Vagner Paes Duarte Vianna

Transcrição

1 VARIABILIDADES INTERANUAIS DO TRANSPORTE DE VOLUME E FLUXO ADVECTIVO DE CALOR SOBRE A PLATAFORMA CONTINENTAL BRASILEIRA ENTRE AS LATITUDES DE 23ºS E 30ºS Vagner Paes Duarte Vianna Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, COPPE, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil. Orientadores: Luiz Landau Luiz Paulo de Freitas Assad Rio de Janeiro Maio de 2012

2 VARIABILIDADES INTERANUAIS DO TRANSPORTE DE VOLUME E FLUXO ADVECTIVO DE CALOR SOBRE A PLATAFORMA CONTINENTAL BRASILEIRA ENTRE AS LATITUDES DE 23ºS E 30ºS Vagner Paes Duarte Vianna DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA CIVIL. Examinada por: Prof. Luiz Landau, D.Sc. Dr. Luiz Paulo de Freitas Assad, D.Sc. Prof. Audálio Rebelo Torres Jr., D.Sc. Dra. Hatsue Takanaca de Decco, D.Sc. Dr. Rogério Neder Candella, D.Sc. RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL MAIO DE 2012

3 Vianna, Vagner Paes Duarte Variabilidades interanuais do transporte de volume e fluxo advectivo de calor sobre a Plataforma Continental brasileira entre as latitudes de 23ºS E 30ºS / Vagner Paes Duarte Vianna. Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, XIII, 68 p.: il.; 9,7 cm. Orientadores: Luiz Landau Luiz Paulo de Freitas Assad Dissertação (mestrado) UFRJ/ COPPE/ Programa de Engenharia Civil, Referências Bibliográficas: p Transporte de Volume 2. Fluxo Advecitvo de calor. 3. Corrente do Brasil. 4. Análise de Ondaletas. I. Landau, Luiz et al. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Programa de Engenharia Civil. III. Título. iii

4 Education is the most powerful weapon you can use to change the world Nelson Rolihlahla Mandela. iv

5 Agradecimentos Agradeço, primeiramente, a Deus, por me dar vida, saúde e estar sempre ao meu lado; À toda minha família, por compreender o tempo dividido; Aos professores Luiz Landau e Luiz Paulo pela orientação; Ao Rogério Candella pelo apoio durante todas as etapas da dissertação; À Monaliza Melo pelo auxilio na aquisição dos arquivos com os dados, pela revisão do texto e muito mais; À todos os funcionários do LAMCE e da Secretaria do PEC; À CAPES pela concessão de bolsa de tempo integral. v

6 Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) VARIABILIDADES INTERANUAIS DO TRANSPORTE DE VOLUME E FLUXO ADVECTIVO DE CALOR SOBRE A PLATAFORMA CONTINENTAL BRASILEIRA ENTRE AS LATITUDES DE 23ºS E 30ºS Vagner Paes Duarte Vianna Maio/2012 Orientadores: Luiz Landau Luiz Paulo de Freitas Assad Programa: Engenharia Civil Com o propósito de investigar a variabilidade do transporte de volume e o fluxo advectivo de calor sobre a Plataforma Continental Brasileira (PCB), entre as latitudes de 23ºS e 30ºS, foram analisadas as distribuições verticais climatológicas da velocidade meridional, do transporte de volume e do fluxo advectivo de calor, as séries temporais do transporte de volume integrado e fluxo advectivo de calor integrado das massas d água e a contribuição de cada massa d água ao transporte/fluxo total das seções investigadas. Os resultados demonstraram que a bifurcação intermediária é determinante à circulação oceânica e ao transporte de volume sobre a área de estudo. A elevada temperatura da camada superficial do oceano Atlântico Sudoeste demonstra-se a principal moduladora do fluxo advectivo de calor. A variabilidade interanual do TVI e do FACI é influenciada pelos eventos ENOS que ocorrem no Pacífico Equatorial, através da alteração da profundidade limite entre as massas d águas e pela migração meridional das bifurcações de subsuperfície e intermediária. vi

7 Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) ANNUAL CLIMATE VARIABILITY OF OCEAN MASS TRANSPORT AND ADVECTIVE HEAT FLUX ABOVE BRAZILIAN CONTINENTAL SHELF AMONG 23ºS AND 30ºS. Vagner Paes Duarte Vianna May/2012 Advisors: Luiz Landau Luiz Paulo de Freitas Assas Department: Civil Engineering This Dissertation has studied the annual climate variability of ocean mass transport and advective heat flux on Tropical Water (TW), South Atlantic Central Water (SACW) and Antarctic Intermediate Water (AIW) above Brazilian Continental Shelf (PCB) among 23ºS and 30ºS, using SODA (Simple Ocean Data Assimilation) v2.0.2 reanalysis dataset from 1958 to The results showed the Brazil current system as the main ocean circulation feature of the region. At 23ºS and 25ºS sections, Tropical Water and upper South Atlantic Central Water (SACW) are principal water masses transported by Brazil current, lower SACW and Antarctic Intermediate Water (AIW) are mainly transported by Southern Intermediate Counter Current (SICC). In these sections, the SICC is responsible for the largest contribution on mass transport and the Brazil current is the most important feature in advective heat flux. At 30ºS section only the Brazil current is represented in studied area and the SACW is responsible for the biggest part on mass transport and advective heat flux at this section. vii

8 Índice 1. INTRODUÇÃO Motivação Objetivo Objetivos específicos: CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO Características Meteorológicas Características Oceanográficas METODOLOGIA Base SODA Estimativas dos Transportes de Volume e Fluxo Advectivo de Calor Métodos Estatísticos Somatório, Média e Anomalia Ondaletas RESULTADOS Estimativa das Isopicnais Oceânicas Circulação Atmosférica Circulação Oceânica Análise da Seção 23ºS Análise da Seção 25ºS Análise da Seção 30ºS Variabilidade Interanual Análise de Ondaletas Estudos de eventos selecionados Evento de Evento de DISCUSSÃO e CONCLUSÕES BIBLIOGRAFIA APÊNDICE Apêndice Apêndice Apêndice viii

9 Índice de Figuras Figura 2.1: Desenho esquemático dos limites do território emerso brasileiro, da Zona Econômica Exclusiva (ZEE) e da PCB proposta pelo LEPLAC. A área de estudo está compreendida entre as duas linhas vermelhas. Modificado de 5 Figura 2.2: Desenho esquemático da orientação da linha de costa e das isobatimétricas de 200m, 2000m e 4000m sobre a PCB. A: é a representação da distância entre o Cabo Frio e a batimétrica de 200 metros, aproximadamente 70 Km; B: caracteriza a maior distância entre a costa e a isolinha de 200m na área de estudo, aproximadamente 220 km Figura 2.3: Distribuição espacial da pressão atmosférica média ao nível do mar durante os meses de verão, em mbar. A alta pressão sobre a bacia do Atlântico Sul indica a posição da ASAS. Ocorre também centros de baixa pressão sobre o continente sul americano. Extraída de Gigliotti, Figura 2.4: Configuração climatólogica e intensidades (ms -1 ) do vento sobre a bacia do Atlântico Sul, estação de verão. A elipse vermelha destaca a posição do centro de alta pressão e o quadrado vermelho evidencia a área de estudo. Modificada de Baptista, Figura 2.5: Distribuição espacial da pressão atmosférica média ao nível do mar durante os meses de inverno, em mbar. A alta pressão sobre a bacia do Atlântico Sul indica a extenção da ASAS. Extraída de Gigliotti, Figura 2.6: Configuração climatólogica e intensidades (ms -1 ) do vento sobre a bacia do Atlântico Sul, estação de inverno. A elipse vermelha destaca a posição alongada do centro de alta pressão e o quadrado vermelho evidencia a área de estudo. Modificada de Baptista, Figura 2.7: Esquema climatológico da circulação superficial na bacia do oceano Atlântico Sul. Extraído de Silveira (2000) Figura 2.8: Ilustração dos processos de formação das correntes integrantes do SiCB. As latitudes aproximadas de ocorrência destas bifurcações também podem ser verificadas, conforme Stramma & England (1999). Modificado de Soutelino, Figura 3.1: Seções utilizadas nas estimativas do transporte meridional de volume e fluxo advectivo de calor. As seções estão situadas nas latitudes 23ºS, 25ºS e 30ºS. A oeste são delimitadas pela linha de costa e a lesta pelo limite da PCB Figura 3.2: Fluxograma esquemático da decomposição do sinal em fatores locais (L) e globais (G). A seta aponta a direção do sinal geofísico real Figura 4.1: Linhas de contorno (branco) e climatologia da distribuição vertical de densidades da água do mar, em sigma-t. Os limites isopicnais entre as massas d água AT, ACAS, AIA e ACS/APAN são representativos às três seções analisadas. Os retângulos são representações da resolução horizontal e vertical da reanálise SODA, 0.5º de longitude e profundidades conforme o Apêndice Figura 4.2: Representação do campo médio da tensão de cisalhamento do vento em superfície sobre a área de estudo ix

10 Figura 4.3: Campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água Água Tropical (AT). A linha vermelha representa os trechos onde a velocidade meridional é igual a zero Figura 4.4: Campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água ACAS. A linha vermelha representa os trechos onde a velocidade meridional é igual a zero Figura 4.5: Campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água AIA. A linha vermelha representa os trechos onde a velocidade meridional é igual a zero. O quadrado vermelho representa a região da bifurcação da recirculação intermediária.. 30 Figura 4.6: Média de toda série temporal da distribuição vertical da velocidade meridional, em ms -1, na Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul Figura 4.7: Média de toda série temporal da distribuição vertical do transporte de volume, em Sv, na Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul Figura 4.8: Médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) referente as massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do transporte de volume.. 33 Figura 4.9: Média de toda série temporal da distribuição vertical do fluxo advectivo de calor, em TW, na Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul Figura 4.10: Médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) nas massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do fluxo advectivo de calor Figura 4.11: Média de toda série temporal da distribuição vertical da velocidade meridional, em ms -1, na Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul Figura 4.12: Média de toda série temporal da distribuição vertical do transporte de volume, em Sv, na Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul Figura 4.13: Médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) referente as massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do transporte de volume.. 40 Figura 4.14: Média de toda série temporal da distribuição vertical do fluxo advectivo de calor, em TW, na Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul Figura 4.15: Médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) nas massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do fluxo advectivo de calor Figura 4.16: Média de toda série temporal da distribuição vertical da velocidade meridional, em ms -1, na Seção 25ºS. Valores negativos indicam sentido para sul Figura 4.17: Média de toda série temporal da distribuição vertical do transporte de volume, em Sv, na Seção.30ºS. Valores negativos indicam sentido sul Figura 4.18: Médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) referente as massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 30ºS. Valores negativos indicam sentido sul x

11 Figura 4.19: Média de toda série temporal da distribuição vertical do fluxo advectivo de calor, em TW, na Seção.30ºS. Valores negativos indicam sentido sul Figura 4.20: Médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) nas massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 30ºS. Valores negativos indicam sentido sul Figura 4.21: À esquerda, espectro das ondaletas do transporte de volume integrado total para as três seções estudadas. À direita, os espectros globais das ondaletas para suas respectivas seções. A linha tracejada demonstra o nível de significância de 95% Figura 4.22: À esquerda, espectro de ondaleta do fluxo advectivo de calor integrado total para as três seções estudadas. À direita, energia da ondaleta para suas respectivas seções. A linha tracejada demonstra o nível de significância de 95% Figura 4.23: Anomalia da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em superfície no ano de Figura 4.24: Campo de velocidade da circulação oceânica no ano de 1965, referente à massa d água ACAS. Os retângulos vermelhos representam a região da bifurcação da recirculação de subsuperfície. A linha vermelha representa a velocidade meridional zero Figura 4.25: Anomalia da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em superfície para o ano de Figura 4.26: Campo de velocidade da circulação oceânica no ano de 1989, referente à massa d água AIA. O retângulo vermelho representa a região da bifurcação da recirculação intermediária. A linha vermelha representa a velocidade meridional zero Figura 4.27: Anomalia da densidade da água do mar, em sigma-t, na seção 25ºS para o ano de Figura 7.1: Na esquerda estão representados os pontos de coleta dos dados do BNDO, círculos vermelhos e os pontos da grade da base SODA utilizados no diagrama T-S, delimitados pelos retângulos verdes. O contorno da linha de costa está apresentado em azul. O mês e ano de análise estão dispostos acima de cada figura. Na direita, estão os diagramas T-S, em vermelho os dados do BNDO e em verde os resultados da reanálise SODA. As linhas isopicnais estão apresentadas em azul, amarelo e marrom, respectivamente, para os limites AT-ACAS (25,67 sigma-t), ACAS-AIA (26,89 sigma-t) e AIA-ACS/APAN (27,36 sigma-t). O de dados do BNDO utilizados é apresentado acima de cada digrama T-S Figura 7.2: Representação temporal dos eventos El Niño/ La Niña a partir do Ocean Niño Index. Fonte: NOAA xi

12 Índice de Tabelas Tabela 2.1: Síntese da revisão bibliográfica dos limites hidrográficos de temperatura e salinidade entre as massas d águas AT, ACAS e AIA Tabela 2.2: Revisão bibliográfica das estimativas das densidades da água do mar para as regiões limítrofes entre as massas d água AT, ACAS, AIA, ACS e APAN. Modificado de Silveira, Tabela 2.3: Revisão bibliográfica sobre as estimativas do transporte de volume integrado da Corrente do Brasil. Os valores negativos indicam sentido sul Tabela 2.4: Estimativas do transporte de volume integrado da Corrente de Contorno Intermediária (CCI). Os valores positivos indicam sentido norte, valores negativos indicam sentido sul Tabela 4.1: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do TVI de cada massa d água estudada e do TVI total da Seção 23ºS Tabela 4.2: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do FACI de cada massa d água estudada e do FACI total da Seção 23ºS Tabela 4.3: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do TVI de cada massa d água estudada e do TVI total da Seção 25ºS Tabela 4.4: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do FACI de cada massa d água estudada e do FACI total da Seção 25ºS Tabela 4.5: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do TVI de cada massa d água estudada e do TVI total da Seção 30ºS Tabela 4.6: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do FACI de cada massa d água estudada e do FACI total da Seção 30ºS Tabela 4.7: Valores do TVI total e das massas d água das no ano de Tabela 4.8: Valores do TVI total e das massas d água das no ano de Tabela 7.1: Relação entre o nível Z da reanálise oceânica e a profundidade em metros xii

