@MastersThesis{Silva:2021:CoAtSu,
author = "Silva, Marcely Sondermann da",
title = "Condi{\c{c}}{\~o}es atmosf{\'e}ricas em superf{\'{\i}}cie
favor{\'a}veis {\`a} ocorr{\^e}ncia de ressacas em Santos, SP,
e tend{\^e}ncias para o clima futuro",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2021",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2021-02-18",
keywords = "proje{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas, ciclones extratropicais,
alta resolu{\c{c}}{\~a}o, climate projections, extratropical
cyclones, high resolution.",
abstract = "Eventos de ressaca em Santos, S{\~a}o Paulo, t{\^e}m se tornado
mais frequentes desde o final dos anos 90, conforme registrado por
observa{\c{c}}{\~o}es. Esses eventos podem provocar transtornos
{\`a} navega{\c{c}}{\~a}o, {\`a}s opera{\c{c}}{\~o}es em
plataformas de petr{\'o}leo e destrui{\c{c}}{\~o}es de
{\'a}reas costeiras. O objetivo principal do presente trabalho
{\'e} caracterizar as mudan{\c{c}}as nas condi{\c{c}}{\~o}es
favor{\'a}veis {\`a} ocorr{\^e}ncia das ressacas na cidade de
Santos a partir de proje{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas futuras.
A ressaca pode ser definida quando a altura significativa da onda
que atinge a costa {\'e} igual ou superior a 2,5 metros e
persiste por pelo menos 24 horas. Foram encontrados 89 dias de
ressaca em Santos a partir dos dados de altura significativa de
onda da Quinta Gera{\c{c}}{\~a}o da Rean{\'a}lise
Atmosf{\'e}rica (ERA5) produzida pelo European Centre for
Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), para os meses de maio no
per{\'{\i}}odo de 1981 a 2010. A partir do campo de press{\~a}o
ao n{\'{\i}}vel m{\'e}dio do mar e vento a 10 metros, os 89
casos de ressaca foram agrupados atrav{\'e}s da t{\'e}cnica de
agrupamento K-means, resultando em 3 padr{\~o}es
meteorol{\'o}gicos favor{\'a}veis {\`a} ocorr{\^e}ncia de
ressacas. Para verificar a capacidade do modelo regional Eta,
aninhado ao modelo global Brazilian Earth System Model (BESM) na
resolu{\c{c}}{\~a}o espacial de 20 km, em reproduzir esses
padr{\~o}es, comparou-se os campos meteorol{\'o}gicos
di{\'a}rios do modelo com cada um dos tr{\^e}s padr{\~o}es
favor{\'a}veis a ressacas obtidos da rean{\'a}lise ERA5. Essa
compara{\c{c}}{\~a}o foi realizada por meio de
correla{\c{c}}{\~a}o espacial. Os resultados mostram que: 1) O
Padr{\~a}o 1, apresenta 10 casos e {\'e} caracterizado pela
presen{\c{c}}a de um ciclone no litoral da cidade de Santos com
ventos intensos e paralelos {\`a} costa; 2) O Padr{\~a}o 2, com
22 casos, apresenta uma extensa pista de ventos intensos sobre o
oceano, formada por um sistema de alta press{\~a}o ao sul e uma
baixa press{\~a}o ao norte, em torno da latitude 30°S sobre o
Oceano Atl{\^a}ntico Sul; 3) O Padr{\~a}o 3 apresentou o maior
n{\'u}mero de eventos, 57 casos, e {\'e} caracterizado pela
presen{\c{c}}a de ventos de sudoeste, provenientes de uma alta
press{\~a}o sobre o continente e a presen{\c{c}}a de um cavado
sobre o oceano. Os resultados mostraram que o Eta-BESM 20 km teve
um bom desempenho em reproduzir os padr{\~o}es favor{\'a}veis a
ressacas. A distribui{\c{c}}{\~a}o de n{\'u}mero de casos
simulados entre os tr{\^e}s padr{\~o}es corresponde {\`a}
distribui{\c{c}}{\~a}o encontrada na rean{\'a}lise,
apresentando mais casos no Padr{\~a}o 3 e menos no Padr{\~a}o 1.
