ANÁLISE ESPAÇO-TEMPORAL DO VÓRTICE DE ABROLHOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA BRUNO SCHERR MARTINS ANÁLISE ESPAÇO-TEMPORAL DO VÓRTICE DE ABROLHOS VITÓRIA 2011

BRUNO SCHERR MARTINS ANÁLISE ESPAÇO-TEMPORAL DO VÓRTICE DE ABROLHOS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Oceanografia, do Departamento de Oceanografia e Ecologia (DOC) da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Oceanografia. Orientador: Prof. Dr. Renato David Ghisolfi. VITÓRIA 2011

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA BRUNO SCHERR MARTINS ANÁLISE ESPAÇO-TEMPORAL DO VÓRTICE DE ABROLHOS COMISSÃO EXAMINADORA Prof. Dr. Renato David Ghisolfi ORIENTADOR UFES/DOC Dr. Alexandre Braga Coli EXAMINADOR EXTERNO CEPEMAR Msc. Carlos Augusto Fonseca EXAMINADOR EXTERNO CEPEMAR

ANÁLISE ESPAÇO-TEMPORAL DO VÓRTICE DE ABROLHOS por Bruno Scherr Martins Submetido como requisito parcial para a obtenção de grau de Oceanógrafo na Universidade Federal do Espírito Santo Novembro de 2011 Bruno Scherr Martins Por meio deste, o autor confere ao Colegiado do Curso de Oceanografia e ao Departamento de Oceanografia da UFES permissão para reproduzir e distribuir cópias parciais ou totais deste documento de trabalho de conclusão de curso para fins não comerciais. Assinatura do autor... Curso de graduação em Oceanografia Universidade Federal do Espírito Santo 29 de novembro de 2011 Certificado por... Prof. Dr. Renato David Ghisolfi (Orientador) Certificado por... Dr. Alexandre Braga Coli Examinador Externo CEPEMAR Certificado por... Msc. Carlos Augusto Fonseca Examinador Externo CEPEMAR Aceito por... Ângelo Fraga Bernardino Prof. Coordenador do Curso de Oceanografia Universidade Federal do Espírito Santo CCHN/DOC/UFES

iv AGRADECIMENTOS Faltam palavras para expressar meu agradecimento por tudo àquilo que Deus fez por mim. Desde sempre Ele tem me iluminado e mais uma vez permitiu que eu cumprisse mais uma etapa da minha vida, me dando força, paciência e determinação. Agradeço a Agência Nacional de Petróleo (ANP) por ter financiado essa pesquisa. Agradeço ao meu orientador Renato D. Ghisolfi pelos ensinamentos e perfeccionismo. Sou grato a minha mãe Vânia por todo amor, apoio, todos os mimos e abraços recebidos nesses anos todos. Agradeço ao meu pai, Nilo, por sempre acreditar em mim e por estar sempre pronto a me ajudar. Agradeço ao meu avô Walter de quem jamais esquecerei -, pelo amor, carinho e exemplo de vida. À minha avó Irene pelas incansáveis orações e por dar sempre aquele mimo de vó. Ao meu vovô Mimi e vovó Nidi, que sempre me amaram muito. Agradeço ao meu irmão e todo o restante da família por tantos momentos felizes. À minha namorada linda, Lívia, por todo apoio e carinho. Sou grato aos meus amigos do bairro por tantas aventuras nesses anos todos, aos do Laboratório, por tantas tardes divertidas, e aos de classe, por fazerem desses quatro anos de faculdade os melhores da minha vida. Agradeço a todos aqueles que de uma forma ou de outra, contribuíram para que essa conquista se realizasse.

v RESUMO A costa leste brasileira é caracterizada por um complexo sistema de Correntes de Contorno Oetes associado a uma margem continental com diversificadas feições fisiográficas. Nos estratos superiores da coluna d água e em seu caminho para sul, a Corrente do Brasil fecha o giro Subtropical do Atlântico Sul. A CB tem escoamento estreito e bem definido ao largo da margem continental brasileira acompanhando os contornos batimétricos da quebra de plataforma. Apesar disso, é considerada uma corrente relativamente fraca, se comparada com outras correntes desse tipo. Todavia, a intensa atividade de meso-escala é uma das características marcantes dessa corrente a qual proporciona a formação de meandros e vórtices ao longo de seu deslocamento. Um dos vórtices da CB é o Vórtice de Abrolhos. A partir da hipótese de que o Vórtice de Abrolhos fosse permanente com relação ao tempo e robusto nas primeiras centenas de metros da colunada d água, surgiu a motivação para o presente trabalho. Para isso, os resultados assimilados do modelo hidrodinâmico HYCOM na resolução 1/12 para os anos de 2004, 2005 e 2006 foram mediados anual e sazonalmente e perfis horizontais e verticais de campos hidrodinâmicos/térmicos foram analisados. Por fim, o Vórtice de Abrolhos se mostrou perene durante os anos de 2004, 2005 e 2006; centrado aproximadamente em 19 S; apresentando variação sazonal na forma do anel e abrangência vertical restrita em média aos 400 m de profundidade.

