Estudo da propagação vertical das ondas de gravidade de pequena escala observadas na Estação Antártica Comandante Ferraz nos anos de 2015 a 2017

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Giongo, Gabriel Augusto
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000h9bv
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22347
Resumo: This dissertation had the objective of identification and analysis of the vertical propagation conditions and possible sources of the gravity waves observed over the Comandante Ferraz Antarctic Station (EACF: 62.1° S; 58.4° W). It was investigated three years of airglow observations, in the hydroxyl near-infrared emission band (approximately between 84 and 88 km height). Wave parameters were obtained by a two-dimensional discrete Fourier Transform applied at the region of the images where a wave event was identified, returning the horizontal wavelength, observed period, phase speed, and propagation direction of the waves. Vertical propagation conditions and the wind filtering were verified, respectively, by analysis of the vertical wavenumber (m²) and by blocking diagrams. The vertical wavenumber and the intrinsic parameters were calculated with wind data from a meteor radar deployed at King Sejong Station (KSS), at the same island (King George) where EACF is, and by temperature data obtained by satellites. A ray-tracing model was utilized to estimate the wave propagation thru the atmosphere and the origin regions of these wave events. Among all the observed waves in the three years (522 cases), most of them presented wavelengths between 20 and 35 km, periods between 5 and 15 min, and phase speeds between 20 and 80 m/s. Among the waves in which the vertical propagations were analyzed, all waves were considered vertically propagating, and wave filtering is seen at heights near the observation layer. The blocking diagrams showed the anisotropy in the wave propagation direction. The ray-tracing returned, for 111 gravity wave cases, that mostly waves could originate at distances less than 500 km (in a straight line) from the observation site, at altitudes inside the mesosphere (33 %), some cases in the stratosphere (17 %), various cases (37 %) at troposphere (below 20 km), and for a few cases (13 events, 12 %) the model stopped at firsts iterations. The model could not relate tropospheric sources to the observed gravity waves.
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Wave parameters were obtained by a two-dimensional discrete Fourier Transform applied at the region of the images where a wave event was identified, returning the horizontal wavelength, observed period, phase speed, and propagation direction of the waves. Vertical propagation conditions and the wind filtering were verified, respectively, by analysis of the vertical wavenumber (m²) and by blocking diagrams. The vertical wavenumber and the intrinsic parameters were calculated with wind data from a meteor radar deployed at King Sejong Station (KSS), at the same island (King George) where EACF is, and by temperature data obtained by satellites. A ray-tracing model was utilized to estimate the wave propagation thru the atmosphere and the origin regions of these wave events. Among all the observed waves in the three years (522 cases), most of them presented wavelengths between 20 and 35 km, periods between 5 and 15 min, and phase speeds between 20 and 80 m/s. Among the waves in which the vertical propagations were analyzed, all waves were considered vertically propagating, and wave filtering is seen at heights near the observation layer. The blocking diagrams showed the anisotropy in the wave propagation direction. The ray-tracing returned, for 111 gravity wave cases, that mostly waves could originate at distances less than 500 km (in a straight line) from the observation site, at altitudes inside the mesosphere (33 %), some cases in the stratosphere (17 %), various cases (37 %) at troposphere (below 20 km), and for a few cases (13 events, 12 %) the model stopped at firsts iterations. The model could not relate tropospheric sources to the observed gravity waves.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEsta dissertação teve por objetivo identificar e analisar as características de propagação vertical e possíveis fontes geradoras das ondas de gravidade observadas sobre a Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF: 62,1° S; 58,4° W). Foi investigado 3 anos de observações de luminescência atmosférica, na faixa do infravermelho próximo da Hidroxila (aproximadamente entre 84 e 88 km de altura). Os parâmetros das ondas foram obtidos por meio da aplicação de uma Transformada de Fourier discreta bidimensional (FFT-2D) na região das imagens onde claramente foram identificados (visualmente) eventos de onda, retornando da análise o comprimento de onda horizontal, período observado, velocidade de fase das ondas e direção de propagação. As condições de propagação vertical e a filtragem das ondas pelo vento horizontal foram verificadas, respectivamente, pela análise do número de onda vertical (m²) e por meio de diagramas de bloqueio. O número de onda vertical e os parâmetros intrínsecos foram calculados com dados de vento de um radar meteórico operado na Estação King Sejong (KSS), na mesma ilha (Rei George) onde se encontra a EACF, e com dados de temperatura obtidos por satélites. Um modelo de ray-tracing (traçador de raios) foi utilizado para estimar a propagação das ondas pela atmosfera e a região de origem desses eventos de onda. Dentre todas as ondas observadas nos três anos (522 casos), a maioria delas apresentou comprimentos de onda entre 20 e 35 km, períodos entre 5 e 15 min, e velocidades de fase entre 20 e 80 m/s. Das ondas com a propagação vertical analisada, todas foram consideradas propagantes verticalmente e se observa alguns casos de criticalidade das ondas nas alturas próximas da camada de observação. Os diagramas de bloqueio mostraram a anisotropia da direção de propagação das ondas. As saídas do modelo de ray-tracing, para 111 casos de ondas de gravidade, mostraram que a maioria das ondas pode ter se originado à distâncias menores do que 500 km (em linha reta) do local de observação, em alturas dentro da mesosfera (33 %), alguns casos na estratosfera (17 %) e vários casos (37 %) na troposfera (abaixo de 20 km), e alguns casos (13 eventos, 12 %) o modelo foi interrompido logo nas primeiras iterações. O modelo não pôde relacionar nenhuma fonte troposférica às ondas de gravidade observadas.Universidade Federal de Santa MariaBrasilMeteorologiaUFSMPrograma de Pós-Graduação em MeteorologiaCentro de Ciências Naturais e ExatasBageston, José Valentinhttp://lattes.cnpq.br/5409033276094963Zimermann, Hans RogérioWrasse, Cristiano MaxGiongo, Gabriel Augusto2021-10-06T12:17:57Z2021-10-06T12:17:57Z2020-12-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22347ark:/26339/001300000h9bvporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-07-11T13:22:05Zoai:repositorio.ufsm.br:1/22347Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-07-11T13:22:05Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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