Ciclones no Atlântico Sudoeste: ciclo de vida e energética

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Souza, Danilo Couto de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Baroclinic Instability; Barotropic Instability; Ciclo Energético de Lorenz; Ciclogênese; Cyclogenesis.; Cyclone Phases; Fases do ciclone; Instabilidade Baroclínica; Instabilidade Barotrópica; Lorenz Energy Cycle
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14133/tde-17102024-150703/

Os ciclones são elementos críticos do sistema climático da Terra, influenciando significativamente os padrões meteorológicos e as condições climáticas, enquanto representam riscos para a vida, propriedade e ecossistemas. Compreender esses sistemas é vital para aprimorar a previsão do tempo, a preparação para desastres e mitigar seus efeitos adversos, particularmente na América do Sul, onde afetam os regimes de precipitação, causam eventos climáticos extremos e impactam vários setores socioeconômicos. Utilizando o Ciclo Energético de Lorenz (LEC), este estudo visa determinar os principais mecanismos dinâmicos que impulsionam o desenvolvimento de ciclones ao longo das várias fases de seus ciclos de vida. Os dados de trajetória dos ciclones de 1979 a 2020, provenientes da reanálise ERA5 e gerados usando o algoritmo TRACK para identificar ciclones com base na vorticidade relativa central a 850 hPa, foram utilizados neste estudo. O programa CycloPhaser foi desenvolvido para categorizar as séries temporais de vorticidade em fases distintas da vida, fornecendo uma climatologia detalhada dos ciclos de vida dos ciclones. O LEC foi calculado para esses ciclones para analisar suas características médias de energia durante cada fase de desenvolvimento, utilizando o método semi-lagrangiano. Análises de agrupamento, funções ortogonais empíricas e métodos estatísticos foram utilizados para analisar e caracterizar os padrões energéticos e os mecanismos dinâmicos desses sistemas. A análise revela que os sistemas ciclônicos exibem várias configurações de fases de vida, com algumas configurações incluindo o desenvolvimento de ciclos de vida secundários. As distribuições espaciais mostram que os sistemas frequentemente se intensificam e amadurecem perto de suas regiões de gênese e decaem em uma área mais ampla, proporcionando novas perspectivas sobre os \"rastros de tempestades\" no Atlântico Sul e o desenvolvimento dos ciclones. Os resultados revelam uma variabilidade significativa nos termos do LEC entre diferentes sistemas ciclônicos, destacando o papel das instabilidades baroclínicas e barotrópicas no desenvolvimento dos ciclones, esse último não completamente explorado previamente na literatura. Esses processos atingem seu pico durante as fases de intensificação e madura e continuam na fase de decaimento, reforçando seu papel ao longo do ciclo de vida do ciclone. Os diagramas de Fase do Espaço de Lorenz (Lorenz Phase Space) fornecem uma nova ferramenta de visualização, facilitando a compreensão da energética ambiental relacionada aos sistemas ciclônicos. A análise identificou padrões energéticos distintos para várias configurações de ciclos de vida, confirmando a importância das conversões barotrópicas e baroclínicas e da atividade convectiva. A ocorrência de instabilidades barotrópicas e baroclínicas foi confirmada através do critério de Rayleigh-Kuo e pela análise da Taxa Máxima de Crescimento de Eady (Eady Growth Rate). Os resultados indicam que a instabilidade barotrópica é mais pronunciada em escalas espaciais menores e, portanto, não foi totalmente notada pelos estudos clássicos com a metodologia fixa do LEC.