Energetics of cyclogenesis events over the southern coast of Brazil

Abstract

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. Keywords: energetic, cyclogenesis, baroclinic RESUMO: ENERGÉTICA DE EVENTOS DE CICLOGÊNESES NA COSTA SUL DO BRASIL 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 P h K h , que se torna dominante. Durante todas as fases de evolução, os termos mais imp...

Relations of the Low-Level Extratropical Cyclones in the Southeast Pacific and South Atlantic to the Atlantic Multidecadal Oscillation

“…Another important aspect that has received little attention concerns the energetics of SH low-level extra-tropical cyclones, in particular in the southeastern Pacific and South Atlantic region. Few studies can be found on this issue in the literature in particular concerning the South American neighboring regions (Orlanski and Katzfey 1991;Gan and Rao 1999;Pinto and Rocha 2011;Rosa et al 2013). So, this aspect is dealt in the present analysis.…”

Ciclones em Superfície nas Latitudes Austrais. Parte III: Energética

“…Por fim, é interessante ressaltar que a análise da energética dos dois ciclones extratropicais deixa evidente a contribuição do termo BRC, e que isso é um resultado consistente com o da literatura como, por exemplo, o estudo de Piva et al (2010), que analisou a energética dos cavados em altos níveis que contribuíram para a formação de ciclones sobre o Uruguai com e sem o efeito dos Andes, o de Dias Pinto e da Rocha (2011), que estudou a energética de um ciclone bomba e de um ciclone baroclínico clássico, e o de Rosa et al (2013) que analisou a energética de 58 ciclones que se formaram na costa da região sul do Brasil.…”

“…A energética pode ser obtida por diferentes formulações como a de Lorenz (1967) e a Orlanski e Katzfey (1991). Os estudos de Gan e Rao (1999), Pezza et al (2010Pezza et al ( , 2014, Dias Pinto e da Rocha (2011), Dias Pinto et al (2013) e Rosa et al (2013) são exemplos da utilização da formulação de Lorenz (1967) em sistemas que atuam na América do Sul, enquanto os estudos de Gan e Piva (2013, 2016, para vórtices ciclônicos em altos níveis sobre o oceano Pacífico Sul, e de Müller el al. (2015Müller el al.…”

Proposição e avaliação de uma abordagem metodológica para o estudo da variabilidade espaço-temporal da precipitação no Brasil

“…É formado nos arredores da linha do equador e é movido pela energia térmica liberada quando ar úmido sobe para camadas mais altas da atmosfera e o vapor d'água associado se condensa (SELUCHI,CALBETE e ROZANTE, 2001).A costa leste da América do Sul é uma das regiões do globo onde ciclones preferencialmente ocorrem(MENDES et al, 2007). GAN e RAO (1991) descobriram que há duas regiões ciclogenéticas na América do Sul, um próximo do Golfo de San Matias, na máximo nos meses de verão(GAN e SELUCHI, 2009;ROSA et al, 2013).A ligação entre ciclogênese e precipitação consiste em suprimento de umidade (da região amazônica ou mesmo de regiões marítimas), o qual possui grande importância na própria dinâmica da ciclogênese. Sobre a costa sul do Brasil ocorrem com frequência durante o inverno e, especialmente quando gera um ciclone sobre o continente, é responsável por situações de tempo severo(ROSA et al, 2013).3.2.10 Sistemas Frontais e FrontogêneseAs frentes são caracterizadas por linhas de contato entre duas massas de temperatura e componentes diferentes em que forma-se uma superfície de descontinuidade térmica.…”

“…GAN e RAO (1991) descobriram que há duas regiões ciclogenéticas na América do Sul, um próximo do Golfo de San Matias, na máximo nos meses de verão(GAN e SELUCHI, 2009;ROSA et al, 2013).A ligação entre ciclogênese e precipitação consiste em suprimento de umidade (da região amazônica ou mesmo de regiões marítimas), o qual possui grande importância na própria dinâmica da ciclogênese. Sobre a costa sul do Brasil ocorrem com frequência durante o inverno e, especialmente quando gera um ciclone sobre o continente, é responsável por situações de tempo severo(ROSA et al, 2013).3.2.10 Sistemas Frontais e FrontogêneseAs frentes são caracterizadas por linhas de contato entre duas massas de temperatura e componentes diferentes em que forma-se uma superfície de descontinuidade térmica. As frentes frias correspondem aos casos em que o ar frio substitui o ar quente, ao passo que nos casos em que o ar quente substitui o ar frio correspondem às frentes quentes.…”