Contribuição da instabilidade centrífuga para a dissipação de energia na região da cadeia vitória-trindade

Abstract

Correntes de contorno oeste s˜ao fei¸c˜oes oceˆanicas onde a maior parte da energia cin´etica m´edia est´a concentrada e de elevada dissipa¸c˜ao de energia. Instabilidades de submesoescala tˆem sido consideradas um importante mecanismo de dissipa¸c˜ao de energia. Uma das instabilidades recentemente estudada, descreve a gera¸c˜ao de fluxos de submesoescala atrav´es da intera¸c˜ao de fluxos geostr´oficos com a topografia. Essa instabilidade ´e denominada instabilidade centr´ıfuga. Na borda oeste do Atlˆantico Sul, a intera¸c˜ao da corrente de contorno oeste em n´ıveis superficiais, a Corrente do Brasil, e a topografia da Cadeia Vit´oria-Trindade, uma cadeia de montes submarinos em aproximadamente 20◦S, ´e uma poss´ıvel regi˜ao de desenvolvimento da instabilidade. Com isso, o principal objetivo deste estudo foi investigar a existˆencia da instabilidade centr´ıfuga na regi˜ao da Cadeia Vit´oria-Trindade e sua contribui¸c˜ao para a dissipa¸c˜ao de energia. Foram observados dois padr˜oes de desenvolvimento da instabilidade. Em um deles, a Corrente do Brasil, que flui em dire¸c˜ao `as altas latitudes, interage com a borda do Banco Besnard induzindo o desenvolvimento da instabilidade. A instabilidade nesta regi˜ao desenvolveu-se principalmente no inverno. A an´alise energ´etica mostra que altos valores de convers˜ao de energia cin´etica m´edia para energia cin´etica turbulenta devido cisalhamentos horizontais da velocidade s˜ao encontrados nas mesmas regi˜oes de desenvolvimento da instabilidade, chegando a valores di´arios de 3 × 10−5 Wm kg−1 . Locais de convers˜ao de energia cin´etica m´edia para energia cin´etica turbulenta tamb´em correspondem a regi˜oes onda s˜ao encontrados os maiores valores de dissipa¸c˜ao de energia. A m´edia mensal da taxa de dissipa¸c˜ao de energia integrada verticalmente alcan¸cou valores de 6 × 10−6 Wm kg−1 . Uma pequena fra¸c˜ao da energia cin´etica turbulenta ´e convertida em energia potencial turbulenta atrav´es de fluxos de flutuabilidade verticais. A taxa de convers˜ao de energia cin´etica turbulenta para energia potencial turbulenta dividade pela taxa de dissipa¸c˜ao de energia devido processos que consideram a viscosidade fornece a eficiˆencia para a mistura, apresentando uma eficiˆencia de aproximadamente 15%.

Western boundary currents represent sites of concentrated mean kinetic energy (MKE) and elevated eddy energy dissipation. Ageostrophic submesoscale instabilities have been implicated as routes in the dissipation of the kinetic energy of the circulation as they can drive a down-scale energy cascade. There is a more recent and much less studied mechanism associated with the generation of submesoscale flows by interaction of geostrophic flows with steep topographic slopes, called centrifugal instability. In the south-west Atlantic a possible site for the development of centrifugal instability is the region of the Vit´oria-Trindade Ridge (VTR), the main goal of this article is to investigate the existence and the CI contribution to energy dissipation in the VTR region. In the region of the Vit´oria-Trindade Ridge, two regions of instability development can be highlighted. One of them, the BC strongly interacts with topography as it flows through the AB-BB channel. The main responsible for CI triggering are the increase of the vertical shear velocity and vertical relative vorticity and occur mainly in winter. The high positive conversions from mean to eddy kinetic energy values are founded downstream VTR in the same regions of sustained positive potential vorticity generation, reaching a value of 3 × 10−5 Wm kg−1 . Locations of sustained conversion from mean to eddy kinetic energy correspond to EKE dissipation maximal. The vertically integrated monthly mean dissipation rates of EKE reach values about −6 × 10−6 Wm kg−1 . A smaller fraction of the EKE is converted to EPE through VBF. The ratio of the EKE converted to potential energy divided by the EKE lost to viscous dissipation gives the efficiency of the mixing, this efficiency is about 15%