vi LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Representação esquemática da Corrente do Golfo.... 16 Figura 2 O sistema de correntes de contorno oeste da costa brasileira.... 17 Figura 3 - Padrão de circulação ao largo do banco de Abrolhos.... 18 Figura 4 - Topografia e fisiografia da margem continental brasileira.... 20 Figura 5 - Eesquema de coordenadas híbridas do modelo HYCOM.... 22 Figura 6 - Perfis horizontais do padrão de circulação dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)... 27 Figura 7 Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para os anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)... 28 Figura 8 - Perfis horizontais do padrão de circulação para o verão dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)... 32 Figura 9 - Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para o verão dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c).... 33 Figura 10 - Perfis horizontais do padrão de circulação para o outono dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)... 34 Figura 11 - Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para o outono dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c).... 35 Figura 12 - Perfis horizontais do padrão de circulação para o inverno dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)... 36 Figura 13 - Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para o inverno dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)..... 37 Figura 14 - Perfis horizontais do padrão de circulação para a primavera dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)... 38 Figura 15 Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para a primavera dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c)..... 39 Figura 16 - Posicionamento dos centros de giro do Vórtice de Abrolhos para as diferentes estações dos anos amostrados.... 41

vii Figura 17 - Variação sazonal do diâmetro do Vórtice de Abrolhos.... 41 Figura 18 - Separação e captura de uma parcela do fluido ao longo de vórtices em um jato meandrante... 53 Figura 19 - O efeito de curvatura (a) e efeito beta (b) num jato... 54 Figura 20 - Conservação de volume e circulação de uma parcela de fluido sob squeezing e stretchig vertical.... 55 Figura 21- Perfis horizontais do padrão de circulação para janeiro (a) e fevereiro (b) de 2004.... 58 Figura 22 - Perfis horizontais do padrão de circulação em 20m de profundidade para março (a), abril (b) e maio (c) de 2004.... 59 Figura 23 - Perfis horizontais do padrão de circulação para junho (a), julho (b) e agosto(c) de 2004... 60 Figura 24 - Perfis horizontais do padrão de circulação para setembro (a), outubro (b) e novembro de 2004... 61 Figura 25 - Perfis horizontais do padrão de circulação para dezembro de 2004.... 62 Figura 26 - Perfis horizontais do padrão de circulação para janeiro de 2005... 62 Figura 27 - Perfis horizontais do padrão de circulação para fevereiro (a), março (b) e abril (c) de 2005.... 63 Figura 28 - Perfis horizontais do padrão de circulação para maio (a), junho (b) e julho (c) de 2005.... 64 Figura 29 - Perfis horizontais do padrão de circulação para agosto (a), setembro (b) e outubro (c) de 2005.... 65 Figura 30 - Perfis horizontais do padrão de circulação para novembro (a) e dezembro (b) de 2005.... 66 Figura 31 - Perfis horizontais do padrão de circulação para janeiro (a), fevereiro (b) e março (c) de 2006.... 67 Figura 32 - Perfis horizontais do padrão de circulação para abril (a), maio (b) e junho (c) de 2006.... 68

viii Figura 33 - Perfis horizontais do padrão de circulação para julho (a), agosto (b) e setembro (c) de 2006... 69 Figura 34 - Perfis horizontais do padrão de circulação para outubro (a), novembro (b) e dezembro (c) de 2006... 70

ix LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Resultados da análise sazonal para os três anos de amostragem. 29 Tabela 2 Índice de correlação entre os parâmetros analisados.... 41

