IO - Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Física, Química e Geológica
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- ItemUm estudo analítico do encontro de vórtices anticiclônicos com a borda continental(2009) Azevedo, José Luiz Lima de; Mata, Mauricio Magalhães; Nof, DoronO encontro de vórtices com bordas continentais é inevitável devido a dois processosaos quais estas feições estão sujeitas. O primeiro, a variação do parâmetro de Corioliscom a latitude, ocasiona o movimento dos vórtices para oeste. Um segundo processo,devido à advecção por correntes ou à propulsão induzida por vórtices próximos, tambémarremessa estas feições contra as fronteiras continentais. Este trabalho investiga analiticamente a interação entre um "trem" de vórtices anticiclônicos não-lineares e a borda continental no plano-. Considera-se um "trem" de vórtices uma seqüência de feições idênticas e sucessivas, igualmente espaçadas, com movimento puramente zonal dirigido para oeste. O estudo é realizado no hemisfério sul e está focado na investigação do processo de interação vórtice-parede. O "trem" de vórtices é modelado analiticamente com a utilização de uma corrente zonal de dupla frente com mesma vorticidade e transporte. A borda continental é considerada como uma parede vertical e possui duas configurações, ou seja, uma meridional e outra inclinada com relação ao norte geográfico. Os vórtices, por sua vez, são investigados no formato lente, onde a feição possui profundidade nula em suas bordas, e no formato não-lente, onde esta profundidade é não nula. A combinação destes fatores resulta em quatro diferentes cenários. Os cenários com feições do tipo lente foram também modelados numericamente em um modelo isopicnal Bleck & Boudra de 1,5 camadas. Este estudo analítico mostrou que feições do tipo lente ao colidirem com a borda continental geram um fluxo paralelo à parede no sentido do Equador, o que sinaliza para um enfraquecimento do transporte à montante da respectiva corrente de contorno oeste. Um vórtice estacionário é gerado na região de contato vórtices-parede cujo tamanho depende do transporte do "trem" de vórtices e do ângulo de inclinação da borda continental com relação ao norte geográfico. Estas conclusões foram comprovadas pela modelagem numérica. A interação de vórtices do tipo não-lente com a borda continental resulta em dois vazamentos paralelos à parede, um no sentido do Equador e outro para o pólo. A intensidade deste último transporte depende da profundidade na borda do vórtice. Estes transportes sinalizam para um enfraquecimento da corrente de conxii Um Estudo Analítico do Encontro de Vórtices Anticiclônicos com a Borda Continental torno ao norte da zona de interação e um fortalecimento ao sul. Novamente um vórtice estacionário é gerado na região de contato cujo tamanho depende dos mesmos fatores anteriores e ainda da profundidade na borda do vórtice. As equações desenvolvidas para vórtices do tipo não-lente reproduzem o cenário com vórtices do tipo lente quando as características destes últimos são impostas. Dependendo do tamanho dos vórtices estes podem ser diretamente advectados pela corrente de contorno aumentando o seu transporte na direção do pólo independentemente do formato da feição. A aplicação desta modelagem analítica no encontro dos vórtices provenientes da Corrente das Agulhas com a borda continental brasileira é discutida ao final do trabalho. Próximos à borda, estes vórtices são caracterizados a partir de imagens de SSH. O trabalho conclui que o transporte da Corrente do Brasil no sentido do pólo é fortalecido por este encontro, o que pode ter repercussões na Zona da Confluência Brasil-Malvinas.
