Abstract This study investigated whether there are differences in the frequency and position of Southern Hemisphere atmospheric blockings between Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 models with different representations of Antarctic sea ice extent in historical experiments. In the model with the greatest sea ice underestimation (Model for Interdisciplinary Research on Climate version 5) there is a weakening of the polar jet and an increase in 500-hPa height. These atmospheric conditions favor the predomination of simulated blocking frequency overestimations (autumn-winter), in relation to the observed (ERA-Interim). On the other hand, in the models with the greatest sea ice overestimations (Community Climate System Model version 4) and the better sea ice representation (Norwegian Earth System Model version 1) there is a strengthening of the polar jet and weaker positive differences in 500-hPa height in the Antarctic region. These atmospheric conditions favor a predominance of simulated blocking frequency underestimations (all seasons). All models present a good representation of the preferred blocking regions (South Pacific), although they do not represent the longitudinal location of the maximum frequency. In years of sea ice retraction (expansion), there is a predominance of a higher (lower) blocking frequency in the 60°S for all models and observed data.

Abstract This study aims to evaluate the position and intensity of the South Atlantic Subtropical High (SASH), related to sea ice extent (SIE) retraction and expansion in the Weddell Sea, assessing precipitation in South America. We assess the difference between atmospheric fields related to SIE (four most intense retraction events minus four most intense expansion events) in February. To this end, we used NSIDC SIE, ERA-5 reanalysis, CHIRPS precipitation, ICOADS SST, ONI/SAM indexes (CPC/NOAA). In the following month, under neutral ENSO and SAM, we observed tropospheric warming in the Weddell Sea and cooling in the mid-latitudes South Atlantic. There is a weakening of both the Weddell Sea circumpolar low and the high pressures between tropical and subtropical latitudes, in addition to the equatorward shift of the Ferrel cell. Therefore, SASH weakens and contracts, resulting in a reduction of the tropical Atlantic moisture supply to South America and negative precipitation anomalies in the tropical region - similar to the suppression pattern of the South Atlantic Convergence Zone. Our results suggest that SIE retraction (expansion) in the Weddell Sea may contribute to the weakening (strengthening) of the SASH and an early-ending (longer-ending) or drier-ending (wetter-ending) rainy season in tropical South America.

Resumo O objetivo deste estudo é investigar a precipitação pluvial e os ventos no Brasil associados ao anticiclone subtropical do Atlântico Sul (ASAS) nas diferentes fases do Modo Anular Sul (SAM). Na fase positiva (negativa) do SAM, o ASAS está posicionado anomalamente para sul (norte), assim como a Zona de Convergência Intertropical, contribuindo com aumento (redução) da precipitação pluvial na Região Norte (Norte e Nordeste). Assim, ventos mais intensos (fracos) são observados em algumas áreas no sul da Região Nordeste, Sudeste e sul da Região Sul (grande parte da Região Nordeste e parte do Tocantins e Minas Gerais) no outono e inverno (outono). Em relação à precipitação pluvial, há redução (aumento) no centro-sul (sul da Região Sul/ centro-leste) do Brasil entre o inverno e verão (na primavera e outono/ verão). Na fase negativa do SAM existe uma redução na duração da estação chuvosa na região tropical associada a um enfraquecimento da atividade da Zona de Convergência do Atlântico Sul e da convecção tropical. O outono é a única estação em que o fortalecimento dos ventos na Região Nordeste pode ser utilizado para complementar a produção de energia elétrica por fonte hidráulica devido ao déficit de precipitação pluvial em ambas as fases do SAM.

Abstract The objective of this study is to investigate the precipitation and winds in Brazil associated with the South Atlantic subtropical anticyclone (SASA) in the different phases of the Southern Annular Mode (SAM). During the positive (negative) phase of the SAM, the SASA is positioned anomalously to the south (north), as well as the Intertropical Convergence Zone, contributing to the increase (reduction) of precipitation in the North (North and Northeast) region. Thus, we observed more intense (weak) winds in some areas of the south-Northeast, Southeast, and southern South -regions (much of the Northeast region and part of Tocantins and Minas Gerais) in the fall and winter (fall). Regarding precipitation, there is a reduction (increase) in south-central (southern-South region/ central-eastern) of Brazil between winter and summer (in spring and autumn/ summer). During the negative phase of the SAM, there is a reduction in the duration of the rainy season in the tropical region associated with a weakening of activity in the South Atlantic Convergence Zone and tropical convection. Autumn is the only season in which the strengthening of winds in the Northeast region can be used to complement hydroelectric power production due to precipitation deficit in both SAM phases.

