Publication
Coastal low-level jet and El NiƱo-like phenomenon at the Benguela coast
| datacite.subject.fos | CiĆŖncias Naturais::CiĆŖncias da Terra e do Ambiente | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Soares, Pedro Miguel Matos,1972- | |
| dc.contributor.advisor | Lima, Daniela Catarina AndrƩ,1990- | |
| dc.contributor.author | Caldeirinha, Ana Carolina Santos | |
| dc.date.accessioned | 2018-01-11T12:50:33Z | |
| dc.date.available | 2018-01-11T12:50:33Z | |
| dc.date.issued | 2017 | |
| dc.date.submitted | 2017 | |
| dc.description | Tese de mestrado em CiĆŖncias GeofĆsicas, apresentada Ć Universidade de Lisboa, atravĆ©s da Faculdade de CiĆŖncias, 2017 | pt_PT |
| dc.description.abstract | Em determinadas regiƵes do globo, os ecossistemas costeiros sĆ£o muito dependentes do afloramento de Ć”guas subsuperficiais, mais frias e ricas em nutrientes. Estas regiƵes sĆ£o fortemente influenciadas pela interaĆ§Ć£o do vento costeiro na superfĆcie do oceano, pelo que qualquer alteraĆ§Ć£o na frequĆŖncia e intensidade deste forƧamento pode alterar esta dinĆ¢mica e pode produzir impactos no clima regional, nos ecossistemas costeiros e, consequentemente, socioeconĆ³micos. A regiĆ£o de Benguela Ć© um destes sistemas de afloramento (upwelling) costeiro que se encontram no bordo leste dos oceanos. Ć semelhanƧa dos seus sistemas homĆ³logos, Ć© influenciada por um jato costeiro de baixa altitude (coastal low-level jet, CLLJ). O jato de Benguela Ć© um fenĆ³meno de mesoescala quase-permanente ao longo do ano, caracterizado por dois nĆŗcleos de velocidades mĆ”ximas superiores a 10 m/s, sendo mais intenso durante a primavera austral. O jato estĆ” contido na camada limite marĆtima (Marine Atmospheric Boundary Layer, MABL), onde Ć© encontrado tipicamente abaixo dos 500 metros acima do nĆvel do mar. O CLLJ de Benguela ocorre ao longo do flanco leste do sistema de altas pressƵes do AtlĆ¢ntico Sul, ao longo da corrente fria de Benguela, que se propaga em direĆ§Ć£o ao Equador. Na regiĆ£o do jato, ventos paralelos Ć costa sobre o oceano geram correntes para o largo, transportando as Ć”guas superficiais, e, consequentemente, provocando o afloramento de Ć”guas mais profundas e mais frias. Durante os meses de verĆ£o, principalmente, a presenƧa de uma baixa tĆ©rmica sobre o continente, provocada pelo aquecimento intenso da superfĆcie, vai provocar um gradiente horizontal de temperatura e pressĆ£o entre o oceano e o continente. O mecanismo de formaĆ§Ć£o do jato advĆ©m da presenƧa do Anticiclone do AtlĆ¢ntico Sul, e Ć© reforƧado pela baixa tĆ©rmica. A ocorrĆŖncia do jato pode aumentar localmente a intensidade do vento, que por sua vez diminui a temperatura Ć superfĆcie do oceano (Sea Surface Temperature, SST), estabelecendo-se um mecanismo de realimentaĆ§Ć£o entre a atmosfera e o oceano. AlĆ©m do CLLJ, outro fenĆ³meno afeta o sistema de upwelling de Benguela. Em determinados anos, verifica-se um aquecimento anĆ³malo das Ć”guas superficiais na regiĆ£o de upwelling de Angola-Benguela, em muito semelhante ao El NiƱo no PacĆfico. Por esta razĆ£o, e dada a sua localizaĆ§Ć£o, este fenĆ³meno Ć© conhecido como Benguela NiƱo. Do mesmo modo, os eventos de arrefecimento anĆ³malo da superfĆcie do oceano tambĆ©m verificados na regiĆ£o sĆ£o denominados Benguela NiƱa. O Benguela NiƱo tem vĆ”rios impactos sobre o clima da regiĆ£o, nomeadamente um aumento da precipitaĆ§Ć£o em Angola, e tambĆ©m sobre os ecossistemas marinhos, provocando, por exemplo, a migraĆ§Ć£o e um aumento da mortalidade de vĆ”rias espĆ©cies. Embora nĆ£o haja acordo sobre o que provoca estes eventos de aquecimento anĆ³malo do oceano, muitos autores defendem que advĆ©m de um enfraquecimento do campo do vento (seja ele local ou de origem remota). Tanto o CLLJ como o NiƱo de Benguela tĆŖm sido