- Congresso Brasileiro de Meteorologia

FLUXO GEOSTRÓFICO DA COSTA LESTE DO BRASIL
Sharlene L. de Oliveira1, Carla G. S. Santos1, Hatsue T. de Decco1, Luiz P. de F. Assad1, Audálio R.
T. Junior1, Ricardo M. da Silva 2
ABSTRACT
In this work they had been elaborated vertical profiles of the geostrophic wind, using the data of
temperature and salinity of Levitus (1994) database and in subtle of the Commission Central
Oceanografica III, carried through for the Navy of Brazil in 1997, both for the coast east of next
Brazil the Chain Trindade Victory. One esteem these speeds through the dynamic method, which
depends on the mass field (density).
Generated the profiles a comparison between them is effected, verifying a bigger variation of the
gradient of pressure for the observed data of the Oceanografico Cruise, which had to the fact of the
Levitus data to be an annual average, what it results relatively in the attenuation of the pressure
gradient, therefore some phenomenon can have been masked.
RESUMO
. Neste trabalho foram elaborados perfiis vertical da velocidade geostrófica, utilizando os dados de
temperatura e salinidade da base de dados Levitus(1994) e dos dados in situ da Comissão
Oceanografica Central III, realizada pela Marinha do Brasil em 1997, ambos para a costa leste do
Brasil próxima a Cadeia Vitória Trindade. Estimou-se estas velocidades através do método dinâmico,
o qual depende do campo de massa (densidade).
Gerados os perfis efetuou-se foi realizada uma comparação entre eles, verificando-se nesta uma
maior variação do gradiente de pressão para os dados observados do Cruzeiro Oceanográfico,
provavelmente devido ao fato dos dados Levitus serem médias anuais, gerando assim uma suavização
do gradiente de pressão.
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1
Universidade Federal do Rio de Janeiro Av. Brigadeiro Trompowsky, s/n° - CCMN – Cidade Universitária / Ilha do
Fundão CCMN – IGEO Departamento de Meteorologia CEP 21949-900. Tel. 2598-9471 – Contato:
[email protected] .
2
Laboratório de Métodos Computacionais Numéricos -Programa de Engenharia Civil – COPPE – UFRJ.
INTRODUÇÃO
A circulação oceânica é formada basicamente por dois tipos de movimentos, um gerado pelo vento
sobre a superfície do oceano e o outro devido às diferenças de temperatura entre as regiões de baixas
e altas latitudes no interior do oceano.
Os ventos alíseos de sudeste que agem sobre a região equatorial entre os paralelos de 10ºS e 15ºS,
forçam a chamada Corrente Sul Equatorial (CSE) que flui para oeste em direção à América do Sul.
Ao se aproximar da costa a CSE se bifurca dando origem a Corrente do Norte do Brasil (CNB) e a
Corrente do Brasil (CB), que flui para o sul ao longo de toda a costa brasileira, podendo ser
encontrada sobre a plataforma continental ou próxima ao
talude, num limite espacial de
aproximadamente 5ºS e 30ºS de latitude (Fundespa/IO-USP/Petrobras, 1994).
A CB flui no bordo oeste do giro subtropical do Atlântico Sul, sendo esta corrente a mais intensa
deste giro, desempenhando o mesmo papel que a Corrente do Golfo no Atlântico Norte (Rennell
(1832), apud Stramma, 1990), transportando águas quentes e salinas de baixas latitudes para os
pólos, neste caso a AT. Ao atingir aproximadamente a latitude de 30ºS, a CB separa-se da costa ao
encontrar a corrente das Malvinas que por sua vez flui para o norte, transportando águas frias e pouco
salinas proveniente de altas latitudes. A CB flui para leste, formando a Corrente do Atlântico Sul
(CAS), ao se separar da costa brasileira.
No Oceano Atlântico Sul as massas d'águas características são: Água Tropical (AT) ) com
temperaturas maiores que 20ºC e valores de salinidade maiores que 36. Ela estaria localizada entre 20
e 110 metros (Miranda, 1985 apud Silveira et al., 2000) , que é uma água de superfície formada
devido a intensa radiação e excesso de evaporação em relação à precipitação. Abaixo da AT estaria a
Água Central do Atlântico Sul (ACAS), com temperaturas entre 6ºC e 18ºC e valores de salinidade
entre 34,5 e 36, e seria formada na região da Convergência Subtropica, com uma espessura de
aproximadamente 450 metros (Sverdrup et al, 1942 apud Silveira et al., 2000). Abaixo dela estaria a
Água Intermediária Antártica (AIA), com temperaturas entre 3ºC e 6ºC e valores de salinidade entre
34,2 e 34,6, apresentando um mínimo de salinidade no diagrama T-S (Sverdrup et al, 1942).