13 Glossário ACAS Água Central do Atlântico Sul ACS Água Circumpolar Superior AIA Água Intermediária Antártica APAN Água Profunda do Atlântico Norte ASAS Alta Sub Tropical do Atlântico Sul AT Água Tropical CB Corrente do Brasil CCI Corrente de Contorno Intermediária CCO Corrente do Contorno Oeste CM Corrente das Malvinas CNB Corrente Norte do Brasil CSE Corrente Sul Equatorial ECMWF European Centre for Medium Range Forcasts FACI Fluxo Advectivo de Calor Integrado LEPLAC Programa de Levantamento da Plataforma Continental Brasileira PCB Plataforma Continental Brasileira POP Parallel Ocean Program SiCB Sistema Corrente do Brasil SNB Subcorrente Norte do Brasil SODA Simple Ocean Data Assimilation Sv Sverdrup, unidade de medida do transporte de volume, 10 6 m 3 TSM Temperatura da Superfície do Mar TVI Transporte de Volume Integrado TW Terawatt, unidade de medida do fluxo advectivo de calor, w WOD05 World Ocean Data 2005 WT Transformada de Ondaleta ZCAS Zona de Convergência do Atlântico Sul xiii

14 1. INTRODUÇÃO Os oceanos demandam investigações detalhadas em estudos climatológicos, pois ocupam cerca de dois terços da superfície terrestre, têm maior capacidade térmica, conseqüentemente, maior potencial de armazenamento de energia do que a atmosfera e têm grande importância na distribuição da energia térmica proveniente do Sol ao redor do planeta. Perturbações ocorridas sobre o estado climatológico de fenômenos oceânicos, podem exercer pronunciada influência sobre os escoamentos geofísicos e na transferência de energia na interação entre oceano e atmosfera em diversas escalas espaciais e temporais (Torres Jr, 2005). Os fenômenos acoplados entre oceano e atmosfera são estudados há vários anos em diversas partes do mundo, sendo os mais difundidos aqueles relacionados aos eventos El Niño-Oscilação Sul (ENOS) no clima de todo o globo. Os fenômenos do tipo ENOS são ocasionados por anomalias na Temperatura da Superfície do Mar (TSM) do Oceano Pacífico Equatorial (Cataldi, 2008). A Oscilação Sul do Pacífico Equatorial influencia o posicionamento da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS) (Torres Jr., 2005), que é a principal feição atmosférica de grande escala na bacia do Atlântico Sul. Por sua vez, a variabilidade da ASAS ocasiona variações na dinâmica oceanográfica na bacia do Atlântico Sul (Baptista, 2000). Para compreender as variabilidades interanuais dos processos oceânicos sobre a Plataforma Continental brasileira (PCB) e a sua capacidade de interação com a atmosfera, é preciso obter uma série temporal de dados suficientemente longa, que seja capaz de evidenciar ciclos repetidos do fenômeno a ser estudado (Jay, 1999). Porém, a ausência de um conjunto de dados observados com extensão espacial e temporal representativa desses fenômenos é um dos obstáculos às investigações climáticas na área marítima brasileira e em todo oceano Atlântico Sul. Dentro desse contexto, produtos de modelos numéricos e reanálises oceânicas vêm sendo usados como fontes de bancos de dados climatológicos enriquecendo a representação da dinâmica climatológica dos oceanos (Assad, 2006). Porém estes modelos 1

15 possuem limitações na representação física, na resolução espacial, dentre outras, que exigem uma análise rigorosa dos resultados antes de sua utilização. As reanálises oceânicas utilizadas neste trabalho são oriundas de experimentos numéricos com assimilação dos dados coletados, conforme descrito por Boyer et al., (2006). A resolução espacial e temporal desta base de informações permite a descrição sinóptica do estado climatológico de processos oceânicos e suas variabilidades. Detalhes sobre a modelagem numérica, assimilação de dados coletados e resolução espacial do domínio de integração utilizados na reanálise SODA serão apresentados no Capítulo 3.1. Esta série de dados foi utilizada para as estimativas do transporte de volume e do fluxo advectivo de calor sobre a Plataforma Continental Brasileira (PCB) entre 23ºS e 30ºS, que serão apresentados na seção de Resultados. Para investigar estatisticamente as escalas temporais de variabilidade destes processos oceânicos, optou-se pela utilização da técnica Ondaleta, técnica que será discutida no Capítulo Motivação Alterações do clima no planeta tem sido tema em muitos encontros governamentais, como a Conferência das Nações Unidas sobre Mudança Climática (COP15), realizada na Dinamarca em 2009, com participação do governo brasileiro. Além disso, a discussão sobre a contribuição da ação humana no fenômeno de aquecimento global e a difusão do assunto nos meios de comunicação tornaram necessários maiores conhecimentos sobre a periodicidade das alterações climáticas. A melhor compreensão da hidrodinânica sobre a PCB pode contribuir para o desenvolvimento das previsões do tempo sobre as regiões continentais adjacentes a esta área oceânica. Robertson & Mechoso (2000) evidenciam a correlação entre as anomalias de Temperatura na Superfície do Mar (TSM) e as fases de intensificação das Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), assim como aos processos de convecção profunda e ao balanço radiativo no continente sul americano. A Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar (CNUDM) entende a plataforma continental como uma extensão submersa do território, reconhecendo a 2

16 soberania exclusiva do Estado costeiro para fins de exploração e aproveitamento dos recursos naturais nela existentes, não se aplicando às águas marinhas e ao espaço aéreo sobrejacente, mas apenas ao leito e ao subsolo ali existente. Assim, o entendimento climatológico da circulação sobre a PCB e suas variações é fundamental para o gerenciamento das atividades relacionadas à extração de recursos minerais, como a indústria do petróleo e gás. Na área de estudo deste trabalho, localizam-se as bacias produtoras de Campos e Santos, perfazendo mais de 85% da produção de óleo nacional (ANP, 2011). A variabilidade temporala dos processos oceânicos na PCB também é importante em estudos ecológicos na região de interesse, pois exerce influência sobre a biota do ambiente. Gigliotti (2006) investigou a influência das variações interanuais das condições oceanográficas e meteorológicas atuando na PCB sobre a população da sardinha-verdadeira (Sardinella brasiliensis) em sua fase inicial do ciclo de vida. Segundo o autor, essas flutuações regulam o desempenho da população em alcançar a fase de recrutamento e estar disponível para a explotação pesqueira. Existe ainda a demanda sobre a compreensão climatológica de feições oceanográficas na área de estudo por haver carência de dados coletados de maneira sistemática e contínua sobre a PCB. Entender a variabilidade climatológica do Sistema Corrente do Brasil (SiCB) auxilia no entendimento de outros fenômenos oceânicos, como, a confluência Brasil-Malvinas (Silveira, 2010) e a ressurgência costeira de Cabo Frio (Calado, 2006). 1.2 Objetivo Descrever o padrão climatológico e as variabilidades interanuais das estimativas do transporte meridional de volume e do fluxo meridional advectivo de calor sobre a Plataforma Continental brasileira (PCB) entre as latitudes de 23ºS e 30ºS. 3

17 1.2.1 Objetivos específicos: 1. Descrever o estado climatológico da circulação oceânica sobre a Plataforma Continental Brasileira, entre 23ºS e 30ºS, para as profundidades referentes aos níveis das massas d água Água Tropical, Água Central do Atlântico Sul e Água Intermediária Antártica; 2. Obter as estimativas do transporte meridional de volume do fluxo advectivo de calor sobre a Plataforma Continental brasileira em três seções zonais (23ºS, 25ºS e 30ºS); 3. Identificar e descrever a variabilidade temporal dos transportes oceânicos de volume e do fluxo advectivo de calor, através do emprego da técnica estatística de Ondaletas; 2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO A área de estudo deste trabalho está definida pela lâmina d água superior, até a profundidade do limite inferior da massa d água AIA, do oceano Atlântico Sul sudoeste entre as latitudes de 23ºS e 30ºS. Delimitada a oeste pela linha de costa e a leste pela borda exterior da Plataforma Continental brasileira (PCB) A plataforma continental de um Estado costeiro compreende o leito e o subsolo das áreas submarinas que se estendem além do seu mar territorial, em toda a extensão do prolongamento natural do seu território terrestre, até ao bordo exterior da margem continental, ou até uma distância de 200 milhas marítimas das linhas de base a partir das quais se mede a largura do mar territorial, nos casos em que o bordo exterior da margem continental não atinja essa distância. (Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar, art. 76, par. IV, apud CIRM, 1989). Utilizando esta definição o Plano de Levantamento da Plataforma Continental Brasileira (LEPLAC) do Governo brasileiro propôs o limite externo da PCB conforme ilustrado na Figura 2.1. Maiores informações sobre o LEPLAC e os critérios utilizados para delimitação da PCB poderão ser encontradas em bibliografia (Souza, 1999; CIRM, 1989). 4

18 Área de estudo Figura 2.1: Desenho esquemático dos limites do território emerso brasileiro, da Zona Econômica Exclusiva (ZEE) e da PCB proposta pelo LEPLAC. A área de estudo está compreendida entre as duas linhas vermelhas. Modificado de O relevo submarino na proximidade da latitude de 23ºS, principalmente, é marcado pelo elevado gradiente das isolinhas de profundidade. Nesta região a transição entre a plataforma e o talude continental está configurado a uma distância em torno de 70 quilômetros da costa, na proximidade do Cabo Frio (RJ), Figura 2.2. A variação da cota batimétrica exerce influência sobre o fluxo oceânico, referente a vorticidade relativa, implicando em feições de circulação de meso-escala freqüentemente observadas sobre a PCB (Campos et al., 1995). Rodrigues & Lorenzzetti (2001) evidenciaram os efeitos do relevo submarino sobre um destes fenômenos, a ressurgência costeira de Cabo Frio. 5

19 A B Figura 2.2: Desenho esquemático da orientação da linha de costa e das isobatimétricas de 200m, 2000m e 4000m sobre a PCB. A: é a representação da distância entre o Cabo Frio e a batimétrica de 200 metros, aproximadamente 70 Km; B: caracteriza a maior distância entre a costa e a isolinha de 200m na área de estudo, aproximadamente 220 km. 2.1 Características Meteorológicas Os sistemas atmosféricos em baixos níveis existentes na região são responsáveis pela troca de momento, energia e umidade com os oceanos (Torres Jr., 2005). Por isso é extremamente importante compreender como atua a dinâmica atmosférica sobre a região para identificar os padrões de variabilidade interanuais dos transportes oceânicos. Dentre as principais feições atmosféricas com influência sobre a PCB pode-se citar: a Alta Subtropical do Atlântico (ASAS), a Zona Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e a passagem de sistemas frontais. Dentre estes, a ASAS é o sistema atmosférico que caracteriza a circulação atmosférica em baixos níveis sobre a bacia subtropical do Atlântico Sul (Pezzi et al., 2009). O cisalhamento da tensão do vento exerce pronunciada influência sobre a circulação oceânica sobre a PCB, mesmo em profundidades onde a força de atrito do vento não é mais relevante. Os movimentos na camada abaixo da camada de 6

20 Ekman são induzidos por convergências e divergências na camada de Ekman (Sverdrup, 1942). A ASAS apresenta variabilidade sazonal e interanual bem marcadas (Baptista, 2000). Durante os meses de verão o centro da ASAS está posicionado, aproximadamente, nas coordenadas de 32ºS e 5ºW, com a pressão média de 1021 mbar (Peterson e Stramma, 1991). Concomitantemente, ocorre a formação de um centro de baixa pressão sobre o continente sulamericano, Figura 2.3. Esses dois sistemas associados promovem uma configuração climatológica de intensificação dos ventos nordeste (NE) sobre a PCB (Baptista, 2000). A Figura 2.4 exemplifica o padrão climatológico da configuração do vento sobre a bacia do Atlântico Sul e suas intensidades para os meses de verão austral (Dezembro, Janeiro e Fevereiro). Esta análise foi realizada por Baptista (2000) utilizando dados de satélites entre os anos de 1991 até Figura 2.3: Distribuição espacial da pressão atmosférica média ao nível do mar durante os meses de verão, em mbar. A alta pressão sobre a bacia do Atlântico Sul indica a posição da ASAS. Ocorre também centros de baixa pressão sobre o continente sul americano. Extraída de Gigliotti,

21 Figura 2.4: Configuração climatólogica e intensidades (ms -1 ) do vento sobre a bacia do Atlântico Sul, estação de verão. A elipse vermelha destaca a posição do centro de alta pressão e o quadrado vermelho evidencia a área de estudo. Modificada de Baptista, Para os meses de inverno, aumenta a pressão no centro da ASAS, com média de 1025 mbar. Nesta estação o centro do anticiclone está localizado em torno das coordenadas de 27ºS e 10ºW e torna-se mais alongado na direção zonal, Figura 2.5. Durante o inverno, a intensidade média do vento diminui sobre a PCB. Mesmo com o aumento da pressão no centro da ASAS, não ocorrem centros de baixa pressão tão intensos sobre o continente americano, Figura 2.6. A circulação atmosférica sobre a PCB durante o inverno, é ainda dominada pelo padrão de nordeste, embora com intensidades menores do que na estação de verão (Peterson e Stramma, 1991). Nesta época do ano a passagem de sistemas frontais torna-se mais freqüente e é possível observar suas influências na direção do vento, principalmente abaixo da latitude 30ºS (Lemos e Calbete,1996). 8

22 Figura 2.5: Distribuição espacial da pressão atmosférica média ao nível do mar durante os meses de inverno, em mbar. A alta pressão sobre a bacia do Atlântico Sul indica a extenção da ASAS. Extraída de Gigliotti, Figura 2.6: Configuração climatólogica e intensidades (ms -1 ) do vento sobre a bacia do Atlântico Sul, estação de inverno. A elipse vermelha destaca a posição alongada do centro de alta pressão e o quadrado vermelho evidencia a área de estudo. Modificada de Baptista,

