sur (ZCAS) ocurridos entre 2007 y 2017. Para ello se utilizaron el análisis de patrones de secuencias principales (APSP) y datos de reanálisis de presión a nivel medio del mar y de altura geopotencial. Se identificaron cuatro patrones típicos de circulación atmosférica asociados con episodios de la ZCAS. Tres de ellos están relacionados con la propagación de un frente frío hacia el sureste de Brasil con un anticiclón postfrontal que se mueve sobre el Océano Atlántico. El cuarto patrón está asociado con la presencia de una baja segregada centrada sobre la región centro-sur de Brasil que induce el transporte de humedad desde el Océano Atlántico y desde la cuenca del Amazonas hacia gran parte del sureste de Brasil. Los tres primeros patrones representan, respectivamente, una onda frontal, un frente frío clásico y un frente frío con un lento desplazamiento. Todos estos patrones producen vientos persistentes del noroeste en la troposfera baja sobre el sureste de Brasil desde dos días antes de la ocurrencia de eventos de la ZCAS.

ABSTRACT The present study provides a synoptic characterization of South Atlantic Convergence Zone (SACZ) episodes that caused heavy rainfall events (HRE) in the city of Rio de Janeiro (CRJ) between 2006 and 2016. A total of 77 SACZ episodes were identified in the CRJ (SCRJ), which represented 81% of the total SACZ events in Brazil. At least one day of HRE during the SACZ period (SHRE) was found in 37 SCRJ episodes, representing almost half (48%) of the SACZ events in the CRJ. In 68.6% of these cases, the heavy rainfall occurred on the first two days of the SHRE period. The mean synoptic pattern of SHRE showed a cold front in the Atlantic Ocean connected with a low-pressure system located near the coast of Rio de Janeiro state (RJ). The 850 hPa specific humidity showed a dipole pattern with positive anomalies in southeastern Brazil and negative anomalies in southern Brazil since the day before the occurrence of SHRE. An anomalous upper-level ridge in southeastern Brazil was relevant to intensifying the heavy rainfall in the CRJ. The synoptic classification showed four main surface synoptic patterns associated with SHRE. The two most frequent patterns were associated with a cold front close to the coast of RJ, and the other two were related to the presence of an anticyclone with blocking characteristics and to the presence of a weak extratropical cyclone near the coast of RJ.

RESUMEN El presente estudio presenta una caracterización sinóptica de los episodios de la Zona de Convergencia del Atlántico Sur (ZCAS) que causaron eventos de lluvia fuerte (ELF) en la ciudad de Río de Janeiro (CRJ) entre 2006 y 2016. Se identificaron 77 episodios de ZCAS en la CRJ (ZCRJ), que representaron el 81% del total de eventos de ZCAS en Brasil. Se encontró un total de 37 episodios de ZCRJ con al menos un día de ELF durante el período que duró el evento (ZELF), representando casi la mitad (48%) de los eventos de ZCAS en la CRJ. En el 68.6% de estos casos, los ELF ocurrieron en los dos primeros días del evento de ZELF. El patrón sinóptico medio asociado con ZELF mostró un frente frío en el Océano Atlántico conectado con un sistema de baja presión ubicado cerca de la costa del estado de Río de Janeiro (RJ). La humedad específica en 850 hPa mostró un patrón de dipolo con anomalías positivas en el sureste de Brasil y anomalías negativas en el sur de Brasil, desde el día anterior a la ocurrencia del ZELF. La presencia de una cresta anómala en niveles superiores en el sureste de Brasil fue determinante para intensificar las fuertes lluvias en la CRJ. La clasificación sinóptica mostró cuatro patrones de superficie principales asociados con ZELF. Los dos patrones más frecuentes se asociaron con un frente frío cerca de la costa del estado de RJ y los otros dos se relacionaron con la presencia de un anticiclón con características de bloqueo y con la presencia de un ciclón extratropical débil cerca de la costa del estado de RJ, respectivamente.

ABSTRACT This study presents the main differences between classical cold fronts, subtropical fronts and baroclinic troughs, as well as a climatology of these systems along the coast of Brazil. Regarding the seasonality of these systems, classical cold fronts are more frequent in winter followed by spring, subtropical fronts in spring, and baroclinic troughs in spring and summer. In southeastern Brazil, these three kinds of systems are responsible for about 40% (60%) of the total precipitation during the rainy (dry) season.

