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dc.creatorSouza, Marcelo Rodrigues de
dc.date.accessioned2024-01-12T14:08:12Z
dc.date.available2024-01-12T14:08:12Z
dc.date.issued2023-10-18
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31129
dc.description.abstractExtratropical cyclones are one of the main mechanisms for transporting heat and moisture at mid and high latitudes in the Southern Hemisphere (SH), playing a crucial role in defining weather and climate in these regions. Given their relevance, it is important to understand how cyclones and associated precipitation will respond to climate change in the future. Thus, the main objective of this study is to evaluate the climatology of extratropical cyclones and associated precipitation in the present (1979-2014) and future climate (2070-2099), considering the SSP5-8.5 climate scenario. Data from an ensemble of five CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 6) models, the ERA5 reanalysis, and GPCP (Global Precipitation Climatology Project) observational data were used. To identify cyclones and fronts, two automated algorithms based on the relative vorticity field and equivalent potential temperature at 850 hPa were used, respectively. Although underestimating the total cyclone frequency in the SH compared to ERA5 both in winter and summer, CMIP6 adequately represented the main patterns of cyclone track density distribution in the present climate. Maximum densities in winter were found between the South Atlantic and Indian Ocean and near the Antarctic coast, south of Australia and New Zealand. In summer, the track density acquires a more zonal pattern, concentrated between 40°S and 65°S. CMIP6 models performed well in estimating the average lifetime of cyclones but presented less intense and slower systems compared to ERA5. Regarding precipitation associated with cyclones, composite analyses showed that the highest precipitation rates occur near fronts and cyclone centers. Overall, CMIP6 showed good performance in representing the spatial and temporal patterns of precipitation associated with cyclones, especially in winter. For the future climate, decreases of about 4% in the seasonal average cyclone frequency are projected for all ocean basins in the SH, except for the Antarctic Ocean. Projections indicate an increase in the average speed and total displacement of cyclones in the SH in both seasons. Composite analyses show that CMIP6 projects an increase in associated precipitation at all stages of the cyclone lifecycle in the future for both extreme and moderate cyclones, especially in frontal regions. Regarding future changes in distribution and magnitude of precipitation associated with the main system categories assessed in this study, CMIP6 projects: (i) CExt (center of extratropical cyclones): reduction of associated precipitation from 45°S (60°S) equatorward in winter (summer) and an increase poleward; (ii) Cold fronts: increase between 40°S and 55 (45°S and 60°S) in winter (summer), approximately, and reduction equatorward in both seasons; (iii) Warm fronts: similar changes to CExt, but of lower magnitude; and (iv) CExt + fronts: robust increases in precipitation associated with the combination of CExt and fronts at mid and high latitudes and maximum reduction in regions characterized by semi-permanent subtropical anticyclones.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectCiclones extratropicaispor
dc.subjectFrentespor
dc.subjectPrecipitaçãopor
dc.subjectCMIP6por
dc.subjectMudanças climáticaspor
dc.subjectExtratropical cycloneseng
dc.subjectFrontseng
dc.subjectPrecipitationeng
dc.subjectClimate changeeng
dc.titleCiclones extratropicais e precipitação associada no hemisfério sul: clima presente e futuropor
dc.title.alternativeExtratropical cyclones and associated precipitation in the southern hemisphere: present and future climateeng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoCiclones extratropicais são um dos principais mecanismos de transporte de calor e umidade em médias e altas latitudes no Hemisfério Sul (HS), possuindo um papel crucial na definição do tempo e clima nestas regiões. Dada a sua relevância, é importante conhecer como os ciclones e a precipitação associada a estes sistemas irão responder às mudanças climáticas no futuro. Dessa forma, esse estudo tem como principal objetivo avaliar a climatologia de ciclones extratropicais e precipitação associada no clima presente (1979-2014) e futuro (2070-2099), considerando o cenário climático SSP5-8.5 (Shared Socioeconomic Pathway 5-8.5). Foram utilizados dados de um conjunto de cinco modelos do CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 6), da reanálise ERA5 e dados de observação do GPCP (Global Precipitation Climatology Project). Para a identificação dos ciclones e frentes foram utilizados dois algoritmos automáticos com base no campo de vorticidade relativa e temperatura potencial equivalente, respectivamente, ambos em 850 hPa. Apesar de subestimar a frequência total de ciclones no HS em relação à ERA5 tanto no inverno quanto no verão, o CMIP6 representou satisfatoriamente os principais padrões de distribuição da densidade de trajetórias de ciclones no clima presente. Máximas densidades no inverno foram encontradas entre o Atlântico Sul e o Oceano Índico e próximo à costa da Antártica, ao sul da Austrália e Nova Zelândia. No verão, a distribuição da densidade de trajetórias adquire um padrão zonal, concentrada entre 40°S e 65°S. O CMIP6 obteve bom desempenho na estimativa da duração média dos ciclones, porém apresentou sistemas menos intensos e mais lentos quando comparado à ERA5. Em relação à precipitação associada aos ciclones, as análises de compostos mostraram que as maiores taxas de precipitação ocorrem nas áreas próximas às frentes e ao núcleo dos ciclones. Em geral, o CMIP6 apresentou ótimo desempenho na representação espacial e temporal da precipitação associada aos ciclones, principalmente durante o inverno. Para o clima futuro, projetam-se reduções de cerca de 4% na média sazonal da frequência de ciclones para todas as bacias oceânicas no HS, com exceção do Oceano Antártico. As projeções indicam um aumento na velocidade média e no deslocamento total dos ciclones no HS, em ambas as estações. As análises de compostos mostram que o CMIP6 projeta um aumento na precipitação associada em todos os estágios do ciclo de vida dos ciclones no futuro, tanto para ciclones extremos quanto moderados, com destaque para as regiões frontais. Em relação às mudanças futuras na distribuição e magnitude da precipitação associada às principais categorias de sistemas avaliadas neste estudo, o CMIP6 projeta: (i) CExt (centro dos ciclones extratropicais): redução da precipitação associada a partir de 45°S (60°S) em direção ao equador no inverno (verão) e um aumento em direção ao polo; (ii) Frentes frias: aumento entre 40°S e 55 (45°S e 60°S) no inverno (verão), aproximadamente, e redução em direção ao equador em ambas as estações; (iii) Frentes quentes: mudanças semelhantes aos CExt, mas em menor magnitude; e (iv) CExt + frentes: aumentos robustos da precipitação associada à combinação CExt e frentes em médias e altas latitudes e máxima redução nas regiões caracterizadas pela presença dos anticiclones subtropicais semi-permanentes.por
dc.contributor.advisor1Dal Piva, Everson
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6060284080248352por
dc.contributor.referee1Nascimento, Ernani de Lima
dc.contributor.referee2Anabor, Vagner
dc.contributor.referee3Gan, Manoel Alonso
dc.contributor.referee4Gozzo, Luiz Felippe
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5616119383421194por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentMeteorologiapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Meteorologiapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Naturais e Exataspor


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