Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais
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- Elias Vidal Moreira
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1 Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais Termoclina, Diagrama TS, Massas d água Olga T. Sato, Ph.D. olga.sato@usp.br Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 1 / 69
2 Roteiro 1 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ 2 Características básicas dos oceanos 3 Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água Camada superior Camada intermediária Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 2 / 69
3 Roteiro Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ 1 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ 2 Características básicas dos oceanos 3 Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água Camada superior Camada intermediária Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 3 / 69
4 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ Coleta no local - in situ Método clássico Observação através de navios que lançam instrumentos para coletar amostras da água do mar e medir as propriedades: T, S, oxigênio, nutrientes, etc.; Plotar a medida em função da profundidade: perfis verticais de uma estação oceanográfica; Perfis verticais de estações ao longo de uma linha: seção vertical; Gráfico de contorno de propriedades numa determinada profundidade ou densidade: mapa da distribuição horizontal. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 4 / 69
5 Coleta e análise de dados oceanográficos Apresentação dos dados Dados in situ Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 5 / 69
6 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ Coleta de dados in situ Método mais modernos Coleta em plataformas fixas como bóias; Coleta em bóias de deriva: flutuadores de superfície e perfiladores verticais; Dados são transmitidos para satélites de coleta de dados e retransmitidos para estações de tratamento e distribuição de dados: armazenamento, controle de qualidade e distribuição de dados. Geração de séries temporais. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 6 / 69
7 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ Observação remota dos oceanos Método moderno Observação das propriedades da superfície dos oceanos: T, S, vento, altura, cor, precipitação, vapor d água, etc. Cobertura espacial e temporal sem precedentes Estratégia de amostragem de dados consistente Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 7 / 69
8 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ Coletas em escala sinótica Coleta de dados dentro de um curto período de tempo para produzir uma fotografia do oceano; Assume se que a amostragem é feita dentro de uma período em que as feições do oceano sejam constantes. Tempo para coleta de dados numa típica estação rasa ( 1500 m): 1 hora Estação profunda (> 3000 m): 3 4 horas. Dados de satélites: um cobertura completa da superfície da terra em 12 horas (vento, T), 10 dias (altura). Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 8 / 69
9 Roteiro Características básicas dos oceanos 1 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ 2 Características básicas dos oceanos 3 Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água Camada superior Camada intermediária Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 9 / 69
10 Distribuição de temperatura na superfície Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 10 / 69
11 Distribuição de temperatura na superfície Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 11 / 69
12 Distribuição da salinidade na superfície Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 12 / 69
13 Distribuição da salinidade na superfície Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 13 / 69
14 Dados gerais sobre T e S 75% do volume total do oceano tem a temperatura entre 0 C e 6 C e entre 34 e 35 em salinidade; 50% do volume total do oceano tem a temperatura entre 1,3 C e 3,8 C e entre 34,6 e 34,7 em salinidade; Temperatura média dos oceanos globais é 3,5 C e salinidade média é 34,6. Distribuição espacial preferencialmente zonal de T e S Propriedades semelhantes na direção leste oeste Mudanças rápida na direção meridional (norte sul) Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 14 / 69
15 Variação de T e S na superfície Médias zonais para o inverno (JFM: HN e JAS: HS) T máximo no equador: balanço de energia Mínimo de S ao norte do equador: máximo de precipitação (Zona de Covergência Intertropical - ZCIT). Máximo de S na região dos ventos alísios (E-P > 0) Densidade mínima em baixas latitudes devido ao máximo de T (efeito de S tropical não aparece como máximo na densidade). Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 15 / 69
