Dipodal Ferrocene Derivatives for Nanostructured Redox-Functionalised Surfaces

Self-assembled monolayers (SAMs) on solid surfaces are of great current interest in science and nanotechnology. This thesis describes the preparation of several symmetrically 1,1’-substituted ferrocene derivatives that contain anchoring groups suitable for chemisorption on gold and may give rise to SAMs with electrochemically switchable properties. The binding groups are isocyano (-NC), isothiocyanato (-NCS), phosphanyl (-PPh2), thioether (-SR) and thienyl. In the context of SAM fabrication, isothiocyanates and phosphanes are adsorbate systems which, surprisingly, have remained essentially unexplored. SAMs on gold have been fabricated with the adsorbates from solution and investigated primarily by X-ray photoelectron spectroscopy and near-edge X-ray absorption fine structure spectroscopy. The results of these analytical investigations are presented and discussed in matters of the film quality and possible binding modes. The quality of self-assembled monolayers fabricated from 1,1’-diisocyanoferrocene and 1,1’-diisothiocyanatoferrocene turned out to be superior to that of films based on the other adsorbate species investigated. Films of those absorbates as well as of dppf afforded well-defined SAMs of good quality. All other films of this study based on sulfur containing anchoring groups exhibit chemical inhomogeneity and low orientational order of the film constituents and therefore failed to give rise to well-defined SAMs. Surface coordination chemistry is naturally related to molecular coordination chemistry. Since all SAMs described in this thesis were prepared on gold (111) surfaces, the ferrocene-based ligands of this study have been investigated in their ability for complexation towards gold(I). The sulfur-based ferrocene ligands [fc(SR)2] failed to give stable gold(I) complexes. In contrast, 1,1’-diisocyanoferrocene (1) proved to be an excellent ligand for the complexation of gold(I). Several complexes were prepared and characterised utilising a series of gold(I) acetylides. These complexes show interesting structural motifs in the solid state, since intramolecular aurophilic interactions lead to a parallel orientation of the isocyano moieties, combined with an antiparallel alignment of neighbouring units. The reaction of 1 with the gold(I) acetylide [Au(C≡C–Fc)]n turned out to be very unusual, since the two chemically equivalent isocyano groups undergo a different reaction. One group shows an ordinary coordination and the other one undergoes an extraordinary 1,1-insertion into the Au-C bond. As a sideline of the research of this thesis several ferrocene derivatives have been tested for their suitability for potential surface reactions. Copper(I) mediated 1,3-dipolar cycloadditions of azidoferrocene derivatives with terminal alkynes appeared very promising in this context, but failed to a certain extent in terms of ‘click’ chemistry, since the formation of the triazoles depended on the strict exclusion of oxygen and moisture and yields were only moderate. Staudinger reactions between dppf and azidoferrocene derivatives were also tested. The nucleophilic additions of secondary amines to 1,1’-diisothiocyanatoferrocene led to the respective thiourea derivatives in quantitative yields.

Neue redoxfunktionalisierte Schwefel-Tripodliganden für selbstassemblierende monomolekulare Filme auf Goldoberflächen

Für die Entwicklung selbstorganisierter Monoschichten (SAMs) auf Gold(111)-Oberflächen wurden neue, redox-funktionalisierte Schwefel-Tripodliganden synthetisiert. Um die tripodale Struktur zu realisieren, wurde Adamantan als vierbindiges Zentrum eingesetzt. Die Anbindung an die Goldoberfläche wurde durch Thioethereinheiten ermöglicht, eventuelle laterale Wechselwirkungen durch Alkylseitenketten an den Thioethereinheiten, sowie durch lineare, rigide Spacereinheiten wurden untersucht. Als redoxaktive, funktionelle Einheit wurde ein Ferrocenylrest an den Liganden eingeführt. Gebildete monomolekulare Filme der Liganden auf Gold wurden mit Hilfe von Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Nahkanten-Reflexions-Röntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS) und Sum-Frequency-Generation (SFG) charakterisiert, um die Filmqualität, die Bindung ans Substrat und Orientierungsordnung im Film zu ermitteln.