23 Além desta marcante sazonalidade o vento médio sobre a área de estudo, também ocorre a influência de fenômenos com variação interanual. O padrão climatológico da ASAS apresenta teleconexão atmosférica com as anomalias de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) no Pacífico equatorial via circulação de Walker e Hadley, influenciando na profundidade limítrofe entre a Água Tropical (AT) e a Água Central do Atlântico Sul (ACAS),nas escalas sazonal e interanual. Este fenômeno pode aumentar a disponibilidade da massa ACAS ao processo de ressurgência costeira de Cabo Frio (Torres Jr., 2005). 2.2 Características Oceanográficas Para caracterizar a dinâmica oceânica da região estudada é necessário uma breve revisão sobre a circulação superficial e sub-superficial de grande escala do oceano Atlântico Sul. Este tema foi objeto de estudo de diversos trabalhos, como: Peterson & Stramma (1991), Stramma & England (1999), Silveira (2000), Soutelino (2008), entre outros. A circulação superficial climatológica de grande escala no Atlântico Sul pode ser divida em três grandes componentes: as correntes equatoriais, o Giro Subtropical e a Corrente Circumpolar Antártica (CCA), na qual está incluída a corrente das Malvinas (Peterson & Stramma, 1991). O giro gubtropical do Atlântico Sul é forçado em superfície, basicamente, pelo rotacional do vento produzido pela ASAS sobre a bacia do Atlântico Sul. Este sistema é composto pela Corrente de Benguela (CBe) que flui no sentido anti-horário pela costa oeste africana; ao norte a Corrente Sul Equatorial (CSE) atravessa a bacia oceânica até o continente sul-americano, onde se bifurca em Corrente Norte do Brasil (CNB) e na Corrente do Brasil (CB). A Corrente do Brasil é a corrente de contorno oeste (CCO) do Giro Subtropical e flui pela costa brasileira até a Confluência com a Corrente das Malvinas (CM). A Corrente do Atlântico Sul (CSA) escoa de oeste para leste da bacia completando o giro (Silveira, 2000). A Figura 2.7, a seguir, ilustra este comportamento climatológico da circulação superficial na bacia do oceano Atlântico Sul. 10

24 Figura 2.7: Esquema climatológico da circulação superficial na bacia do oceano Atlântico Sul. Extraído de Silveira (2000). A componente do giro subtropical atuando sobre a região estudada é a Corrente do Brasil. Esta corrente é definida como a Corrente de Contorno Oeste do Giro Subtropical Atlântico Sul (Stommel, 1965; apud Silveira, 2000), flui climatologicamente com sentido sul e é a corrente com maior quantidade de energia cinética sobre a área de estudo (Peterson & Stramma, 1991). A CB se inicia superficialmente com a bifurcação da Corrente Sul Equatorial (CSE) em torno das latitudes de 10ºS-15ºS (Soutelino, 2008; Stramma & England, 1999). Esta é a porção mais rasa da corrente e sua principal massa d água componente é a Água Tropical (AT) (Soutelino, 2008; Cirano et al., 2006; Silveira et al., 2000). A AT é a massa d água constituinte da CB, com maior número de informações sobre suas características hidrográficas e de circulação. Esta camada sofre influência marcante do balanço entre evaporação e precipitação, apresenta temperatura aproximada de 27ºC (Stramma & England, 1999), salinidade acima de 36 e baixa produtividade primária, devido a baixa concentração de nutrientes. Ao alcançar a latitude de 20ºS, a CB recebe um importante aporte de água proveniente da recirculação oceânica de subsuperfície da bacia do Atlântico Sul (Soutelino, 11

25 2008; Silveira, 2000; Stramma & England, 1999). Este aporte ocorre abaixo da AT. A principal massa d água transportada é a Água Central do Atlântico Sul (ACAS), a profundidade da CB aumenta em aproximadamente 500 metros. A ACAS é a massa d água componente da termoclina na região de estudo. A temperatura apresenta valores entre 6ºC no limite inferior e 20ºC no limite superior (Miranda, 1985). A salinidade nesta massa d água é influenciada pelo seu processo de formação (Stramma & England, 1999). Os valores aproximados estão entre 36 no limite superior e 34,5 no limite inferior. A ACAS é identificada como a massa d água que ressurge no litoral do Cabo Frio, devido a características dinâmicas locais (Calil Elias, 2009). Também é esta massa d água que ascende na quebra da plataforma continental forçada pelas feições de mesoescala da CB (Campos et al., 1995). Próximo das latitudes de 25ºS-28ºS, a CB recebe mais um importante aporte de água, este proveniente da recirculação oceânica intermediária, aumentando a profundidade da CB em aproximadamente 400 metros (Soutelino, 2008; Stramma & England, 1999). A principal massa d água presente neste aporte é a Água Intermediária Antártica (AIA). Esta é a massa d água intermediária da circulação forçada pelo vento no oceano Atlântico Sul. A AIA se forma em águas superficiais entre a passagem de Drake e a frente Sub- Antártica e afunda ao deslocar-se para regiões tropicais. Pode ser identificada pelos valores mínimos de salinidade e máximos de oxigênio dissolvido na água (Stramma & England, 1999). Os limites entre as massas d água apresentadas acima são definidos, principalmente, a partir da densidade da água do mar. Este parâmetro oceanográfico é influenciado pela temperatura, salinidade e pressão na borda superior ou inferior de cada massa d água. A revisão bibliográfica dos valores de temperatura e salinidade no limite entre as massas d água AT, ACAS e AIA está apresentada na Tabela 2.1. Os limites isopicnais utilizados nesta Dissertação foram estimados a partir das características hidrográficas de Silveira (2007). A pressão na borda superior e inferior de cada massa d água não foram consideradas. 12

26 Tabela 2.1: Síntese da revisão bibliográfica dos limites hidrográficos de temperatura e salinidade entre as massas d águas AT, ACAS e AIA. Massas de água AT-ACAS ACAS- AIA AIA- APAN Temperatura (ºC) Salinidade Referência >23 >36 Deacon, 1933 apud, Miranda,1982 >18 >36 Sverdrup, 1942 >20 >36 Emilsson, 1961 apud Miranda,1982 > 20 >36,4 Miranda, 1982 >20 >36,2 Miranda, 1985 >20 >36,4 Campos et al., 1999 >20 >36 Stramma & England, 1999 >20 >36 Silveira, 2000 >20 >36,2 Silveira, 2007 >6 >34,5 Sverdrup,1942 >5 >34,3 Stramma & England, 1999 >6 >34,6 Silveira, 2000 >8,72 >34,66 Silveira, 2007 >3 >34,2 Sverdrup, 1942 >3,46 >34,42 Silveira, 2007 Como pode ser observado, a temperatura no limite entre ACAS e AIA está relacionada as maiores divergências bibliográficas. A Tabela 2.2 relaciona a revisão bibliográfica das estimativas das densidades da água do mar para as camadas limítrofes entre as massas d águas encontradas na área de estudo deste trabalho. A massa d água Água Circumpolar Superior (ACS) foi considerada nesta Tabela, pois alguns autores a definem como a massa d água abaixo da AIA. Mas por terem os parâmetros hidrográficos bastante similares à AIA e APAN, a identificação da ACS não pode ser feita apenas em termos da teoria analítica clássica do diagrama T-S, sendo necessário a utilização de propriedades adicionais, como: o oxigênio dissolvido e o silicato (Silveira, 2007). Como a base de dados utilizada nesta Dissertação não dispõe dessas informações, esta diferenciação não foi possível. Tabela 2.2: Revisão bibliográfica das estimativas das densidades da água do mar para as regiões limítrofes entre as massas d água AT, ACAS, AIA, ACS e APAN. Modificado de Silveira,

27 Referência AT ACAS (sigma-t) ACAS AIA (sigma-t) AIA ACS (sigma-t) ACS APAN (sigma-t) Mamayev, ,70 26, Miranda, ,72 26, Zembra, ,10 27,30 27,57 Lima, ,70 27,16-27,61 Stramma & England, ,70 27,10 27,30 27,57 Schmid et al., ,00 27,35 - Mémery et al., ,60 26,90 27,38 27,53 Godoi, ,91 26,79 27,38 27,53 Mattos, , Utilizados neste trabalho 25, , , Zemba (1991) a partir de argumentos cinemáticos e alegando que a definição de corrente compreende todo o fluxo contíguo fluindo na mesma direção que a corrente em superfície, incluiu a APAN como massa d água constituinte da CB. Esta junção da Corrente de Contorno Profunda (CCP) poderia transformar a CB em uma CCO tão vigorosa quanto a corrente do Golfo (CG), porém esta definição colocaria a CB em uma classe distinta das demais CCO, já que em outras bacias oceânicas não há coerência entre os fluxos superficial, intermediário e profundo. Doravante a definição de corrente do Brasil (CB) utilizada neste trabalho será entendida como a camada de água sobre a PCB que flui no sentido sul, proveniente da bifurcação do giro superficial, da recirculação subsuperficial ou da recirculação intermediária do oceano Atlântico Sul, sendo constituída pela AT e/ou empilhamento das massas d água AT, ACAS e AIA. Esta definição também inclui as feições de mesoescala observadas ao longo da CB. A bifurcação da CSE do giro superficial também origina uma corrente com sentido norte, a Corrente Norte do Brasil (CNB), composta principalmente pela massa d água AT. A bifurcação da recirculação subsuperficial, referente a ACAS, origina a Subcorrente Norte do Brasil (SNB) com sentido norte. E a recirculação intermediária, ao nível da AIA, acarreta na Corrente de Contorno Intermediária (CCI). O agrupamento da CB com as correntes de sentido norte foi denominado por alguns autores (Soutelino, 2008; Silveira, 2007), como sendo o Sistema Corrente do Brasil (SiCB). Esta definição também será adotada neste estudo. 14

28 A Figura 2.8 é uma representação da formação da CB e do SiCB a partir das bifurcações em 15ºS, 20ºS e 25ºS. Figura 2.8: Ilustração dos processos de formação das correntes integrantes do SiCB. As latitudes aproximadas de ocorrência destas bifurcações também podem ser verificadas, conforme Stramma & England (1999). Modificado de Soutelino, As estimativas do transporte de volume da CB já foram objetos de estudos em muitos trabalhos, porém os diferentes métodos utilizados por cada autor dificultam o agrupamento das informações. Para estimar o transporte de volume e/ou fluxo advectivo de calor é possível utilizar-se de dados hidrográficos para satisfazer a equação geostrófica (Signorini, 1976), de dados observados da velocidade oceânica (Müller, 1998), ou de modelagem numérica (Silveira, 2007). A escolha da profundidade de referência adotada para delimitar a CB, principalmente nos cálculos geostróficos, é mais um desafio nos estudos sobre o transporte de volume e fluxo advectivo de calor na região. A Tabela 2.3 é uma síntese da revisão bibliográfica para o transporte de volume integrado da CB e profundidade de referência utilizada por cada autor na área de estudo. 15

29 Tabela 2.3: Revisão bibliográfica sobre as estimativas do transporte de volume integrado da Corrente do Brasil. Os valores negativos indicam sentido sul. Latitude Profundidade de Transporte de (Sul) Referência (m) Volume (Sv) Referência Bibliográfica 23º * -4,4 Signorini, ,4 Signorini, ,0 Evans & Signorini, º ,2 Stramma, º ,0 Stramma, º 500 de -2,8 a -3,3 Signorini, ,8 Campos et al., º 750-7,3 Campos et al., º 900-8,8 Campos et al., , 6 ± 1, 4 Silveira, º * -7,9 Signorini, º * -13,8 Signorini, ,1 Evans et al., ,8 Evans et al., ,6 Stramma, ,2 Stramma, ,0 Garfield, º * -13,2 Signorini, º ,0 Zemba, º ,0 Garfield, º ,6 Zemba, º ,0 Evans et al., 1983 *: Profundidade varia ao longo da seção. Zemba (1991) ao incluir a APAN nas estimativas do transporte de volume da CB através da latitude 36ºS, observou o fluxo de 80 Sv através desta seção. Assim, a CB deveria ser considerada uma das quatro CCOs mais vigorosas do planeta. Porém, como dito anteriormente, nas CCOs das demais bacias oceânicas não existe coerência entre os fluxos superficial, intermediário e profundo. Em comparação com a CB, as informações bibliográficas sobre a CCI não são tão extensas. Os artigos mais antigos dedicados aos estudos de circulação e transporte sobre a plataforma continental brasileira referenciam a existência da CCI, como uma corrente de fluxo norte abaixo da CB (Silveira, 2007). Apenas alguns dos trabalhos mais recentes estimaram o transporte de volume da CCI. 16

30 A Tabela 2.4 apresenta a síntese bibliográfica dos transportes de volume integrado, as velocidades máximas e profundidades de referência da CCI englobada na área de estudo. Tabela 2.4: Estimativas do transporte de volume integrado da Corrente de Contorno Intermediária (CCI). Os valores positivos indicam sentido norte, valores negativos indicam sentido sul. Latitude Intervalo de Transporte de (S) Referência (m) Volume (Sv) Referência Bibliográfica 23º 450 a ,6 ± 0,8 Silveira, º 500 a ,0 ± 2,0 Böebel et al., º 700 a ,9 Böebel et al., º 700 a ,2 Böebel et al., º 700 a ,8 Böebel et al., 1997 ~30º 700 a ,5 Böebel et al., 1997 ~30º 700 a ,7 Böebel et al., 1997 ~30º 700 a ,7 Böebel et al., METODOLOGIA Para alcançar o objetivo proposto por este trabalho foram utilizados 44 anos, de 1958 até 2001, de informações da reanálise oceânica Simple Ocean Data Assimilation (SODA), dispostas em resolução temporal mensal e resolução espacial de 0,5 grau de latitude e 0,5 grau de longitude. As informações disponíveis na base SODA utilizadas neste trabalho foram: temperatura, salinidade, componentes zonal e meridional da circulação oceânica e componentes meridional e zonal da pseudo-tensão de cisalhamento do vento. Os dados de temperatura e salinidade foram utilizados para estimar a densidade da água do mar, seguindo a formulação física de Millero & Poisson (1981) e representação algorítmica de Unesco (1983). A densidade da água do mar foi o parâmetro oceanográfico utilizado para determinar o limite entre as massas d água consideradas. As componentes zonal e meridional da circulação oceânica e da pseudo-tensão de cisalhamento do vento foram utilizadas na representação do fluxo oceânico em cada massa d água e do fluxo atmosférico sobre a área de estudo. 17

