Influência de Forçantes Locais na camada de Ekman Superficial do Talude Superior da Bacia de Santos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2010
Autor(a) principal: Andrioni, Marcelo
Orientador(a): Gonçalves, José Eduardo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Correntes oceanicas
Taludes continentais
Circulação atmosferica
Recursos hídricos
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/24669
Resumo: Orientador: Prof. Dr. José Eduardo Gonçalves
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalGonçalves, José EduardoAndrioni, Marcelo2024-07-22T17:13:08Z2024-07-22T17:13:08Z2010https://hdl.handle.net/1884/24669Orientador: Prof. Dr. José Eduardo GonçalvesDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 13/08/2010Bibliografia: fls. 186-193Resumo: Analisou-se a influência exercida pela passagem de Frentes Frias (FF) na circulação oceânica no Talude Superior da Bacia de Santos (BS). Essa região do litoral brasileiro tem elevada importância econômica devido às grandes reservas de gás natural e petróleo. Como a realização das atividades de exploração e produção (E&P) depende das condições meteoceanográficas (vento, onda, orrente, etc) – e qualquer interrupção pode acarretar custos de centenas de milhares de dólares por dia – é fundamental conhecer os eventos que possam afetar o escoamento na BS. Sistemas Atmosféricos Frontais atingem a BS com intervalos de 7 a 15 dias aproximadamente. Os ventos dominantes de Leste e Nordeste, associados ao Anticiclone do Atlântico Sul, são substituídos por ventos do quadrante Sul gerados pelo Ciclone Extratropical ao qual a FF está associada. Trabalhos anteriores analisaram principalmente a influência na Plataforma Continental, cuja circulação é essencialmente barotrópica, dominada por correntes eólicas e de maré, regime distinto do encontrado no Talude. Esse estudo utilizou dados medidos em uma bóia meteoceanográfica que ficou fundeada no talude da BS (24° 23’ 40,185" S, 44° 2’ 40,199" W) por aproximadamente 8 meses (Junho/2008 a Fevereiro/2009) em uma lámina da água de 580 metros, portanto sob influência direta da Corrente do Brasil (CB). A bóia estava equipada com estação meteorológica (temperatura do ar, pressão e vento) e um perfilador acústico de corrente (ADCP) capaz de medições a cada 2,5 m entre 6,25 e 53,75 metros de profundidade. Análises espectrais realizadas nas séries de pressão atmosférica e vento mostraram faixas de alta energia associadas aos Sistemas Frontais. Contudo, como o escoamento geostrófico da CB é muito mais intenso do que o gerado por vento locais, nenhum pico significativo foi identificado no espectro de correntes. Partindo-se da corrente total medida pelo ADCP, a identificação da parcela gerada pelo vento local só foi possível com a remoção da corrente de maré e aplicação de EOF (Empirical Orthogonal Function). A série foi dividida em 15 modos, sendo que o primeiro explicava 94% da variància total. Esse modo foi considerado como representativo da CB e a série de velocidade foi reconstituída usando os modos 2 a 15. Além das análises com dados medidos, também foram feitos experimentos numéricos utilizando o modelo hidrodinâmico ROMS (Regional Ocean Modeling System) forçado com ventos sinóticos da Reanálise do NCEP. Quatro casos distintos de passagem de Frentes Frias foram selecionados: Junho, Setembro e Novembro de 2008 e Janeiro de 2009. Em todos os casos analisados, observou-se que a Frente Fria gera uma onda inercial com amplitude de até 20 cm/s, que se estende da superfície até as primeiras dezenas de metros da oluna da água. Portanto, a passagem de um Sistema Atmosférico Frontal não é capaz de inverter o fluxo dominante da CB, mesmo em superfície. O principal efeito da FF foi introduzir uma componente meridional positiva capaz de alterar a direção da corrente superficial em 10° no sentido horário e reduzir sua intensidade em 15%. Na série de corrente de deriva gerada pelo vento, foi detectada a ocorrência e Espirais de Ekman nos dados medidos e modelados. A maior correlação entre o vento e corrente ocorreu com uma defasagem temporal de 3 a 5 horas. A partir do vento com maior correlação, espirais teóricas foram calculadas utilizando a forma discretizada da solução de Ekman. Os resultados foram consistentes, com as espirais calculadas a partir de dados medidos e simulados sendo sempre mais rasas, com maiores velocidades e giro mais intenso do que as espirais teóricas. A profundidade média das espirais medidas e modeladas ficou entre 20 e 30 metros, com velocidades de até 15 cm/s. O ângulo médio entre o vento e a corrente superficial foi consideravelmente menor do que os 45° teóricos, sendo próximo de 10°. A menor espessura das espirais medidas e modeladas deve-se á estratificação, que dificulta a transferência de quantidade de movimento na vertical. Partindo do cisalhamento vertical de correntes, obtiveram-se perfis de viscosidade turbulenta vertical AV . Nos dados modelados, os perfis calculados com as componentes zonal e meridional tinham comportamento similar, enquanto nos dados medidos eles eram muito distintos entre si. Acredita-se que isso ocorre porque os dados modelados são calculados com a suposição de que a turbulência é isotrópica na vertical, ou seja, as equações do movimento nas direções x e y utilizam o mesmo valor de AV . O fato dos perfis de AV nos dados medidos serem diferentes entre si evidencia o caráter anisotrópico da turbulência. Tantos os perfis modelados quando os medidos tiveram valores dentro do esperado para fluxos geofísicos conforme estudos pretéritos: O(10-3)m2/s a O(10-1)m2/s. Mesmo um evento relativamente curto como a passagem de uma Frente Fria é capaz de gerar um escoamento de Ekman no talude da Bacia de Santos. Se o vento for paralelo ás isóbatas, ocorrerá transporte de água na direção da plataforma continental. Resta avaliar-se esse transporte pode gerar subsidência (downwelling), maré meteorológica ou contribuir para homogeneização da água da plataforma.Abstract: Hear