Synthese von Azobenzolderivaten zur Darstellung photoschaltbarer, selbstorganisierter Monolagen

Im Vordergrund dieser Arbeit stehen die Synthesen des Azobenzol-4-trichlorsilans sowie des Bis(4-azobenzol)disulfids, ausgehend von einfachen und kommerziell erhältlichen Verbindungen. Moleküle, aus denen sich diese Verbindungen synthetisieren lassen, sind die Iodderivate des Azobenzols, welche über die Kondensation von Benzolaminen (Anilinen) und Nitrosobenzolen dargestellt wurden, aber auch über die altbewährte Azokupplung. Insgesamt wurden 19 neue Azobenzolderivate, das neue [(4-Aminophenyl)ethinyl]ferrocen und das neue Bis[4-(4'-bromazobenzol)]disulfid synthetisiert und charakterisiert. Außerdem wurden 13 neue Kristallstrukturen erzeugt. Mit den synthetisierten Molekülen wurden Substrat-Adsorbat-Systeme gebildet. Als Substrate wurden oberflächenoxidiertes Silizium und Gold gewählt. Die Präparation dieser sogennanten selbstorganisierten Monolagen (SAMs) bzw. der kovalent gebundenen Monolagen im Falle der Trichlorsilylderivate (CAMs) wurde eingehend studiert. Das Azobenzol wurde als photoschaltbare Einheit gewählt, da es bereits Kern zahlreicher Untersuchungen war und als solcher als guter und zuverlässiger Baustein für reversible photoschaltbare Systeme etabliert ist. Zur Charakterisierung Schichten und zur Untersuchung ihres photoresponsiven Verhaltens sowie sowie zur Untersuchung der Schichtbildung selbst wurden mehrere physikalische Messmethoden angewandt. Die Schichtbildung wurde mit SHG (optische Frequenzverdopplung) verfolgt, die fertigen Schichten wurden mit XPS (Röntgen-Photonen-Spektroskopie) und NEXAFS (Nahkanten-Röntgen-Absorptions-Feinstruktur) untersucht, um Orientierung und Ordnung der Moleküle in der Schicht zu ermitteln. Das Schaltverhalten wurde mit Ellipsometrie und durch Messungen des Wasserkontaktwinkels beobachtet. Durch Variation der Endgruppe des Azobenzols ist es möglich, die Oberflächeneigenschaften einstellen gezielt zu können, wie Hydrophobie, Hydrophilie, Komplexierungsverhalten oder elektrische Schaltbarkeit. Dies gelingt durch Gruppen wie N,N-Dimethylamino-, Methoxy-, Ethoxy-, Octyloxy-, Dodecyloxy-, Benzyloxy-, Methyl-, Trifluormethyl-, Pyridyl-, Phenylethinyl- und Ferrocenyl-Restgruppen, um nur eine Auswahl zu nennen. Einerseits wurde Silizium als Substrat gewählt, da es wegen seiner Verwendung in der Halbleiterindustrie ein nicht uninteressantes Substrat darstell und die Möglichkeiten der kovalenten Anbindung von Trichlorsilanen aber auch Trialkoxysilanen auch gut untersucht ist. Andererseits wurden auch Untersuchungen mit Gold als Substrat angestellt, bei dem Thiole und Disulfide die bevorzugten Ankergruppen bilden. Während sich auf Gold sogenannte SAMs bilden, verleiht die kovalente Siloxanbindung den CAMs auf Silizium eine besondere Stabilität.

Koordinationschemie auf Oberflächen

Oberflächen, die reversibel auf einen externen Stimulus reagieren, werden als intelligente Oberflächen bezeichnet und sind von großem Interesse für Wissenschaft und Technik. Im diesem Rahmen haben wir ein modulares Synthesekonzept entwickelt, das die spontane Selbstorganisation funktionaler Adsorbatmoleküle auf Au(111) und HOPG ausnutzt. Das Design der Adsorbatmoleküle erlaubt eine modulare Synthese. Scheibchenförmige Moleküle wie Phthalocyanine und Porphyrine, die in der Peripherie Thioetherseitenketten tragen, dienen als Anbindungseinheiten. Das zentrale Metallatom dient als Anknüpfungspunkt für starre Einheiten, die aus Abstandshaltern und Funktionsträgern bestehen. Dieses Konzept erlaubt es sowohl die laterale Separation Funktionseinheiten einzustellen um es den Funktionsträgern zu ermöglichen ohne Behinderung durch Nachbarmoleküle ihre Funktion auszuüben. Für diese Arbeit waren Funktionseinheiten wichtig, deren Funktionen unter anderem Redoxaktivität, Photoschaltbarkeit, Komplexierung katalytisch aktiver Metalle und Immobilisierung onkogener Proteine umfassen. Zum Beleg dieses Konzeptes wurde ein starres Ferrocen-Derivat für die Postmodifizierung eines Zn-Phthalocyanin-SAMs verwendet. Die erhaltenen Filme wurden mittels C1s- und Fe2p-NEXAFS-Spektroskopie ebenso untersucht wie mittels TDS. Strukturell verwandte Komplexe konnten durch RSA charakterisiert werden.