31 A componente meridional da circulação oceânica também foi utilizada na estimativa do transporte de volume e fluxo advectivo de calor para três latitudes sobre a PCB (23ºS, 25ºS e 30ºS). Estes transportes foram estimados em caráter mensal. Para averiguar suas variações interanuais foram calculadas médias anuais e uma média climatológica contemplando todos os meses da série. A análise de ondaletas possibilitou a identificação de eventos com variabilidade estatística acima dos 95% de significância. Nas seções abaixo serão apresentadas detalhes sobre a base SODA, as formulações físicas para as estimativas do transporte de volume e fluxo advectivo de calor e os métodos estatísticos das ondaletas, somatório, média e desvio padrão. 3.1 Base SODA A análise climatológica dos transportes de volume e fluxo advectivo de calor foi realizada a partir de 44 anos de informações mensais oriundas do projeto de reanálise oceânica Simple Ocean Data Assimilation (SODA), versão (Carton & Giese, 2008). A reanálise SODA é um esforço dos pesquisadores do Departamento de Oceanografia da Universidade Texas A & M para reconstruir as alterações nas variáveis físicas dos oceanos. O período contemplado nesta reanálise é de Janeiro de 1958 até Dezembro de As informações do SODA utilizadas nesta Dissertação foram: temperatura, salinidade, as componentes zonal e meridional da velocidade oceânica e as componentes zonal e meridional da pseudo-tensão do cisalhamento do vento. A reanálise SODA é resultado de modelagem numérica com assimilação de dados observados. As informações estão dispostas em resolução temporal mensal e resolução espacial uniforme com 0.5º x 0.5º de resolução horizontal e os mesmos 40 níveis verticais de coordenada Z. A profundidade de cada nível pode ser averiguada no Apêndice 7.1. O modelo numérico de circulação oceânica global baseia-se no Parallel Ocean Program (Smith et al., 1992). A reanálise diária do vento do European Centre for Medium Range Forcasts (ECMWF) foi utilizada como condição de contorno de superfície. A topografia do assoalho oceânico é proveniente da análise de 1/30º da análise de Smith and Sandwell (1997), incluindo modificações promovidas por J. McClean (2002, apud Carton & Giese, 2008). A difusão vertical de momentum, calor e sal foram parametrizados usando o perfil-k de mistura (Large et al., 1994). A elevação da superfície livre foi calculada 18

32 prognosticamente usando uma equação da continuidade linearizada, válida para pequenos valores de elevação comparada à profundidade local (Dukowicz & Smith, 1994). O fluxo de água através da superfície para o período de 1979 até 2001 foi obtido mensalmente do Global Precipitacion Climatology Project (Adler et al., 2003). Em complemento, a evaporação e outros termos do fluxo de calor na superfície também foram determinados a partir de fórmulas empíricas (Adcroft, 1995). Porém os detalhes da condição de contorno envolvendo fluxo de calor são relativamente irrelevantes, por causa do uso dos dados de temperatura assimilados, principalmente na camada de mistura (Carton & Giese, 2008). A assimilação foi realizada principalmente com os dados observados do World Ocean Database 2005 (WOD05), da National Oceanographic Data Center, NOAA. Este conjunto de dados permitiu a assimilação das variáveis de temperatura, salinidade e velocidade. Maiores detalhes sobre as informações do WOD05 assimiladas pelo SODA podem ser obtidas em Boyer et al. (2006). Além deste, foram assimiladas cerca de informações por semana da Temperatura da Superfície do Mar (TSM), proveniente do sensoriamento remoto. O controle da qualidade das informações assimiladas foi realizado a partir dos filtros descritos por Johnson et al. (2006) e excluindo os valores que excedessem em três vezes o desvio padrão da série analisada (Carton & Giese, 2008). Com o intuito de demonstrar da qualidade da reanálise SODA para a área de estudo, dados observados de temperatura e salinidade foram solicitados ao Banco Nacional de Dados Oceanográficos (BNDO). Estas informações permitiram a elaboração comparativa de diagramas T-S entre a bases SODA e os dados coletados in-situ. Os dados do BNDO utilizados foram coletados nos períodos de: 1 a 6 de março de 1989, 3 a 7 de abril de 1990 e 1 a 9 de junho de Estas são as três maiores séries de dados observados sobre a PCB durante o período contemplado pela base SODA, dispondo de , e informações de salinidade e temperatura, respectivamente. As avaliações foram realizadas a partir da comparação entre os dados supracitados e as informações da base SODA para os respectivos meses e ano. Por se tratar de confrontamento entre dados com resolução diária e informações com resolução mensal é esperada diferença nos resultados, principalmente nos níveis superficiais, porém para março de 1989 esta discordância entre as informações superou as expectativas. Neste mês 19

33 as variações estão presentes ao nível das massas d água ACAS e AIA. Nos demais meses os diagramas T-S entre as duas bases de dados são bastante similares, apresentando pequenos desvios. Os resultados destas análises, as distribuições horizontais dos dados do BNDO e os pontos de grade da base SODA estão disponíveis no Apêndice 7.2. Outros trabalhos também utilizaram a base SODA como fonte de informações para estudar eventos climatológicos de processos oceanográficos e suas anomalias. Dentre estes podemos citar os estudos de Decco (2011), Silveira (2010), Schott et al. (2008), Chang et al. (2001). 3.2 Estimativas dos Transportes de Volume e Fluxo Advectivo de Calor Com o intuito de analisar a contribuição de cada massa d água aos transportes totais das seções, o transporte de volume e o fluxo advectivo de calor foram estimados separadamente para a AT, a ACAS e a AIA, nas seções horizontais de 23ºS, 25ºS e 30ºS. A avaliação destas variáveis foi realizada em três seções transversais à costa brasileira. A primeira delas na latitude 23ºS, próximo ao Cabo Frio, a segunda na latitude 25ºS e a terceira na latitude 30ºS, próxima ao Cabo de Santa Marta. Todas estas seções têm o limite oeste de integração no litoral brasileiro e o contorno leste é delimitado pela extensão da margem continental proposta pelo LEPLAC, Figura 3.1. Figura 3.1: Seções utilizadas nas estimativas do transporte meridional de volume e fluxo advectivo de calor. As seções estão situadas nas latitudes 23ºS, 25ºS e 30ºS. A oeste são delimitadas pela linha de costa e a lesta pelo limite da PCB. 20

34 Os motivos principais para a escolha destas latitudes foram: a disponibilidade de informações em bibliografia científica sobre estimativas semelhantes às realizadas neste trabalho e a relevância hidrodinâmica da região, pois as seções 23ºS e 25ºS estão sob influencia do SiCB e na seção 30ºS é predominante apenas o escoamento da CB. A estimativa do transporte de volume integrado (TVI) é definida pela Equação 3.1. Hv L h 1( x ) 0 h2( x) v( x, z, t) dzdx (3.1) Onde: Hv é o transporte de volume integrado; v é a componente meridional da velocidade; L é a largura da PCB; -h1(x) é o limite superior da profundidade de referência da massa d água; -h2(x) é o limite inferior da profundidade de referência da massa d água. A definição do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) pode ser expressa de acordo com a Equação 3.2. L h1( x) 0 h2( x) Q Cp v.. dzdx (3.2) Onde: Q é o fluxo advectivo de calor integrado; ρ é densidade da água do mar; Cp é o calor específico da água do mar; θ é a temperatura potencial. Como as profundidades limite de cada massa d água variam mensalmente, o TVI e o FACI também são estimados mensalmente para cada massa d água. 21

35 Outros trabalhos utilizaram estas mesmas equações para estimar o transporte de volume e fluxo advectivo de calor. Assad (2006) utilizou a Equação 3.1 para avaliar o comportamento climatológico do transporte de massa e advectivo de calor integrado em toda a coluna d água e suas as influências sobre a dinâmica e termodinâmica da bacia do Atlântico Sul. Candella (2007) demonstrou, utilizando a Equação 3.2, que o transporte de calor é direcionado basicamente pela célula de recirculação meridional. A avaliação destas estimativas torna possível uma análise sobre a variabilidade interanual e a contribuição de cada massa d água ao transporte total das seções estudadas. 3.3 Métodos Estatísticos Os métodos estatísticos descritos abaixo foram aplicados às estimativas TVI e do FACI de cada massa d água Somatório, Média e Anomalia O somatório de todos os meses das estimativas foi utilizado para evidenciar o módulo e o sentido dos transportes meridionais ao longo do tempo. A Equação 3.3 representa o cálculo utilizado. n x S x i (3.3) i Onde: x S é o somatório da série temporal; n = 528, número total de meses considerados; x i são as estimativas dos transportes meridionais a cada mês. Para avaliar a variabilidade interanual das estimativas do TVI e FACI foram calculadas 44 médias anuais. O estado climatológico de cada estimativa foi considerado como a média de todos os meses da série temporal. A Equação 3.4 exemplifica a fórmula utilizada para obtenção das médias. x 1 n n i x i i (3.4) Onde: x é a média; n é o número total de meses estudados, 12 meses para média anual e 528 meses para a média climatológica. 22

36 As anomalias são obtidas pela diferença entre a média anual ou mensal dos fluxos e a média climatológica. A Equação 3.5 demonstra o cálculo realizado para obtenção das anomalias. Onde: x i é a anomalia Ondaletas x' x x ( 3.5) i i Nessa seção será descrita a formulação teórica da aplicação da técnica de ondaletas. Dessa forma, pretende-se elucidar sua aplicação para o estudo proposto. A técnica da ondaleta é utilizada para obter o conteúdo espectral de séries temporais. Através da decomposição de séries temporais no domínio do tempo e da frequência, é possível investigar o período de oscilação temporal mais energético e a época de ocorrência dos fenômenos mais expressivos. A análise do sinal climatológico pode ser interpretada como uma sucessão de interações dos processos físicos envolvendo diversas escalas espaciais e temporais. A ocorrência destes eventos é representada, em parte, por um conjunto de grandezas locais, caracterizando sua freqüência, intensidade e duração e um conjunto de grandezas globais que definem a tendência climatológica do sinal ambiental (Lau & Weng, 1995). Por isso é importante reconhecer que os sinais reais usados aqui são compostos por ambas as informações. G 1 L 1 G 2 L 2 G 3 L n G n+1 Figura 3.2: Fluxograma esquemático da decomposição do sinal em fatores locais (L) e globais (G). A seta aponta a direção do sinal geofísico real. 23

37 A Figura 3.2 elucida a decomposição do sinal climatológico para estas duas componentes. É possível perceber que a componente do sinal que caracteriza a tendência climatológica (G) é formada pela união da componente global e local do nível inferior ao seu no fluxograma acima. Um método clássico para análise de sinais geofísicos que possuem esta característica é a Transformada de Fourier (FT), porém esta não permite muita flexibilidade na escolha de uma combinação ótima na representação simultânea das componentes globais e locais do sinal (Lau & Weng, 1995). A ondaleta, que também pode ser traduzida como ondeletas (Morettin, 1999), permite o uso de funções que podem ser expandidas ou comprimidas e transladadas pela série de dados com resolução flexível no tempo e na freqüência. Assim, estas análises transformam uma série temporal (ou espectro de freqüência) de uma dimensão para um domínio de duas dimensões difusas no tempo e na freqüência (Torrence & Compo, 1998). Matematicamente, a Transformada de Ondaletas (WT) decompõe um sinal s(t) em componentes de uma função elementar ψ a,b (t) derivada de uma função ondaleta-mãe ψ(t) por dilatação (compressão) e translação, Equação / 2 1 a, b ( t) a [ a ( t k)] (3.6) Onde: k denota a translação e a (>0) a escala de dilatação da ondaleta. Um fator de normalização da energia (a -1/2 ) na Equação 3.6 possibilita que a ondaleta tenha a mesma energia da ondaleta-mãe. A Transformada Ondaletas de um sinal real para uma determinada ondaleta-mãe pode ser definida como uma integral de convolução W (b,a), Equação 3.7. W(, a ) 1/ 2 * 1 b a [ a ( t k)] s( t) dt Onde: ψ* é a parte complexa da ondaleta-mãe definida. (3.7) 24

38 O sinal geofísico original pode ser reconstruído a partir da deconvolução da função ou utilizando uma função ondaleta-mãe completamente diferente da primeira. Neste caso, a reconstrução da série é realizada pela soma da parte real da transformada de ondaletas para todas as escalas. A escolha de uma função ondaleta-mãe necessita considerar diversos fatores, como por exemplo, se análise será ortogonal ou não ortogonal, real ou complexa e o formato da função. Neste trabalho a ondaleta-mãe escolhida como função base foi a Morlet, desenvolvida por Morlet (1983). Esta função consiste de um plano de onda Gausiana modificada, é não ortogonal e complexa, apresenta como característica a combinação de energia dos picos negativos e positivos dentro de um único pico espectral. A Equação 3.8 é um representação da ondaleta Morlet. ( ) 1/ / 2 e i e (3.8) Esta ondaleta é citada na bibliografia (Lau & Weng, 1995; Torrence & Compo, 1998; Silveira, 2010) como sendo de grande utilização em séries temporais de dados geofísicos. 4 RESULTADOS Este capítulo apresenta os resultados obtidos a partir da base SODA. Os limites médios de integração entre as massas d água estão dispostos na seção 4.1. Em seguida, é exibido o campo médio da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em superfície e os campos médios da circulação oceânica ao nível de cada massa d água. Com intuito de verificar o comportamento dos transportes através das seções 23ºS, 25º e 30ºS são apresentados os resultados da distribuição vertical da velocidade meridional, do transporte de volume e do fluxo advectivo de calor. No estudo da variabilidade interanual são apresentadas as médias anuais e as demais medidas estatísticas do transporte de volume 25