- ItemCaracterização e quantificação da mistura turbulenta em duas regiões do Oceano Atlântico Sudoeste(2018) Avila, Rafael André; Calil, Paulo Henrique RezendeA Plataforma Continental Sul-Brasileira e a Cadeia Vitória-Trindade são duas regiõesimportantes no Oceano Atlântico Sudoeste que foram previamente investigadas emtermos de circulação e dinâmica, além das possíveis consequências nas respostasfísico-biológicas locais. Entretanto, ambas as regiões nunca foram caracterizadas emtermos de mistura turbulenta, a qual forneceria uma contribuição importante acercado conhecimento desses locais e das possíveis implicações na dinâmica do OceanoAtlântico Sudoeste. Nesta tese estão apresentadas as primeiras observações de turbulência de microestrutura nestas regiões, com o objetivo de caracterizar o padrão de mistura turbulenta e quantificar sua magnitude. Os resultados na Plataforma Continental Sul-Brasileira demonstram a importância da pluma do Rio da Prata em inibir a misturavertical nessa plataforma continental dinâmica e também sugerem a presença deuma região dinâmica intermediária na pluma quando esta se aproxima da quebrade plataforma. Os resultados obtidos na Cadeia Vitória-Trindade demonstram quea região é um "hot-spot" de mistura devido `as interações do escoamento com a complexa batimetria local, além de ser um local propenso `a geração de mistura turbulenta em subsuperfície devido `a ocorrência de marés internas. Os resultados aqui obtidos representam uma contribuição inicial para o entendimento dos processos de mistura turbulenta no Oceano Atlântico Sudoeste. Esta tese visa prover uma base para futuros estudos e contribuir para a compreensão dos processos de turbulência nessas importantes regiões.
- ItemEstudo dos padrões atmosféricos sinópticos geradores de eventos extremos de altura de onda, intensidade de vento, marés meteorológicas e erosão na costa do Rio Grande do Sul(2014) Machado, Arthur Antônio; Calliari, Lauro JúlioA erosão e progradação das zonas costeiras arenosas submetidas a um regime microtidal resultam, principalmente, da interação da oferta de sedimentos e da energia física induzida por ondas e as mudanças do nível do mar. A principal variação sistemática observada em uma série de perfis de praia é provavelmente a resposta às mudanças nas condições de onda. Uma variação que poderia ser resultado de uma única tempestade forte ou espalhar-se ao longo do ano devido à sazonalidade da intensidade das ondas. Tempestades têm desempenhado um papel importante na evolução transgressiva de curto prazo de sistemas de ilhas barreira ao redor do mundo. O litoral do Rio Grande do Sul (RS), sul do Brasil, sofre uma variação sazonal, devido à dinâmica associada com a frequência e intensidade de tempestades. Sistemas meteorológicos como ciclones extratropicais de alta intensidade que ocorrem na região sul do Brasil geram ondas de alta energia, que podem levar um perfil de praia de um estágio máximo acrescivo (mais reflectivo) ao máximo erosivo (mais dissipativo) em poucas horas. Analisando as tempestades que geram ventos e ondas extremas na costa do Rio Grande do Sul, com ênfase na identificação dos sistemas atmosféricos geradores, foi observado um aumento no número de eventos extremos de velocidade de vento para a costa do Rio Grande do Sul ao longo dos últimos 66 anos (1948-2013), entretanto esse aumento não foi verificado para os dados de onda analisados entre 1979 e 2008. Assim foi observado que os principais sistemas atmosféricos geradores de ventos intensos e grandes ondas para a costa do RS são os ciclones extratropicais. Estes sendo formados principalmente, isto é, com sua ciclogênese entre os paralelos de 30°S a 40°S, e com duas trajetórias preferenciais para leste e sudeste. Ambas direções gerando erosão e marés meteorológicas na costa do RS. Em relação à velocidade média de propagação dos ciclones extratropicais a maioria apresentou velocidades entre 20 a 40 km h-1 e em segundo velocidades entre 40 a 60 km h-1.