16 Perfil vertical da temperatura Abaixo da superfície, somente mostrar a temperatura potencial para remover o efeito da pressão. De 50 a 200 m existe uma camada com temperaturas potenciais semelhantes à da superfície: camada de mistura. De 500 a 1000m a temperatura potencial decresce rapidamente: termoclina. Entre a termoclina e o fundo a temperatura potencial decresce lentamente. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 16 / 69
17 Perfil vertical da temperatura Perfis típicos de temperatura potencial ( C) para oceano aberto no Pacífico Norte a) tropical (lado oeste), b) subtropical e c) subpolar. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 17 / 69
18 Camada de mistura Desenvolvimento da camada de mistura no inverno: Mistura promovida pelo vento e resfriamento desorganiza a estratificação vertical e gradualmente aprofunda a camada de mistura até o seu máximo no final do inverno. Reestratificação no verão: Aquecimento no topo da camada cria estratificação na superificie. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 18 / 69
19 O que é a termoclina? É a faixa de profundidades onde o gradiente vertical de temperatura é máximo. Em geral a salinidade e a densidade acompanham esta variação. A profundidade da termoclina varia com a latitude. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 19 / 69
20 Variação da salinidade Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 20 / 69
21 Variação da salinidade em latitudes médias Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 21 / 69
22 Variação da salinidade em latitudes baixas Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 22 / 69
23 Variação da salinidade em latitudes altas Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 23 / 69
24 Variação da Salinidade na vertical: oceano superior Camadas superiores: Subtrópicos: Valores mais altos devido ao excesso de evaporação sobre precipitação. Trópicos: Valores mais baixos que os subtrópicos porém existe um alto de salinidade entre 100 e 200 m, perto do topo da termoclina. Esta água vem da região subtropical que flui em direção ao equador, abaixo da água de superfície tropical que é mais doce e morna. Altas latitudes: valores mais baixos de salinidade na superfície devido à descarga de rios, alta precipitação, e degelo. Haloclina acentuada com água menos densa sobre um fundo mais salino. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 24 / 69
25 Variação da Salinidade na vertical: intermediário Muitas regiões dos oceanos apresentam mínimo de salinidade em camadas intermediárias: Pacífico Norte e HS: 1000 m; Região subpolar do Atlântico Norte: 1500 m. Origem: superfície, ventilada de regiões subpolares. Existem 3 regiões de baixa salinidade nos oceanos globais: 1 Pacífico Norte originária do Pacífico Noroeste; 2 Atlântico Norte, do Atlântico Noroeste; 3 HS e trópicos: originária da Antártica, perto da América do Sul. A água intermediária ventilada flui em direção ao equador e carrega o sinal de baixa salinidade com ela. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 25 / 69
26 Variação da Salinidade na vertical: intermediário Camadas intermediárias nos subtrópicos do Atlântico Norte e no oceano Índico tropical: Camada espessa de altos valores de salinidade em profundidades intermediárias (1000 a 2000m) proveniente do Mar Mediterrâneo e Vermelho. Estas águas são densas pois são provenientes de uma região de alta evaporação. Elas entram na circulação oceânica pela superfície e afundam até profundidades médias. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 26 / 69
27 Variação da Salinidade na vertical: profundo Camadas profundas dos oceanos apresentam marcas de sua origem. 1 Atlântico Norte (AN): o oceano mais salgado na superfície. Águas densas são formadas com sinal de alta salinidade que são transportados para o HS, Índico e Pacífico. 2 Antártica: águas mais densas que do AN por isso são encontradas em camadas inferiores a delas. Sua característica de baixo valor de salinidade torna esta água de fácil identificação. 3 Índico tropical: não há formação de águas densas nesta região, porém águas de alta salinidade são encontradas em profundidades intermediárias provenientes ao Mar Vermelho. 4 Pacífico Norte (PN): não forma água mais densa de fundo pois a superfície da região subpolar apresenta águas mais doces. A assinatura de salinidade no PN vem de águas da Antártica e AN, vindos do sul. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 27 / 69
28 Perfis de densidade nos oceanos Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 28 / 69
29 Perfis de densidade nos oceanos Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 29 / 69
30 Seção de temperatura potencial no Pacífico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 30 / 69
31 Seção de temperatura potencial no Pacífico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 31 / 69