39 integrado (TVI) e do fluxo advectivo de calor integrado (FACI). Por fim, será apresentada a análise do espectro de ondaletas e o estudo de eventos selecionados. 4.1 Estimativa das Isopicnais Oceânicas A densidade da água do mar foi a propriedade física escolhida para determinar as interfaces entre as massas d água. A interface entre AT-ACAS foi estabelecida na isopicnal 25,67 (sigma-t), em profundidade média de 170 metros. A interface entre ACAS-AIA foi estabelecida em 26,89 (sigma-t), em profundidade média de 580 metros. A interface AIA-ACS/APAN foi estabelecida em 27,36 (sigma-t), em profundidade média de 1140 metros. A Figura 4.1 exemplifica a distribuição vertical da média climatológica dos limites isopicnais entre as massas d água AT, ACAS, AIA e ACS/APAN da Seção 25ºS. AT-ACAS ACAS-AIA AIA-ACS/APAN Figura 4.1: Linhas de contorno (branco) e climatologia da distribuição vertical de densidades da água do mar, em sigma-t. Os limites isopicnais entre as massas d água AT, ACAS, AIA e ACS/APAN são representativos às três seções analisadas. Os retângulos são representações da resolução horizontal e vertical da reanálise SODA, 0.5º de longitude e profundidades conforme o Apêndice

40 4.2 Circulação Atmosférica O resultado da média de toda série temporal do campo da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em superfície, Figura 4.2, revela a predominância do vento de nordeste na circulação atmosférica em baixos níveis sobre a área de estudo. As maiores intensidades estão próximas da latitude de 23ºS. Abaixo da latitude de 28ºS ocorre um enfraquecimento do vento e o sentido predominante torna-se quase zonal. Esta configuração média do vento ao sul da área de estudo, parece ser influenciada pela passagem de sistemas frontais (Lemos e Calbete, 1996). Figura 4.2: Representação do campo médio da tensão de cisalhamento do vento em superfície sobre a área de estudo. 4.3 Circulação Oceânica As médias de toda série temporal da circulação oceânica revela a ocorrência de intenso e marcante fluxo associado à CB. Esta corrente transporta principalmente a massa d água AT em toda região analisada. Também se observa um extenso fluxo zonal entre as 27

41 latitudes 28ºS e 30ºS e alguns núcleos de circulação fechada, como, por exemplo, o núcleo centralizado em 45ºW e 28ºS. Porém a análise destas feições deve ser bastante criteriosa, pois considerando a resolução mensal dos dados utilizados e os resultados como sendo médias climatológicas, é possível que estes núcleos de circulação fechada sejam resultados de anomalias no fluxo ou então estejam representando correntes em diferentes profundidades. Tal fato pode contribuir para a ocorrência de subestimativas ou superestimativas do transporte de volume associado ao fluxo CB. Na Figura 4.3 ilustra o campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água AT. Figura 4.3: Campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água Água Tropical (AT). A linha vermelha representa os trechos onde a velocidade meridional é igual a zero. Stramma & England (1999) demonstraram em seu trabalho resultados de modelagem numérica da circulação oceânica envolvendo a área de estudo para a profundidade 90 metros. Nesta profundidade, os autores buscaram simular a circulação oceânica climatológica na camada superior do oceano Atlântico Sul. Embora o período de integração e o método para investigar esta circulação não sejam iguais aos utilizados nesta 28

42 Dissertação, ambas as análises são da porção superior do oceano Atlântico Sudoeste com pouca ou nenhuma influência da circulação no nível da massa d água ACAS. Assim, é possível notar uma similaridade climatológica entre o padrão de circulação em ambos trabalhos. Na Figura 4.4 está representado o campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água ACAS. Este campo evidencia que a CB ainda é dominante ao fluxo meridional. O fluxo zonal é predominante na porção à oeste da CB. Figura 4.4: Campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água ACAS. A linha vermelha representa os trechos onde a velocidade meridional é igual a zero. Como a bifurcação de subsuperfície está localizada próximo da latitude de 20ºS (Stramma & England, 1999; Soutelino, 2008), ou seja, está ao norte da área de estudo, a CB é marcada pelas maiores velocidades sobre a área de estudo. É possível observar também a intensificação das velocidades da CB próximas da latitude 30ºS. Núcleos de circulação fechada também são observados, porém é preciso considerar que estes núcleos podem ser resultados de anomalias no fluxo ou estejam representando correntes em diferentes profundidades. 29

43 A circulação oceânica ao nível da massa d água AIA é determinada, principalmente, pela bifurcação da recirculação intermediária. A posição climatológica da bifurcação intermediária está localizada em torno da latitude de 28ºS. A bibliografia (Peterson & Stramma, 1991; Stramma & England, 1999; Soutelino, 2008) descreve a latitude 25ºS como a posição climatológica da bifurcação da recirculação intermediária. Em ambos os casos a bifurcação intermediária está incluída na área de estudo. Esta bifurcação origina a Corrente de Contorno Intermediária (CCI), com fluxo sentido nordeste e velocidades aumentando ao fluir para norte. Na Figura 4.5 está representado o campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água AIA. Figura 4.5: Campo de velocidades médias das correntes ao nível da massa d água AIA. A linha vermelha representa os trechos onde a velocidade meridional é igual a zero. O quadrado vermelho representa a região da bifurcação da recirculação intermediária. Após a análise da circulação oceânica ao nível das três massas d água estudadas, serão apresentados os resultados das seções 23ºS, 25ºS e 30ºS. 30

44 4.4 Análise da Seção 23ºS A análise do estado climatológico da distribuição vertical das velocidades meridionais na seção 23ºS mostra que a CB é a corrente oceânica mais importante na camada superficial da seção e a CCI é a corrente com maiores velocidades em níveis subsuperfíciais, Figura 4.6. Nesta seção, a Corrente do Brasil (CB) está representada pela componente sul em superfície e velocidades que superam 0,3 ms -1. A CCI tem fluxo com sentido norte em nível intermediário, velocidades menos intensas do que a CB e flui junto ao talude. Figura 4.6: Média de toda série temporal da distribuição vertical da velocidade meridional, em ms -1, na Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. Silveira (2007), utilizando dados coletados e modelagem numérica, obteve resultados semelhantes para velocidades baroclínicas e barotrópicas do SiCB sobre a Bacia de Campos. O trabalho também demonstrou a presença de meandros baroclínicos sobre a região, porém a resolução temporal dos dados utilizados nesta Dissertação não permite a averiguação da presença destes meandros. 31

45 A quantidade de transporte de volume mais expressivo da seção está associado ao fluxo da CCI e a massa d água AIA. Embora as maiores velocidades meridionais estejam relacionados à CB, a área que esta corrente ocupa na seção é inferior à área ocupada pela CCI, por isso a CB não obtém um transporte de volume tão expressivo quanto ao da CCI. A Figura 4.7 é a representação do estado climatológico da distribuição vertical do transporte de volume. Figura 4.7: Média de toda série temporal da distribuição vertical do transporte de volume, em Sv, na Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. Variações no estado climatológico apresentado na Figura 4.7 podem ocasionar alterações na contribuição de cada massa d água ao transporte de volume total da seção. A análise das médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) em cada massa d água da seção revela que a AT é transportada com sentido sul durante toda série temporal, a AIA sempre é transportada com sentido norte e a ACAS oscila entre valores positivos e negativos, ou seja, ora tem sentido norte outrora tem sentido sul. As médias anuais dos transportes de volume integrado (TVI) para as massas d água AT, ACAS e AIA estão apresentadas na Figura

46 Figura 4.8: Médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) referente as massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do transporte de volume. Embora a bifurcação subsuperficial seja descrita climatologicamente na latitude 20ºS (Stramma & England, 1999; Soutelino, 2008), a maior parte das médias anuais do TVI ao nível da ACAS apresenta valores positivos, ou seja, fluxo com sentido norte. Este fato é um indicativo de que o limite isopicnal inferior utilizado para a ACAS inclui a porção superior da CCI. Além disso, as oscilações entre valores positivos e negativos sugerem a ocorrência de migração meridional da bifurcação de subsuperfície. As medidas estatísticas da contribuição de cada massa d água ao TVI total da seção estão apresentadas na Tabela 4.1. A partir da análise do somatório é possível verificar uma maior influência climatológica da AIA sobre o TVI total da seção. As análises da média e do desvio padrão comprovam que o TVI na AT é climatologicamente negativo, na AIA o TVI é climatologicamente positivo e na ACAS o desvio padrão é maior do que a média, ou seja, para esta última massa d água a média de toda série temporal não representa uma boa medida estatística. 33

47 Seção 23ºS Tabela 4.1: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do TVI de cada massa d água estudada e do TVI total da Seção 23ºS. Massas D água Total da Seção AT ACAS AIA Somatório do transporte de volume (Sv) 1596,2-1404,2 497,6 2502,8 Média do transporte de volume (Sv) 3,0-2,6 0,9 4,7 Desvio Padrão do Transporte (Sv) 5,1 1,4 2,6 2,1 Intervalos de referência (m) 0m a 0m a m a m 1139m m m a 1139m Como nas estimativas do TVI as profundidades do limite entre as massas d água variam mensalmente, a última linha da Tabela 4.1 representa um intervalo de referência. Onde os valores indicam a profundidade mínima e máxima de interface entre as massas d água. O fluxo advectivo de calor na Seção 23ºS apresenta algumas diferenças com relação ao transporte de volume. Embora a AT não tenha significativa representação no TVI total da Seção 23ºS, esta massa d água é a principal contribuinte ao fluxo advectivo de calor. Tal fato está associado à ocorrência das maiores temperaturas próximo da superfície do mar. A AIA também tem representativa importância climatológica em relação ao fluxo advectivo de calor total da Seção 23ºS, porém esta importância está associada a extensão desta massa d água, já que nestas profundidades as temperaturas são relativamente menores do que nas camadas superiores da coluna d água. A Figura 4.9 representa a média da distribuição vertical do fluxo advectivo de calor. Nota-se que os principais núcleos de fluxos advectivos de calor estão associados a AT e a AIA. 34

48 Figura 4.9: Média de toda série temporal da distribuição vertical do fluxo advectivo de calor, em TW, na Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A análise das médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) de cada massa d água revela que a AIA apresenta as menores variações interanuais. Assim como no TVI, o FACI da massa d água ACAS apresenta oscilações interanuais que se alternam entre valores positivos e negativos. Esta oscilação pode ser mais um indício da migração meridional da bifurcação da recirculação subsuperficial ou então de que o limite escolhido como interface entre ACAS e AIA, inclua a parte superior do fluxo da CCI. O FACI ao nível da AT apresenta-se sempre negativo, ou seja, com sentido sul e com os maiores valores das médias anuais. A Figura 4.10 é a representação das médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) para as massas d água AT, ACAS e AIA. 35

49 Figura 4.10: Médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) nas massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do fluxo advectivo de calor. As medidas estatísticas da contribuição de cada massa d água ao FACI total da Seção estão apresentadas na Tabela 4.2. Nesta Tabela é possível verificar que as massas d água AT e AIA são as que mais influenciam o FACI total da Seção 23ºS. As análises da média e do desvio padrão indicam que o FACI na massa AT tem sentido sul, na AIA o FACI tem valores positivos, ou seja, sentido norte. Assim como no transporte de volume integrado, a ACAS oscila entre valores positivos e negativos do FACI, esta variação sugere a migração meridional da bifurcação de subsuperfície e/ou que a porção superior da CCI está inclusa nesta massa d água. 36

50 Seção 23ºS Tabela 4.2: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do FACI de cada massa d água estudada e do FACI total da Seção 23ºS. Massas D água Total da Seção AT ACAS AIA Somatório do fluxo advectivo de calor (TW) Média do fluxo advectivo de calor (TW) -120,6-258,2 23,6 113,9 Desvio Padrão do Fluxo (TW) 298,0 138,2 161,4 52,6 Intervalos de referência (m) 0m a 0m a m a m 1139m m m a 1139m Ao encerrar a análise dos resultados na Seção 23ºS é possível verificar que a velocidade meridional mais intensa está relacionada com a CB, porém o transporte de volume mais expressivo ocorre ao nível da AIA e está associado a CCI. As massas d água AT e AIA são as mais importantes ao FACI total da Seção. A ACAS, tanto para o TVI, quanto para o FACI, apresenta variações entre valores positivos e negativos. Esta oscilação sugere a migração meridional da bifurcação de subsuperfície e/ou que a porção superior da CCI está inclusa nesta massa d água. 4.5 Análise da Seção 25ºS A climatologia da distribuição vertical das velocidades meridionais evidencia que as principais feições oceânicas da Seção 25ºS estão associadas ao SiCB. A CB é observada em superfície, fluindo para sul e com intensidades em torno dos 0.2 ms -1. Em nível intermediário o fluxo é regido principalmente pela CCI, com velocidades positivas e em torno de 0.03 ms -1. A Figura 4.11 representa a média de toda série temporal da distribuição vertical das velocidades meridionais na Seção 25ºS. 37

51 Observa-se ainda um núcleo com eixo 40 W e profundidades próximas a 1000 metros com intensidades m.s - ¹, provavelmente representativa da porção superior do fluxo da APAN. Figura 4.11: Média de toda série temporal da distribuição vertical da velocidade meridional, em ms -1, na Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A CB transporta principalmente AT e ACAS ao passar pela Seção 25ºS. Em nível intermediário, a maior quantidade do transporte de volume está associada à AIA e a Água Circumpolar Superior (ACS; Silveira, 2007), porém a não disponibilidade de propriedades adicionais, como oxigênio dissolvido e silicato, na base SODA impede a detecção desta última massa d água. A exemplo do que ocorre na Seção 23ºS, o transporte de volume mais expressivo da seção está na massa d água AIA e é associado ao fluxo da CCI. E embora as maiores velocidades meridionais estejam presentes na CB, esta corrente não apresenta o maior transporte de volume da seção. A Figura 4.12 é a representação da distribuição vertical climatológica do transporte de volume na Seção 25ºS. 38