objeto de estudo, embora separadamente. Como tal, a relaĆ§Ć£o entre os dois fenĆ³menos nĆ£o Ć© de todo conhecida. Dada a importĆ¢ncia biolĆ³gica e socioeconĆ³mica desta regiĆ£o de upwelling costeiro, Ć© imperativo compreender a ligaĆ§Ć£o entre os dois fenĆ³menos que a afetam. Pela primeira vez, nesta tese Ć© apresentado um estudo sobre a variabilidade espacial e a estrutura vertical das propriedades fĆsicas da MABL na regiĆ£o de Angola-Benguela, quando sobre a influĆŖncia de eventos de Benguela NiƱo e de ocorrĆŖncia de jato no seu nĆŗcleo norte, estabelecendo-se uma relaĆ§Ć£o entre ambos. Para o efeito, utilizou-se a base de dados de alta resoluĆ§Ć£o NOAA Optimal Interpolation Sea Surface Temperature V2 (OI SST V2), para o perĆodo de 1981 a 2016, assim como dados de superfĆcie e de nĆveis verticais da reanĆ”lise Japanese 55-year Reanalysis (JRA-55), entre 1980 e 2016. Estudaram-se os campos de temperatura a 2 metros e Ć superfĆcie do oceano, fluxo de calor latente e sensĆvel, fluxo de momento, subsidĆŖncia, temperatura potencial, pressĆ£o Ć superfĆcie, humidade especĆfica e vento aos vĆ”rios nĆveis. De modo a estudar o comportamento da MABL quando condicionada por Benguela NiƱo e NiƱa, foi desenvolvido um catĆ”logo de eventos baseado na anĆ”lise de anomalias de SST. Assim, um evento de NiƱo (NiƱa) Ć© definido caso as anomalias de SST na regiĆ£o de Angola-Benguela se mantenham superiores a +0.5ĀŗC (ā0.5ĀŗC) por um perĆodo de, pelo menos, 5 meses consecutivos. Deste catĆ”logo, resultaram 6 eventos de Benguela NiƱo e 9 de NiƱa. Os restantes casos foram atribuĆdos como sendo neutros. A partir do catĆ”logo estabelecido, foram determinados compĆ³sitos de SST. Estes consistem no agrupamento de todos os eventos de NiƱo (e NiƱa), ao qual foi aplicada uma mĆ©dia. Foi tambĆ©m desenvolvido um catĆ”logo de intensidade de ventos do jato: este foi considerado forte quando a sua anomalia mĆ©dia diĆ”ria excedia o percentil 90, e fraco quando esta se encontrava abaixo do percentil 10. Os compĆ³sitos de vento do jato foram calculados do mesmo modo que os compĆ³sitos de SST. As propriedades fĆsicas apresentadas anteriormente foram investigadas com base em cada um destes catĆ”logos de modo a compreender a relaĆ§Ć£o entre o Benguela NiƱo e o CLLJ. Este estudo demonstra que o jato Ć© grandemente influenciado pelo campo do vento local. No entanto, uma intensificaĆ§Ć£o do vento Ć superfĆcie nĆ£o estĆ” necessariamente ligada Ć ocorrĆŖncia de jato. Este resultado sugere que a intensificaĆ§Ć£o do vento Ć superfĆcie depende de outros fatores que nĆ£o o CLLJ. Assim, o estudo do jato deve ser realizado tendo em conta o vento na altitude do jato, em vez do campo superficial, como foi efetuado em alguns estudos. Quanto Ć s anĆ”lises superficiais e verticais das variĆ”veis fĆsicas, existem evidĆŖncias da relaĆ§Ć£o entre o nĆŗcleo norte do jato de Benguela e os eventos de Benguela NiƱo. Um jato forte (fraco) tem uma assinatura superficial anĆ”loga Ć da Benguela NiƱa (NiƱo). De facto, foi demonstrado que o jato Ć© mais forte (fraco) durante NiƱas (NiƱos), face a um caso neutro de anomalia de SST. A anĆ”lise vertical da estrutura das propriedades fĆsicas da MABL mostra que o jato Ć© menos frequente durante NiƱos que NiƱas. Quanto Ć sua altitude, o CLLJ Ć© encontrado a maiores altitudes na MABL durante Benguela NiƱas. Em NiƱos, a altitude do jato tem menor variabilidade, encontrando-se entre os 275 m e os 400 m em 50% dos casos. De um modo geral, o jato de Benguela Ć© situado abaixo da altura da camada limite marĆtima, e tem uma extensĆ£o vertical de vĆ”rias centenas de metros. Embora os fluxos de calor e de momento influenciem o jato, sĆ£o verificadas situaƧƵes em que as propriedades estudadas nĆ£o apresentam uma relaĆ§Ć£o clara com a ocorrĆŖncia de jato. Conclui-se