it is presented an analysis of the ocean circulation induced by Atmospheric Cold Fronts (CF) in the upper layer of the continental slope of Santos Basin (SB). This is an important region for the Brazilian offshore oil industry production due to large reservoirs of gas and oil. The correct understanding of the hydrodynamic regime in the area is very important, considering the high costs and risks associated with ffshore exploration and production of hydrocarbons. Cold Fronts routinely reach Santos Basis, with an average of one event every 7-15 days. In these situations, the predominant winds of East and Northeast, associated with the South Atlantic Anticyclone, are replaced by South winds generated by Extratropical Cyclones (EC). Previous studies addressed mainly the response of the continental shelf to these events, where the irculation is essentially barotropic and dominated by tide and wind generated currents, being very different from the continental slope regime. The data used here was acquired by a meteoceanographic buoy moored on Santos Basin (24° 23’ 40,185" S, 44° 2’ 40,199" W) for 8 months (June/2008 to February/ 2009) on a depth of 580 meters, under direct influence of the Brazil Current (BC). The buoy was equipped with a eteorological station (air temperature, pressure and wind speed/direction) and an Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP), able to make measurements every 2,5 m between 6,25 and 53,75 meters depth. Spectral analysis of atmospheric variables showed a high energy band associated with Extratropical Cyclones. However, as the geostrophic circulation of the BC is much more intense than the wind generated currents, no meaningful energy peak was associated with the EC in the raw current spectra. The local wind generated currents were observed only after the tidal currents were subtracted and EOF (Empirical Orthogonal unction) analysis was applied in the dataset. Fifteen modes were calculated, with the first mode explaining 94% of the total variance. This first and most energetic mode was assumed to represent the influence of he Brazil Current and was discarded and the currents series recalculated using modes 2 to 15. Numerical experiments were also made using the Regional Ocean Modeling System (ROMS) with synoptic atmospheric forcing from NCEP Reanalysis. Four distinct cases of CF were chosen: June, September and November 2008 and January 2009. In all cases, an inertial wave of 20 cm/s maximum amplitude extending from the surface until 30/40 meters depth was identified. The CF was not able to invert the main flux – even in the surface – in any of the analyzed cases. The main effect of the CF generated currents was to deflect the ear surface geostrophic currents around 10° on the clockwise direction and reduce the intensity about 15%. Structures resembling an Ekman Spiral (ES) were identified in the wind drift current series calculates from measured and modeled data. The local currents were most correlated with the wind 3 to 5 hours prior. Using the intensity/direction of the most correlated wind, theoretical ES were obtained following Ekman’s eduction. In all cases the observed spirals were flatter, with greater speed and spin than the theoretical ones. The average depth of the measured/modeled spirals was 20 to 30 meters with a maximum speed of 15 cm/s. The angles between the wind and surface currents were also considerably smaller than the 45° from theory, being closer to 10°. The lower depth of the observed ES when compared to theoretical predictions is thought to be due to the water stratification, considering that the presence of isopycnals difficult the vertical momentum transfer. Using the vertical stress of horizontal currents, profiles of vertical eddy viscosity (AV ) were calculated using the measured and modeled currents series. The profiles obtained from the zonal and meridional components were very similar in the modeled data. This behavior is explained by the assumption used in the ROMS model that the vertical eddy viscosity is isotropic. The differences between zonal and meridional profiles in the measured data are an evidence that this assumption may be incorrect nd that eddy viscosity may have an anisotropic nature in the slope of SB. Calculated values of eddy viscosity were inside the expected range for geophysical fluxes: O(10-3)m2/s to O(10-1)m2/s. Even a short term event as a Cold Front is able to induce Ekman transport in the slope region of Santos Basin. In a situation where the wind is parallel to the isobaths, the transport will occur in the direction of the shelf. The next roposed step for future research work is to quantify this transport and see if it is able to generate downwelling, storm surge or homogenizing shelf water.191f. : il. [algumas color.], grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalCorrentes oceanicasTaludes continentaisCirculação atmosfericaRecursos hídricosInfluência de Forçantes Locais na camada de Ekman Superficial do Talude Superior da Bacia de Santosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALmestrado_marcelo_andrioni.pdfapplication/pdf6242482https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24669/1/mestrado_marcelo_andrioni.pdff123e73c732c4265f9e33be98fd3e99dMD51open accessTEXTmestrado_marcelo_andrioni.pdf.txtExtracted Texttext/plain286890https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24669/2/mestrado_marcelo_andrioni.pdf.txt261573a9e4b3db9b7b7a853aaeed5227MD52open accessTHUMBNAILmestrado_marcelo_andrioni.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1209https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24669/3/mestrado_marcelo_andrioni.pdf.jpg055cf142f3c02432d93d73e1bb7bc84bMD53open access1884/246692024-07-22 14:13:08.213open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/24669Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082024-07-22T17:13:08Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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