52 Figura 4.12: Média de toda série temporal da distribuição vertical do transporte de volume, em Sv, na Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A análise das médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) nas massas d água revela que a AT é transportada com sentido sul durante toda série temporal, a AIA sempre é transportada com sentido norte e a ACAS oscila entre fluxos norte e sul. Esta oscilação entre valores positivos e negativos do TVI mostra que a bifurcação de subsuperfície migra para latitudes abaixo de 25ºS. As médias anuais do TVI nas massas d água AT, ACAS e AIA estão apresentados na Figura

53 Figura 4.13: Médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) referente as massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do transporte de volume. O somatório, a média e o desvio padrão da série temporal do TVI das massas d águas e total da Seção 25ºS estão apresentados na Tabela 4.3. Assim como ocorre na 23ºS, o TVI na massa d água AT é climatologicamente negativo, na AIA o TVI é climatologicamente positivo e na ACAS o desvio padrão é maior do que a média. Isto significa que o TVI na ACAS oscila entre valores positivos e negativos, ou seja, ora tem sentido norte, ora tem sentido sul. Porém, no caso da seção 25ºS, a média é negativa e na seção 23ºS esta média era positiva. Isto significa que a migração da bifurcação subsuperficial ocorre com menos freqüência ao sul de 25ºS ou então, a CCI não exerce tanta influência sobre a ACAS como na primeira seção. A análise do somatório nesta Seção evidencia que os TVIs das massas d água AT e AIA possuem o mesmo o grau de contribuição ao TVI total da Seção. 40

54 Seção 25ºS Tabela 4.3: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do TVI de cada massa d água estudada e do TVI total da Seção 25ºS. Massas D água Total da Seção AT ACAS AIA Somatório do transporte de volume (Sv) 126,1-1428,3-266,3 1820,8 Média do transporte de volume (Sv) 0,2-2,7-0,5 3,4 Desvio Padrão do Transporte (Sv) 4,8 1,3 2,7 1,9 Intervalos de referência (m) 0m a 0m a m a m 1139m m m a 1139m No estudo sobre o fluxo advectivo de calor na seção 25ºS, nota-se que os principais fluxos estão associados ao SiCB, com maior relevância nas massas d água AT e AIA. Assim como ocorre na seção 23ºS, a AT na seção 25ºS representa a massa d água de menor influência ao TVI total da seção, porém é a massa d água de maior importância ao FACI. Provavelmente, este contraste ocorre pela elevada temperatura em camadas superficiais da coluna d água, veja Tabela 2.1. A AIA é a segunda em importância ao FACI total da seção 25ºS. Embora suas temperaturas sejam as menores das três massas d água consideradas, a quantidade de volume transportado e a espessura na coluna d água garantem a AIA expressivo fluxo de calor. A CCI está englobada principalmente entre as profundidades de 800 m e 1200 m e é a principal corrente associada ao fluxo advectivo de calor da AIA. A Figura 4.14 representa a distribuição vertical climatológica do fluxo advectivo de calor na Seção 25ºS. 41

55 Figura 4.14: Média de toda série temporal da distribuição vertical do fluxo advectivo de calor, em TW, na Seção 25ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. As médias anuais revelam que a AIA registra as menores variações interanuais e possui FACI sempre com valores positivos, ou seja, com sentido norte. A massa d água AT é a principal contribuinte ao FACI total da Seção, com valores negativos durante toda série temporal. A ACAS apresenta na maior parte do tempo FACI negativo, porém foram registrados eventos em que o FACI tornou-se positivo. Mais uma vez, este fato parece estar associado com a migração meridional da bifurcação de subsuperfície, pois os eventos positivos mais expressivos da ACAS são simultâneos com as elevações do FACI na AIA, Figura O FACI negativo da ACAS está sob influência da CB. As medidas estatísticas da contribuição de cada massa d água ao FACI total da Seção 25ºS estão apresentados na Tabela 4.4. O somatório da Tabela acima permite verificar o domínio climatológico da AT ao FACI total da Seção. 42

56 Figura 4.15: Médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) nas massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 23ºS. Valores positivos indicam sentido para norte e negativos para sul. A linha preta representa o valor zero do fluxo advectivo de calor. Seção 25ºS Tabela 4.4: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do FACI de cada massa d água estudada e do FACI total da Seção 25ºS. Massas D água Total da Seção AT ACAS AIA Somatório do fluxo advectivo de calor (TW) Média do fluxo advectivo de calor (TW) -233,7-257,4-58,1 81,9 Desvio Padrão do Fluxo (TW) 277,1 124,5 165,3 48,1 Intervalos de referência (m) 0m a 0m a m a m 1139m m m a 1139m 43

57 Ao final da análise dos resultados da Seção 25ºS é possível verificar que as velocidades meridionais mais intensas estão associadas a CB em superfície e a CCI em nível intermediário. O transporte de volume mais expressivo ocorre pela massa d água AIA e o fluxo advectivo de calor mais importante ocorre pela AT. 4.6 Análise da Seção 30ºS A bifurcação em nível intermediário, que ocorre em torno de 28ºS, Figura 4.5, é determinante para a circulação na Seção 30ºS, pois nesta seção observa-se apenas o fluxo associado à Corrente do Brasil (CB). A CB nesta latitude apresenta seu escoamento próximo ao talude, com sentido sul, velocidades que ultrapassam 0.18 ms -1 e pode ser observada até aproximadamente 1000 metros de profundidade com velocidade de 0.02 ms - 1. A Figura 4.16 ilustra a distribuição vertical climatológica da velocidade meridional na Seção 30ºS. Figura 4.16: Média de toda série temporal da distribuição vertical da velocidade meridional, em ms -1, na Seção 25ºS. Valores negativos indicam sentido para sul. 44

58 Na Seção 30ºS as três massas d água são transportadas pela CB. Observa-se que o principal transporte de volume ocorre entre os 381m e 918 metros de profundidade, ou seja, na porção inferior da ACAS e superior da AIA. A Figura 4.17 é a representação da distribuição vertical climatológica do transporte de volume na Seção 25ºS. Figura 4.17: Média de toda série temporal da distribuição vertical do transporte de volume, em Sv, na Seção.30ºS. Valores negativos indicam sentido sul. Na Figura 4.17 ainda é possível observar outro núcleo com expressivo transporte de volume, localizado em longitude aproximada de 45ºW e profundidades abaixo dos 579 metros. Esta provavelmente é a parcela superior da corrente APAN, ou então, de outra corrente proveniente da bifurcação intermediária. Porém seria necessário analisar maiores profundidades desta seção para comprovar estas afirmativas, descaracterizando o objetivo principal deste trabalho. Devido à ausência da CCI nesta seção, os TVIs das três massas d águas foram negativos durante toda a série temporal. A análise das médias anuais do TVI de cada massa d água revela a AT como a menor contribuinte ao TVI total da seção, com poucas exceções. Esta massa d água também possui as menores variabilidades interanuais. A AIA é a segunda mais importante contribuinte ao TVI total da Seção e apresenta variabilidades 45

59 mais acentuadas do que a massa d água AT. A massa d água com maior contribuição ao TVI total nesta seção é a ACAS, apresentando variabilidades interanuais bem marcadas. As variabilidades interanuais na ACAS e na AIA estão relacionadas, provavelmente, com as variações da bifurcação em nível intermediário. A série temporal dos transportes de volume integrado (TVI) nas massas d água AT, ACAS e AIA estão apresentados na Figura Figura 4.18: Médias anuais do transporte de volume integrado (TVI) referente as massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 30ºS. Valores negativos indicam sentido sul. Nesta seção o TVI da ACAS e da AIA, na maior parte da série temporal, estão fase, ou seja, o enfraquecimento ou intensificação da primeira representa simultaneamente o enfraquecimento ou intensificação da segunda, Figura Este é mais um indicio da importância da bifurcação intermediária ao transporte de volume dessas duas massas d água. O somatório, a média e o desvio padrão da série temporal do TVI das massas d águas estudadas e TVI total da Seção 30ºS estão apresentados na Tabela 4.5. Esta Tabela confirma a massa d água ACAS como a maior contribuinte ao transporte volume integrado total da Seção, seguida pela AIA e AT, respectivamente. 46

60 A análise da média e do desvio padrão confirma o TVI na massa d água AT como a menor contribuinte ao TVI total da Seção. A ACAS é a principal contribuinte, seguida pela AIA. Tabela 4.5: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do TVI de cada massa d água estudada e do TVI total da Seção 30ºS. Massas D água Total da Seção AT ACAS AIA Somatório do transporte de volume (Sv) -8648,8-1524,5-4865,8-2258,5 Seção 30ºS Média do transporte de volume (Sv) -16,3-2,8-9,2-4,2 Desvio Padrão do Transporte (Sv) 6,1 1,6 3,8 2,3 Intervalos de referência (m) 0m a 0m a m a m 1139m m m a 1139m O fluxo advectivo de calor na seção 30ºS ocorre principalmente ao nível da massa d água ACAS. Porém, a AT também é responsável por uma parcela significativa do fluxo advectivo de calor nesta seção. A AIA é a menor contribuinte ao fluxo advectivo de calor. A Figura 4.19 representa a distribuição vertical climatológica do fluxo advectivo de calor na Seção 30ºS. O núcleo observado em longitude aproximada de 45ºW e profundidades abaixo dos 579 metros no transporte de volume, não é expressivo ao fluxo advectivo de calor. A diminuição da importância deste núcleo para o fluxo advectivo de calor está associada, provavelmente, ao fato desta ser uma corrente fria. 47

61 Figura 4.19: Média de toda série temporal da distribuição vertical do fluxo advectivo de calor, em TW, na Seção.30ºS. Valores negativos indicam sentido sul. As médias anuais da série temporal do FACI nas três massas d água, também indicam a ACAS como a mais expressiva no transporte advectivo de calor, seguida pela AT e AIA, respectivamente. A ACAS proporciona as maiores variabilidades interanuais quando comparadas com as outras duas massas d água. A série temporal do FACI nas massas d água AT, ACAS e AIA estão apresentados na Figura Como as três massas d água são transportadas principalmente pela CB nesta seção, os FACI destas massas d água também estão em fase, ou seja, a intensificação ou enfraquecimento do FACI da ACAS, por exemplo, representa a intensificação ou enfraquecimento do FACI das outras duas massas d água estudadas. Esta afirmativa também demonstra a importância da bifurcação intermediária ao fluxo advectivo de calor. 48

62 Figura 4.20: Médias anuais do fluxo advectivo de calor integrado (FACI) nas massas d água AT, ACAS e AIA da Seção 30ºS. Valores negativos indicam sentido sul. As medidas estatísticas da contribuição de cada massa d água ao FACI total da Seção 30ºS estão apresentadas na Tabela 4.6. As massas d água mais importantes ao FACI total da Seção são ACAS, AT e AIA, respectivamente. Seção 30ºS Tabela 4.6: Somatório, média e desvio padrão da série temporal do FACI de cada massa d água estudada e do FACI total da Seção 30ºS. Massas D água Total da Seção AT ACAS AIA Somatório do fluxo advectivo de calor (TW) Média do fluxo advectivo de calor (TW) -923,8-260,1-555,0-108,6 Desvio Padrão do Fluxo (TW) 336,5 146,2 240,6 55,9 Intervalos de referência (m) 0m a 0m a m a m 1139m m m a 1139m 49

63 Ao concluir a análise dos resultados referentes à Seção 30ºS observa-se que diferentemente das Seções 23ºS e 25ºS, a ACAS é a maior contribuinte ao transporte de volume e ao fluxo advectivo de calor. 4.7 Variabilidade Interanual Os próximos parágrafos são dedicados ao estudo da variabilidade interanual na série temporal. Para realizar esta análise foram utilizados os resultados do espectro de ondaletas e o estudo de eventos selecionados Análise de Ondaletas A utilização da análise de ondaletas auxiliou na verificação de quais trechos do tempo (eventos) têm mais significância energética e em que freqüências (períodos de oscilação) estes eventos ocorriam. Os dados utilizados nesta avaliação foram os transportes de volume integrado (TVI) total de cada seção e os fluxos advectivo de calor integrado (FACI) total de cada seção. O comprimento da série temporal de 528 meses permitiu a avaliação interanual, com resultados confiáveis, para períodos de oscilação de até 16 anos. A Figura 4.21 ilustra o resultado obtido pela ondaleta do transporte de volume integrado total nas Seções 23ºS (superior), 25ºS (meio) e 30ºS (inferior). Nos espectros das ondaletas, à esquerda, a linha cheia preta nas bordas dos resultados é o cone de influência, os resultados não inclusos neste cone devem ser negligenciados por não possuírem confiança estatística. Os contornos em linha preta representam os eventos com mais de 95% de significância estatística. É possível observar a presença de eventos significativos na segunda metade da década de 1960, com períodos de oscilação de 4 anos, nas seções 23ºS e 25ºS. A primeira metade da década de 1970 apresenta eventos estatisticamente significativos nas três seções estudadas, com período de oscilação de 2 anos. Nesta mesma época, a Seção 30ºS apresenta sobreposto outro evento estatisticamente significante, porém com período de 50

64 oscilação de 4 anos. O evento centrado em 1989 também é significativo às três seções, porém o período de oscilação nas seções 23ºS e 30ºS é predominantemente de 2 anos e na seção 25ºS o período de oscilação é de 1 ano. Os espectros globais das ondaletas, à direita, revelam que os períodos de oscilação com maior energia estão concentrados entre 2 e 8 anos para as três seções analisadas. Este período de variabilidade sugere relação com os eventos El-Niño/Oscilação Sul (ENOS) que ocorrem sobre o Pacífico Equatorial (Cane et al., 1986; Shiotani, 1992; Moy et al., 2002). Além disso, a análise da série temporal da anomalia no TSM da região Niño 3.4 do Pacífico Equatrial, conhecida como Ocean Niño Index (ONI) e demonstrada no Apêndice 7.3, revela que os eventos El Niño/La Niña são coincidentes com os eventos estatisticamente significativos descritos neste trabalho. Figura 4.21: À esquerda, espectro das ondaletas do transporte de volume integrado total para as três seções estudadas. À direita, os espectros globais das ondaletas para suas respectivas seções. A linha tracejada demonstra o nível de significância de 95%. 51