Em geral, o modelo apresentou ventos mais intensos sobre o oceano
nos tr{\^e}s padr{\~o}es em compara{\c{c}}{\~a}o com a
rean{\'a}lise. A mesma compara{\c{c}}{\~a}o, utilizando a
correla{\c{c}}{\~a}o espacial entre os campos dos padr{\~o}es
atmosf{\'e}ricos da rean{\'a}lise e do modelo, foi realizada
para a detec{\c{c}}{\~a}o de casos de ressacas no clima futuro,
entre os anos de 2031 e 2060, utilizando dois cen{\'a}rios de
emiss{\~a}o de gases do efeito estufa, RCP4.5 e RCP8.5. As
proje{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas mostram que os padr{\~o}es
atmosf{\'e}ricos favor{\'a}veis a ressacas ir{\~a}o ocorrer com
menor frequ{\^e}ncia no per{\'{\i}}odo futuro. Contudo, nota-se
que os eventos poder{\~a}o ser mais intensos, uma vez que ambos
os cen{\'a}rios projetam ventos mais intensos para o Padr{\~a}o
1. Para os outros padr{\~o}es, n{\~a}o h{\'a} mudan{\c{c}}as
evidentes. A fim de avaliar os impactos locais na zona costeira de
Santos e obter um maior detalhamento dos dados e
informa{\c{c}}{\~o}es, {\'e} gerado o segundo downscaling do
modelo Eta, alcan{\c{c}}ando a resolu{\c{c}}{\~a}o espacial de
5 km. O segundo downscaling din{\^a}mico, na
resolu{\c{c}}{\~a}o de 5 km, permitiu um maior detalhamento dos
impactos locais das condi{\c{c}}{\~o}es atmosf{\'e}ricas dos
potenciais dias de ressacas no litoral de Santos. As
simula{\c{c}}{\~o}es do clima presente, per{\'{\i}}odo de 1976
a 2005, mostraram que a atua{\c{c}}{\~a}o de sistemas de escala
sin{\'o}tica nos eventos de ressacas, sobrepuseram-se aos efeitos
da circula{\c{c}}{\~a}o de mesoescala. As proje{\c{c}}{\~o}es
futuras mostram maiores acumulados de chuva sobre o oceano no
Padr{\~a}o 1, que apesar da menor ocorr{\^e}ncia em
rela{\c{c}}{\~a}o ao clima presente, tornou-se mais intenso, o
que pode causar mais impactos negativos {\`a} cidade de Santos.
J{\'a} os Padr{\~o}es 2 e 3 no futuro, mostraram a
precipita{\c{c}}{\~a}o concentrada ao longo de todo o litoral da
Baixada Santista. ABSTRACT: According to observations, storm surge
events in Santos have become more frequent since the 1990s. These
events can disrupt navigation and operations on oil platforms and,
destruction of coastal areas. The main goal of this work is to
characterize the changes in atmospheric surface conditions
required for storm surges in the city of Santos, SP, through
projections of future climate. The storm surge can be defined when
the significant wave height at the coast is equal to or greater
than 2.5 meters and it remains for at least 24 hours. It was
founded 89 storm surge days in Santos from significant wave height
data from the Fifth Generation of Atmospheric Reanalysis (ERA5)
conducted by the European Center for Medium-Term Meteorological
Forecasts (ECMWF), in May to the period from 1981 to 2010. The 89
cases of storm surge were clustered using the K-means clustering
technique. It resulted in 3 meteorological patterns favorable to
the occurrence of storm surges. These patterns were based on
fields of mean sea level pressure and wind at 10 meters. The
capacity of the Eta regional model nested with the Brazilian Earth
System Model (BESM) global model in the 20 km spatial resolution,
in reproducing these patterns was verified. The daily
meteorological fields were compared with each of the three
patterns favorable to storm surges obtained from the ERA5
reanalysis. This comparison was made using spatial correlation.
The results show that: 1) Pattern 1 shows 10 cases and it is
characterized by the presence of a cyclone on the coast of the
city of Santos with intense winds parallel to the coast of Santos;
2) Pattern 2, with 22 cases, shows a large wind fetch over the
ocean, it is created by a system of high pressure in the south and
low pressure in the north, around latitude 30°S over the South
Atlantic Ocean; 3) Pattern 3 shows the largest number of events,
57 cases, and it is characterized by the presence of southwest
winds, coming from high pressure on the continent and the presence
of low pressure over the ocean. The results showed that the
Eta-BESM 20 km performed well in reproducing patterns favorable to
storm surges. The distribution of the simulated cases among the
three patterns corresponds to the distribution founded in the
reanalysis. There are more cases in Pattern 3 and fewer in Pattern
1. In general, the model presented more intense winds over the
ocean in the three patterns compared to the reanalysis. The same
comparison was made to the detection of storm surge cases in the
future climate, between the years 2031 to 2060, using two
scenarios of greenhouse gas emissions, RCP4.5 and RCP8.5. Climate
projections show that atmospheric patterns favorable to storm
surges will occur less frequently in the future period. However,
the events may be more intense because both scenarios project more
intense winds for Pattern 1. There are no evident changes in the
other patterns. The second downscaling of the Eta model is
generated with a spatial resolution of 5 km. It allowed for
greater detail of the local impacts of the atmospheric conditions
of the potential days of storm surges at the coast of Santos. The
simulations of the present climate, from 1976 to 1995, showed that
the performance of synoptic-scale systems in the events of storm
surges overlapped the effects of the mesoscale circulation. Future
projections show more accumulated rainfall over the ocean in
Pattern 1. Despite the lower occurrence with the present climate,
Pattern 1 has become more intense. It may cause more negative
impacts on the city of Santos. On the other hand, Patterns 2 and 3
in the future showed concentrated rainfall along the entire
Baixada Santista coast.",
committee = "Nobre, Paulo (presidente) and Chan, Chou Sin (orientadora) and
Dereczynski, Claudine",
englishtitle = "Atmospheric surface conditions required to storm surge occurrence
in Santos, SP, and climate future changes",
language = "pt",
pages = "81",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/44BF9KL",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/44BF9KL",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "06 maio 2024"
}