x LISTA DE ABREVIAÇÕES CCO s - Correntes de Contorno Oeste CSE - Corrente Sul-equatorial BiCSE - Bifurcação da Corrente Sul Equatorial CB - Corrente do Brasil SNB - Subcorrente Norte do Brasil BA - Banco de Abrolhos VAb - Vórtice de Abrolhos CG - Corrente do Golfo CCI - Corrente de Contorno Intermediária AT - Água Tropical ACAS - Água Central do Atlântico Sul AIA - Água Intermediária Antártica ACS - Água Circumpolar Superior TSM - Temperatura Superficial Marinha HYCOM - Hybrid Coordinate Ocean Model MYCOM - Miami Isopycnic Coordinate Ocean Model NOGAP - Navy Operational Global Atmospheric Prediciton System NAVOCEANO - Naval Oceanography Office GDEM3 - Gerneralized Environment Model version 3.0 NCODA - Navy Coupled Ocean Data Assimilation

xi SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO... 12 2. OBJETIVOS... 14 2.1 Objetivos Específicos... 14 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 15 3.1 As Correntes de Contorno Oeste e os Vórtices... 15 3.1.1 O vórtice de Abrolhos... 18 4. METODOLOGIA... 20 4.1 Área de Estudo... 20 4.2 O Modelo Hycom e a Simulação Global... 21 4.3 Metodologia de Análise de Resultados... 23 5. RESULTADOS... 25 5.1 Amostragem Anual... 25 5.2 Amostragem Sazonal... 29 5.3 Análise Comparativa... 40 6. DISCUSSÃO... 42 7. CONCLUSÃO... 45 8. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS... 46 9. REFERÊNCIAS... 47 ANEXO A - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA... 51 1. Vórtices... 51 2. Instabilidades... 51 3. Vorticidade... 52 4. Efeitos da Topografia... 55 ANEXO B MÉDIAS MENSAIS... 58

12 1. INTRODUÇÃO A costa leste brasileira é caracterizada por um complexo sistema de Correntes de Contorno Oeste (CCO s) localizados na região do talude continental (Figura 2). As CCO s, intensas e estreitas, são caracterizadas por grande variabilidade temporal e espacial e a essas correntes são associados fenômenos de mesoescala, como vórtices (ou anéis), que constituem alguns dos processos físicos mais energéticos dos oceanos. Por este motivo, é necessário um profundo conhecimento acerca de sua física bem como de suas interações com o ambiente que os envolve (correntes, topografia). Nos estratos superiores da coluna d água e em seu caminho para sul, a Corrente do Brasil (CB) fecha o giro Subtropical do Atlântico Sul (PETERSON & STRAMMA, 1991). A CB tem escoamento estreito e bem definido ao largo da margem continental brasileira acompanhando os contornos batimétricos da quebra de plataforma (SILVEIRA et al., 2000). Apesar disso, é considerada uma corrente relativamente fraca, se comparada com outras CCO s (PETERSON & STRAMMA, 1991; SILVEIRA et al., 2000). Todavia, a intensa atividade de meso-escala é uma das características marcantes dessa corrente a qual proporciona a formação de meandros e vórtices ao longo de seu deslocamento. Essas feições apresentam importante papel na troca de nutrientes entre águas da plataforma e de oceano aberto e, eventualmente, contribuem para um aumento da produtividade primária local, como identificado por Gaeta et al. (1999) para o Vórtice de Vitória. Um dos vórtices da CB - motivação do presente estudo - é o Vórtice de Abrolhos (VAb), que foi amostrado em cruzeiros oceanográficos de coleta de dados em períodos específicos dos anos de 2004 e 2005. O VAb se apresentou como um giro anticiclônico localizado ao largo do Banco de Abrolhos (BA) caracterizado como semi-permanente ao longo do tempo (Silveira et al.,2006; Soutelino, 2008). Ainda segundo Soutelino (2008), o vórtice não ultrapassaria verticalmente a camada de mistura. A partir desses resultados foi levantada a seguinte hipótese que serviu como motivação para o presente estudo: O vórtice de Abrolhos é uma feição anticiclônica e permanente ao largo do Banco de Abrolhos?.

13 O BA (Figura 4), local de ocorrência do VAb, se constitui de um sistema coralíneo que representa um ecossistema complexo cuja biodiversidade se destaca no oceano Atlântico Sul (MARCHIORO et al., 2005). A área ainda apresenta potenciais sítios de exploração e produção de petróleo cujos licenciamentos têm ocasionado embates entre governo, empresas e ambientalistas. Uma vez que a compreensão do ambiente é requisito básico para a utilização do mesmo de forma sustentável, o presente trabalho pretende fornecer informações científicas que possam subsidiar critérios técnicos na avaliação de estudos de derramamento de óleo e determinação de implantação de blocos exploratórios de petróleo, bem como na determinação de zonas de exclusão e de amortecimento perante aos impactos provenientes primordialmente de atividades petrolíferas ao largo do BA. Com isso, espera-se contribuir para o uso de práticas de conservação dos recursos costeiros e marinhos em sincronia com um desenvolvimento econômico sustentável.