65 Períodos de variabilidade mais longos, entre 8 e 16 anos, também puderam ser percebidos, porém estes eventos não tem mais de 95% de significância estatística e alguns estão fora do intervalo de confiança no espectro das ondaletas. Os resultados obtidos para o fluxo advectivo de calor integrado total das Seções estão demonstrados na Figura A posição temporal dos eventos com mais de 95% de significância estatística é bastante similar ao apresentado sobre o transporte de volume integrado total. A principal diferença está na ausência da significância estatística do evento da primeira metade da década de 1970 para as Seções 23ºS e 25ºS. Os espectros globais das ondaletas evidenciam que os períodos de oscilação mais energéticos estão entre 2 e 8 anos. Figura 4.22: À esquerda, espectro de ondaleta do fluxo advectivo de calor integrado total para as três seções estudadas. À direita, energia da ondaleta para suas respectivas seções. A linha tracejada demonstra o nível de significância de 95%. 52

66 4.7.2 Estudos de eventos selecionados A partir do espectro ondaletas, os anos de 1965 e 1989 foram selecionados para representar os cenários de variabilidade na circulação atmosférica e oceânica sobre a área de estudo. Como os resultados desta análise para o TVI e o FACI são bastante similares, o estudo dos eventos selecionados referir-se-á apenas ao transporte de volume integrado (TVI) e análise da anomalia do vento local Evento de 1965 O evento de 1965 obteve índice acima dos 95% de significância estatística nas Seções de 23ºS e 25ºS. Na Seção 23ºS, o TVI total da seção e das massas d água ACAS e AIA aumentaram acima do desvio padrão. Na Seção 25ºS, apenas o TVI total da seção elevou-se acima do desvio padrão, porém a ACAS obteve o TVI positivo, após alguns anos de valores negativos e ocorreu intensificação do TVI no nível referente à AIA, Figura Em ambas as seções, o TVI no nível referente à AT manteve-se dentro do desvio padrão. Na seção 30ºS, o TVI total da seção e das três massas d água estiveram próximos da média climatológica. A Tabela 4.7 lista os TVIs total e referentes as três massas d água de todas as seções para o ano de Tabela 4.7: Valores do TVI total e das massas d água das no ano de Seções TVI Total AT ACAS AIA 23ºS 12,04 Sv -1,71 Sv 5,31 Sv 8,45 Sv 25ºS 6,00 Sv -2,49 Sv 2,59 Sv 5,90 Sv 30ºS -16,79 Sv -3,11 Sv -9,50 Sv -4,17 Sv A Figura 4.23 é a representação da anomalia da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em toda a área estudada. A análise destes vetores revela o enfraquecimento da circulação atmosférica em baixos níveis para toda área estudada. 53

67 Figura 4.23: Anomalia da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em superfície no ano de A análise da anomalia da pseudo-tensão de cisalhamento do vento indica que as alterações no TVI das massas d água não depende apenas dos fatores atmosféricos locais, pois a AT não apresentou variação no transporte que superasse o desvio padrão. As circulações oceânicas referentes aos níveis da AT e da AIA mantiveram basicamente as mesmas feições identificadas no estado climatológico, Figuras 4.2 e 4.4. Na circulação referente a ACAS, a bifurcação da recirculação subsuperficial está localizada na região entre 24ºS e 26ºS, ou seja, a bifurcação de subsuperfície migrou para sul de sua latitude climatológica, Figura A migração da bifurcação da recirculação subsuperficial para sul explicaria o aumento dos valores positivos dos TVIs totais e nas massas d água ACAS e AIA das seções 23ºS e 25ºS. 54

68 Figura 4.24: Campo de velocidade da circulação oceânica no ano de 1965, referente à massa d água ACAS. Os retângulos vermelhos representam a região da bifurcação da recirculação de subsuperfície. A linha vermelha representa a velocidade meridional zero Evento de 1989 O evento centrado em 1989 obteve significância estatística acima dos 95% nas três seções estudadas, porém o período de oscilação não é o mesmo para as três seções. Nas seções 23ºS e 30ºS a freqüência predominante é de 2 anos e na seção 25ºS a freqüência predominante é de 1 ano. Dentro deste evento, o ano de 1989 foi selecionado para representar o cenário de variabilidade na circulação atmosférica e oceânica sobre a área de estudo. Diferentemente do evento anterior, a variação ocorrida em 1989 parece estar associada ao enfraquecimento dos TVIs nos níveis das massas d água ACAS e AIA. O TVI ao nível da massa d água AIA apresenta enfraquecimento acima do desvio padrão nas três seções estudadas. Curiosamente, os valores nas três seções estão próximos a zero. O TVI ao nível da ACAS apresenta valores negativos nas três Seções, mas apenas nas seções 23ºS e 30ºS a variação do TVI estava acima do desvio padrão. O TVI ao nível da AT manteve-se dentro do desvio 55

69 padrão nas três seções analisadas. Após o estudo da variação do TVI nas três massas d água, é importante citar que apenas o TVI total da Seção 30ºS apresentou variação acima do desvio padrão. A Tabela 4.8 lista os TVIs total e referentes às três massas d água de todas as seções para o ano de Tabela 4.8: Valores do TVI total e das massas d água das no ano de Seções TVI Total AT ACAS AIA 23ºS -2,08 Sv -2,64 Sv -0,18 Sv 0,73 Sv 25ºS -2,74 Sv -2,34 Sv -1,27 Sv 0,86 Sv 30ºS -8,58 Sv -1,89 Sv -5,24 Sv -1,43 Sv A Figura 4.25 ilustra o campo anômalo da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em superfície para a região estudada. Nota-se um padrão de enfraquecimento na circulação atmosférica em baixos níveis, similarmente ao ocorrido no ano de Figura 4.25: Anomalia da pseudo-tensão de cisalhamento do vento em superfície para o ano de

70 Apesar do TVI referente à AIA ter enfraquecido em valores maiores do que o desvio padrão, a circulação oceânica está intensificada a este nível. Estes resultados, provavelmente, estão relacionados com a feição de meso-escala posicionada ao longo das três seções estudadas, tornando o fluxo sentido norte equiparável ao fluxo sentido sul. Além disso, a bifurcação intermediária migrou para sul e está abaixo da latitude 30ºS, Figura Figura 4.26: Campo de velocidade da circulação oceânica no ano de 1989, referente à massa d água AIA. O retângulo vermelho representa a região da bifurcação da recirculação intermediária. A linha vermelha representa a velocidade meridional zero. É necessário considerar também que a comparação entre os diagramas T-S das informações obtidas no BNDO e dos resultados gerados pela reanálise SODA para o mês de março de 1989, revela a ocorrência de discordância entre as informações ao nível da ACAS e ao nível da AIA, Apêndice 7.2. A partir da anomalia da densidade da água do mar na seção 25ºS para o ano 1989, percebe-se uma variação aos níveis da AIA e da ACAS, assim, é possível que o enfraquecimento dos TVIs neste ano estejam relacionados com a variação dos limites de integração das massas d água. A Figura 4.27 demonstra a anomalia da densidade da água do mar na seção 25ºS para o ano de

71 Figura 4.27: Anomalia da densidade da água do mar, em sigma-t, na seção 25ºS para o ano de Após a análise destes dois eventos é possível constatar que ambos apresentam o mesmo padrão de enfraquecimento da circulação atmosférica em baixos níveis e que os fenômenos oceânicos de subsuperfície e intermediário foram determinantes à variabilidade do TVI das seções. 5 DISCUSSÃO e CONCLUSÕES Apesar das limitações impostas pela modelagem numérica e da baixa resolução espaço-temporal dos dados oceanográficos assimilados no oceano Atlântico Sul (Boyer et al., 2006), a reanálise SODA v2.0.2 permitiu identificar as principais feições oceânicas presentes na área de estudo. O estudo da circulação oceânica ao nível da AIA indicou que a posição climatológica da bifurcação intermediária está localizada próxima à latitude 28ºS. Stramma & England (1999), através modelagem numérica e reanálise de dados observados, observaram a bifurcação intermediária localizada à latitude de 25ºS. Porém, em acordo 58

72 com este trabalho, Silveira (2000) relata que o eixo da bifurcação intermediária está localizado em torno da latitude 28ºS. As diferenças na localização da bifurcação intermediária estão associadas com a extensão da série temporal dos dados utilizados por cada autor, a resolução espacial dos dados observados e/ou da modelagem numérica e as poucas informações sobre o escoamento em níveis intermediários. As bifurcações de superfície e subsuperfície estão climatologicamente localizadas ao norte da latitude 23ºS, ou seja, fora da área de estudo. As principais feições oceânicas presentes na área de estudo estão associadas ao SiCB. As Seções 23ºS e 25ºS estão posicionadas ao norte da bifurcação intermediária, nestas seções a estrutura vertical do SiCB é composta pela CB fluindo em superfície e a CCI em níveis intermediários. A Seção 30ºS está ao sul da bifurcação intermediária, por isso apenas a CB está presente sobre a área de estudo. O transporte de volume integrado (TVI) da Corrente do Brasil já foi estimado por diversos autores (Silveira, 2007; Campos et al., 1995; Evans & Signorini, 1985). A distribuição não uniforme dos estudos, pois as regiões mais investigadas da CB estão relacionadas a ressurgência costeira de Cabo Frio e a Confluência Brasil-Malvinas, o método utilizado para estimar o TVI e o nível de velocidade nula adotado para delimitar a profundidade da CB são desafios na síntese das informações sobre o transporte de volume na região. A utilização dos limites isopicnais das massas d água é uma alternativa aos níveis de referência, pois são mais bem estudados e têm pequena variação ao longo do tempo. Nas seções acima da bifurcação intermediária, a CB flui principalmente ao nível da AT e camada superior da ACAS. Profundidades de referência abaixo deste nível minimizariam a estimativa do transporte da CB, pois incluiria a parte superior do fluxo da CCI. Da mesma forma, a estimativa de transporte da CCI deve incluir primordialmente a AIA, extrapolando para a massa d água ACS e para a camada inferior da ACAS. Ao sul da bifurcação intermediária, a estimativa do transporte de volume da CB deve incluir a AT, a AIA e principalmente, a ACAS. Com relação ao fluxo advectivo de calor a análise realizada nesta Dissertação é julgada inédita para o SiCB. As estimativas de fluxos de calor no oceano Atlântico Sul 59

73 disponíveis na bibliografia (Candella, 2007; Assad, 2006; Matano & Phinlander, 1993) se referem a toda bacia oceânica do oceano Atlântico Sul. As elevadas temperaturas da CB são determinantes ao fluxo advectivo de calor. A AT é a massa d água mais importante para este fluxo nas Seções 23º e 25ºS. Na Seção 30ºS, o maior fluxo advectivo de calor ocorre pela ACAS. As variabilidades interanuais do TVI e do FACI foram investigadas através da técnica de ondaletas e estudos de eventos selecionados. A técnica de ondaletas revelou que os períodos de oscilação com maior energia estão concentrados entre 2 e 8 anos para as três seções analisadas. Este período de variabilidade sugere relação com os eventos El- Niño/Oscilação Sul (ENOS) que ocorrem sobre o Pacífico Equatorial (Cane et al., 1986; Shiotani, 1992; Moy et al., 2002). As anomalias de TSM no Pacífico Equatorial Leste estão conectadas com as anomalias do rotacional do vento na bacia Sudoeste do Atlântico Sul e afetam a profundidade da ACAS (Torres Jr., 2005). Os transportes de volume e de calor no oceano Atlântico Sul também são influenciados pelos eventos ENOS, através de anomalias da tensão de cisalhamento do vento sobre a superfície do oceano (Assad, 2006). Dessa forma, o TVI e o FACI são afetados pelos eventos ENOS através da alteração da profundidade limite entre as massas d águas e da circulação oceânica do Atlântico Sul. Dentro dos eventos estatisticamente significativos, os anos de 1965 e 1989 foram selecionados para representar a alteração da circulação atmosférica e oceânica sobre a área de estudo. A circulação oceânica no ano de 1965 foi marcada pela intensificação do fluxo sentido norte nas Seções 23ºS e 25ºS, principalmente ao nível da massa d água ACAS. O aumento deste fluxo está associado com a migração da bifurcação de subsurperfície para a região entre as latitudes 24ºS e 26ºS. O ano de 1989 foi marcado pela diminuição da contribuição da massa d água AIA ao transporte de volume total da Seção. A avaliação da anomalia da densidade da água do mar e do diagrama T-S do mês de março de 1989, apresentado no Apêndice 7.2, indicam que estes resultados podem estar relacionados com variações das profundidades limites entre as massas d água estudadas. Com base nestas informações, conclui-se que a bifurcação intermediária é determinante à circulação oceânica e ao transporte de volume sobre a área de estudo. A elevada temperatura da camada superficial do oceano Atlântico Sudoeste demonstra-se a principal moduladora do fluxo advectivo de calor. A variabilidade interanual do TVI e do 60

74 FACI é influenciada pelos eventos ENOS que ocorrem no Pacífico Equatorial, através da alteração da profundidade limite entre as massas d águas e pela migração meridional das bifurcações de subsuperfície e intermediária. Outros estudos precisam ser realizados para investigar a relação entre a variabilidade interanual dos eventos ENOS com o transporte de volume e o fluxo advectivo de calor, bem como, as migrações das bifurcações de subsuperfície e intermediária. É necessário também ampliar as informações sobre o fluxo advectivo de calor relacionado ao SiCB. As informações assimiladas pela reanálise SODA v2.0.2 eram espacialmente escassas sobre a área de estudo (Boyer et al., 2006). Um conjunto de dados observados de forma sistemática sobre a PCB, poderia auxiliar na obtenção de reanálises com melhor resolução espacial e temporal. 61

