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Com base em 17 estações meteorológicas automáticas distribuídas em diferentes sub-regiões nas ilhas Shetland do Sul, e na Península Antártica Oriental e Ocidental (PA), este estudo tem por objetivo investigar possíveis alterações das características climatológicas. Os dados mensais observados computados em médias de três meses são aplicados a séries temporais de temperatura e componentes de vento zonal e meridional. Verificou-se que as ilhas Shetland do Sul, as estações meteorológicas de Bellingshausen e Jubany tiveram um aumento de temperatura de 0,8 0 C e 1 0 C durante o período, mas nenhuma alteração significativa na velocidade do vento. No entanto, as outras 15 estações meteorológicas apresentam mudanças na temperatura e ventos. Na parte oriental da PA, as temperaturas positivas são evidentes: o aquecimento de 1,7 °C foi observado na estação meteorológica Esperanza ao longo de 56 anos, com variações de velocidade de vento zonal e meridional. No lado oeste da AP, há um aumento de temperatura em todas as estações, em particular na estação de Faraday, onde a temperatura média aumentou 3.2 0 C em 63 anos. Pesquisas prévias mostram a influência que a Oscilação Antártica exerce sobre temperatura na Antártica. As componentes de vento de zona e meridional apresentam variações de alguns m/s nessas estações.d

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In the present study, three different problems associated with the numerical simulation of small-scale meteorological processes are investigated. In the first problem regards the frequency, location and characteristics of rainfall induced by the convergence of different sea breezes systems in Salento peninsula (south of Italy). Such events were studied, considering the satellite images/radar and output fields from two models (MOLOCH and WRF) in the summer of 2011-2013. In total were selected 20 days, when rainfall due to the sea breeze convergence was clearly shown in satellite images and radar. The two modeling systems analyzed here, are able to reproduce the convergence inland: in the 20 cases that have been detected, only two cases for each model do not show any convergence pattern due to sea breeze convergence. The results show that the limited area models with a few km spacing grid, are suitable tools for simulating these phenomena, in relatively small scale. In the second problem under different PBL and mycrophysics schemes in WRF model are compared with data collected by a micrometeorological tower on Deception Island, for distinct meteorological conditions. For air temperature, the different experiments produced a daily cycle with smaller amplitude than in observations. The variability among schemes was less than 1oC, mostly because of SST influence and their different capabilities of solving cloudiness. For the clear sky day, the short wave radiation forecast is largely dependent on the mycrophysics scheme used and not as much on the PBL ones, but for long wave radiation the schemes produced similar results. But when there is a extra-tropical cyclone acting, THOMPSON mycrophysics scheme performs better than WSM3. For the zonal wind, the variability among PBL schemes is generally larger (1-3 m/s) than among the mycrophysics ones (less than 1 m/s). WSM3 scheme is generally better suited for forecasts in extra-tropical cyclone days. For the meridional wind component, there is little difference among mycrophysics and PBL schemes. In the third problem under meteorological patterns of the convergence zone induced by different sea breeze systems on Antarctic peninsula are analyzed for the summer period of 2013-2015. Such events are selected by satellite images (59 days), which are simulated WRF; a total of 21 days have been detected convergence due to the sea-breeze. The model variables are analyzed before the occurrence of sea-breeze, in order to provide a snapshot of the environment development. The synoptic conditions are identified, considering the average values and anomaly. The average convergence is positive between 14 and 23 UTC, period that sea-breeze occur, with maximum convergence at 18 UTC (1.5 x10-4 s). There is a strong potential temperature gradient during mature sea breeze and high differences sensible heat flux between at the top of the mountains and low areas. No presente estudo, são investigados três problemas relacionados com a simulação numérica regional de processos meteorológicos de pequena escala. O primeiro problema estudado diz respeito à frequência, localização e características de chuvas convectivas, induzidas pela convergência de diferentes sistemas de brisa do mar na península Mediterrânea (sudeste da Itália). Tais eventos são estudados, considerando as imagens de satélite/radar e campos de saída a partir de dois modelos (MOLOCH e WRF) no período de verão de 2011-2013. No total são selecionados 20 dias, em que a precipitação devido à convergência de brisa do mar, é claramente mostrada nas imagens de satélite e de radar. Os dois sistemas de modelagem analisados são capazes de reproduzir a convergência para o interior: nos 20 casos selecionados, apenas dois casos para cada modelo não mostram qualquer padrão de convergência. Os resultados mostram que os modelos de área limitada, com espaçamento de grade de poucos quilômetros, são ferramentas adequadas para simulação de tais fenômenos, em escala relativamente pequena. O segundo problema estudado, diferentes esquemas de camada limite planetária e microfísica do modelo Weather Research and Forecast (WRF) são comparados com dados coletados por uma torre micrometeorológica, na ilha Deception, para situações atmosféricas distintas. Para a temperatura do ar, os diferentes experimentos resultam num ciclo diário de menor amplitude que os observados. A variabilidade entre os esquemas é menor que 1 0C, devido à influência da TSM e à sua diferente capacidade em reproduzir nebulosidade. Para o dia de céu claro, a previsão de radiação de onda curta depende fortemente do esquema microfísico utilizado e pouco dos esquemas de CLP. Para a radiação de onda longa os esquemas produzem resultados semelhantes, porém na presença de um ciclone extratropical o esquema THOMPSON tem melhor desempenho que o WSM3. Para o vento zonal, a variabilidade entre os esquemas de CLP é geralmente maior (1 a 3 m/s) que entre os de microfísica (menor que 1 m/s). O esquema WSM3 é, em geral, mais indicado para as previsões nos dias de ocorrência de ciclone extratropical. Para a componente meridional do vento observa-se pouca diferença entre os esquemas microfísicos e CLP. O terceiro problema se refere aos padrões meteorológicos de convergência induzida pelos diferentes sistemas de brisa do mar na península Antártica, que são analisadas durante o período de verão de 2013- 2015. Os eventos são selecionados por imagens de satélite (59 dias), que são simulados com o WRF; 21 dias apresentam convergência causada pela brisa do mar. As condições sinóticas são identificadas, considerando as médias e anomalias. A convergência média é positiva entre 14- 23 UTC, período de atuação da brisa, sendo máxima às 18 UTC (1,5 x10-4 s). Há um forte gradiente de temperatura potencial durante fase de brisa do mar madura e grandes contraste entre o fluxo de calor sensível no topo das montanhas e nas áreas de baixa topografia.