- ItemAvaliação da influência da variabilidade temporal do vento no transporte e formação dos processos de mesoescala da Corrente do Brasil(2012) Magalhães, Fernando Carvalho; Soares, Ivan DiasO presente trabalho se propôs a investigar a influência da variabilidade temporal dovento no transporte e na formação dos processos de mesoescala da Corrente do Brasil(CB). Para isso, foram realizados dois experimentos numéricos de 9 anos, utilizando omodelo ROMS (Regional Ocean Modeling System), com o intuito de isolar o efeito dovento. O primeiro experimento foi configurado com Fluxos de Superfície Sinóticos e VentoSinótico (SS) e o segundo com Fluxos de Superfície Sinóticos e Vento Climatológico Mensal (SM), todos do NCEP Reanalysis 2. No que diz respeito a componente climatológica mensal, entende-se esta por uma média mensal climatológica de onze anos de dados, enquanto entende-se a componente sinótica como uma componente de alta frequência, com capacidade de representar a parte estocástica, isto é, aleatória da circulação atmosférica. As simulações foram configuradas mantendo todos os parâmetros iguais, exceto pelos coeficientes de viscosidade turbulenta para velocidade e traçadores e os fluxos de superfície. Os primeiros determinaram a estabilidade numérica das integrações e os demais foram configurados como discutido acima. Observou-se que, sob o efeito de ventos de alta resolução (SS), a representação da CB foi muito próxima da realidade. Em SM, devido a intensidade reduzida do campo de vento,a temperatura da camada acima da termoclina sofreu um aquecimento e o gradiente deelevação da superfície do oceano foi superestimado. Com relação ao transporte de volumeda CB, notou-se um aumento sob efeito do campo de vento climatológico mensal. Acomponente barotrópica do transporte sofreu um aumento de ate 50% em todo o domíniode estudo. Em relação a componente baroclínica percebeu-se uma intensificação mais aoSul do domínio de estudo, provavelmente relacionada ao aquecimento sofrido por SM.A analise energética da CB mostrou SM com valores de energia cinética média elevadose energia cinética turbulenta bastante reduzidos, indicando uma intensificação doescoamento médio da corrente e uma redução na formação dos processos de mesoescala. Por outro lado, SS, em todas as analises, apresentou valores muito próximos daqueles observados in situ. Ao ser investigada a razão pelo qual os SS e SM resultaram em cenários distintos, não observou-se uma relação direta entre as diferenças apresentadas pelos experimentos e efeitos locais, como direção predominante de atuação do campo vento e Transporte de Ekman.
- ItemEstudo hidro e morfodinâmico do impacto de alterações na configuração do Porto de Rio Grande(2009) Carneiro, Igor Augusto Melém; Fernandes, Elisa Helena LeãoA maioria dos portos ao redor do globo estão localizados em regiões estuarinas. Nessas regiões a sedimentação pode se tornar um sério problema, devido aos sedimentos conduzidos pelos rios depositarem nos canais de navegação, que devem ser dragados freqüentemente para permitir a entrada de navios com calados maiores. O Porto de Rio Grande, localizado na Lagoa dos Patos e é o maior Porto da região sul do Brasil em volume de transporte de cargas. A sedimentação na área do Porto de Rio Grande é controlada pela variação do vento e das descargas fluviais. O aumento das atividades e a necessidade de melhorar suas instalações levam a operações de dragagem permanente, que podem causar sérios problemas ambientais ao ressuspender compostos tóxicos no fundo, além de possuir um alto custo operacional. Devido ao seu baixo custo de operação, a modelagem numérica da hidrodinâmica e do transporte sedimentar se torna uma grande ferramenta para a compreensão do processo de assoreamento do canal e investigar o efeito de uma estrutura que ajuste as correntes em uma das áreas mais afetadas por esse fenômeno. A necessidade de representar a batimetria complexa de um corpo estuarino leva à necessidade de usar um modelo de elementos finitos, que neste trabalho, foi utilizado o modelo hidrodinâmico TELEMAC-2D acoplado com o modelo morfológico SEDIMORPH que utiliza areia grossa, areia fina e silte como classes granulométricas. No trabalho, primeiramente, foi dada ênfase na circulação barotrópica na sua porção estuarina com dados de vento e descarga fluvial do ano de 2002, caracterizadas por altos valores de descarga no período de inverno no complexo do Rio Guaíba, Rio Camaquã e Canal do São Gonçalo devido ao fenômeno "El Niño". Posteriormente, a hidrodinâmica responsável pela deposição de sedimentos finos na bacia do Porto Novo, mais precisamente o silte, foi analisada. A hidrodinâmica do canal de acesso, devido à forma irregular da ilha do Terrapleno, é caracterizada por zonas de recirculação geradas pelos fluxos de vazante e enchente as quais são caracterizadas por águas aprisionadas com velocidades favoráveis a sedimentação. A sedimentação é controlada pela descarga e pela atuação dos ventos, principalmente os que são provenientes das direções NE e SO. As zonas de recirculação são identificadas através de linhas de correntes, geralmente na transição entre os ventos de NE para SO e vice-versa. Os resultados morfodinâmicos indicam que a porção final do canal do Porto Novo apresenta maior tendência deposicional de sedimentos finos, coincidindo com os menores valores de velocidade e as zonas de recirculação. O efeito da colocação de uma estrutura (parede de deflexão) foi simulado com o intuito de ajustar a configuração do canal de acesso do Porto Novo e diminuir os efeitos da sedimentação. Devido ao modelo ser bidimensional, as escalas de evolução do fundo são subestimadas, pois além da necessidade de simulações em três dimensões, o modelo utilizado não possui um modelo de consolidação de sedimento, portanto estes se comportam como sedimentos não-coesivos.
