Evolução do contraste térmico terra-oceano em condições de mudança climática

Tese de mestrado, Ciências Geofísicas (Meteorologia e Oceanografia) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019A representação de processos acoplados oceano-atmosfera e a caracterização da sua evolução em contexto de mudança climática constituem um dos grandes desafios da modelação do clima a nível regional. Neste trabalho pretende-se estudar a evolução dos sistemas de upwelling e avaliar o contraste térmico terra-oceano no sistema costeiro da Península Ibérica (PI) e Noroeste de África (44° N a 29° N e 20° W a 5° W) nos últimos 24 anos (1992-2015), usando dados de deteção remota obtidos a partir de satélites geostacionários distribuídos pela Satellite Application Facility on Climate Monitoring - CM-SAF (para a temperatura de superfície continental) e PODAAC (para a temperatura de superfície do oceano). Adicionalmente, pretende-se avaliar este contraste a partir de reanálises (globais e regionais). Para isso serão analisados dados de satélite, dados de reanálises da ERA5 e da UERRA. Dados de estações meteorológicas convencionais compilados pela E-OBS foram também utilizados de modo a fazer ponte com índices climáticos mais comuns. Devido ao forte ciclo diurno sobre a terra, utilizou-se apenas temperaturas máximas diárias de cada produto (entre as 12 UTC e as 15 UTC), realizando o cálculo da média sazonal para os meses correspondentes ao verão boreal (julho, agosto e setembro). Este procedimento não pode ser aplicado à UERRA, visto que apenas dispõe de dados a cada 6 h, pelo que nesse caso se utilizou a informação das 12 UTC como aproximação da temperatura máxima. Para além disso, procedeu-se a uma análise regional, sendo dividida em 3 regiões entre o Norte e Sul da PI e Noroeste de África. Estimou-se o Índice de Upwelling (UI) procedendo à análise da variabilidade dos extremos da temperatura da superfície do mar (SST) entre a zona costeira e o oceano aberto e o Índice de Contraste Térmico (TCI) avaliando o contraste entre a superfície continental e o mar. Utilizou-se o teste de Mann-Kendall para avaliar estatisticamente a existência de tendências. Os resultados evidenciam um aumento de temperatura da superfície continental na ordem de 0.38 K/década no Norte da PI, uma vez que nas restantes regiões aqui estudadas não se obtiveram resultados com significância estatística. Os resultados obtidos a partir dos dados de satélite apresentam uma diminuição de intensidade do afloramento costeiro em todas as regiões da Península Ibérica e um aumento do mesmo no Noroeste de África. Os dados de satélite permitem ainda concluir que não existe aumento de TCI na Península Ibérica, mas parece existir um aumento (embora estatisticamente não significativo) no Noroeste africano. As reanálises apontam para tendências mais significativas; em particular a ERA5 aponta para um aumento de TCI em todas as regiões e a UERRA para uma diminuição na PI, sendo que o Norte de África não apresenta tendências significativas.The representation of ocean-atmosphere coupled processes and the characterization of their evolution in the context of climate change constitute one of the biggest challenges of climate modeling at the regional level. This work intends to study the evolution of upwelling systems and evaluate the thermal contrast between land and ocean in the coastal system of Iberian Peninsula (IP) and Northwest of Africa (44° N a 29° N e 20° W a 5° W) in the last 24 years (1992-2015), using remote sensing data obtained from geostationary satellites distributed by Satellite Application Facility on Climate Monitoring - CM-SAF (for land surface temperature) and by PODAAC (for ocean surface temperature). In addition, this thermal contrast is evaluated using both global (ERA5) and regional (UERRA) reanalysis. Data from conventional meteorological stations compiled in the E-OBS dataset were also analysed to bridge the gap to more conventional climate indices. Due to the strong diurnal cycle over land, only the maximum daily temperatures of each product (between 12 UTC and 15 UTC) were used, calculating the seasonal means for summer months (July, August and September). This procedure cannot be applied to UERRA, because only has data every 6 h, so in this case the 12 UTC time slot was used to approximate the maximum temperature. Furthermore, a regional analysis was made and divided into 3 regions between North and South of IP and Northwest of Africa. The Upwelling Index (UI) was estimated by analysing the variability of sea surface temperature (SST) extremes between the coastal zone and the open sea and the Thermal Contrast Index (TCI) assessing the contrast between land and ocean. The Man-Kendall test was used to statistically assess the existence of trends. The results of this analysis indicate an increase in the continental surface temperature of about 0.38 K/decade in the North of IP, while in the other regions studied here no statistical significance was found. Satellite data show a decrease in coastal upwelling intensity in all regions of the IP and an increase in Northwest of Africa. Satellite also show that there was no increase in TCI over the IP and suggest a slight increase (although statistically non-significant) in Northwest of Africa. Reanalysis data point out to trends that are more significant; particularly ERA5 shows an increase in TCI over all analysed regions, while UERRA shows a decrease over IP and no statistically significant signal over Northwest Africa