RESUMEN Este trabajo presenta las diferencias entre frentes fríos clásicos, frentes subtropicales y vaguadas baroclínicas mediante el uso de cartas sinópticas, así como una climatología de estos sistemas en la costa este de Brasil. En lo que se refiere a la estacionalidad de los sistemas analizados, los frentes fríos clásicos son más frecuentes en invierno, seguido por la primavera, mientras que los frentes subtropicales ocurren preferentemente en primavera y las vaguadas baroclínicas en primavera y verano. En el sudeste de Brasil, estos tres tipos de sistemas baroclínicos son responsables del 40% (60%) de la precipitación total durante la estación lluviosa (seca).

Este estudo discute a viabilidade de se empregar uma ferramenta objetiva para previsão de tempo severo em ambiente operacional, com o propósito principal de auxiliar a rotina do meteorologista previsor. O método baseia-se na combinação de parâmetros convectivos amplamente conhecidos na literatura, como os índices de instabilidade K, Total Totals e SWEAT. Para ajudar a identificação rápida das áreas com alto potencial para gerar tempestades foram produzidas cartas de visualização, definidas a partir de critérios específicos para convecção severa. Uma alternativa para detectar áreas favoráveis à ocorrência de granizo também foi apresentada, essencialmente para aqueles eventos originados pela ação de mecanismos dinâmicos. Os limiares mostraram-se importantes para caracterização do tipo de precipitação, permitindo através deles estabelecer diferentes padrões convectivos. Os resultados mostraram que a ferramenta proposta pode representar uma alternativa eficiente para a previsão de tempo na América do Sul, permitindo em alguns casos suprir limitações corriqueiras dos modelos numéricos, principalmente no que se refere à variável precipitação.

This study discusses the feasibility of employing an objective forecasting tool in an operational environment, with main purpose of aiding the human forecaster in the task of thunderstorm prediction. The method is based on the combination of widely documented convective parameters, such as K, Total Totals and SWEAT instability indices. Charts were produced to help the identification of areas with high potential to generate storms, defined by specific criteria for severe weather. An alternative for detecting areas favorable to hail occurrence was also presented for identifying those events originated by strong dynamical forcing. The thresholds used were important to characterize the precipitation behavior, allowing them to discriminate different convective modes. The results showed that the objective tool can be an efficient alternative for thunderstorm prediction in South America because it allows the forecaster to overcome some of the limitations found in numerical models, particularly with respect to precipitation forecasting.

O presente trabalho apresenta uma classificação dos campos de circulação atmosférica em superfície e 500 hPa sobre a América do Sul durante o mês de dezembro, com o intuito de identificar os principais padrões sinóticos que influenciam o tempo na Região Sudeste do Brasil, principalmente no Estado de Minas Gerais (MG). A metodologia utilizada foi a técnica de Análise de Componentes Principais rotacionadas aplicada à série de reanálises do NCEP para o período 1986-2011. O intuito final desta classificação foi determinar os padrões de circulação predominantes durante o mês de dezembro de 2011, que estiveram relacionados com a ocorrência de precipitações anômalas no Estado de MG. Os resultados obtidos para o período 1986-2011 destacam seis padrões de sequências principais (PSP) de circulação em superfície e quatro padrões de altitude que representam 72,8% e 94% dos casos analisados, respectivamente. Em superfície houve três padrões de circulação principais associados com maior probabilidade de ocorrência de chuva sobre o Estado MG; um deles associado com uma frente fria no sul da Região Sudeste (PSP2-Sup), e outros dois (PSP3-Sup e PSP5-Sup) relacionados com uma configuração de bloqueio de tipo "dipolo" no oceano Atlântico determinado por um anticiclone localizado em torno de 50ºW, 45ºS e por uma baixa posicionado ao norte do anticiclone em torno de 25ºS. Em 500 hPa houve dois padrões de circulação associados com a ocorrência de chuva significativa sobre o Estado mineiro que se refletiram nos campos obtidos em superfície; um deles associado ao avanço de um sistema frontal frio (PSP2-500) e o outro relacionado com uma situação de bloqueio de tipo "dipolo" no oceano Atlântico (PSP4-500). As chuvas anômalas registradas durante dezembro de 2011 estiveram associadas diretamente com a atuação dos padrões de circulação PSP3-Sup e PSP4-500, sendo que ambos os modelos estiveram relacionados com a atuação de episódios de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS).