- ItemA variabilidade temporal do transporte de volume da Corrente do Brasil nas imediações da Cadeia Submarina Vitória-Trindade(2009) Caspel, Mathias Rucker Van; Mata, Mauricio MagalhãesO estudo da circulação oceânica é de grande importância para a compreensão do sistema climático terrestre. Apesar disso, o conhecimento sobre diversas regiões ainda é incipiente e, muitas vezes, baseado num pequeno montante de dados como, por exemplo, a região oceânica ao sul da Cadeia Submarina Vitória-Trindade (CSVT). Estudar a variabilidade nessa região é o objetivo central do projeto MOVAR (Monitoramento da Variabilidade do Transporte entre o Rio de Janeiro- RJ e a Ilha da Trindade- ES) que, para isso, realiza a coleta periódica de dados de batitermógrafos descartáveis (XBT) ao longo de uma seção ao largo da Bacia de Campos, chamada seção AX97. Como contribuição ao projeto, a seção foi explorado utilizando, além dos dados mensurados, os resultados de duas simulações numéricas realizas com o OCCAM (Ocean Circulation and Climate Advanced Modelling Project). Os resultados mostraram que o aumento da resolução espacial de 1/4o (OC4) para 1/12o (OC12) gerou melhoras significativas nos resultados modelados e, consequentemente, nas estimativas da variabilidade oceânica.O transporte de volume da CB foi calculado utilizando o método dinâmico considerando dois níveis de referência, 680 m e 400 m. O nível mais raso foi considerdo mais adequado para região e resultou no tranporte médio de -5,1 ± 0,9 Sv para os dados do OC12 e de -3,3 ± 2,1 Sv para os dados de XBT. Além dos valores médios, a variabilidade na região foi investigada usando dados do OC12 e foi constatado que a corrente apresenta mudanças de intensidade e posição resultando em ciclos com frequências próximas a anual e semi-anual. Quando a CB esta fraca, o fluxo de água pelo canal secundário (mais distante da costa) da CSVT é pequeno e a corrente apresenta um padrão meandrante ao sul da CSVT. Quando o transporte é maior, a bifurcação da CB é evidente sendo o fluxo intenso nos dois canais, a corrente de contorno se reorganiza junto ao talude logo depois de passar pela cadeia. Os cenários parecem se suceder e podem estar associados à propagação de vórtices; quando a corrente se intensifica ela se torna mais instável, o meandramento se inicia para dissipar energia e, neste processo, pode gerar um vórtice.