14 2. OBJETIVOS Analisar a variação espaço-temporal do Vórtice de Abrolhos utilizando os resultados da simulação global assimilada do modelo Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) no período de 2004 a 2006. 2.1 Objetivos Específicos - Analisar a variabilidade inter-anual e sazonal do Vórtice de Abrolhos quanto à permanência da feição tal como descrita por Soutelino (2008). - Quantificar espacialmente o Vórtice de Abrolhos em relação ao seu diâmetro, profundidade máxima, velocidade meridional máxima e localização.

15 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 As Correntes de Contorno Oeste e os Vórtices As Correntes de Contorno Oeste (CCO s) fluem bordejando a quebra de plataforma continental e atuam como barreiras para o processo de mistura entre as distintas massas de água da plataforma e oceano aberto. A Corrente do Golfo (CG) é uma das CCO s mais intensas e meandrantes do planeta e localiza-se na costa leste da América do Norte. Ao afastar-se da costa, no Cabo Hatteras, a CG meandra e desenvolve estruturas vorticais que eventualmente se fecham e se desprendem do eixo principal na forma de anéis, de núcleo frio (ciclônicos) ou núcleo quente (anti-ciclônicos), Figura 1. Tais estruturas apresentam importante papel dinâmico na circulação do Atlântico Norte além de realizarem trocas de propriedades termodinâmicas entre água do talude e do Mar de Sargaço sobre a margem continental. Outra CCO é a Corrente das Agulhas, que libera os vórtices mais energéticos dentre as CCO s. Os vórtices, de núcleo quente, são liberados na região de retroflexão da corrente e desempenham um papel fundamental nos processos inter-oceânicos entre o Índico e o Atlântico, podendo ser encontrados nas proximidades da costa da América do Sul (OLSON & EVANS, 1986). Os vórtices representam um mecanismo fundamental de troca entre essas regiões. Mais do que isso, transportam ao longo de seu caminho propriedades termodinâmicas (calor) bem como propriedades físicas (momentum e vorticidade), químicas (sal e nutrientes) e biológicas (ROBINSON, 1983), as quais são essenciais para o desenvolvimento dos mais diversos ecossistemas marinhos. Análoga á CG, mas no oceano Atlântico Sul, a Corrente do Brasil (CB) é uma CCO que flui nos estratos superiores da coluna d água e apresenta grande atividade vortical (SILVEIRA et al., 2000), Figura 2. No seu deslocamento para sul ao longo da margem continental brasileira, a CB fecha o giro subtropical do Atlântico Sul na porção oeste do mesmo (PETERSON & STRAMMA, 1991). O sistema de CCO s que fluem ao largo do BA é também composto pela Sub- Corrente Norte do Brasil (SNB) em profundidades intermediárias rumo ao norte,

16 e pela Corrente de Contorno Profunda (CCP) fluindo para sul, abaixo da AIA, como parte da circulação termohalina profunda global preposta por Stommel (1958). Figura 1 - Representação esquemática da Corrente do Golfo, seus meandros, vórtices (centro quente e de centro frio), baseado na interpretação de Richardson (1980). Fonte: Schmidt (2004). Silveira et al. (2006) e Stramma e England (1999) propuseram um cenário para o escoamento da CB ao longo da margem continental brasileira (Figura 2). Nesse cenário, a CB se forma em aproximadamente 15 S (localização da Bifurcação da Corrente Sul Equatorial -BiCSE- em superfície) como uma corrente rasa, estreita, quente (temperaturas maiores que 20 C) e salina (maior que 36). A CB transportaria entre 1,5 e 3,0 Sv de Água Tropical (AT) ao margear a quebra de plataforma com velocidade máxima de 0,5 m/s. Em nível picnoclínico e aproximadamente em 20 S, a BiCSE forma a SNB em direção ao norte e ao sul ajuda a incrementar a CB em profundidade. A SNB flui em direção oposta a CB entre as profundidades de 200 e 1200m e transporta cerca de 12,3 Sv com velocidades máximas em torno de 0,30 m/s.

