Laboratory of Air-Sea Interaction

IAG/USP

FluTuA Project

Fluxos Turbulentos no Atlântico

 

Sponsored by Fapesp, CNPq and SECIRM

The first objective of this project is to investigate the ocean-atmosphere interaction through direct observational determination of the vertical turbulent fluxes of sensible heat, latent heat and momentum, in the Archipelago of São Pedro e São Paulo (00° 56 'N and 29° 22' W) using fast response sensors installed on a micrometeorological tower of 10 meters. The use of a tower has several advantages over other methods of turbulent measurement because, being fixed, the tower has no interference due to the platform movements. It was also measured the meteorological variables in three levels of high enabling the validation and calibration of the parameterizations currently used in oceanic and atmospheric numerical models.

Measurements in the surface boundary layer (CLS) over the ocean provide information on vertical exchanges of sensible and latent heats, moisture and momentum between ocean and atmosphere. These measures, along with information of radiation and precipitation, allow a better understanding of climate processes and their interactions. They also allow the definition and validation of the coupling conditions for numerical models of oceanic and atmospheric micro, meso and large scales.

To measure turbulence, it was used a set of sensors of fast response - three-axis sonic anemometer and LICOR hygrometer - installed at 10 meters from surface, giving observations of fluctuations of the three components of wind, temperature and vapor density of air, with a frequency sampling between 1 and 30 Hz.

Simultaneously, slow response sensors provided measurements of air temperature, air relative humidity and wind speed at 3 levels of height, using the micrometeorological tower. These measures will allow, an alternative and indirect way, to estimate the air-sea interface flows by adjusting the average profiles of specific humidity, air temperature and horizontal wind speed to the vertical profiles provided by the Monin-Obukhov Similarity Theory (TSMO). This method, identified here as an indirect method requires variable observations in at least two vertical levels and average values of variables at time intervals of 5 minutes to 1 hour. The indirect method use is restricted to the TSMO validity conditions over the ocean.

Measurements of precipitation, components of radiation balance, atmospheric pressure, sea surface temperature, soil temperature and soil heat flux were also made during FluTuA. The atmospheric pressure sensor provided observations of the pressure temporal march needed to estimate the specific humidity from the air humidity.

The data obtained during the experiment will have several immediate applications:

  • Calculation of the radiation balance over the ocean;

  • Calculation of the energy balance over the ocean;

  • Calculation of CO2 flux;

  • An estimate of the momentum transfer of heat and humidity;

  • Estimation of wind stress on the region.

 

Principal investigator: Jacyra Soares

Publication

Article 

Soares J., Oliveira A.P., Codato G. and Escobedo J.F., 2012: Local and Regional Features of Surface Radiation Fluxes Over the Tropical Atlantic Ocean Near Sao Pedro and Sao Paulo Archipelago: Evidence of Small Scale Upwelling. Nature Environment and Pollution Technology, Vol. 11 No. 4, pp 541-548, ISSN: 0972-6268.

Skielka, U.T., Soares, J., Oliveira, A.P., Servain, J., 2011: Diagnostic of the diurnal cycle of turbulence of the Equatorial Atlantic Ocean upper boundary layer. Natural Science, Vol. 3 No. 6, 444-455 (DOI: http://dx.doi.org/10.4236/ns.2011.36061).

Skielka U.T., Soares J. and Oliveira A.P., 2010: Study of the equatorial Atlantic Ocean mixing layer using a one-dimensional turbulence model. Brazilian Journal of Oceanography, 58, XX-XX, ISSN 1982-436X, (DOI: doi: 10.1590/S1679-87592010000700008).

Bacellar S., Oliveira A. P., Soares J. and Servain J., 2009: Assessing the diurnal evolution surface radiation balance over the Tropical Atlantic Ocean using in situ measurements carried out during the FluTuA Project. Meteorological Application, 16, 255-266 (DOI: https://doi.org/10.1002/met.111 ).

Congress

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Dutra L.M.M. e Soares J., 2010: Estudo do balanço de energia na interface ar-mar do oceano Atlântico tropical. XVI Congresso Brasileiro de Meteorologia, Belém, PA. Setembro 2010. Clique aqui para ver o poster apresentado).