32 Seção de temperatura potencial no Pacífico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 32 / 69
33 Seção de salinidade no Pacífico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 33 / 69
34 Seção de salinidade no Pacífico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 34 / 69
35 Seção de salinidade no Pacífico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 35 / 69
36 Seção de temperatura potencial no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 36 / 69
37 Seção de temperatura potencial no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 37 / 69
38 Seção de salinidade no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 38 / 69
39 Seção de salinidade no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 39 / 69
40 Seção de salinidade no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 40 / 69
41 Seção de densidade no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 41 / 69
42 Seção de temperatura potencial no Índico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 42 / 69
43 Seção de salinidate potencial no Índico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 43 / 69
44 Seção de densidade potencial no Índico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 44 / 69
45 Oxigênio dissolvido na água do mar A água do mar contem gases dissolvidos, incluindo O 2 e CO 2. Oxigênio dissolvido é utilizado como traçador da circulação oceânica pois marca o tempo desde que a parcela de água deixou a superfície, desde quando foi ventilada. Valores variam de 0 a 350 µmol/kg (0 a 80 ml/l), mas os valores mais comuns ocorrem entre 40 a 260 µmol/kg (0 a 6 ml/l). Maior fonte de O 2 é a atmosfera e a superfície da água está muito próximo da saturação. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 45 / 69
46 Perfil de oxigênio dissolvido Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 46 / 69
47 Distribuição de O 2 nos oceanos Feições comuns: 1 Valores altos na superfície; 2 Mínimo de O 2 de 500 a 2500m. Motivos: 1 Circulação e mistura mínima; 2 Acúmulo de detritos biológicos é comum nestas profundidades devido à estabilidade da camada e estes são consumidos por bactérias; 3 Valores relativamente altos abaixo de 1500 m no Atlântico Norte (Água de Fundo do Atlântico Norte); 4 Valores baixos no Pacífico Norte abaixo da camada superficial; 5 Distribuição do subsuperfície semelhantes nas latitudes de HS nos dois oceanos. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 47 / 69
48 Distribuição de O 2 no Pacífico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 48 / 69
49 Distribuição de O 2 no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 49 / 69
50 Distribuição de O 2 no Índico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 50 / 69
51 Distribuição de propriedades no oceano Alguns conceitos úteis no estudo da distribuição de propriedades do oceano: Ventilação: a maioria das propriedades das águas oceânicas são determinadas na superfície (calor, água doce, troca gasosa) e modificada internamente (mistura, processo biológico, decaimento radioativo). Massas d água: Define se a massa d água baseado em propriedades da água (TS) que sejam únicas, ligados à processos identificáveis de sua formação. Fluxo e mistura isentrópicos (isopicnal) são mais fáceis de ocorrer que fluxo e mistura diapicnal pois as parcelas de água tendem a seguir as isopicnais (linhas de mesma densidade) ao entrar no interior do oceano. Observações sugerem que o fluxo isopicnal é uma boa suposição. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 51 / 69
52 Roteiro Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água 1 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ 2 Características básicas dos oceanos 3 Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água Camada superior Camada intermediária Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 52 / 69
53 Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água Definições Massa d água: Corpo de água com um histórico de formação em comum. Tipo de água: Ponto no diagrama de temperatura e salinidade (diagrama TS). Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 53 / 69
54 Massas d água e tipos de água Identificação de massas d água Definições de Massas d água Água Intermediária da Antártica (AIA) Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 54 / 69
55 Massas d água e tipos de água O oceano em camadas Definições de Massas d água Podemos utilizar quatro camadas para descrever os oceanos globais: 1 Oceano superior 1 Camada de mistura 2 Picnoclina/termoclina 3 Picnostad ou termostad na picnoclina 2 Camada intermediária 3 Camada profunda 4 Camada de fundo Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 55 / 69