17 Ela é formada pela Corrente de Contorno Intermediária (CCI), que leva a Água Intermediária Antártica (AIA) e a Água Circumpolar Superior (ACS), e pelo aporte em nível picnoclínico a aproximadamente em 20 S da Água Central do Atlântico Sul (ACAS), através da BiCSE nessa região. Figura 2 O sistema de correntes de contorno oeste e as massas de água que compõem a circulação de grande-escala da costa brasileira. De acordo com Stramma e England (1999). Modificada pro Soutelino (2008). Em estudos mais recentes, Soutelino (2008) fez uma outra abordagem sobre o posicionamento da BiCSE tomando por base o período de verão. Ele sugere que a BiCSE esteja posicionada em 10 S entre 0-100m de profundidade e posicionada em 12 S quando em 200m de profundidade. Esse resultado difere daquele de Stramma & England (1999) que, para uma média anual, propuseram a localização da BiCSE em 15 S nas profundidades 0-100m e em 20 S, na profundidade de 500m. Através de dados sinóticos, Soutelino (2008) ainda identifica um comportamento meandrante da CB possivelmente relacionado a variações topográficas. Esse forte meandramento formaria vórtices, por ele assim denominados: Vórtice de Ilhéus (VI), Vórtice de Royal- Charlotte (VRC) e Vórtice de Abrolhos (VAb) (Figura 3). O VAb é a motivação

18 do presente estudo e será melhor descrito, assim como as características da estrutura de um vórtice, nas próximas seções. Figura 3 - Padrão de circulação ao largo do banco de Abrolhos e adjacências em 20 m de profundidade. Destaca-se a presença do VAb. Fonte: Soutelino (2008). 3.1.1 O vórtice de Abrolhos O VAb foi primeiramente visualizado por Soutelino (2005), embora o autor não tenha feito uma descrição da feição. Silveira et al. (2006) observou a mesma feição anticiclônica ao coletar e analisar dados in situ entre 21-28 S para o período de verão de 2005 (Cruzeiro Abrolhos 2). Soutelino (2008) analisou dados sinóticos também para o verão (Cruzeiro Oceano Leste II - OEII) e observou o VAb como sendo o maior em dimensão horizontal dentre os vórtices encontrados na costa leste brasileira bem como os descritos na costa sudeste brasileira. Quanto à estrutura vertical, o anel foi visualizado até aproximadamente 200m de profundidade. Ao se analisar as figuras apresentadas pelos autores, a localização geográfica do vórtice está em aproximadamente 19 S (expedições OEII e Cruzeiro Abrolhos 2), todavia com intensidade e simetria diferentes. Além disso, Silveira et al. (2006) e Soutelino (2008) encontraram extensões zonais distintas para o VAb. O primeiro

19 observou a estrutura com dimensão de 220km e o segundo com 280km. A descrição dos autores em 2006 e 2008 convergem para uma característica semi-permanente do VAb. Uma ilustração para os vórtices descritos por Soutelino (2008) incluindo o VAb é encontrada na Figura 3. Toda a fundamentação teórica utilizada no estudo de vorticidade está contida no Anexo A.

20 4. METODOLOGIA 4.1 Área de Estudo A área de estudo compreende a região geográfica denominada Abrolhos, especificamente entre 17 S e 20 S, contida na costa leste brasileira. Essa região é caracterizada por diversas feições fisiográficas como o Banco de Abrolhos (BA), Banco de Royal-Charlotte, Cadeia de montes submarinos Vitória-Trindade e monte isolado Hot Spur (Figura 4). Figura 4 - Topografia e fisiografia da margem continental brasileira aproximadamente entre 14-22 S. Destaque para a fisiografia do Banco de Abrolhos. CI marca a localização do canal interno, CC a do canal central e CE a do canal externo, evidenciando os canais entre os montes submarinos. Fonte: Soares, 2007. As características geomorfológicas da região são bastante peculiares (plataforma mais estreita e talude mais íngreme), se comparadas com as costas sudeste e sul brasileiras. A plataforma continental apresenta em média 50 km de largura, mas na região do Banco de Abrolhos se expande a até