The Weather Research and Forecasting model (WRF) was executed with high resolution and three nested grids of 12 km, 3 km and 1 km in the South Shetland and particularly in Deception Island s bay, during the period from 5 to 23 February 2011 at Operation Antarctica 29. Data were obtained in situ by Polar Ship Almirante Maximiano from Brazilian Navy, with a frequency of 1 h. The measured variables are pressure, temperature, dew point temperature, wind speed and direction. The model lateral and boundary conditions were data from NCEP global model, with a horizontal resolution of 1o and updated every 6 hours. Two domain sizes have been tested for the innermost grid, one with 127 and the other with 187 points in each horizontal direction. Besides, two physical configurations have been tested, with the main differences being snow microphysics and soil thermal diffusion. Pressure was the variable best represented by the model, as it is the most dependent on large scale meteorological patterns having only small dependence on the microscale. The wind direction and speed at 10 meters from the surface were also accurate, except when there were sudden fluctuations in wind speed and direction influenced by the topography, in which case there has been an underestimation of the speed. Thermodynamic variables have been very poorly represented by the small inner domain, but improved appreciably when it was expanded. The simulated temperature has an average daily cycle less intense than observed and the underestimation increases in warmer temperatures, probably caused by snow packets in the border areas. The dew point temperature daily average cycle followed the observations. Some observed and simulated patterns in circulation are briefly discussed. Finally, a simulation for a 13-day period during which there were in situ measurements at the Deception Island are presented, showing a good performance when compared to the observations. O modelo Weather Research and Forecasting (WRF) foi rodado em alta resolução com três grades aninhadas (nesting) de 12 km, 3 km e 1 km, em Shetland do Sul e particularmente na baía da ilha Deception, durante o período de 5 a 23 de fevereiro de 2011, na Operação Antártica 29. Os dados foram medidos in situ, pelo Navio Polar Almirante Maximiano da Marinha do Brasil, com frequência de observação de 1 hora. As variáveis medidas e simuladas são pressão, temperatura, ponto de orvalho, temperatura da água do mar, velocidade e direção do vento. Para a entrada no modelo foram utilizados os dados provenientes do modelo global do National Center for Environmental Prediction (NCEP) com 1º de resolução horizontal, atualizados a cada 6 horas. Foram testadas duas opções de domínios na grade mais interna, uma com 127 e outra com 187 pontos em cada direção horizontal. Também foram consideradas duas configurações para o WRF, sendo as principais diferenças entre elas as parametrizações de microfísica de neve e difusão térmica do solo. A variável melhor representada foi a pressão na superfície, uma vez que esta depende quase que exclusivamente dos padrões meteorológicos de grande escala, tendo pequena variação na microescala. A direção e velocidade do vento a 10 m da superfície também apresentaram uma acurácia, exceto quando ocorrem flutuações bruscas na direção e velocidade do vento influenciado pela topografia próxima, ocorrendo uma subestimação na velocidade. As variáveis termodinâmicas apresentaram uma representação muito deficiente com o domínio interno menor, mas melhoraram consideravelmente quando este foi expandido. A temperatura simulada apresentou um ciclo médio diário menos intenso que o observado e a subestimativa aumenta nos períodos mais quentes, provavelmente pelos pacotes de neve nas áreas de fronteira. Já a temperatura do ponto de orvalho seguiu o ciclo diário médio das observações apresentando boas concordâncias com os dados observados. Alguns padrões observados e simulados de circulação são discutidos brevemente. Por fim, uma simulação para um período de 13 dias em que haviam medidas realizadas diretamente na Ilha Deception é apresentada, apresentando um bom desempenho.