Seasonal climatology of cold fronts in south-central South America from an automated detection system

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X85472

Keywords:

Detection Algorithm, Climatology, Frontal Systems, Frontogenesis

Abstract

The cold fronts (CF) operating in south and south-central South America are the main ones responsible for heavy rain, thunderstorms with strong winds, and accentuated temperature drops. This study aimed to perform a seasonal climatology of CF’s displacement and intensity in the region above mentioned. A computational algorithm was developed called the Normalized Cold Front Detection Index (NCFI) for detecting and characterizing CFs through the CFSR and CFSv2 reanalysis data, using the meridional component of the wind at 10 meters and the air temperature at 2 meters. Ten areas were delimited: five coastal and five continentals. Seasonal climatology showed a higher frequency in winter, when these systems are more intense, averaging 20 per year. The patterns of displacement and intensity exhibited a decrease in CFs as they advanced toward lower latitudes. The synoptic analysis and the accumulated precipitation composites revealed that the CFs that act in the spring concentrated the accumulated precipitation in Santa Catarina’s western portion. In the summer, convection cells are responsible for storms and poorly distributed rain. In the autumn, rainfall is associated with CFs and maritime circulations, impacting Rio Grande do Sul and the west and north of Santa Catarina. In the winter, CFs dominate the precipitation pattern. According to the NCFI, spring, autumn, and winter cases are categorized as intense, while summer cases are moderate.

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Author Biographies

Roseli de Oliveira, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina

 

Área de pesquisa: Meteorologia Aplicada, Climatologia, Meteorologia Ambiental, Meteorologia Sinótica.

Função: Mestre em Clima e Ambiente.

 P.S.: O Mestrado Profissional em Clima e Ambiente oferece a multidisciplinaridade, sendo integrador e multicampi. Tem como finalidade o fortalecimento da articulação entre empresas públicas e privadas, o Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC) e a rede de informações ambientais globais, com vistas a estimular a interação de saberes sobre o desenvolvimento tecnológico.

Mário Francisco Leal de Quadro, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina

 Atualmente é professor do Curso Técnico, membro permanente do corpo docente e vice-coordenador do PCAM. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Meteorologia Sinótica, atuando principalmente nos seguintes temas: Análise do Sistema Zona de Convergência do Atlântico Sul e Assimilação de Dados para Modelos de Mesoescala. Tem larga experiencia na área de desenvolvimento de aplicativos meteorológicos adquiridos em diversos centros de Meteorologia do Brasil, tais como CPTEC/INPE, onde trabalhou como servidor concursado na função de Assistente de Pesquisa na operacionalização de Modelos Climáticos. Também foi servidor concursado na função de Pesquisador junto ao Sistema Meteorológico do Paraná (SIMEPAR). Também atuou junto a EPAGRI/CIRAM na função de desenvolvimento de produtos meteorológicos. Foi presidente e membro fundador da Associação Catarinense de Meteorologia (ACMET). Atualmente é vice-presidente da atual diretoria da ACMET.

Dirceu Luis Herdies, National Institute for Space Research

 Pesquisador Titular do CPTEC/INPE, docente permanente do curso de Mestrado/Doutorado acadêmico em Meteorologia do INPE e do Mestrado profissional em Clima e Ambiente do IFSC e Pesquisador nível 1 do CNPq. 

Hugo Nunes Andrade, Universidade Federal do Rio Grande

 Instituto de Oceanografia, Programa de Pós Graduação em Oceanologia.
Área de pesquisa: Ciclones explosivos

Função: Doutorando

References

Andrade, K. M. (2005). Climatologia e comportamento dos sistemas frontais sobre a América do Sul. (Master’s Thesis of the Postgraduate Course in Meteorology) - National Institute for Space Research, São José dos Campos, SP, Brazil.

