IOF0201-Fundamentos de Oceanografia Física Prova 2 30/06/2010

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1 IOF0201-Fundamentos de Oceanografia Física Prova 2 30/06/2010 Nome: Duração da prova: 2 horas. Não é permitida a consulta a nenhum material ou colegas. Será permitida a utilização de calculadoras mas não de celulares ou equipamentos similares. Utilize os espaços designados para responder as questões. Sejam breves e claros em suas respostas. Informações desnecessárias serão descartadas e penalizadas na nota. Boa prova! 1) 5 pontos Qual seria o período da maré mais forte se a rotação da Terra fosse de 36 horas mas o movimento orbital entre a Terra e a Lua fosse o mesmo? Atualmente a maré mais forte é de 12h25m. 2) 5 pontos A maré dominante na Terra é devido à força de atração gravitacional da Lua e não do Sol, pois a Lua está mais próxima da Terra. Esta afirmação é verdadeira ou falsa? Explique. 3) 5 pontos A espiral de Ekman é produzida pelo equilíbrio entre o gradiente de pressão, força de Coriolis e viscosidade vertical da água. Essa afirmação é verdadeira ou falsa? Explique. 1

2 4) 15 pontos Suponha que a cultura científica moderna se desenvolveu primeiro no hemisfério Sul e por causa disso adotou se a convenção de mapear o pólo Sul no topo do mapa, como na figura abaixo. Entretanto os movimentos da Terra ainda seriam os mesmos. 1. Qual é a direção da rotação da Terra nessa nova orientação? Indique no mapa também. 2. Qual a direção dos ventos dominantes no oceano Atlântico Sul? Indique também no mapa. 3. Marque a direção do transporte de Ekman em relação à esses ventos no mapa. 4. Indique as principais regiões de convergência e divergência no mapa. 5. Quais são as principais correntes meridionais de contorno? Dê o nome e indique a direção deles no mapa. 2

3 5) 15 pontos Processos de interação oceano atmosfera na região equatorial do Pacífico representam uma importante contribuição para a variabilidade do clima global. Responda as perguntas abaixo: 1. Descreva suscintamente as características básicas da circulações atmosférica e oceânica nessa região. Inclua na discussão o que acontece com o gradiente de pressão, a inclinação da termoclina ao longo da bacia em resposta à ação dos ventos e a direção das correntes equatoriais. 2. Suponha que há um enfraquecimento dos ventos na região do Pacífico equatorial. Explique como a circulação das camadas superiores do oceano muda em resposta à essa variação nos padrões de vento. Como essa situação é conhecida? 3. A figura a seguir mostra a anomalia da temperatura para uma região localizada no leste do Pacífico equatorial. Indique quando o El Niño e La Niña ocorrem. Que critérios você utilizou para decidir? Obs.: Esses critérios devem condizer com os cenários observados na região. 3

4 4. Durante o El Niño são observadas duas ondas que se propagam ao longo da bacia na região equatorial: a onda de Kelvin e a de Rossby. Qual a direção de propagação dessas ondas? 6) 10 pontos Descreva suscintamente o que é a circulação termohalina (CTH) nos oceanos e qual a escala de tempo e espaço envolvidas nesse movimento. Se um dos elementos importantes que compõem a circulação termohalina for interrompida, por exemplo, a formação de água de fundo for descontinuada devido ao aquecimento global, como o restante dos elementos da CTH responderiam? 7) 15 pontos A relação de dispersão de ondas de gravidade de superfície é dada pela seguinte equação: ω 2 = gktanh(kh) onde ω é a frequência, k é o número de onda, onde k = 2π/λ, λ é o comprimento de onda, H é a profundidade do oceano e g é a aceleração da gravidade. A velocidade de fase de uma onda está relacionada com a frequência através da relação c = ω/k. Responda: 1. Qual é a força restauradora dessas ondas? 2. Existem três situações em que podemos caracterizar a propagação de ondas de gravidade em relação à profundidade do oceano: águas intermediárias, rasas e fundas. Ondas em profundidades intermediárias são o caso geral que seguem a relação de dispersão dada acima. 4

5 Na aproximação de águas rasas, o comprimento de onda é muito maior que a profundidade (λ H) ou em termos do número de onda, kh 0. Nesse limite, tanh(kh) = kh. Determine a relação de dispersão para essa aproximação. Similarmente, na aproximação de águas fundas, kh 1, e nesse limite, tanh(kh) = 1. Determine a relação de dispersão para esse caso. 3. Em quais dos três casos a onda é dispersiva? Por que? 4. Determine a velocidade de propagação de um tsunami de 200 km de comprimento de onda que passa sobre uma região de de 4000 m de profundidade. Dica: Aqui tem que usar uma aproximação. 8) 20 pontos A corrente do Brasil é a corrente de contorno oeste do Atlântico Sul. Responda: 1. Qual é o balanço de forças dominante que mantem essa corrente de contorno? 2. Qual deve ser a inclinação relativa do gradiente de pressão na costa, ou seja entre um ponto próximo e fora da costa que seja capaz de sustentar essa corrente? 5

6 3. Descreva como devem ser as inclinações das isopicnais na corrente do Brasil assumindo que a estrutura vertical dessa corrente obedece muito bem à equação do vento térmico? 4. Qual deve ser o sentido da circulação do giro subtropical que alimenta a corrente do Brasil? Explique em termos de circulação de modelo de Sverdrup. 9) 10 pontos Meddies são lentes de águas relativamente mais salgadas lançadas no Atlântico Norte pelo Mar Mediterrâneo e são importantes agentes na redistribuição de sal no Atlântico. Os meddies são estruturas que giram (vórtices) e se propagam numa profundidade de 1000 m, tem uma espessura de 800 m e em média 100 km de diâmetro. Essas estruturas de meso escala tendem a circular próximo a sua região de origem (f constante). Suponha que um desses meddies que gira no sentido ciclônico (anti horário) passe sobre uma região com topografia bem acidentada, um monte por exemplo, e seja esmagada verticalmente. Em termos de conservação de vorticidade potencial, o meddie vai: 1. Ganhar ou perder vorticidade relativa? Justifique. 2. Girar mais rápido ou mais devagar e em que sentido? Justifique. A nota máxima é 10, equivalente a 100 pontos. 6