- ItemDistribuição, mistura e variabilidade das massas de água profundas do Mar de Weddell, Antártica(2005) Pereira, Rodrigo Kerr Duarte; Mata, Mauricio MagalhãesA complexa interação que ocorre entre os processos oceânicos e atmosféricos no oceano Austral afeta a circulação oceânica global em diferentes camadas. O Mar de Weddell (MW) possui reconhecida importância na formação da Água de Fundo Antártica, responsável pela renovação das águas profundas e de fundo do oceano global. Conseqüentemente, o entendimento dos mecanismos físicos que controlam a formação, distribuição e variabilidade destas águas e de suas precursoras, é fundamental para a compreensão do sistema oceânico e climático da Terra. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo geral à aplicação do método de separação de massas de água, conhecido como Optimum Multiparameter Analysis (OMP), em dados históricos da região profunda do MW. Para tal, foram consideradas as seguintes massas de água: Água Profunda Cálida (WDW), Água Profunda do Mar de Weddell (WSDW) e Água de Fundo do Mar de Weddell (WSBW). Os resultados apresentam um padrão de distribuição das massas de água a partir de sua caracterização quantitativa e de acordo com o que é sugerido pela literatura científica. A WDW e a WSDW estiveram presentes acima dos 1500m e entre 1500-3500m, respectivamente. A WSBW, forma mais densa encontrada na região, ocupou as camadas de fundo da bacia oceânica abaixo de 4000m. Entretanto, pode-se verificar uma forte variação interanual em termos de concentração, onde se destacam anos de máxima (mínima) contribuição da WSDW (WSBW) e vice-versa. Devido à série de repetição temporal dos dados analisados, determinaram-se anomalias de distribuição das respectivas massas de água. Estas foram correlacionadas com modos de variabilidade oceânica e atmosférica atuantes na região (e.g. Modo Anular do Hemisfério Sul – SAM), com o intuito de identificar possíveis forçantes da variabilidade temporal entre as diferentes massas de água. Muitas evidências apontam para uma correlação entre gradientes do índice SAM e as anomalias de distribuição da WSBW, indicando escalas de variação interanual e decadal.
- ItemEstudo da contribuição da variabilidade de mesoescala no transporte, transformação e destino final de um derrame de óleo na Bacia de Santos(2012) Soares, Kayo Cezar Freitas; Soares, Ivan DiasCom o objetivo de estudar os efeitos da variabilidade de mesoescala nos processos detransporte e transformação do óleo na Bacia de Santos, foi implementado para a região um sistema de modelagens. Este sistema contempla o modelo hidrodinâmico ROMS (Regional Ocean Model System) e o modelo de dispersão e transformação de óleo, OSCAR (Oil Spill Contingence and Response). O ROMS foi utilizado para fornecer as bases hidrodinâmicas que funcionaram como forçante para o OSCAR. Foram geradas duas bases hidrodinâmicas, sendo a primeira com fluxos de superfície e vento sinóticos (sinótica) e a segunda com fluxos de superfície sinóticos e vento climatológico mensal (climatológica). Assim, na base climatológica os processos de mesoescala estão atenuados em relação à base sinótica. Foram simulados derrames em três pontos na Bacia de Santos: um em água rasa, um no Campo de Merluza e um em água profunda. O OSCAR foi implementado em modo probabilístico, gerando os resultados a partir de 100 simulações, de 30 dias cada, para diferentes períodos: anual, três meses de verão e três meses de inverno. O ano simulado foi 2007. Foram analisados os campos de probabilidade de ocorrência de óleo na superfície. Os resultados foram diferentes entre as bases usadas. Assim pode-se concluir que o OSCAR é sensível às forçantes hidrodinâmicas utilizadas. Para o campo de Merluza, observou-se que a mancha tende a seguir o fluxo principal da Corrente do Brasil, em direção ao sul. Apesar disso a base sinótica gerou uma maior dispersão do óleo no sentido leste-oeste quando comparada com a base climatológica. Para o Campo de Água Profunda, a conformação dos campos de probabilidade foram significativamente diferentes, o que indicou que esta área é muito sensível à base hidrodinâmica utilizada. Para o Campo de Água Rasa observou-se a maior diferença nas curvas de probabilidade. As diferenças foram tais, que no cenário climatológico existe a probabilidade da mancha se deslocar para norte, paralela à costa, enquanto no sinótico isto não foi observado. Pode-se associar isto a maior complexidade da circulação costeira atuante na região do Campo de Água Rasa. Todos os campos apresentaram variação sazonal entre verão e inverno.
