dc.creator | Souza, Marcelo Rodrigues de | |
dc.date.accessioned | 2024-01-12T14:08:12Z | |
dc.date.available | 2024-01-12T14:08:12Z | |
dc.date.issued | 2023-10-18 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31129 | |
dc.description.abstract | Extratropical 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.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Ciclones extratropicais | por |
dc.subject | Frentes | por |
dc.subject | Precipitação | por |
dc.subject | CMIP6 | por |
dc.subject | Mudanças climáticas | por |
dc.subject | Extratropical cyclones | eng |
dc.subject | Fronts | eng |
dc.subject | Precipitation | eng |
dc.subject | Climate change | eng |
dc.title | Ciclones extratropicais e precipitação associada no hemisfério sul: clima presente e futuro | por |
dc.title.alternative | Extratropical cyclones and associated precipitation in the southern hemisphere: present and future climate | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Ciclones 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.advisor1 | Dal Piva, Everson | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6060284080248352 | por |
dc.contributor.referee1 | Nascimento, Ernani de Lima | |
dc.contributor.referee2 | Anabor, Vagner | |
dc.contributor.referee3 | Gan, Manoel Alonso | |
dc.contributor.referee4 | Gozzo, Luiz Felippe | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5616119383421194 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Meteorologia | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Meteorologia | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Naturais e Exatas | por |