This paper presents a classification of atmospheric circulation fields in surface and 500 hPa over South America during the month of December, in order to identify the main synoptic patterns that influence the weather in the Southeast region of Brazil, especially in the state of Minas Gerais (MG). To this purpose, the Rotated Principal Component Analysis technique was applied to the NCEP reanalysis for the period 1986-2011. The principal aim of this classification was to determine the circulation patterns prevailing during the month of December 2011 related to the anomalous rainfall occurred in the State of Minas Gerais (MG). The results provide six circulation patterns in surface and four circulation patterns in altitude that are representative of about 72.8% and 94% of all the cases, respectively. Three main surface circulation patterns associated with higher probability of precipitation over the State of MG were found. One of them was associated with the advance of a cold front that reaches the southern part of the Southeast region of Brazil (PSP2-Sup), and two others (PSP3-Sup and PSP5-Sup) related to a "dipole" blocking configuration over Atlantic ocean determined by an anticyclone located around 50 º W, 45 º S and a low positioned north of the anticyclone around 25 º S. At 500 hPa two main circulation patterns were associated with the occurrence of significant precipitation over the State of MG reflecting the low level circulation; one associated with a cold front (PSP2-500) and another related to a "dipole" blocking situation over the Atlantic Ocean (PSP4-500). The anomalous rainfall observed during December 2011 were associated directly with the PSP3-Sup and PSP4-500 and both of them were related to the performance of South Atlantic Convergence Zone (SACZ) episodes.

Neste trabalho foi feita uma classificação sinótica de sequência de campos de pressão ao nível médio do mar (PNMM) e de altura geopotencial em 500 hPa, associado à ocorrência de precipitação intensa na cidade do Rio de Janeiro - RJ. Para obter os Padrões de Sequência Principal (PSP) da PNMM foi utilizada a metodologia de Análise de Componentes Principais (ACP) rotacionadas. Os resultados mostram três tipos de padrões sinóticos que causaram eventos extremos de chuva na cidade do Rio de Janeiro durante o período de 1997-2010, que representam aproximadamente 56% da variância total dos casos. O padrão dominante mostra a passagem de frentes frias com trajetória predominantemente zonal. Já o segundo padrão está relacionado ao ingresso de frentes frias clássicas, acompanhadas de intensos anticiclones pós-frontais. Por último, observa-se um padrão relacionado ao posicionamento de um anticiclone à leste do Rio Grande do Sul, que gera ventos de quadrante sul no Rio de Janeiro.

In this study we performed a synoptic classification of a sea level pressure (SLP) sequence field and 500 hPa geopotencial heights associated with occurrence of intense precipitation in the city of Rio de Janeiro - RJ. The rotated "Principal Component Analysis" (PCA) was used in order to find the basic patterns of SLP sequence and 500 hPa geopotential heights. The outcomes show three dominant types of synoptic patterns that have caused intense rainfall events in the city of Rio de Janeiro along the period from 1997 to 2010, which explain approximately 56% of the total variance of the cases. The main pattern shows cold front passages of with predominantly zonal trajectory. The second pattern is related to the entry of classical cold fronts, accompanied by intense postfrontal anticyclones. At last, it was observed a pattern related to the positioning of an anticyclone to the East of Rio Grande do Sul State, producing winds from the south quadrant over the city of Rio de Janeiro.