56 Roteiro Massas d água e tipos de água Camada superior 1 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ 2 Características básicas dos oceanos 3 Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água Camada superior Camada intermediária Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 56 / 69
57 Massas d água e tipos de água Camada superior Camada superior Camada de mistura: Camada ventilada sobre uma vasta região na superfície Inclui uma camada de mistura que está sempre bem misturada verticalmente No verão, as condições de calma e calor fazem com que a camada de mistura seja muito fina (alguns metros) No fim do inverno, após passar por períodos de resfriameno e tempestades, a camada de mistura atinge sua profundidade máxima. Camada de mistura é criada por mistura devido ao vento (até 100 m) Camada de mistura criada por resfriamento e evaporação causando convecção vertical (até 1000 m, mas em média m). Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 57 / 69
58 Massas d água e tipos de água Camada superior Camada de mistura De Boyer Montegut et al. (2004) Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 58 / 69
59 Massas d água e tipos de água Camada superior Termoclina Processos físicos ligados à formação da termoclina: 1 Balanço vertical: mistura entre água mais quente e mais leve da superfície com águas mais frias e densas do fundo. Dependendo da região: ressurgência; 2 Circulação de águas mais densas para o interior do oceano, ou seja, abaixo das camadas de baixa densidade. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 59 / 69
60 Massas d água e tipos de água Camada superior Desenvolvimento de termostad Formação de água modal, também conhecida como Água Modal Subtropical ou a Água de 18 C Seção da Corrente do Golfo Espessamento das isopicnais é conhecido como termostad Forma se na superfície como uma camada de mistura mais profunda perto da Corrente do Golfo no final do inverno Circula para o interior do oceano ao sul da Corrente do Golfo ao longo das isopicnais Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 60 / 69
61 Massas d água e tipos de água Camada superior Água Modal Picnostad ou termostad embutidas na picnoclina ocorrem em regiões definidas nos oceanos; Formam se no lado mais quente (menor densidade) das correntes fortes; Exemplo: Corrente do Golfo tem um termostad de 18 C no lado sul da corrente; Como a picnostad tem um volume grande de água num dado intervalo bem particular de temperatura e salinidade, esta águas são conhecidas como Águas Modais. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 61 / 69
62 Massas d água e tipos de água Camada superior Localização das termostads Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 62 / 69
63 Roteiro Massas d água e tipos de água Camada intermediária 1 Coleta e análise de dados oceanográficos Dados in situ 2 Características básicas dos oceanos 3 Massas d água e tipos de água Definições de Massas d água Camada superior Camada intermediária Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 63 / 69
64 Massas d água e tipos de água Camada intermediária Camada intermediária Área de produção de águas intermediárias Água do Mar do Labrador: salinidade mínima, convecção profunda no Mar do Labrador; Água do Mediterrâneo: salinidade máxima, evaporação e resfriamento no Mar Mediterrâneo. Água Intermediária da Antártica: salinidade mínima, convecção média na região da Passagem de Drake; Água do Mar Vermelho: salinidade máxima, evaporação no mar Vermelho; Água Intermediária do Pacífico Norte (mar de Okhotsk): salinidade mínima. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 64 / 69
65 Massas d água e tipos de água Camada intermediária Massas d águas intermediárias no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 65 / 69
66 Massas d água e tipos de água Camada intermediária Massas d águas intermediárias no Atlântico Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 66 / 69
67 Massas d água e tipos de água Camada intermediária Massas d água profunda e do fundo Água do Mar Nórdico (AMN) (contribui para a Água de Fundo do Atlântico Norte): convecção profunda no Mar da Groenlândia; Água de Fundo da Antártica (AFA): muito fria, rico em oxigênio Água Profunda do Atlântico Norte (APAN): alta salinidade, rico em oxigênio. Mistura do AMN, ALS, AM. Água do Índico e Pacífico: pobre em oxigênio, rico em nutrientes, ressurgência fraca e mistura profunda lenta das águas do APAN e AFA. Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 67 / 69
68 Massas d água e tipos de água Camada intermediária Distribuição de águas profundas e de fundo Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 68 / 69
69 Massas d água e tipos de água Camada intermediária Distribuição de águas profundas e de fundo Olga T. Sato (IOUSP) Distribuição típica de TS nos Oceanos Globais 69 / 69
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