Ao hidrógrafo interessam, principalmente, o

Transcrição

1 Referência Vertical - Marés Fundamentos de marés Definição de maré As marés (oceânicas) são um fenómeno de origem astronómica que se manifestam em todos os mares e oceanos por uma oscilação periódica do nível das águas, acompanhada por correntes variáveis, em grandeza e direcção. Ao hidrógrafo interessam, principalmente, o movimento vertical, a que vulgarmente se chama a maré. Os movimentos horizontais, denominados de corrente de maré, são em geral estudados em conjunto com as restantes correntes marítimas. In Manual de Hidrografia, IH-97

2 Marés Influência astronómica F c P R F u r S F c =K * M / r 2 F a =K * M / u 2 Marés Influência astronómica F c P F R F h = K * 3M * * sen 2 / 2r 3 F h F v F v = K * M * * (3 cos 2 ) / r 3 2

3 Marés Influência astronómica Marés-Vivas Lagging tide Marés-Mortas Priming tide Marés Influência astronómica S Marés Vivas L T 5 cm -5 Retardamento 5 cm S T L -5 Marés Mortas 5 S cm T L Avanço S T L -5 5 cm Maré solar Maré lunar Maré total Tempo local

4 Análise Harmónica de marés Maré - SINAL Espectro da Maré Análise Harmónica de marés Análise Espectral (decomposição) Grupo de ondas, semi-diurnas 4

5 Análise Harmónica de marés Maré observada em 27, CASCAIS Análise Harmónica de marés Análise Espectral da Maré observada em 27, CASCAIS 5

6 Análise Harmónica de marés A elevação da maré em relação ao nível médio é dada pela soma de uma série de n ondas de maré, denominadas componentes harmónicas, ou seja, pela soma de oscilações sinusoidais do tipo: fh cos(v nt g u ) onde, f coeficiente de redução de amplitude V argumento astronómico da onda às horas TU n velocidade horária da onda (º/h) u correcção de longo período da fase H e g são denominadas constituintes harmónicas, e variam de lugar para lugar (parâmetros locais). Análise Harmónica de marés A observação de marés dá-nos o valor da altura de maré em relação a um plano de referência fixo, Z (ZH), pelo que as alturas lidas no marégrafo obedecem à expressão: y Z n fi H i cos(v nit gi u ) i É a partir da análise harmónica de Uma série anula de alturas horárias que se determinam as constituintes harmónicas, com as quais, se calcula aprevisãodemarés. Previsor de Maré Kelvin (IH) Previsão de Marés da FCUL 6

7 Análise Harmónica de marés Significado físico de algumas constituintes: M2 Representa a maré devida a uma LUA fictícia que percorre o equador com movimento uniforme e sempre à distância média da Terra, originando duas preia-mares e duas baixa-mares de igual amplitude, com uma separação de 24h 5m. Também designada por lunar principal semi-diurna. S2 Representa o mesmo que M2 mas aplicado ao SOL médio. Designada por principal semi-diurna. Marégrafo: CASCAIS; Zona: +.TU Lat: Lon: Onda Vel.(º/Hr) H(m) G(º) f V Z K K M S M N MU N NU T y Z n fi H i cos(v nit gi u ) i 7

8 Análise Harmónica de maré y Z n fi H i cos(v nit gi u ) i Análise Harmónica de maré Sobre Elevação de 27, CASCAIS n SM r ( t ) yobs y mod yobs Z fh i i cos( V n i t g i u ) i y( t) yobs( t) r( t) 8

9 Relação de amplitudes A relação de amplitudes (Form Number) entre as principais ondas diurnas e semi-diurnas indica-nos importantes informações sobre o tipo demaré. F = amplitude de K + amplitude de O amplitude de M 2 + amplitude de S 2 Consoante o seu valor temos: F [.25] maré do tipo semi-diurno; ; F CASC F [.25.5] maré do tipo semi-diurno com desigualdades diurnas; F [.5 3.] maré do tipo misto; F > 3 maré do tipo diurno. F = K + O M 2 + S 2 Relação de amplitudes Semi-diurna mista (.25<F<.5) Charlottetown (F=.54) Semi-diurna (<F<.25) Saint John (F=.8) 3 Mista (.5<F<3.) Point Sapin (F=.64) Diurna (F>3) Shediac (F=2.56) 9 metros (excepto Saint John) 2 Jan 94 2 Jan 94 : 6: 2: 8: : 6: 2: 8: : 6 metros 3 (Sa aint John) 9

10 Desigualdade diurna Efeito da declinação da Lua (e do Sol) Terra Lua Maré de equilíbrio lunar = 2, = Horas desde a passagem meridiana Desigualdade diurna Dd=M o 2-(K o +O o ) Oº<Dd<6º Maiores nas PM 6º<Dd<2º Igual nas PM e BM 2º<Dd<8º Maior nas BM Dd CASC 95º (69º 327º ) 3º 59º

11 Tabelas de Marés A Tabela de Marés é uma publicação náutica produzida pelo Instituto Hidrográfico (Volume I) que tem como finalidade indicar as previsões de maré (hora e altura das preia-mares e baixa-mares) dos principais portos nacionais (continente e ilhas). O Volume II cobre os principais portos dos PALOP. Os valores indicados como previsões foram calculados com base nas observações efectuadas através da rede maregráfica nacional. São também indicados os valores de concordância para os portos secundários. O sistema das concordâncias assenta na aplicação das diferenças horárias das marés e nas diferenças de altura ou relações de amplitude. Tabelas de Marés CÁLCULO DE MARÉS DE PORTOS PORTUGUESES FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DE LISBOA Carlos Antunes, MODELO DE PREVISÃO DE MARÉS DA FCUL (EG/DEGGE) ajustado ao marégrafo de CASCAIS pelo Grupo de EG da FCUL DADOS DE MARÉ E Press. Atmosférica DO IGP - H DE 27 PORTO DE CASCAIS_FCUL Data Hora Alt Maré : Preia-Mar 23-- :47.2 Baixa-Mar : Preia-Mar :52.22 Baixa-Mar : Preia-Mar :25.99 Baixa-Mar : Preia-Mar :33.3 Baixa-Mar : Preia-Mar :8.27 Baixa-Mar : Preia-Mar