21 200km (ZEMBRUSCKI, 1979) e o talude é bem mais íngreme podendo chegar a 12 de inclinação. A topografia está ilustrada na Figura 4. Sobre a complexa topografia flui também um complexo sistema de correntes de contorno oeste formado pela Corrente do Brasil, Corrente de Contorno Intermediária e Corrente de Contorno Profunda. Acredita-se que esse sistema de correntes esteja interconectado com a geomorfologia local e assim com um comportamento meandrante do escoamento, capaz de originar estruturas de circulação de meso-escala, denominadas vórtices, ao largo da margem continental leste brasileira. 4.2 O Modelo Hycom e a Simulação Global O HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model) é um modelo oceânico de circulação global desenvolvido a partir do MYCOM Miami Isopycnic Coordinate Ocean Model (BLECK et al., 1992). Assim como seu predecessor, o HYCOM utiliza a discretização horizontal em diferenças finitas, mas, ao contrário deste e como sua principal característica, possui um sistema generalizado de coordenadas verticais que permite a flexibilização de discretização vertical em três diferentes tipos de coordenadas (isopicnais, geopotenciais e sigma) dentro do domínio da modelagem (BLECK, 2002), como ilustrado na Figura 5. A capacidade do modelo de trocar de coordenadas verticais é importantíssima na simulação de alguns processos que afetam a distribuição das massas de água e a circulação termohalina, porque esses processos são representados por cada coordenada de forma distinta (CHASSIGNET et al., 2003). As coordenadas sigma discretizam o oceano em camadas verticais que acompanham o relevo do terreno, sendo úteis em regiões costeiras onde há intensa interação do escoamento com a batimetria. As coordenadas geopotenciais, ou simplesmente coordenas z, discretizam o oceano em níveis de profundidade constante que permitem altas resoluções na camada de mistura ou em regiões onde outras coordenadas não proporcionam uma resolução vertical satisfatória. Por fim, as coordenadas isopicnais discretizam o oceano em camadas de mesma densidade potencial e favorecem a

22 representação do oceano aberto, abaixo da picnoclina. Elas representam de uma forma mais significativa o controle de mistura isopicnal e diapcnal. Além disso, essa coordenada permite alta resolução vertical em regiões de gradientes fortes com cisalhamento vertical significativo. Figura 5 - Seção com profundidades das camadas, ilustrando o esquema de coordenadas híbridas do modelo HYCOM. A área 1 refere-se à coordenada sigma; a área 2 evidencia a coordenada z e o restante das linhas referem-se a área da coordenada isopicnal. Modificado de Krelling, 2010. A simulação global do tipo assimilada fornecida pelo HYCOM Consortium foi realizada com resolução horizontal de 1/12 e em 32 camadas híbridas de densidade 2 na vertical. A grade utilizada na simulação global é na projeção Mercator (HYCOM, 2010). A inicialização do modelo foi promovida a partir de dados do mês de janeiro da climatologia mensal do GDEM3 (Generalized Environment Model version 3.0) do Naval Oceanography Office (NAVOCEANO). Já a batimetria deriva da base NRL DBDB2 (HYCOM 2011). A base de dados da NOGAP (NavyOperational Global Atmospheric Prediction System) foi utilizada para se obter as forçantes de superfície de velocidade do vento, cisalhamento do vento, fluxo de calor e precipitação. O modelo usa o sistema Navy Coupled Ocean Data Assimilation (NCODA) para a assimilação dos dados. Este sistema usa o modelo de previsões com o

23 esquema Multi-variate Optimal Interpolation (MVOI), assimilações de dados de altimetria de satélite obtidas através do NAVOCEANO Altimeter Data Fusion Center e dados in situ de temperatura da superfície do mar (TSM). Além disso, também utiliza os dados in situ de perfis de temperatura e salinidade de XBTs, boias ARGO e fundeios. Os dados estão disponíveis na página virtual do HYCOM (2010) como campos diários tridimensionais de temperatura, salinidade, velocidade meridional, velocidade zonal e bidimensionais de altura do nível do mar (ssh). 4.3 Metodologia de Análise de Resultados Os resultados da simulação global assimilada do modelo HYCOM dos anos de 2004, 2005 e 2006 foram usados para se averiguar a variabilidade temporal e espacial do VAb. A escolha dos respectivos anos se justifica pelo simples critério de comparação com os dados coletados in situ apresentados por Silveira et al. (2006) e Soutelino (2008) no inverno de 2004 e verão de 2005. Para tanto, foram feitas médias aritméticas simples anuais e sazonais dos campos termohalinos e hidrodinâmicos a fim de se obter uma climatologia e caracterização quanto à ocorrência do vórtice. A partir de então, serão examinados a ocorrência e comportamento da feição detalhadamente quanto ao diâmetro, profundidade, e localização. A análise foi realizada através de perfis horizontais (XY) e verticais (XZ) médios (sazonal e anual) de intensidade de correntes e temperatura. Os perfis verticais foram obtidos em cortes zonais na latitude de 19 S buscando o provável centro do vórtice e ainda objetivando a realização de comparações com outros trabalhos que também analisaram transects nessa latitude. Como já mencionado, Soutelino (2008) identificou o VAb com extensão vertical de até 200m de profundidade a partir da superfície marinha. Partindo desse pressuposto e adaptando-se a metodologia proposta pelo autor, foram selecionados os campos hidrodinâmicos a 20, 100, 200, 300, 500 e 700 m de profundidade para obtenção dos perfis horizontais Nesses perfis foi avaliada a extensão vertical do VAb, a partir da identificação da presença da feição no