A massa d'água subjacente à AIA é a Água Profunda do Atlântico Norte (APAN) (Wust, 1935
apud Reid, 1989 apud Silveira et al., 2000), com valores de temperatura entre 3 e 4ºC e valores de
salinidade entre 34,6 e 35, encontrada de 1000m a aproximadamente 3500m de profundidade (Reid,
1989 apud Silveira et al., 2000). E a mais profunda massa d'água é Água Antártica de Fundo, com
temperaturas menores que 0ºC e valores de salinidade menores que 34,7 (Sverdrup et al, 1942).
Com relação ao transporte da Corrente do Brasil(CB), segundo Lima (1997), a maioria das
estimativas feitas até então são baseadas em cálculo geostrófico a partir de dados hidrográficos.Uma
das alternativas mais utilizadas para se estimar velocidades no interior do oceano é o método
dinâmico. Esse método consiste basicamente na suposição de velocidade a partir do conhecimento do
campo de massa (densidade).
Utiliza-se este método devido ao fato de ser muito oneroso e tecnicamente difícil a obtenção de
medidas diretas, pois tanto o oceano como a atmosfera são dotados de grande distribuição espacial de
velocidade. Portanto, coleta-se mais dados de temperatura e salinidade da água do mar, a partir dos
quais pode-se obter a densidade. Este trabalho tem como objetivo comparar as análises de corrente
geostrófica derivada do Base de Dados Levitus (Levitus et al, 1994 a e b). na região da costa
brasileira, e a corrente geostrófica obtida apartir dos dados observados do Cruzeiro Oceanográfico
realizado nos meses de outubro e novembro de 1997, também na costa leste do Brasil.
METODOLOGIA
A base de dados Levitus é um levantamento de grande parte dos dados hidrográficos já coletados
para todas as regiões do globo, produzido pelo Ocean Climate Laboratory (OCL) do National
Oceanographic Data Center (NODC) do
NOAA (National Oceanic and Atmospheric
Administration) Climate and Global Change Program. Estes dados possuem resolução espacial de
um grau em latitude e em longitude.
Este banco de dados vem sendo aplicado como condição inicial e em assimilação em modelos
numéricos de oceano. Desta forma, torna-se fundamental a análise da representatividade destes para a
região que se pretende modelar. Utilizou-se a média anual dos dados de temperatura e salinidade de
1994, das profundidades 0, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300 e 400 metros, para
realização do cálculo da velocidade geostrofica. compreendida entre as latitudes de 15º S e 31º S e
longitudes 31º W e 46º W.
Já os dados observados( profundidade, temperatura e salinidade) foram coletados pelo CTD
(Conductivity, Temperature, Depth) , na Comissão Oceanográfica Central III, realizada em 1997 pela
Marinha do Brasil. As estações utilizadas estão relacionadas na Tabela 1.
Tabela 1 – Relações das estações selecionadas e as longitudes, latitudes e profundidade
(Fonte: Comissão Oceanográfica, Marinha do Brasil - 1997 )
Estações
Longitude
Latitude
Profundidade (m)
1
-39.4307
-19.7326
500
2
-38.7766
-19.5718
536
3
-38.3869
-19.8733
524
4
-37.6492
-19.8532
627
Foram selecionadas as estações que possuiam dados coletados até a profundidade de 400 metros
(Figura 1), e que formassem um perfil transversal à Corrente do Brasil.
Figura 1. Estações oceanográficas, da Comissão Oceanográfica (1997), selecionadas de acordo com a
profundidade até 400m.
A variação de pressão na superfície é o gradiente de pressão horizontal, que faz com que as massas
d`águas se movam das altas para as baixas pressões, movimento este que é realizado pela força do
gradiente de pressão.
O balanço entre a Força do Gradiente de Pressão (Fgp) e a Força Aparente de Coriolis (Fc), é dito
como equilíbrio geostrófico e é fornecido pela equação:
(1)
A partir da equação do movimento e com as considerações do geostrofismo (Pond & Pickard,
1983), chegou-se às equações das componentes meridional (U) e zonal (V) da velocidade
geostrófica:
(2)
ρ = densidade média da coluna d'água,
p = pressão
f = parâmetro de Coriolis.