75 6 BIBLIOGRAFIA Adcroft, A., Numerical algorithms for use in a dynamical model of the ocean. Tese de Pós-Doutorado. Faculdade Imperial, Londres, Adler, R. F., Coauthors. The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) monthly precipitation analysis (1979 present). J. Hydrometeor., 4, , Agência Nacional do Petróleo (ANP). Boletim Mensal da Produção de Petróleo e Gás Natural Setembro. Superintendência de Desenvolvimento e Produção Assad, L. P. F.. Influência do campo de vento anômalo tipo ENSO na dinâmica do Atlântico Sul. Tese de Doutorado em Engenharia Civil. COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro Baptista, M. C. Uma análise do campo de vento de superfície sobre o Oceano Atlântico tropical e sul usando dados do escaterômetro do ERS. Dissertação de Mestrado. INPE. 131p Boebel, O.; Schmid, C.; Zenk, W..Flow and recirculation of Antarctic Intermediate Water across the Rio Grande Rise. Journal of Geophysical Research, 102, Boebel, O.; Davis, R.E.; Ollitrault, M., Peterson,R.G.; Richardson, P.L., Schmid, C.; Zenk, W.. The Intermediate Depth Circulation of the Western South Atlantic. Geophysical Research Letters, 26,

76 Boyer, T.P., Antonov, J.I., Garcia, H.E., Johnson, D.R., Locarnini, R.A., Mishonov, A.V., Pitcher, M.T., Baranova, O.K., Smolyar, I.V.. World Ocean Database S. Levitus, Ed., NOAA Atlas NESDIS 60, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 190 pp., DVDs Calado, L. Dinâmica da interação da atividade de meso-escala da Corrente do Brasil com o fenômeno ressurgência costeria largo de Cabo Frio e Cabo de São Tomé, RJ. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo Calil Elias, L.M.. Variabilidade Interanual da Ressurgência de Cabo Frio RJ. Dissertação de Mestrado em Engenharia Oceânica. COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro Campos, E.J.D, Godoi, S.S., Ikeda, Y., Nonato, L.V., Gonçalves, J.E.. Summertime thermohaline structure of the Brazil Current Region between Santos (SP) and Rio de Janeiro (RJ). Bolm. Inst. occanogr., S Paulo, 42, Campos, E.J.D., Gonçalves, J.E., Ikeda, Y.. Water Mass Structure and Geostrophic Circulation in the South Brazil Bight - Summer of J. Geophys. Res., 100, Candella, R. N..Influência do Transporte no Estreito de Drake sobre a Circulação no Oceano Atlântico Sul. Tese de Doutorado em Engenharia Oceânica. COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro Cane, M. A.; Zebiak, S. E.; Dolan, S. C.. Experimental Forecasts of El Niño. Nature, 321, Carton, J.A., Giese, B.S.. A reanalysis of ocean climate using Simple Ocean Data Assimilation (SODA). Monthly Weather Review, 136,

77 Cataldi, M.. Estudo numérico da influência das anomalias da TSM do Atlântico Sul extratropical e do Pacífico Equatorial no regime hidrometeorológico das regiões Sul e Sudeste do Brasil. Tese de Doutorado em Engenharia Civil. COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro Chang, P.; Giese, B. S.; Ji, L.; Seidel, H. F.; Wang, F.. Decadal change in the southern tropical Pacific in a global assimilation analysis. Geophys. Res. Letters, 28, Comissão Interministerial para os Recursos do Mar (CIRM). Plano de Levantamento da Plataforma Continental brasileira. Brasília Decco, H. T.. Ondas de instabilidade tropical no Atlântico: uma abordagem sinótica utilizando dados de modelagem oceânica. Tese de doutorado em Engenharia Civil. COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro Dukowicz, J., Smith, R. D.. Implicit free-surface method for the Bryan-Cox- Semtner ocean model. J. Geophys. Res., 99, , Evans, D. L., Signorini, S. R., Miranda, L. B.. A note on the transport of the Brazil Current. Journal of Physical Oceanography, 13, Evans, D. L., Signorini, S. R.. Vertical structure of the Brazil Current. Nature, 315, Garfield, N.. The Brazil Current at subtropical latitudes. Dissertação de Mestrado. University of Rhode Island Gigliotti, E. S.. Medidas da variabilidade interanual marinha sobre a Plataforma Continental Sudeste do Brasil e sua relação com áreas de desova da sardinha-verdadeira (Sardinella brasiliensis). Dissertação de Mestrado. INPE. 169p

78 Jay, D. A.. Data Analysis Methods in Physical Oceanography. Eos Trans. AGU, 80(9), 106p Johnson, D.R., Boyer, T.P., Garcia, H.E., Locarnini, R.A., Mishonov, A.V., Pitcher, M.T., Baranova, O.K., Antonov, J.I., Smolyar, I.V.. World Ocean Database Ed. Sydney Levitus, NODC Internal Report 18, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 160 pp, Large, W., McWilliams, J., Doney, S.. Oceanic vertical mixing: A review and a model with nonlocal boundary layer parameterization. Rev. Geophys., 32, , Lau, K.-M., H.-Y. Weng,. Climate signal detection using wavelet transform: How to make a time series sing. Bull. Amer. Meteor. Soc., 76, No. 12, Lemos, C.F.; Calbete, N.O. Sistemas frontais que atuaram no litoral do Brasil (Período ). Climanálise Especial. v. 11, INPE Matano, R. P.; Philander, G. H.. Heat and Mass Balances of the South Atlantic Ocean Calculated From a Numerical Model. Journal of Geophysical Research, 98, Millero, F.J. and Poisson, A International one-atmosphere equation of state of seawater. Deep-Sea Res. Vol28A(6) pp Miranda, L.B.. Forma de correlação T-S de massa de água das regiões costeira e oceânica entre o Cabo de São Tomé (RJ) e a Ilha de São Sebastião (SP), Brasil. Boletim Instituto Oceanográfico, São Paulo, 33(2): Morettin, P. A.. Ondas e ondaletas :da análise de Fourier à análise de ondaletas. São Paulo. Edusp, p. 65

79 Morlet, J.. Sampling theory and wave propagation. in: Chen, C.H. (Ed.), Acoustic Signal/Image Processing and Recognition. Springer-Verlag, New York, v.1, , Moy, C. M., Seltzer, O. G.; Rodbell, D. T.; Anderson, D. M.. Variability of El Niño/Southern Oscillation activity at millennial timescales during the Holocene epoch. Nature, 420, Muehe, D. Erosão e progradação do litoral brasileiro. Ministério do Meio Ambiente Peterson, R. G.; Stramma, L. Upper-level circulation in the south atlantic ocean. Progress in Oceanography. V 26, Issue 1, doi: / (91) Pezzi, L. P.; Souza, R.; Azevedo, O.; Wainer, I.; Mata, M. M.; Garcia, C. A. E.; Camargo, R.. Multi-year measurements of the oceanic and atmospheric boundary layers at the brazil-malvinas confluence region. Journal Geophysical Research, 114, Robertson, A. W.; Mechoso, C. R.. Interannual and interdecadal variability of the south atlantic convergence zone. Monthly Weather Review, v. 128, p Rodrigues, R. R.; Lorenzzetti, J. A.. A numerical study of the effects of bottom topography and coastline geometry on the Southeast Brazilian coastal upwelling. Cont. Shelf Research, 21, Schott, F. A., Stramma, L., Wang, W., Giese, B.S., Zantopp, R.. Pacific subtropical cell variability in the SODA 2.0.2/3 assimilation. Geophysical Research Letters,

80 Shiotani, M.. Annual, Quasi-Biennial, and El Niño-Southern Oscillation (ENSO) Time-Scale Variations in Equatorial Total Ozone. Journal of Geophysical Research, 97, Signorini, S. R.. Contribuição ao estudo da circulação e do transporte de volume da corrente do brasil entre o cabo de São Tomé e a Baia de Guanabara. Bolm. Inst. oceanogr. S Paulo, 25, Signorini, S. R.. On the circulation and the volume transport of the Brazil Current between the Cape of São Tomé and Guanabara Bay. Deep Sea Research, 25, Signorini, S. R., Miranda, L. B., Evans, D. L., Stevenson, M. R., INOSTROZA, H. M.. Corrente do Brasil: estrutura térmica entre 19 e 25 S e circulação geostrófica. Bolm. Inst oceanogr., S Paulo, 37, Silveira, I. C. A.. O Sistema Corrente do Brasil na Bacia de Campos, RJ. Tese de Livre Docência. Universidade de São Paulo Silveira, I. C. A., Schmidt, A. C. K., Campos, E. J. D., Godoi, S. S., Ikeda, Y.. A Corrente do Brasil ao largo da costa leste brasileira. R. bras. Oceanogr., 48(2), Silveira, I. P.. Estudo de anomalias oceânicas e atmosféricas na região da Confluência Brasil-Malvinas. Dissertação de Mestrado em Meteorologia Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Smith, R. D., Dukowicz, J. K., Malone, R. C.. Parallel ocean general circulation modeling. Physica D, 60, 38 61,

81 Smith, W. H. F., Sandwell, D. T.. Global seafloor topography from satellite altimetry and ship depth soundings. Science, 277, , Soutelino, R. G. A origem da Corrente do Brasil. Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo Souza, J. M.. Mar Territorial, Zona Econômica Exclusiva ou Plataforma Continental? Revista Brasileira de Geofísica, Vol. 17(1), Stramma,L. The Brazil current transport south of 23 S. DeepSea Res., 36, Stramma,L. & England, M. On the water masses and mean circulation of the South Atlanti ocean. Journal Geophys. Res., 104(C9): Sverdrup, H. U., Johnson, M. W., Fleming, R. H.. The Oceans, Their Physics, Chemistry, and General Biology. New York. Prentice-Hall Torrence, C., Compo, G.P.. A Practical Guide to Wavelet Analysis. Bulletin of the American Meteorological Society. Vol. 79, No. 1, 61-78, Torres Jr, A.R. Estudo numérico sobre tele-conexão atmosférica entre fenômenos oceânicos do Pacífico Equatorial e do Atlântico Sul. Tese de Doutorado em Engenharia Oceânica. COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro Unesco. Algorithms for computation of fundamental properties of seawater. Tech. Pap. in Mar. Sci., No. 44, 53 pp Zemba, J. C.. The Structure and Transport of the Brazil Current between 27º and 36º South. Tese de Doutorado. Woods Hole Oceanographic Institution

82 7 APÊNDICE Apêndice 7.1 A Tabela abaixo relacionada a resolução espacial do nível Z da reanálise oceânica com a profundidade, em metros, para os limites de integração dos transporte de volume e advectivo de calor. O limite de integração das estimativas dos transportes meridionais da massa Água Tropical é dado pela superfície livre do mar, na parte superior, e o limite inferior é observado sempre entre os níveis Z 14 e 17, ou seja, profundidades entre 171m e 268m. Tabela 7.1: Relação entre o nível Z da reanálise oceânica e a profundidade em metros. Nível Z Profundidade (m) Nível Z Profundidade (m) Este limite para a massa ACAS é constituído pelo limite inferior da AT, entre os níveis 14 e 17 como dito no parágrafo anterior e os níveis Z 20 e 22, correspondentes as profundidades de 465m e 729m, respectivamente. A camada de integração da massa AIA está representada pelo limite inferior da ACAS, descrito no parágrafo anterior até o nívez Z 24 ou 1139m de profundidade. Assim, a estimativa total da seção é referente a integração dos valores encontrados para os transportes entre os níveis 1 e 24, ou seja, as profundidades de 0m até 1139m, respectivamente. 69

83 Apêndice 7.2 Esta seção se refere a comparação entre os diagramas T-S realizados a partir da Base SODA e dos dados disponibilizados pelo Banco Nacional de Dados Oceanográficos (BNDO). Os dados do BNDO utilizados foram coletados nos períodos de: 1 a 6 de março de 1989, 3 a 7 de abril de 1990 e 1 a 9 de junho de Estas são as três maiores séries de dados observados sobre a PCB durante o período contemplado pela base SODA, dispondo de , e informações de salinidade e temperatura, respectivamente. Os resultados da reanálise SODA utilizados no diagrama T-S estão delimitados pelos retângulos verdes na Figura 7.1. Estas informações têm resolução horizontal de 0,5º x 0,5º e vertical conforme apresentado no Apêndice 7.1. Os diagramas T-S representam a sobreposição das informações de temperatura e salinidade do BNDO e dos respectivos meses da reanálise SODA. Por se tratar de avaliação entre dados com resolução diária (SODA) e informações com resolução mensal (SODA) é esperada diferença nos resultados, principalmente nos níveis superficiais, porém para março de 1989 esta discordância entre as informações superou as expectativas. Neste mês as variações estão presentes ao nível das massas d água ACAS e AIA. Nos demais meses os diagramas T-S entre as duas bases de dados são bastante similares, apresentando pequenos desvios. Os demais diagramas demonstram ampla similaridade entre as duas bases de informações. É possível que estes dados do BNDO tenham sido assimilados pela reanálise SODA, caracterizando as informações como não independentes. Mesmo assim, estas informações demonstram que a reanálise SODA apresenta uma boa representação das características das massas d água sobre a área de estudo. O diagrama T-S e os limites isopicnais são similares aos encontrados em bibliografia (Stramma & England, 1999; Silveira, 2007). 70

84 Figura 7.1: Na esquerda estão representados os pontos de coleta dos dados do BNDO, círculos vermelhos e os pontos da grade da base SODA utilizados no diagrama T-S, delimitados pelos retângulos verdes. O contorno da linha de costa está apresentado em azul. O mês e ano de análise estão dispostos acima de cada figura. Na direita, estão os diagramas T-S, em vermelho os dados do BNDO e em verde os resultados da reanálise SODA. As linhas isopicnais estão apresentadas em azul, amarelo e marrom, respectivamente, para os limites AT-ACAS (25,67 sigma-t), ACAS-AIA (26,89 sigma-t) e AIA-ACS/APAN (27,36 sigma-t). O de dados do BNDO utilizados é apresentado acima de cada digrama T-S. 71

85 Apêndice 7.3 Figura 7.2: Representação temporal dos eventos El Niño/ La Niña a partir do Ocean Niño Index. Fonte: NOAA. 1