24 respectivo nível de profundidade bem como a forma e o posicionamento da mesma. A descrição do vórtice através da visualização dos perfis verticais foi realizada com base nos seguintes parâmetros: diâmetro, profundidade e velocidade máxima de cada ramo (positivo e negativo) do vórtice. Conforme proposto por Fratantoni et al. (1995), a profundidade do ramo positivo será calculada como a profundidade da isolinha de +0,10m/s; a do ramo negativo como a profundidade da isolinha de -0,10m/s. Ainda seguindo um critério semelhante ao proposto pelos autores, o diâmetro da estrutura ( D ) será estimado como sendo a distância entre os núcleos de máxima velocidade de cada ramo.

25 5. RESULTADOS A apresentação dos resultados inicia com uma avaliação anual dos transects médios horizontais e verticais, para em seguida, mostrar as médias sazonais dos respectivos transects. No primeiro caso, a intenção foi eliminar os processos com escala temporal de até um ano enquanto que no segundo manter as variações intra-anuais (sazonais). Para ambas as escalas temporais são apresentadas seções verticais de velocidades meridionais perpendiculares à costa e seções horizontais da região de estudo evidenciando tanto as velocidades meridionais como o campo de temperatura. Embora o campo de temperatura não tenha sido descrito no presente estudo, ele é mostrado para facilitar o entendimento do processo oceanográfico associado ao VA e a dinâmica física da região. 5.1 Amostragem Anual A assinatura do vórtice de Abrolhos é identificável ao nível subsuperficial nas médias anuais dos anos de 2004, 2005 e 2006 (Figura 6). O fato de estar presente na média anual significa que a feição ocorre durante o ano todo, o que dá ao vórtice uma característica de permanente para esses anos. Para eliminar qualquer dúvida sobre esse fato, no Anexo B encontram-se os perfis horizontais com as médias mensais dos três anos analisados onde identifica-se o VAb em todos. Um resultado semelhante foi encontrado por Soutelino et al. (2011) para uma média anual de resultados de modelo do ano de 2003. Assim, a característica de recorrência permanente da feição é fortalecida. A variabilidade espacial do vórtice foi analisada considerando a localização do centro de giro da feição. Ao se analisar os perfis horizontais nos vários níveis de profundidade para as médias anuais, foi evidenciado uma pequena migração para sul do centro de giro do VA. Essa migração ocorreu principalmente entre as profundidades de 20, 100 e 200 m podendo chegar a no máximo 0,3 de variação para sul entre camadas consecutivas. Abaixo de 200m quase não houve deslocamento do centro (figura não mostrada). Como o centro de giro variou pouco com a profundidade, foi assumido que a localização do centro de giro do vórtice fosse obtida com base no perfil horizontal a 20 m de profundidade. Essa consideração foi utilizada para a demarcação da

26 localização do vórtice no restante do trabalho. Entretanto, quando a variação do posicionamento do centro de giro com a profundidade foi acentuada, o caso foi descrito. O centro de giro para o ano de 2004 está localizado em aproximadamente 19,1 S-36,9 O (Figura 6-a). O Diâmetro do vórtice (distância entre os núcleos de máxima velocidades no perfil vertical) foi de, aproximadamente, 145 km. O ramo para sul apresentou um núcleo com velocidade máxima de -0,43 m/s e o ramo para norte 0,05 m/s. A profundidade máxima da isolinha de -0,1m/s foi de 350m. A isolinha de 0,1m/s, que seria utilizada para delimitar o ramo para norte do vórtice assim como a isolinha de -0,1m/s no ramo para sul, não foi identificada. As velocidades encontradas no ramo norte foram inferiores a 0,1m/s. Esse fato ocorreu em inúmeras seções verticais; sendo assim optou-se por utilizar apenas a profundidade máxima da isótaca de -0,1m/s como parâmetro de caracterização da profundidade máxima do VA. Ou seja, a profundidade máxima do vórtice foi obtida apenas com a isolinha de -0,1m/s (do ramo para sul). O posicionamento do centro de giro do VA no ano de 2005 ocorreu aproximadamente em 19 S-37 O (Figura 6-b). O diâmetro do vórtice foi de 115 km e a velocidade máxima do ramo para sul foi de -0,36 m/s e do ramo para norte de 0,1m/s enquanto que a profundidade máxima foi de 450 m. Para o ano de 2006, o centro de giro foi localizado em 19,2 S-36,7 O (Figura 6- c). Na média mensal desse ano, o vórtice apresentou uma disposição assimétrica de tal forma que o diâmetro zonal foi bem maior que o diâmetro meridional nos primeiros 200 m da coluna d água. Dessa forma, o diâmetro zonal foi de 320 km. A velocidade máxima do ramo para sul foi de -0,28 m/s e do ramo para norte de 0,1 m/s. A profundidade máxima de abrangência do VA para essa média anual foi de 250 m de profundidade. Nas secções verticais também foram plotadas isopicnais que representam as interfaces AT-ACAS e ACAS-AIA (SANTOS et. al, 2011) com o objetivo de identificar a movimentação vertical dessa massa d água na região. O afundamento das isopicnais sugere uma subsidência de água na região, o que era de se esperar já que o VA é um vórtice anticiclônico.