O nível de referência adotado no cálculo da velocidade geostrófica para os dados Levitus foi 500
metros . Como os dados in situ possuem profundidades máximas de 480 metros, o nível de velocidade
nula adotado foi de 400 metros. Foram analisados os perfis verticais e as distribuições horizontais em
cada nível de profundidade. A partir dos componentes meridional e zonal da velocidade foi possível
obter os vetores da velocidade resultante, para uma melhor visualização.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Foram calculadas as velocidades geostróficas entre cada estação oceanográficas pertencentes ao
Cruzeiro Oceanográfica(1997), na costa leste do Brasil.
Figura 2. Perfil da velocidade geostrófica entre a estação 1 (39.43º W e 19.73ºS) e a estação 2
(38.77ºW e 19.57ºS)
Figura 3.Perfil da velocidade geostrófica entre a estação 2(38.77º W e 1957ºS) e a estação 3 (38.38ºW
e 19.87ºS)
Figura 4. Perfil da velocidade geostrófica entre a estação 3(38.38º W e 19.87ºS) e a estação 4
(37.64ºW e 19.85ºS)
Na Figura 2 pode-se observar um gradiente de pressão da superfície até 50m de profundidade,onde
ocorre a inversão do sinal, se mantendo aproximadamente linear até a profundidade de 400m, já na
Figura 3 não ocorre gradiente de pressão semelhante, a velocidade se mantém aproximadamente
linear e na Figura 4 pode-se observar uma variação no gradiente de pressão, não tão intenso quanto
na Figura 2.
A patir das velocidades geostróficas calculadas da seção formada pelas estações 1,2,3 e 4,
gerou-se um perfil vertical entre as mesmas apresentada na Figura 5.
Figura 5.Perfil vertical da velocidade geostrófica(m/s), obtido apartir dos dados da Comissão
Oceanogáfica(1997).
Fez-se um corte transversal na costa do Brasil,próximo a Cadeia Vitória Trindade para que se
possa visualizar a velociadade geostrófica na latitude de 19.5º, variando sua profundidade(m) e
longitude(37.8ºW e 39.4ºW), apresenta um grande gradiente de pressão. Com sua velocidade de 9 m/s
a 400m de profundidade e a 50 metros tem- se a velocidade de 1 m/s, constatando que a velocidade
aumenta de acordo com a profundidade, e analisando a variação da velocidade com uma dado
profundidade fixa (300 metros), observa-se a velocidade maior longe da costa, 7cm/s a 37.6ºW e
5cm/s a 38.4ºW.
Figura. 5. Perfil vertical da velocidade geostrófica (m/s), obtido apartir do dados do Levitus(1994)
para região da costa do Brasil.
Analisando-se a velocidade geostrófica apartir da base de dados Levitus, para região leste da costa
do Brasil, na latitude de !9,5 e longitude (31º W e 46ºW) (Figura 5), pode-se observar um gradiente de
pressão
relativamente suave, quando comparado com os dados in situ, sendo o aumento da
velocidade proporcional ao aumeto da profundidade. A 100 metros observa-se uma velocidade de 1
cm/s e 5,5 cm/s a 400 metros, na longitude de 38º W. Fixando-se a profundidade de 300 metros,
percebe-se a variação da velocidade de acordo com a proximidade ou afastamento da costa do Brasil,
4,5cm/s a 38.4º W e 3cm/s a 37.6º W, sendo a sua velocidade maior próxima a costa.
Realizando uma comparação entre as analizes dos perfis verticais da figura 4 e figura 5 verifica-se
uma diferença entre as velocidades geostróficas, visto que os dados do Levitus é uma média anual, ou
seja, seus dados são relativamente suavizados,tornando sua velocidade menor que as obtidas pelos
dados in suti da Comissão oceanográfica.
CONCLUSÃO
A velocidade geostrófica com que a AT é transportada pela CB é otimizada, quando obtida
através dos dados reais (observados), devido ao fato deles embutirem a influência dos fenomenos
mais transeuntes, como os vórtices existentes na Cadeia Vitória Trindade, o qual faz com que esta
velocidade se intensifique, ao contrário da obtida utilizando os dados Levitus. Baseado nos resultados
preliminares obtidos neste trabalho, nota-se que especial cuidado deve ser tomado quando do cálculo
da velocidade do fluxo geostrófico usando a base de dados Levitus, uma vez que dependendo da
aplicação feições importantes podem ser mascaradas.
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Tese de doutorado, University of New South Wales Austrlia.