O trabalho apresenta uma classificação dos campos de pressão atmosférica ao nível médio do mar sobre América do Sul, durante as estações de verão e inverno, com o intuito de identificar os principais padrões sinóticos associados à Baixa do Noroeste da Argentina (BNOA) e à Baixa do Chaco (BCH). Para isso, a técnica de Análise de Componentes Principais rotacionadas foi aplicada à serie de reanálises do NCEP para o período 1985-2010. Um segundo objetivo foi determinar as principais frequências de variabilidade relacionadas com a atuação de ambos os sistemas, mediante a utilização do método de Análise Espectral. Os resultados destacam cinco padrões de circulação que representam aproximadamente 80% dos casos analisados. Durante o verão, a BCH, localizada entre o norte da Argentina, Paraguai, Mato Grosso do Sul e o sul da Bolívia, está associada principalmente com dois padrões sinóticos. A BNOA está associada apenas com um padrão sinótico, similar ao campo médio sazonal. Já no inverno, a BCH não aparece, confirmando seu caráter térmico, gerada principalmente pela liberação de calor latente, produto da convecção observada na área de atuação deste sistema. A BNOA também está associada apenas com um padrão sinótico durante esta estação. Este padrão é similar ao obtido no verão, porém representando menor porcentagem de variância e relacionado principalmente com perturbações sinóticas. A análise de frequência mostra que o modo de circulação associado à BCH tem um pico de energia em torno dos 17 dias, enquanto que a BNOA apresenta um pico de energia em torno dos 22 dias durante o verão e um relativo aumento da variabilidade sinótica no inverno.

This work performs a classification of sea level pressure fields for South America during summer and winter, in order to identify the main synoptic patterns associated with the Northwestern Argentinean Low (NAL) and the Chaco Low (CHL). To this purpose, the Principal Component Analysis technique in rotated mode was applied to the NCEP reanalysis for the period from 1985 to 2010. A second objective was to determine the main variability frequencies related to both systems, by employing Spectral Analysis. The results provide five circulation patterns, representative of about 80% of all cases. During summer, the CHL, located between northern Argentina, Paraguay, Bolivia and southern MS, is mainly associated with two synoptic patterns. The NAL is associated with a single synoptic mode, similar to the seasonal mean field. During winter, the CHL is not recognized, in agreement with its thermal nature related to latent heat released by tropical convection. The NAL is also associated with a unique synoptic mode during this season. This mode is similar to that obtained in the summer and is also related to synoptic scale disturbances but explaining a lesser percentage of variance. The Frequency Analysis show that the circulation mode associated to the CHL has an energy peak at around 17 days, while the NAL has an energy peak around 22 days in summer and a relative increase of synoptic variability in winter.

Neste trabalho foi feita uma classificação sinótica de seqüências de campos de pressão ao nível médio do mar (PNMM) e de altura geopotencial em 500 hPa associada com a ocorrência de ondas de frio na cidade de São Paulo (SP). Para obter os padrões básicos de seqüências da PNMM e da altura geopotencial em 500 hPa foi utilizada a metodologia de "Análise de Componentes Principais" (ACP) rotacionadas. Os resultados mostram três tipos de padrões de circulação de ondas de frio para a cidade de São Paulo durante o período 1960-2002 que representam aproximadamente 70% dos casos. O padrão dominante mostra o ingresso de anticiclones pós-frontais intensos em superfície, aproximadamente em 80°W, 45°S, e a presença de uma crista em altitude no oceano Pacífico, próximo à costa do Chile, favorecendo a advecção de ar frio sobre o centro-sul do Brasil. O segundo padrão está associado a eventos de ciclogêneses no oceano Atlântico, na altura da região sul do Brasil, e a presença de uma configuração de bloqueio em altitude. Por último, observa-se um padrão relacionado com a passagem de frentes frias com trajetória predominantemente zonal, devido à presença de um intenso cavado orientado na direção quase meridional no sul do continente.

In this work, a synoptic classification of sequence patterns of sea level pressure (SLP) and 500 hPa geopotencial heights associated with cold waves over São Paulo city was carried out. The rotated "Principal Components Analysis" (PCA) is used to obtain the basic patterns of sequence of SLP and 500 hPa geopotential heights. The results show three dominant types of patterns of circulation associated with cold waves in São Paulo city during 1960-2002 period, which explain 70% of the total variance. The dominant pattern represents the incursion of an intense postfrontal anticyclones in low level, close to 80°W, 45°S, and a ridge over the Pacific ocean at upper level, producing cold air advection over central and southern Brazil. The second pattern is associated with occurrence of cyclogenesis forming in the Atlantic ocean, next to the southern Region of Brazil, with a blocking aloft configuration. Finally, it is observed a pattern related with the passage of a cold fronts with a zonally trajectory, due to the presence of a pronounced trough extending southward over the south of the continent.