Selbstassemblierte Monolagen und magnetisch strukturierte Submonolagen mit dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Phthalocyanin- und Subphthalocyanin-Basis

Mit dieser Arbeit wurde die Selbstassemblierung von dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Goldsubstraten und magnetisch strukturierten Substraten untersucht. Dazu wurden drei verschiedene Klassen an Phthalocyaninderivaten verwendet: Diamagnetische Subphthalocyanine, paramagnetische Phthalocyaninatometalle und Diphthalocyaninatolanthanidkomplexe. Alle synthetisierten Verbindungen sind peripher thioethersubstituiert. Die Alkylketten (a: n-C8H17, b: n-C12H25) vermitteln die Löslichkeit in vielen organischen Solventien und sorgen für eine geordnete Assemblierung auf einer Oberfläche, wobei die Bindung auf Gold hauptsächlich über die Schwefelatome stattfindet. Die aus Lösung abgeschiedenen selbstassemblierten Monolagen wurden mit XPS, NEXAFS-Spektroskopie und ToF-SIMS untersucht. Bei der Selbstassemblierung auf magnetisch strukturierten Substraten stehen die Moleküle unter dem Einfluss magnetischer Streufelder und binden bevorzugt nur in bestimmten Bereichen. Die gebildeten Submonolagen wurden zusätzlich mit X-PEEM untersucht. Die erstmals dargestellten Manganphthalocyanine [MnClPc(SR)8] 1 wurden ausgehend von MnCl2 erhalten. Hier fand bei der Aufarbeitung an Luft eine Oxidation zu Mangan(III) statt; +III ist die stabilste Oxidationsstufe von Mangan in Phthalocyaninen. Der Nachweis des axialen Chloridoliganden erfolgte mit Massenspektrometrie und FIR- sowie Raman-Spektroskopie. SQUID-Messungen haben gezeigt, dass die Komplexe 1 vier ungepaarte Elektronen haben. Bei den Subphthalocyaninen [BClSubpc(SR)6] 2 wurde der axiale Chloridoligand mit dem stäbchenförmigen Phenolderivat 29-H substituiert und die erfolgreiche Ligandensubstitution durch NMR- und IR-Spektroskopie sowie Massenspektrometrie an den Produkten [BSubpc(SR)6(29)] 30 belegt. Der Radikalcharakter der synthetisierten Terbiumkomplexe [Tb{Pc(SR)8}2] 3 wurde spektroskopisch nachgewiesen; SQUID-Messungen ergaben, dass es sich um Einzelmolekülmagnete mit einer Energiebarriere U des Doppelpotentialtopfs von 880 K oder 610 cm-1 bei 3a handelt. Zunächst wurden die SAMs der Komplexverbindungen 1, 2, 30 und 3 auf nicht magnetisch strukturierten Goldsubstraten untersucht. Die Manganphthalocyanine 1 bilden geordnete SAMs mit größtenteils flach liegenden Molekülen, wie die XPS-, NEXAFS- und ToF-SIMS-Analyse zeigte. Die Mehrzahl der Thioether-Einheiten ist auf Gold koordiniert und die Alkylketten zeigen ungeordnet von der Oberfläche weg. Bei der Adsorption findet eine Reduktion zu Mangan(II) statt und der axiale Chloridoligand wird abgespalten. Das beruht auf dem sog. Oberflächen-trans-Effekt. Im vorliegenden Fall übt die Metalloberfläche einen stärkeren trans-Effekt als der axiale Ligand aus, was bisher experimentell noch nicht beobachtet wurde. Die thioethersubstituierten Subphthalocyanine 2 und 30 sowie die Diphthalocyaninatoterbium-Komplexe 3 sind ebenfalls für SAMs geeignet. Ihre Monolagen wurden mit XPS und NEXAFS-Spektroskopie untersucht, und trotz einer gewissen Unordnung in den Filmen liegen die Moleküle jeweils im Wesentlichen flach auf der Goldoberfläche. Vermutlich sind bei diesen Systemen auch die Alkylketten größtenteils parallel zur Oberfläche orientiert. Im Gegensatz zu den Manganphthalocyaninen 1 tritt bei 2b, 30a, 30b und 3b neben der koordinativen Bindung der Schwefelatome auf Gold auch eine für Thioether nicht erwartete kovalente Au–S-Bindung auf, die durch C–S-Bindungsbruch unter Abspaltung der Alkylketten ermöglicht wird. Der Anteil, zu dem dieser Prozess stattfindet, scheint nicht mit der Molekülstruktur zu korrelieren. Selbstassemblierte Submonolagen auf magnetisch strukturierten Substraten wurden mit dem diamagnetischen Subphthalocyanin 2b hergestellt. Der Nachweis der Submonolagen war schwierig und gelang schließlich durch eine Kombination von ToF-SIMS, NEXAFS Imaging und X-PEEM. Die Analyse der ToF-SIMS-Daten zeigte, dass tatsächlich eine Modulation der Verteilung der Moleküle auf einem unterwärts magnetisch strukturierten Substrat eintritt. Mit X-PEEM konnte die magnetische Struktur der ferromagnetischen Schicht des Substrats direkt der Verteilung der adsorbierten Moleküle zugeordnet werden. Die Subphthalocyanine 2b adsorbieren nicht an den Domänengrenzen, sondern vermehrt dazwischen. Auf Substraten mit abwechselnd 6.5 und 3.5 µm breiten magnetischen Domänen binden die Moleküle bevorzugt in den Bereichen geringster magnetischer Streufeldgradienten, also den größeren Domänen. Solche Substrate wurden für die ToF-SIMS- und X-PEEM-Messungen verwendet. Bei größeren magnetischen Strukturen mit ca. 400 µm breiten Domänen, wie sie aufgrund der geringeren Ortsauflösung dieser Methode für NEXAFS Imaging eingesetzt wurden, binden die Moleküle dann in allen Domänen. Die diamagnetischen Moleküle werden nach dieser Interpretation aus dem inhomogenen Magnetfeld über der Probenoberfläche heraus gedrängt und verhalten sich analog makroskopischer Diamagnete. Die eindeutige Detektion der Moleküle auf den magnetisch strukturierten Substraten konnte bisher nur für die diamagnetischen Subphthalocyanine 2b erfolgen. Um die Interpretation ihres Verhaltens bei der Selbstassemblierung in einem inhomogenen Magnetfeld weiter voranzutreiben, wurde das Subphthalocyanin 37b dargestellt, welches ein stabiles organisches TEMPO-Radikal in seinem axialen Liganden enthält. Das paramagnetische Subphthalocyanin 37b sollte auf den magnetisch strukturierten Substraten in Regionen starker magnetischer Streufelder binden und damit das entgegengesetzte Verhalten zu den diamagnetischen Subphthalocyaninen 2b zeigen. Aus Zeitgründen konnte dieser Nachweis im Rahmen dieser Arbeit noch nicht erbracht werden.