Berry, G., Reeder, M. J., & Jakob, C. (2011). A global climatology of atmospheric fronts. Geophysical Research Letters, 38(4), 1-5. doi: https://doi.org/10.1029/2010GL046451 DOI: https://doi.org/10.1029/2010GL046451

Bjerknes, J. (1919). On the structure of moving cyclones. Geofysiske Publikationer, 1(2), 1-8. DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0493(1919)47<95:OTSOMC>2.0.CO;2

Cardozo, A. B., Reboita, M. S., & Garcia, S. R. (2015). Climatologia de frentes frias sobre a América do Sul e sua relação com o modo anular sul. Revista Brasileira de Climatologia, 17. doi: http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v17i0.40124 DOI: https://doi.org/10.5380/abclima.v17i0.40124

Cavalcanti, I. F. A., & Kousky, V. E. (2009). Parte I - Sistemas meteorológicos que afetam o tempo na América do Sul: Frentes frias sobre o Brasil. In: I. F. de A. Cavalcanti,N. J. Ferreira, M. G. A. J. da Silva, & M. A. F. da Silva Dias (Org.). Tempo e Clima no Brasil (pp. 135-147). São Paulo: Oficina de Textos.

Clarke, L. C., & Renard, R. J. (1966). The US Navy numerical frontal analysis scheme: Further development and a limited evaluation. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 5(6), 764-777. doi: https://doi.org/10.1175/1520-0450(1966)005<0764:TUSNNF>2.0.CO;2 DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0450(1966)005<0764:TUSNNF>2.0.CO;2

Decker, M., Brunke, M. A., Wang, Z., Sakaguchi, K., Zeng, X., & Bosilovich, M. G. (2012). Evaluation of the Reanalysis Products from GSFC, NCEP, and ECMWF Using Flux Tower Observations. Journal of Climate, 25, 1916-1944. doi: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00004.1 DOI: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00004.1

Dereczynski, C. P., Oliveira, J. S., & Machado, C. O. (2009). Climatologia da precipitação no município do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Meteorologia, 24(1), 24-38. doi: https://doi.org/10.1590/S0102-77862009000100003 DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-77862009000100003

Escobar, J. C. G., Seluchi, E. S., & Andrade, K. (2016). Classificação Sinótica de Frentes Frias Associadas a Chuvas Extremas no Leste de Santa Catarina (SC). Revista Brasileira de Meteorologia. 31(4), 649-661. doi: https://doi.org/10.1590/0102-7786312314b20150156 DOI: https://doi.org/10.1590/0102-7786312314b20150156

Haas, R. (2002). Simulações da chuva orográfica associada a um ciclone extratropical, no Litoral Sul do Brasil. (Doctoral Thesis from DCA – IAG – USP), São Paulo, SP, Brazil.

Hewson, T. D. (1998). Objective fronts. Meteorological Applications, 5(1), p. 37–65. doi: https://doi.org/10.1017/S1350482798000553 DOI: https://doi.org/10.1017/S1350482798000553

Justi da Silva, M. G. A & Silva Dias, M. A. F. (2002). A Frequência de Fenômenos Meteorológicos na América do Sul: uma Climatologia. In: Congresso Brasileiro de Meteorologia, 2002, Foz do Iguaçu. Anais... Foz do Iguaçu: SBMET, 2002. 1 CD ROM.

Kousky, V.E. (1979). Frontal Influences on Northeast Brazil. Monthly Weather Review, 107, 1140- 1153. doi: https://doi.org/10.1175/1520-0493(1979)107<1140:FIONB>2.0.CO;2 DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0493(1979)107<1140:FIONB>2.0.CO;2

Morais, M. A., Castro, W. A. C., & Tundisi, J. G. (2010). Climatologia de frentes frias sobre a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e sua influência na limnologia dos reservatórios de abastecimento de água. Revista Brasileira de Meteorologia, 25(2), 205-217. doi: https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200005 DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200005

Muller, G. V., & Ambrizzi, T. (2007). Teleconnection Patterns and Rossby Wave Propagation Associated to Generalized Frosts over Southern South America. Climate Dynamics, 29(6), 633-645. doi: https://doi.org/10.1007/s00382-007-0253-x DOI: https://doi.org/10.1007/s00382-007-0253-x

Muller, G. V., & Berri, G. J. (2007). Atmospheric Circulation Associated with Persistent Generalized Frosts in Central-Southern South America. Monthly Weather Review, 135(4), 1268–1289. doi: https://doi.org/10.1175/MWR3344.1 DOI: https://doi.org/10.1175/MWR3344.1

Oliveira, A. S. (1986). Interações entre sistemas frontais na América do Sul e convecção na Amazônia. ( Master’s Dissertation in Meteorology) - National Institute for Space Research, São José dos Campos., SP, Brazil.

