Resumo Esse estudo tem como objetivo apresentar a análise da energética de quatro casos de ciclones em latitudes austrais, sendo dois extratropicais (um do tipo Bjerknes e Solberg e o outro do tipo Shapiro e Keyser), um tropical e um subtropical, a fim de complementar o trabalho “Ciclones em Superfície nas Latitudes Austrais: Parte II Estudo de Casos”. Para tanto, utilizou-se a equação da energia cinética do distúrbio desenvolvida por Orlanski e Katzfey, pois ela contempla os principais mecanismos para a formação e dissipação dos sistemas transientes, isto é, as instabilidades baroclínica e a barotrópica, além do desenvolvimento corrente abaixo. A análise da energética mostra que o termo de conversão baroclínica foi o mais importante durante o ciclo de vida dos quatro ciclones estudados, já o termo barotrópico foi pequeno. Por outro lado, o termo de desenvolvimento corrente abaixo, conhecido como convergência do fluxo ageostrófico, atuou negativamente em todos os casos, exportando energia cinética para fora da região do ciclone.

Abstract This study presents the energy analysis of four cyclone cases in southern latitudes, being two extratropical (one Bjerknes and Solberg type and the other Shapiro and Keyser type), a tropical and a subtropical, in order to complement the work “Surface Cyclones over Austral Latitudes: Part II Cases Study”. We applied the eddy kinetic energy equation developed by Orlanski and Katzfey, because it contemplates the main mechanisms for the formation and dissipation of the transient systems, namely baroclinic and barotropic instabilities and downstream development. The energy analysis shows that the baroclinic conversion term was the most important during the life cycle of the four studied cyclones, whereas the barotropic term was small. On the other hand, the downstream development term, known also as ageostrophic flow convergence, had negative contribution for all cases, exporting kinetic energy out of the cyclone region.

Resumo Esse trabalho apresenta a análise sinótica de quatro tipos de ciclones em latitudes austrais: extratropical do tipo Bjerknes e Solberg, extratropical do tipo Shapiro e Keyser, tropical e subtropical. Portanto, seu principal objetivo é destacar as diferenças entre esses sistemas e complementar, com análise sinótica de alguns casos, o artigo “Ciclones em Superfície nas Latitudes Austrais: Parte I Revisão Bibliográfica”, em que foi realizada uma revisão da literatura sobre os tipos de ciclones. No presente estudo, são analisados dois ciclones extratropicais ocorridos no sudoeste do oceano Atlântico Sul; o ciclone subtropical Arani também ocorrido no Atlântico Sul e um ciclone tropical, que teve gênese a nordeste da Austrália sobre o oceano Pacífico e chamado de Ului. Foram enfatizadas as características desses ciclones em quatro estágios: pré-ciclogênese, ciclogênese, maturidade (oclusão) e decaimento. Além disso, o ciclo de vida dos ciclones foi investigado através de um diagrama de fase (Cyclone Phase Space), que permite identificar o tipo de ciclone apenas com uma análise da estrutura térmica da atmosfera. Entre os resultados destacam-se que os ciclones extratropicais tiveram gênese associada à presença de gradientes horizontais de temperatura em superfície e proximidade de um cavado em 300 hPa; que o ciclone subtropical teve um aporte dinâmico de um cavado de onda curta em 500 hPa, que foi importante para a manutenção de movimentos ascendentes na atmosfera; e que o ciclone tropical se originou numa região com fraca vorticidade relativa ciclônica em baixos níveis e convergência de massa em superfície.

Abstract This work presents the synoptic analysis of four types of cyclones in southern latitudes: extratropical type Bjerknes and Solberg, extratropical type Shapiro and Keyser, tropical and subtropical. Therefore, the main purpose of this study is to highlight, with synoptic analysis of some cases, the differences between these systems and complement the article “Surface Cyclones over Austral Latitudes: Part I Bibliographic Review”, in which a review of the literature about cyclones type was held. We analyzed two extratropical cyclones occurred in the Southwest South Atlantic Ocean; the subtropical cyclone called Arani, occurred in the same ocean basin and a tropical cyclone, which had genesis in the northeast of Australia over the Pacific Ocean and called Ului. The cyclones features were emphasized in four stages: pre-cyclogenesis, cyclogenesis, maturity (occlusion) and decay. Moreover, the lifecycle of the cyclones was investigated through a phase diagram (Cyclone Phase Space), which identifies the type of cyclone with only the information of the thermal structure of the atmosphere. Among the results, it is shown that the genesis of the extratropical cyclones was associated with horizontal temperature gradients in surface and a trough at 300 hPa; the subtropical cyclone had a dynamic support of a short wave trough at 500 hPa, which was important for the occurrence of upward movements in the atmosphere; and that the tropical cyclone was associated with a region of low cyclonic relative vorticity in low levels and surface mass convergence.