- ItemSistemas aquíferos Serra Geral e Guarani: relação com a Oceanografia(2014) Paiva, Mariele Lopes de; Niencheski, Luis Felipe HaxUma fonte significativa de elementos dissolvidos para o Oceano Atlântico, via descarga de água subterrânea, pode ser efetuada pelos Sistemas Aquíferos Guarani (GAS) e Serra Geral (SASG) através da infiltração de suas águas no sedimento de praia do litoral entre os estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul (Brasil). Este trabalho apresenta as composições isotópicas (18O, 2H) das águas de diferentes compartimentos hídricos desta região, utilizados para determinar as fontes de água que abastecem o estuário subterrâneo do litoral adjacente. Através de análises estatísticas e estimativas de percentual de mistura, constatou-se que a descarga do GAS / SASG ocorre no estuário subterrâneo, com uma contribuição variando de 21% a 100%, em relação à percolação de água marinha. O processo comprovado no presente estudo pode representar uma grande fonte de nutrientes e elementos traço para o Oceano Atlântico e deve subsidiar estratégias para a adequação do manejo e conservação desses importantes recursos.
- ItemVariações na velocidade de fluxo de geleiras de maré da Península Antártica entre os períodos 1988-1991 e 2000-2003(2012) Silva, Aline Barbosa da; Arigony Neto, JorgeNa Península Antártica, a recente sequência de eventos de retração de frentes de geleiras, além da desintegração e fragmentação de plataformas de gelo, indicaram que as massas de gelo dessa região estão reagindo rapidamente à tendência de mudanças nas temperaturas oceânica e do ar superficial. O objetivo deste estudo foi estimar variações ocorridas na velocidade de fluxo de geleiras de maré dessa península durante os períodos 1988-1991 e 2000-2003, nos seus setores nordeste, noroeste, centro-oeste, Baía Marguerite e plataforma de gelo Larsen C. Essas variações de velocidade foram estimadas por meio da aplicação do algoritmo de correlação cruzada do programa IMCORR em imagens multitemporais LANDSAT TM/ETM+. Além disso, dados de temperatura média mensal oceânica e do ar superficial dos modelos OCCAM e ERA-Interim, respectivamente, incluindo dados anômalos desses modelos, relativos ao verão austral, foram usados na análise da influência desses parâmetros na velocidade de fluxo das geleiras da área de estudo. Com base na análise comparativa desses dados, constatou-se que as variações das temperaturas oceânica e do ar superficial podem estar influenciando na velocidade de fluxo das geleiras de diferentes setores da Península Antártica. A ocorrência de meses com temperaturas médias mais altas na década de 1990 em relação à de 2000 contribuiu para o deslocamento mais rápido do fluxo das geleiras durante esse período anterior, exceto para o setor noroeste. No setor nordeste da Península Antártica foi estimada uma velocidade média de fluxo superficial de 0,24 ± 0,12 md-1 no período 1988-1991, enquanto que em 2000-2002, esta foi significativamente menor, de 0,06 ± 0,02 md-1. O setor noroeste apresentou uma velocidade média de fluxo das geleiras de 0,10 ± 0,005 md-1, entre 1989 e 1990, e de 0,22 ± 0,13 md-1, entre 2000 e 2001. No setor centro-oeste, a velocidade média foi de 1,06 ± 0,86 md-1, entre 1989 e 1991, e de 0,84 ± 0,78 md-1, entre 2000 e 2001. Na Baía Marguerite, a velocidade média foi de 1,28 ± 0,77 md-1 no período 1988-1989, marcado por temperaturas médias próximas a 0°C no mar de Bellingshausen, enquanto que no período 2000-2001, com temperaturas médias próximas a -2°C, foi estimada uma velocidade média de 0,23 ± 0,12 md-1. Finalmente, na plataforma de gelo Larsen C, a velocidade média de fluxo das geleiras oscilou de 0,80 ± 0,20 md-1, em 1988-1989, para 0,15 ± 0,10 md-1, em 2000-2003.