Evaluación e intervención interdisciplinaria del dolor en Unidades de Cuidado Intensivo

El dolor es un problema importante para los pacientes hospitalizados en las UCI porque genera malestar y distrés. Además, la investigación ha demostrado que en algunos pacientes críticos el dolor agudo puede persistir después de alta y convertirse en crónico. La gestión eficaz del dolor en pacientes críticos requiere un enfoque interdisciplinario, que incorpore la visión y trabajo de expertos que representan una amplia variedad de especialidades clínicas. Así, la utilización de la intervención psicológica en el tratamiento del dolor es una parte integral de un enfoque global. Basado en una revisión de la evidencia científica, se identifican y señalan: (1) los tipos de dolor más comunes; (2) las características del dolor; (3) las patologías más frecuentes asociadas con la presencia de dolor; (4) los procedimientos que generan dolor en la UCI; (5) los métodos de evaluación del dolor; (6) la intervención del mismo y; (7) la contribución del psicólogo en la evaluación y manejo del dolor con el paciente, los familiares y los profesionales de la salud. La revisión realizada indica que los procesos psicológicos influyen tanto en la experiencia del dolor como en los resultados del tratamiento, por lo tanto la integración de los principios psicológicos en el tratamiento del dolor parecen tener potencial mejora de los resultados beneficiando la salud del paciente.

Paro l'orella i escolto : material didàctic de comprensió auditiva per a alumnes d'incorporació tardana de llengües no romàniques. 'Presto atención y escucho : material didáctico de comprensión auditiva para alumnos de incorporación tardía de lenguas no románicas'.

Resumen tomado de la autora

El desarrollo psicomotor del niño ciego : influencia en su evolución general y en la adquisición de los aprendizajes básicos.