Resumo O El Niño (EN) é caracterizado pelo aquecimento anômalo das águas superficiais do oceano Pacífico Tropical central e leste que afeta o clima global e regional através das anomalias da circulação da atmosfera. O EN 2015/2016 foi classificado como um evento muito forte. Portanto, esse estudo tem como objetivo mostrar as características da atmosfera durante a ocorrência desse evento nos meses de setembro, outubro e novembro de 2015. Entre os resultados, têm-se o deslocamento para leste da célula de circulação zonal de Walker, intensificação dos jatos subtropical e polar, presença de anomalias positivas de altura geopotencial no oceano Pacífico próximas ao sul da América do Sul e anomalias negativas no sudeste desse continente e no oceano Atlântico. Além disso, há maior frequência de ciclones nas latitudes subtropicais do oceano Atlântico e convergência do fluxo de umidade integrado na vertical sobre o sudeste da América do Sul. Essas características contribuem para anomalias de precipitação e temperatura do ar na América do Sul.

Abstract The El Niño (EN) is characterized by an anomalous warming of the central and eastern surface of the Tropical Pacific Ocean waters, which affects global and regional climate through the circulation anomalies in the atmosphere. The EN 2015/2016 was classified as very strong. Therefore, this study aims to show the atmospheric characteristics during the occurrence of this event in September, October and November of 2015. Among the results, there are the shift to eastern of the zonal Walker Cell, the intensification of the subtropical and polar jets, the presence of positive anomalies of geopotential height in the Pacific ocean near the southern of South America and negative anomalies in the south and southeast of the continent and the Atlantic ocean. Moreover, there is an increase of the cyclone frequency in the subtropical latitudes of the Atlantic Ocean, and convergence of vertically integrated flux moisture on the southeastern South America. These characteristics contribute to precipitation anomalies and air temperature in South America.

Resumo Como a borda do gelo marinho antártico está localizada em uma região muito sensível, sob a Frente Polar Antártica, existe um grande potencial da variabilidade do gelo marinho afetar a circulação atmosférica. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar as possíveis relações entre os eventos extremos de gelo marinho antártico e as células de circulação meridional no Pacífico Sudeste, região onde há intensa variabilidade em várias escalas de tempo. Os resultados mostram que quando há eventos extremos de expansão de gelo marinho no setor do mar de Ross, existe um resfriamento da TSM, que resulta em uma atmosfera adjacente fria, aumentando os gradientes térmicos entre a borda do gelo marinho e a região de mar aberto. Os gradientes de pressão são fortalecidos, fortalecendo o cinturão circumpolar de baixas pressões e o jato polar. Assim, existe um fortalecimento do ramo ascendente da célula de Ferrel sobre o Oceano Austral, enquanto há enfraquecimento nas latitudes médias, por conservação de massa. Observamos o padrão oposto em eventos extremos de retração de gelo marinho no setor do mar de Ross e expansão no setor do mar de Weddell.

Abstract Because the Antarctic sea ice edge is located in a region quite sensible, under the Antarctic Polar Front, there is a great potential of sea ice variability to affect the atmospheric circulation. The objective of this study was to investigate possible relationships between the extreme events of Antarctic sea ice and the cells of meridional circulation over the Southeastern Pacific, where there is intense climate variability on various time scales. The results show that when there are extreme events of sea ice expansion in the Ross Sea sector there is cooling of the SST, which results in the surrounding atmosphere cools, increasing the thermal gradient between the edge of sea ice and the open water region. The southern pressure gradients are strengthened, which strengthens the circumpolar low pressure belt and the polar jet. So there is a strengthening of the ascending branch of the Ferrel cell over the Southern Ocean while there is a weakening in midlatitudes via conservation of mass. We observe the opposite pattern in extreme events of sea ice decrease in the Ross Sea sector and expansion in the Weddell Sea sector.

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.