Resumo Com o objetivo de organizar o conhecimento sinótico sobre ciclones em superfície em latitudes austrais, este trabalho (o primeiro de um conjunto de dois) apresenta uma síntese das principais características de quatro tipos de ciclones: extratropical do tipo Bjerknes e Solberg, extratropical do tipo Shapiro e Keyser, tropical e subtropical. Ao longo do texto são apresentados modelos conceituais bem como os mecanismos de ciclogênese, intensificação e ciclólise de cada tipo de ciclone. As principais diferenças entre os quatros tipos de ciclones em superfície estão nas estruturas horizontais e verticais dos campos de temperatura e vorticidade relativa.

Abstract The purpose of this study is to summarize the main synoptic features of four types of cyclones: extratropical cyclone following Bjerknes and Solberg model, extratropical cyclone following Shapiro and Keyser model, tropical and subtropical. We present some conceptual models and mechanisms of cyclogenesis, intensification and cyclolisis of each cyclone kind. The main differences between the four types of cyclones in surface are the horizontal and vertical structures of temperature and relative vorticity fields.

Neste estudo é feita uma análise de 58 casos de ciclogênese ocorridos entre 2003-2011 sobre a costa do sul do Brasil, focando o ciclo de energia. Nesta análise foram utilizados dados do National Centers for Environmental Prediction (NCEP) para criar os campos compostos dos dias selecionados e das estações de transição (primavera e outono austral), quando foi verificado um elevado número de ciclones. Observou-se um aprofundamento de um cavado pré-existente em superfície sobre o Paraguai, dois dias antes (D-2) da pressão na superfície atingir o seu mínimo sobre a costa da região sul do Brasil. Tipicamente, o processo de ciclogênese começa sobre esta região e se propaga para sudeste, intensificando ao longo de sua trajetória. Em D-2 a corrente de jato está quase zonalmente orientada, mas adquire uma curvatura ciclônica, com um núcleo no setor SE e o outro à NW quando o ciclone está completamente formado (D0). Quando a anomalia de geopotencial para ondas curtas (Gh) entra em fase com a anomalia para ondas longas (Gl), em D-1, ocorre o aumento de PhKh, que se torna dominante. Durante todas as fases de evolução, os termos mais importantes foram o baroclínico (PlPh e PhKh), seguido pelo barotrópico (KlKh). O termo de atrito (RKh) teve um papel secundário, e o termo de fonte/sumidouro de energia e fluxo de energia potencial disponível (RPh) não contribuiu para o aprofundamento de baixa superfície, mostrando que este último não depende da atividade convectiva local. Durante os meses de transição, não foram observadas diferenças significativas nos mecanismos de desenvolvimento ciclogenético e manutenção, exceto por haver uma maior disponibilidade de energia cinética (Kh) e potencial (Ph), e também por haver uma maior troca de energia por conversão baroclínica e barotrópica durante o outono austral.

An analysis of 58 cyclogenesis cases occurred from 2003 to 2011 over the southern Brazilian coast is presented focusing on the energy cycle proposed. For this analysis the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) data was utilized to create the composite fields of all selected days as also to that of transitional seasons (austral spring and autumn), when it was verified a high number of cyclones. In the analysis, a deepening of a pre-existing surface trough over Paraguay was observed two days (D-2) before the surface pressure had reached its minimum over the southern Brazilian coast. Typically, the cyclogenetic process begins on the southern Brazil coast and spreads in a NW-SE direction, strengthening along its path. On D-2 the jet stream is almost zonally oriented and then when the cyclone is completely formed (D0), this acquire a cyclonic curvature, with two cores: one strongest in the SE and the other one in the NW direction. As soon as the geopotential anomaly for short waves (Gh) is in phase with anomaly for long waves (Gl) on D-1, the PhKh term increases in magnitude, becoming the dominant one. During all evolution stages, the dominant terms were the baroclinic (PlPh and PhKh), followed by the barotropic (KlKh) term. The friction term (RKh) had a secondary role and the source/sink of non conservative energy and flux of the available potential energy (RPh) did not contributed to the deepening of the surface low, which is not depending of the convective activity inside it. Significant differences were not observed in the mechanisms of cyclogenesis development and maintenance during the transition months, except for a greater availability of kinetic (Kh) and potential (Ph) energy and baroclinic and barotropic conversion terms during the austral autumn.