Conocer la problemática inherente al ámbito psicomotor de los sujetos ciegos de la Región de Murcia, de edades comprendidas entre los cuatro y los seis años y sin ningún otro déficit asociado. Diseñar y aplicar un programa de intervención psicomotríz para el desarrollo de habilidades psicomotoras en niños ciegos. Valorar las mejoras que este tipo de programa producía en los niños. 18 niños, 14 de ellos videntes (grupo de control) y 4 ciegos (grupo experimental). El grupo de control fue elegido al azar (escolarizados en un colegio público de Molina de Segura, de clase media-baja). El grupo experimental lo componían la totalidad de la población ya que eran los únicos en la Región de Murcia, en el intervalo de edad mencionado y sin déficit asociado a la ceguera. Los cuatro estaban escolarizados, tres en centros públicos de integración y el cuarto en un centro privado-concertado ordinario. La investigación se divide en dos partes, la primera, teórica, se ocupa de fundamentar el concepto de psicomotricidad, el de ceguera y el desarrollo perceptivo, cognitivo, motor y lingüístico de los niños ciegos en comparación con los videntes. Seguidamente, se presenta el programa de habilidades psicomotoras a aplicar en la segunda parte e la investigación (empírica). Esta segunda fase se desarrolló en tres fases: la primera de detección y cuantificación de los problemas psicomotores que plantean los sujetos ciegos, en la segunda, se diseñó y aplicó el programa (tratamiento) de habilidades psicomotoras y en la tercera se comprobó la situación de los sujetos a los que se les había aplicado el programa respecto de la situación inicial. Escala WPPSI (Weschler, 1956) para evaluar la inteligencia. Balance Psicomotor (Vayer, 1974) para evaluar el desarrollo psicomotor. Test Goodenough (1970), para evaluar la imagen corporal de los niños videntes y la Prueba de Imagen Corporal de Cratty y Sams (Cratty, 1968) para los ciegos. Para evaluar el posible impacto del tratamiento psicomotriz en los niños ciegos respecto a los videntes, se realizó un diseño cuasiexperimental pretest-tratamiento-posttest con grupo de control. Debido a las diferencias existentes entre los grupos de control y el grupo experimental, no se aplicó un ANOVA mixto, sino pruebas t de Student, entre los dos grupos, tanto para el pretest como para el posttest. Para poder detectar el efecto significativo del programa aplicado en una muestra tan pequeña se utilizó el tamaño del efecto (Rosenthal, 1991) que, aunque no es una prueba de significación estadística, sirve para deducir en qué medida el programa ha podido afectar a un sujeto del grupo experimental. El tratamiento de intervención psicomotriz mejoró notablemente el grupo de ciegos respecto a los videntes, confirmando las hipótesis de la investigación. Esta mejoría es más significativa en el caso de las conductas motrices de base. A pesar de las mejoras obtenidas el nivel de desarrollo de los niños ciegos, sigue estando por debajo de el de los sujetos videntes. Esto confirma la necesidad de estimular tempranamente a los niños ciegos de 0-3 años y la importancia de iniciar, en este momento, programas específicos en las áreas más problemáticas.

Small towns as 'sub-poles' in English rural development: Investigating rural-urban linkages using sub-regional social accounting matrices

This paper uses spatial economic data from four small English towns to measure the strength of economic integration between town and hinterland and to estimate the magnitude of town-hinterland spill-over effects. Following estimation of local integration indicators and inter-locale flows, sub-regional social accounting matrices (SAMs) are developed to estimate the strength of local employment and output multipliers for various economic sectors. The potential value of a town as a 'sub-pole' in local economic development is shown to be dependent on structural differences in the local economy, such as the particular mix of firms within towns. Although the multipliers are generally small, indicating a low level of local linkages, some sectors, particularly financial services and banking, show consistently higher multipliers for both output and employment. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cognitive Therapy Abilities in People with Learning Disabilities

Background  There is a need to develop and adapt therapies for use with people with learning disabilities who have mental health problems. Aims  To examine the performance of people with learning disabilities on two cognitive therapy tasks (emotion recognition and discrimination among thoughts, feelings and behaviours). We hypothesized that cognitive therapy task performance would be significantly correlated with IQ and receptive vocabulary, and that providing a visual cue would improve performance. Method  Fifty-nine people with learning disabilities were assessed on the Wechsler Abbreviated Scale of Intelligence (WASI), the British Picture Vocabulary Scale-II (BPVS-II), a test of emotion recognition and a task requiring participants to discriminate among thoughts, feelings and behaviours. In the discrimination task, participants were randomly assigned to a visual cue condition or a no-cue condition. Results  There was considerable variability in performance. Emotion recognition was significantly associated with receptive vocabulary, and discriminating among thoughts, feelings and behaviours was significantly associated with vocabulary and IQ. There was no effect of the cue on the discrimination task. Conclusion  People with learning disabilities with higher IQs and good receptive vocabulary were more likely to be able to identify different emotions and to discriminate among thoughts, feelings and behaviours. This implies that they may more easily understand the cognitive model. Structured ways of simplifying the concepts used in cognitive therapy and methods of socialization and education in the cognitive model are required to aid participation of people with learning disabilities.