Na primeira semana de maio de 2008, durante quatro dias, um ciclone em superfície permaneceu semi-estacionário na costa da região sul do Brasil. Este sistema foi responsável por chuvas e ventos fortes no Rio Grande do Sul e Santa Catarina, os quais causaram muitos danos (queda de árvores, enchentes e desabamentos). O objetivo deste trabalho é avaliar o processo de formação e entender os mecanismos responsáveis pelo lento deslocamento do ciclone, já que a maioria dos ciclones nesta região possui deslocamento mais rápido. A equação de desenvolvimento de Sutcliffe mostrou que a advecção de vorticidade absoluta ciclônica na média troposfera e a advecção de ar quente na camada entre 1000-500 hPa foram mecanismos importantes para a ciclogênese. Neste período, o intenso aquecimento diabático também contribuiu para a ciclogênese, à medida que se contrapôs ao intenso resfriamento adiabático devido aos movimentos verticais ascendentes. A advecção de vorticidade absoluta ciclônica que favoreceu a ciclogênese esteve associada a um Vórtice Ciclônico em Altos Níveis (VCAN), que se formou numa região de anomalia de vorticidade potencial. O VCAN se manteve semi-estacionário e compôs o setor norte de um bloqueio do tipo dipolo. Tal bloqueio intensificou um anticiclone em superfície, situado a sul/leste do ciclone, o que contribuiu para o ciclone se manter semi-estacionário. O movimento atípico e lento do ciclone para sul, e em alguns períodos para sudoeste, esteve associado com advecções de vorticidade absoluta ciclônica na média troposfera e de ar quente no seu setor sul. Somente quando o bloqueio em níveis médios e a anomalia de vorticidade potencial em níveis médios/altos se enfraqueceram, o ciclone em superfície se afastou da costa sul do Brasil.

On the first week of May 2008, during four days, a semi-stationary surface cyclone acted over the coast of southern Brazil. This system was responsible for large amount of rain and strong near surface winds over Rio Grande do Sul and Santa Catarina causing many damages (fallen trees, floodings and landslides). This work evaluated cyclone development process to understand the reasons for its slow displacement, once most cyclones developed in this region move faster. The Sutcliffe development equation showed that cyclonic absolute vorticity advection in middle troposphere, and positive thermal advection in layer between 1000-500 hPa were important mechanisms for cyclogenesis processes. In this same period, diabatic heating also contributes to cyclogenesis as far as it was opposite to adiabatic cooling due to strong upward movement. Cyclonic absolute vorticity advection which propitiated cyclogenesis was associated with an Upper Level Cyclonic Vortex (ULCV) developed in a potential vorticity anomaly region. The ULCV was semi-stationary and part of a blocking dipole pattern. This blocking intensified a surface anticyclone at south/east of the cyclone, contributing to the cyclone staying semi-stationary near the coast of southern Brazil. The slow and unusual surface cyclone movement to south and sometimes to southwest was associated with middle level cyclonic absolute vorticity and warm air advections in their southern sector. Only when middle levels blocking and middle/high levels potential vorticity anomaly weakened, surface cyclone moved away from the coast of Southern Brazil.

Neste trabalho estudou-se a influência dos padrões de onda extratropicais, que favorecem o desenvolvimento de eventos extremos frios no sudeste Sul-Americano, e em particular na região conhecida como Pampa Úmida. O aquecimento anômalo observado na região do oceano Pacífico tropical ocidental a nordeste da Austrália, durante os invernos de máxima freqüência de ocorrência de Geadas Generalizadas (GG) no centro-leste da Argentina, (região conhecida como Pampa Úmida - PU), atua como disparador de ondas de Rossby, as quais se propagam até o continente, favorecendo assim a ocorrência daqueles eventos. O padrão de propagação obtido nas simulações numéricas com um modelo baroclínico global, mostra o predomínio de um número de onda 3. Adicionalmente, foram analisadas as correlações do vento meridional em altos e baixos níveis observados para os eventos de GG, selecionados dentro dos invernos de máxima freqüência de ocorrência desses eventos. O vento meridional global em 250hPa apresenta regiões com correlação estatisticamente significativa com o vento meridional médio na PU. A configuração obtida no caso do vento meridional global em 250hPa, correlacionado com o vento meridional na PU, pode estar associada ao padrão de propagação das ondas simuladas numericamente a partir da forçante tropical. Igualmente importantes e significativos são os valores de correlação do vento sul nos baixos níveis, em particular para toda região da PU. O padrão de ondas simulado está bem representado pelas significativas correlações entre o vento meridional hemisférico em altos níveis e a temperatura no dia de evento de GG.