Dutra L.M.M. e Soares J.; 2008: Balanço de radiação sobre o oceano Atlântico tropical na região do arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do XIII Simpósio de Iniciação Científica do IAG/USP.

Dutra L.M.M. e Soares J., 2008: Estudo dos fluxos verticais turbulentos de calor na região do Arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do 16º Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP,Novembro de 2008, São Paulo, SP (CDROM).

Dutra L.M.M. e Soares J., 2008: Caracterização dos fluxos turbulentos verticais de calor na interface ar-mar na região do arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do XIII Simpósio de Iniciação Científica do IAG/USP.

Peres J.R.R. e Soares J., 2008: Estudo da radiação líquida e das componentes do balanço de radiação sobre o oceano Atlântico tropical na região do arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do XIII Simpósio de Iniciação Científica do IAG/USP.

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Skielka U.T., Soares J., Oliveira A.P., 2008: Description of a modified version of the GOTM to study the oceanic mixing layer over the equatorial Atlantic Ocean. Anais do IV Simpósio Brasileiro de Oceanografia, São Paulo.(CDROM).

Skielka U.T., Soares J., Oliveira A.P., 2008: Study of the equatorial Atlantic oceanic mixing layer using a one-dimensional turbulence model. Anais do IV Simpósio Brasileiro de Oceanografia, São Paulo. (CDROM)

Skielka U.T., Soares J., Oliveira A.P., Servain J., 2008: Study of the equatorial Atlantic oceanic mixing layer using a one-dimensional turbulence model. Anais do XV Congresso Brasileiro de Meteorologia., São Paulo (CDROM).

Silva M., Oliveira A.P., Soares J., Ferreira M.J. e Servain, J.; 2008: Estimativa do balanço de radiação na superfície do Oceano Atlântico - Comparação entre as observações do projeto FluTuA e as estimativas de satélite. Anais do XV Congresso Brasileiro de Meteorologia, São Paulo SP. Agosto de 2008.

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Peres, J.R.R. e Soares, J.; 2007: Balanço de radiação sobre a região do Arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do XII Simpósio de Iniciação Científica do IAG/USP.

Peres J.R.R. e Soares J., 2007: Estudo do balanço de radiação sobre o oceano Atlântico Tropical na região do Arquipélago de São Pedro e São Paulo. Estudo do balanço de radiação sobre o oceano Atlântico Tropical na região do Arquipélago de São Pedro e São Paulo.

Silva M., e Oliveira A.P., 2007: Balanço de radiação sobre o oceano atlântico - utilização do projeto flutua no desenvolvimento de algoritmos computacionais para o curso de graduação em meteorologia. Anais do 15º Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP, Novembro de 2007, São Paulo, SP (CDROM).

Silva M. e Oliveira, A.P., 2007: Estimativa do balanço de radiação líquida na superfície – utilização do projeto flutua no desenvolvimento de rotinas no curso de graduação em meteorologia. Resumos do XII Simpósio de Iniciação Científica do IAG, Maio de 2007, pg. 100.

Skielka U.T. e Soares J., 2007: Investigação dos Fluxos Turbulentos na Interface Ar-Mar no Arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do XII Simpósio de Iniciação Científica do IAG/USP.

Skielka U.T. e Soares J., 2006: Estudo das Condições Meteorológicas e Oceanográficas no Arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do XI Simpósio de Iniciação Científica do IAG/USP.

Skielka U.T. e Soares J., 2006: Estudo das Condições Meteorológicas e Oceanográficas no Arquipélago de São Pedro e São Paulo. Anais do XIV Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP..

Thesis and dissertation

Fonseca, F.L.A., 2013: Variação diurna do fluxo de CO2 na interface ar-mar do oceado Atlantico equatorial. Dissertação de Mestrado. Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP Brasil, 56 pp.

Skielka U., 2009: Estudo numérico da evolução da camada limite oceânica no Oceano Atlântico equatorial utilizando o modelo GOTM. Dissertação de Mestrado. Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP Brasil, 104 pp.

Book chapters

Soares J., Oliveira A.P., Skielka U.T., Servain J., 2009: O ar. Em: O Arquipélago de São Pedro e São Paulo: 10 anos da Estação Científica. Ed. Brasília, DF : SECIRM, 37-44.