IPCC global coupled model simulations of the South America monsoon system

This study examines the variability of the South America monsoon system (SAMS) over tropical South America (SA). The onset, end, and total rainfall during the summer monsoon are investigated using precipitation pentad estimates from the global precipitation climatology project (GPCP) 1979-2006. Likewise, the variability of SAMS characteristics is examined in ten Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) global coupled climate models in the twentieth century (1981-2000) and in a future scenario of global change (A1B) (2081-2100). It is shown that most IPCC models misrepresent the intertropical convergence zone and therefore do not capture the actual annual cycle of precipitation over the Amazon and northwest SA. Most models can correctly represent the spatiotemporal variability of the annual cycle of precipitation in central and eastern Brazil such as the correct phase of dry and wet seasons, onset dates, duration of rainy season and total accumulated precipitation during the summer monsoon for the twentieth century runs. Nevertheless, poor representation of the total monsoonal precipitation over the Amazon and northeast Brazil is observed in a large majority of the models. Overall, MI-ROC3.2-hires, MIROC3.2-medres and MRI-CGCM3.2.3 show the most realistic representation of SAMS`s characteristics such as onset, duration, total monsoonal precipitation, and its interannual variability. On the other hand, ECHAM5, GFDL-CM2.0 and GFDL-CM2.1 have the least realistic representation of the same characteristics. For the A1B scenario the most coherent feature observed in the IPCC models is a reduction in precipitation over central-eastern Brazil during the summer monsoon, comparatively with the present climate. The IPCC models do not indicate statistically significant changes in SAMS onset and demise dates for the same scenario.

The South American Monsoon System and the 1970s climate transition

The South American Monsoon System (SAMS) is characterised by intense convective activity and precipitation during austral summer. This study investigates changes in the onset, demise and duration of SAMS during 1948-2008. The results show a significant change in these characteristics in the early 1970s. Onset becomes steadily earlier from 1948 to early 1970s and has occurred earlier than 23-27 October after 1972-1973. Demise dates have remained later than 21-25 April after the mid-to-late 1970s. SAMS duration shows a statistical changepoint in the summer of 1971-1972 such that the mean duration was similar to 170 days (1948-1972) and 195 days (1972-1982). Vertically integrated moisture flux is used to diagnose changes in mean state and reveal statistically significant increases over South America after 1971-1972. Copyright. (C) 2010 Royal Meteorological Society

The role of the South Indian and Pacific oceans in South American monsoon variability

This work has investigated the impact of three different low-frequency sea surface temperature (SST) variability modes located in the Indian and the Pacific Oceans on the interannual variability of the South American Monsoon System (SAMS) using observed and numerical data. Rotated Empirical Orthogonal Function (REOF) analysis and numerical simulations with a General Circulation Model (GCM) were used. One of the three SST variability modes is located close to southeastern Africa. According to the composites, warmer waters over this region are associated with enhanced austral summer precipitation over the sub-tropics. The GCM is able to reproduce this anomalous precipitation pattern, simulating a wave train emanating from the Indian Ocean towards South America (SA). A second SST variability mode was located in the western Pacific Ocean. REOF analysis indicates that warmer waters are associated with drought conditions over the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) and enhanced precipitation over the sub-tropics. The GCM indicates that the warmer waters over Indonesia generate drought conditions over tropical SA through a Pacific South America-like (PSA) wave pattern emanating from the western Pacific. Finally, the third SST variability mode is located over the southwestern South Pacific. The composites indicate that warmer waters are associated with enhanced precipitation over the SACZ and drought conditions over the sub-tropics. There is a PSA-like wave train emanating from Indonesia towards SA, and another crossing the Southern Hemisphere in the extra-tropics, probably associated with transient activity. The GCM is able to reproduce the anomalous precipitation pattern, although it is weaker than observed. The PSA-like pattern is simulated, but the model fails in reproducing the extra-tropical wave activity.