The influence of extratropical waves on the development of extreme cold events over southeast South America, particularly on the Argentinean Wet Pampa region is studied in this work. An anomalous heating observed over the occidental tropical Pacific Ocean, northeast of Australia, during Austral winters of maximum frequency of Generalized Frost (GF) occurrence over the center-east of Argentina, known as Wet Pampa (WP), acts as a Rossby wave source which generate waves that propagate towards the South American continent favoring the frost events. The wave propagation pattern obtained from simulations using a Global Baroclinic Model shows wavenumber 3 dominance. Additional, upper and lower levels meridional wind correlations during the GF events selected were analyzed. The 250hPa global meridional wind shows a significant correlation (0.9) with the meridional wind at the WP region. The wave propagation pattern observed in this case agrees with that simulated by the model when a heating source is located at the Pacific tropical ocean. Also, significant correlation values were found for the low level southern winds at the WP region. The wave pattern simulated shows a good correlation between the hemispheric meridional wind at higher levels and the air temperature in the day of GF events.

A relação sazonal entre o Modo Anular Sul (Southern Annular Mode - SAM) e a distribuição espacial dos sistemas ciclônicos sobre o Hemisfério Sul foi investigada no período de 1980 a 1999. Também foram analisados os padrões sazonais de frontogêneses e de distribuição de precipitação, sobre a América do Sul e oceano Atlântico Sul, durante as diferentes fases da SAM. Na fase negativa da SAM foi observado que a trajetória dos ciclones em todo o Hemisfério Sul move-se para norte, comparada à fase positiva, e que no setor da América do Sul e Atlântico Sul há intensa atividade frontogenética e anomalias positivas de precipitação na costa sudeste da América do Sul. Em geral, na fase positiva da SAM são observadas condições inversas.

Seasonal relationship between the Southern Annular Mode (SAM) and the spatial distribution of the cyclone systems over Southern Hemisphere is investigated for the period 1980 to 1999. In addition, seasonal frontogenesis and rainfall distribution over South America and South Atlantic Ocean during different SAM phases were also analyzed. It is observed that during negative SAM phases the cyclone trajectories move northward when compared to the positive one, and in the South America and South Atlantic sector there is intense frontogenetic activity and positive anomaly precipitation over the Southeast of the South America. In general, SAM positive phase shows opposite signals.

Diagnostic analyses of two ENSO episodes observed during 1954-55 (La Niña) and 1972-73 (El Niño) over tropical Pacific Ocean are reported. These years were marked by reversed impact on the regional precipitation observed over the northeastern South America. The observational results showed that, in the Pacific Ocean, the La Niña stayed well configured during both summer and autumn of 1954-55, however the El Niño presented its mature phase during summer of 1972-73 and an abrupt decline during autumn of 1973. On the other hand, the large-scale oceanic and atmospheric patterns related to the intertropical Atlantic SST gradient, created dynamic conditions that modulated the positioning of ITCZ in the equatorial Atlantic and regulated significantly the rainfall anomalies observed in the northeastern South America, overcoming the effect of the ENSO mode observed in the tropical Pacific.

En el presente trabajo se realiza un estudio de diagnóstico de los eventos ENSO ocurridos en 1954-55 (La Niña) y 1972-73 (El Niño). Durante 1954-55 (1972-73), se observaron anomalías de temperaturas de la superficie del mar (TSM) positivas (negativas) en el Atlántico Norte y negativas (positivas) en el Atlántico Sur, lo que define la fase positiva (negativa) del dipolo Atlántico. Los resultados obtenidos muestran que pese a la ocurrencia del evento La Niña (El Niño) en el Pacífico, la configuración del dipolo positivo (negativo) en el Atlántico creó las condiciones favorables para mantener la ITCZ al norte (sur) del Ecuador. En consecuencia, se encontró un déficit (exceso) de precipitación en el nor-noreste brasileño durante DEF y MAM de 1954-55 (1972-73). Por lo tanto, durante estos años la configuración anómala de TSM en el Atlántico moduló las anomalías de lluvia observadas en el Amazonas y noreste de Brasil, superando el efecto del ENSO.