12 Previsão de marés da FCUL Tabelas de Marés Com base no conhecimento da preia-mar e consecutiva baixa-mar ou baixa-mar e consecutiva preia-mar (e respectiva hora) torna-se possível calcular de uma forma aproximada: a) A altura de água em qualquer momento depois de uma PM b) A altura da água em qualquer momento depois de uma BM c) A diferença entre a altura da PM anterior e de um dado momento d) A diferença entre a altura da BM anterior e de um dado momento e) O intervalo de tempo após uma PM em que a maré atinge um dado valor y f) O intervalo de tempo após uma BM em que a maré atinge um dado valor y Esta dedução poder-se-à realizar através de um método gráfico ou analítico. 2

13 Alturas (ZH.) Método Analítico () PM PM H H y BM y t h t T T Tempo a) A altura de água em qualquer momento depois de uma PM y= (H+h)/2 + (H-h)/2 * cos ( t/t) b) A altura da água em qualquer momento depois de uma BM y= (h+h )/2 + (h-h )/2 * cos ( t /T ) Alturas (ZH.) Método Analítico (2) PM PM H H y BM y t h t T T Tempo c) A diferença entre a altura da PM anterior e de um dado momento H-y=(H-h)*sen 2 ( t/2t) d) A diferença entre a altura da BM anterior e de um dado momento y -h=(h -h)*sen 2 ( t /2T ) 3

14 Alturas (ZH.) Método Analítico (3) PM PM H H y BM y t h t T T Tempo e) O intervalo de tempo após uma PM em que a maré atinge um dado valor y t=(t/ arc cos [(2y - H h) / (H - h)] f) O intervalo de tempo após uma BM em que a maré atinge um dado valor y t =(T / ) * arc cos [(2y -h H)/(h H )] Elementos de Concordância Método das concordâncias (para portos secundários) Porto de referência (no qual foi efectuada uma análise harmónica) ou porto principal; Porto secundário; Indicação das correcções em tempo (t)eemaltura(h) a aplicar aos dados do porto de referencia para calcular as horas e alturas das preia-mares e baixa-mares nos portos secundários; Em alternativa a h é usada a relação de amplitude (r) entre o porto secundário e o porto de referência h2 Z' (r = razão das elevações de maré). r h Z 4

15 Método das concordâncias Exemplo (? BM da manhã em Cabo Ruivo?). Porto de referência: LISBOA Local de concordância: Cabo Ruivo Dia 2 de Outubro de 22 Hora da BM da manhã: 8h 5min Altura de água na BM:.8 m Altura do NM acima do ZH.: 2.2 m Elevação da maré: -.4 m CR 2. Para Cabo Ruivo hcr r hlx ZH LX ZH Hora da BM da manhã em Lisboa: 8h 5min t (retirado da tabela de concordâncias): - 4 min Hora da BM da manhã em Cabo Ruivo: 8h 37min Elevação da maré em Lisboa (h LX -ZH LX ): -.4m Relação de amplitude (r) (da tabela) x.8 r Elevação da maré em Cabo Ruivo: -.5 m Altura do NM acima do ZH.: +2.2 m Altura de água na BM em Cabo Ruivo:.7 m h2 Z' h Z Marés de Águas-Vivas; Método das concordâncias Exemplo (Milfontes e Casa Branca) Marés de Águas-Mortas; 5

16 Concordâncias em Milfontes Método das concordâncias Exemplo (Milfontes e Casa Branca) Correcções em Tempo (min) Correcções em Altura (cm) PM BM PM BM AV AM AV AM AV AM AV AM Concordâncias em Casa Branca; Correcções em Tempo (min) Correcções em Altura (cm) PM BM PM BM AV AM AV AM AV AM AV AM Referência Vertical Marca de nivelamento Elevaçã ão Nível Médio do Mar (N.M) Zero Hidrográfico (Máxima baixa-mar) Dif. NM-ZH. Sonda 6

17 Referência Vertical A referência vertical hidrográfica adoptada em Portugal, conhecida como Zero Hidrográfico, coincide com a mais baixa das baixas-mar. A Organização Hidrográfica Internacional adoptou a Maré Astronómica mais baixa em Abril de 997, na tentativa de por um fim aos diversos ZH s existentes. Existe contudo uma variação de valores entre o nível médio e o ZH adoptado, pois a sua definição depende da amplitude da maré. Em Portugal continental temos o ZH dois metros abaixo do nível médio. Na zona portuária de Lisboa esse valor é de 2,8 metros ao abaixo do Datum Altimétrico de Cascais938. No arquipélago dos Açores essa diferença passa a ser, metros e no arquipélago da Madeira assume o valor de,4 metros. Referência Vertical 7

18 Referência Vertical ZH e sua variação Factores condicionantes do Referencial Vertical Hidrográfico Menos segurança Mais navegabilidade (menos dragagens) ZH = BBM Mais segurança Menos navegabilidade (mais dragagens) 8