Oliveira, R. de. (2022). Sistema de detecção de frentes frias associadas a eventos meteorológicos de médio e alto impacto no Centro Sul da América do Sul. (Master’s Dissertation in Climate and Environment), Federal Institute of Santa Catarina, Florianópolis, SC, Brazil.

Renard, R. J., & Clarke, L. C. (1965). Experiments in numerical objective frontal analysis. Monthly Weather Review, 93(9), 547-556. DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0493(1965)093<0547:EINOFA>2.3.CO;2

Reboita, M. S., Gan, M. A., Rocha, R. P., & Ambrizzi, T. (2010). Regimes de Precipitação na América do Sul: Uma Revisão Bibliográfica. Revista Brasileira de Meteorologia, 25(2), 185-204. doi: https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200004 DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200004

Reboita, M. S., Iwabe, C., Rocha, R. P., & Ambrizzi, T. (2009). Análise de um ciclone semi-estacionário na Costa Sul do Brasil associado a bloqueio atmosférico: o Evento de 02 a 06 Maio de 2008. Revista Brasileira de Meteorologia, 24(4), 407-422. doi: https://doi.org/10.1590/S0102-77862009000400004 DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-77862009000400004

Rodrigues, M. L. G., Franco, D., & Sugahara, S. (2004). Climatologia de frentes frias no litoral de Santa Catarina. Revista Brasileira de Geofísica, 22(2), 135-151. doi: https://doi.org/10.1590/S0102-261X2004000200004 DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-261X2004000200004

Rozante, J. R., Moreira, D. S., Gonçalves, L. G. G. de, & Vila, D. A. (2010). Combining TRMM and surface observations of precipitation: technique and validation over South America. Weather and forecasting, 25(3), 885-894. doi: https://doi.org/10.1175/2010WAF2222325.1 DOI: https://doi.org/10.1175/2010WAF2222325.1

Saha, S. et al. (2010). The NCEP Climate Forecast System Reanalysis. Bulletin of the American Meteorological Society, 9(8), 1015-1057. doi: https://doi.org/10.1175/2010BAMS3001.1 DOI: https://doi.org/10.1175/2010BAMS3001.1

Saha, S. et al. (2014). The NCEP Climate Forecast System Version 2. Journal of Climate, 27, 2185- 2208. doi: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00823.1 DOI: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00823.1

Satyamurty, P., & Mattos, L. F. (1989) Climatological Lower Tropospheric Frontogenesis in the Midlatitudes due to Horizontal Deformation and Divergence. Monthly Weather Review, 117(6), 1355-1364. doi: https://doi.org/10.1175/1520-0493(1989)117<1355:CLTFIT>2.0.CO;2 DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0493(1989)117<1355:CLTFIT>2.0.CO;2

Silva, L. J., Reboita, M. S., & Rocha, R. P. (2014). Relação da Passagem de Frentes Frias na Região Sul de Minas Gerais (RSMG) com a Precipitação e Eventos de Geada. Revista Brasileira de Climatologia, 14(10), 232-235. doi: https://doi.org/10.5380/abclima.v14i1.36314 DOI: https://doi.org/10.5380/abclima.v14i1.36314

Simmonds, I., Keay, K., & Bye, J. A. T. (2012). Identification and climatology of Southern Hemisphere mobile fronts in a modern reanalysis. Journal of Climate, 25(6), 1945-1962. doi: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00100.1 DOI: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00100.1

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Published

2024-04-10

How to Cite

Oliveira, R. de, Quadro, M. F. L. de, Herdies, D. L., & Andrade, H. N. (2024). Seasonal climatology of cold fronts in south-central South America from an automated detection system. Ciência E Natura, 46, e85472. https://doi.org/10.5902/2179460X85472

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