que a regiĆ£o de Angola-Benguela tem interaƧƵes complexas nĆ£o completamente esclarecidas pela metodologia aqui seguida, pelo que a relaĆ§Ć£o entre o Benguela NiƱo e o nĆŗcleo norte do jato deve ser aprofundada considerando outros fatores no futuro. Por Ćŗltimo, o presente trabalho mostra como uma anĆ”lise espacial do vento Ć superfĆcie Ć© insuficiente para estudar o desenvolvimento do jato de baixa altitude, tanto em conjugaĆ§Ć£o com outros fenĆ³menos fĆsicos, como o Benguela NiƱo, ou por si sĆ³. A relaĆ§Ć£o entre os dois Ć© mais complexa do que uma anĆ”lise superficial demonstra, pois afeta toda a extensĆ£o vertical da MABL. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The Benguela Eastern Boundary Upwelling System (EBUS) is characterised by intense coastal upwelling off the southwestern Africa, and is one of the most productive marine ecosystems in the worldās oceans. Its highly nutrient-rich waters make this EBUS an essential habitat to many species and is crucial in supporting the livelihood of the local population. Forced by the wind-driven equatorward Benguela Current, the upwelling system is influenced by the surface winds. In turn, these are associated with the quasi-permanent Benguela Coastal Low-Level Jet (CLLJ), an atmospheric feature characterised by wind speeds superior to 10 m/s and especially intense during the austral spring. Every few years, an El NiƱo-like phenomenon affects the Benguela coastal region, disrupting the fragile upwelling ecosystems and the regional climate. This anomalous warming of the ocean surface is known as Benguela NiƱo, and may reach, in average, SST anomalies of 1.5ĀŗC. While the El NiƱo and some CLLJs have been extensively studied in separate, little has been documented about their respective Benguela counterparts, and the relationship between the two features is rather unexplored. This study uses the high-resolution NOAA Optimal Interpolation Sea Surface Temperature V2 (OI SST V2) dataset and the Japanese 55-year Reanalysis (JRA-55) surface and model-level data for the time period between 1980 to 2016. For the first time, it is shown how the vertical structure of the marine atmospheric boundary layer (MABL) physical properties respond to the influences of both the Benguela NiƱo and the northern core of the CLLJ, establishing a connection between the two highly-impactful phenomena. Although the period studied is limited and the sampling for the NiƱo and NiƱa events is small (6 and 9 identified events for NiƱo and NiƱa, respectively), some characteristics of the Benguela jet for SST-based composites of NiƱo, NiƱa and āneutralā cases are presented. There is evidence that the physical background associated with the Benguela NiƱo (NiƱa) sustains weaker (stronger) manifestations of the Benguela CLLJ, and place it lower (higher) in the MABL. During NiƱos, the jet is also less frequent than NiƱas. It is also shown that a horizontal spatial analysis of the surface wind field is insufficient to study the development of the Benguela CLLJ, and even the study of the vertical structure of the MABL properties cannot relay all the complex interaction between the lower atmosphere and the surface. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 201879115 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10451/30407 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.subject | Camada limite atmosfƩrica | pt_PT |
| dc.subject | Jato costeiro de baixa altitude | pt_PT |
| dc.subject | Benguela NiƱo | pt_PT |
| dc.subject | InteraĆ§Ć£o terra-atmosfera-oceano | pt_PT |
| dc.subject | Teses de mestrado - 2017 | pt_PT |
| dc.title | Coastal low-level jet and El NiƱo-like phenomenon at the Benguela coast | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em CiĆŖncias GeofĆsicas | pt_PT |