Neste estudo foi desenvolvido um Método Objetivo (MO) para identificar Vórtices Ciclônicos de Altos Níveis (VCANs) na região Tropical Sul, baseado na vorticidade relativa e no escoamento horizontal do vento ao redor do centro dos sistemas. O MO foi elaborado usando dados de reanálises do National Centers for Environmental Prediction - National Centers for Atmospheric Research (NCEP-NCAR) e validado, para o período de cinco anos (2002 a 2006), através da comparação entre os resultados obtidos pelo MO e os obtidos pela Análise dos Campos (AC) de vento e vorticidade relativa. Por outro lado, uma avaliação da AC em identificar os VCANs foi feita, para o mesmo período, através da comparação entre os resultados desta e os obtidos usando Imagem de Satélite (IS) no canal espectral do vapor d'água. As AC apresentaram resultados satisfatórios e, portanto, o conjunto dos dados de reanálises do NCEP-NCAR foi aplicado ao MO. Foi observado um bom desempenho do MO em identificar os sistemas, bem como algumas características associadas, tais como: número de ocorrência, número de dias com atuação, posicionamento, direção de deslocamento e região de formação.

In this study an Objective Method (OM) to identify Upper-Tropospheric Cyclonic Vortex (UTCV) in South Tropical region, based on relative vorticity and on horizontal wind flow of the wind around the system center was developed. The OM was elaborated using reanalysis data of the National Center for Environmental Prediction-National Centers for Atmospheric Research (NCEP-NCAR) and validated for a period of five years (from 2002 to 2006),by through a comparison between the OM results and the ones obtained through field analyses (FA) of wind and relative vorticity. On the other hand a FA for evaluation in identifying UTCV was made in the same period through by a comparison between these results and the ones obtained using Satellite Images on water vapor channel satellite pictures. The FA presented satisfactory results and, therefore set of NCEP-NCAR reanalysis was applied to the MO. A good OM performance was observed in identifying these systems, as well as some associated characteristics, such as, number of occurrence, number of days in action, positioning, displacement direction and region formation.

Como a América do Sul se estende por diferentes latitudes e possui formas de relevo variadas, proporciona a atuação e o desenvolvimento de diferentes sistemas atmosféricos, os quais contribuem para a não homogeneidade climática da região. Portanto o objetivo deste estudo é apresentar uma revisão dos sistemas atmosféricos que atuam nos diferentes setores do continente sul-americano e que contribuem para a precipitação.

The distribution of South American lands on different latitudes and its diversified topography can influence the development and action of many atmospheric systems contributing to a non-homogeneous climate in this region. This work presents a review on the atmospheric systems present in the different sectors of South America contributing to the precipitation variability in these regions.

Neste estudo foram realizados experimentos numéricos com um modelo meteorológico regional a fim de verificar o impacto dos Fluxos de Calor Latente (FCL) e Calor Sensível (FCS) em superfície no desenvolvimento de um ciclone intenso ocorrido sobre a costa leste da região sudeste da América do Sul, entre os dias 24 e 26 de julho de 1998. A taxa de intensificação do ciclone foi reduzida em 6 hPa/24 h no experimento em que os FCL e FCS estavam ausentes. Verificou-se que a ausência do FCL apresentou maior impacto do que a ausência do FCS, fazendo com que a taxa de intensificação fosse reduzida em 6 hPa/24 h para o experimento sem FCL e permanecesse inalterada sem FCS, mas neste último a isóbara de menor valor no centro do ciclone ocupou uma área menor. A ausência dos FCL e FCS em superfície gerou uma camada mais seca e mais fria próxima à superfície oceânica, reduzindo a instabilidade potencial do ambiente e diminuindo a intensificação do ciclone. Concluiu-se, portanto que os FCL e FCS em superfície foram importantes antes da fase de mais rápido desenvolvimento do ciclone, agindo no sentido de preparar o ambiente para uma ciclogênese mais intensa, através do fornecimento de energia e umidade para a baixa troposfera. Na fase de mais rápido desenvolvimento, a energia e a umidade disponíveis nas camadas mais baixas da atmosfera (inseridos na fase anterior) também foram importantes, permitindo ao ciclone se desenvolver mais intensamente do que ocorreria em um ambiente mais seco e menos instável termicamente.

Numeric experiments were run with meteorological regional model with the purpose to verify the impact of both latent and sensible surface heat fluxes (FCL and FCS, respectively) during the development of an intense east cost cyclone over southeastern region of South America from 24 to 26 July, 1998. The intensification rate of the cyclone was reduced by 6 hPa/24 h in the experiment where the FCL and FCS were absents. It was also verified that the absence of FCL presented more impact than without FCS. The intensification rate was reduced by 6 hPa/24h in the experiment without FCL and became unaltered in the experiment without FCS, but in the later the isobar with minimum value around the cyclone center occupied a smaller area. The absence of the FCL and FCS generated a drier and colder layer near the oceanic surface, reducing the environmental potential instability and decreasing the cyclone intensification. With these results it is possible to conclude that the FCL and FCS were important before the phase of most rapid cyclone development, preparing the environment to a more intense cyclogenesis, supplying both energy and moisture to the lower troposphere. In the phase of the most rapid development, the available energy and moisture (inserted in the previous phase) in the lower levels were also important, allowing the cyclone to develop more intensely than it could be in a drier and less thermically unstable environment.