27 Temperatura ( C) a) b) c) Figura 6 - Perfis horizontais do padrão de circulação em 20m de profundidade dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c) ao largo do Banco de Abrolhos. A legenda de cores varia em valores unitários desde 20 C até 30 C.

28 Velocidade (m/s) a) b) c) Figura 7 Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para os anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c). A Linha pontilhada/tracejada representa velocidade nula/-0,1m/s. A linha contínua representa as isopicnais de 25,7 e 26,7 as quais representam os limites superior e inferior da ACAS de acordo com Santos et al. (2011).

29 5.2 Amostragem Sazonal A Tabela 1 resume os principais resultados da análise sazonal. Tabela 1 - Resultados da análise sazonal para os três anos de amostragem Ano Localização Diâmetro Vel. Máx. Vel. Máx. Profundidade ramo sul ramo norte ( S - O) (km) (m/s) (m/s) máxima (m) Verão 2004 18,6-36,8 122-0,43 0,09 380 2005 18,9-37,0 90-0,37 0,11 390 2006 19,2-37,0 130-0,55 0,2 600 Outono 2004 19,0-36,8 120-0,25 0,04 390 2005 18,7-35,0 225-0,36 0,07 330 2006 19,1-35,9 250-0,17 0,12 250 Inverno 2004 19,0-36,9 170-0,38 0,12 300 2005 19,2-36,8 140-0,36 0,18 650 2006 18,7-35,9 320-0,18 0,15 250 Primavera 2004 19,3-36,8 235-0,33 0,09 400 2005 19,2-36,9 135-0,4 0,2 700 2006 19,1-36,7 130-0,29 0,14 450 As figuras 8 e 9 mostram os resultados para o verão, enquanto que as figuras 10 e 11 referem-se ao outono. Igualmente as figuras 12 e 13 evidenciam os resultados para o inverno e, finalmente, as figuras 14 e 15 estão associadas com a primavera do triênio 2004-2006. Numa análise entre todas as estações, o VAb apresentou profundidade máxima média de 400 m. Essa profundidade foi o dobro daquela encontrada pro Soutelino (2008) de 200m. As velocidades médias para o inverno e primavera de 2005 e verão de 2006 foram as mais intensas encontradas para todos os resultados analisados, tanto para a direção sul como para norte. A elevada velocidade dos ramos do vórtice

30 se refletiu na disposição vertical do jato, isto é, foi quando se observou as maiores profundidades do VAb (Tabela 1). No verão de 2004 e 2005, a forma do VAb e a localização do centro de giro variaram com o aumento da profundidade. Nos níveis de 100 e 200m, o centro de giro do vórtice foi deslocado em até 0,5 para sul (figuras não mostradas) em conjunto com uma variação na forma do anel. Abaixo da profundidade de 200m, a forma e o posicionamento do anel se mantiveram constantes. No verão de 2006, o vórtice permaneceu centrado na mesma localização e com forma e tamanho do anel bem semelhante em todos os níveis de profundidades analisados. Essa estação pode ser considerado um dos períodos em que o VAb se mostrou mais robusto e simétrico, assim como no inverno e primavera de 2005. A variação do VAb referida acima pode também ser visualizada na figura 9- a,b,c. O fluxo para norte posicionado entre o talude continental e o ramo para sul do vórtice ficou evidente (figura 9-a,b). Embora não expostos no presente estudo, perfis verticais de salinidade foram analisados e na região entre 500 e 1000m foi identificado um mínimo de salinidade, o que caracterizaria a massa de água AIA transportada pela CCI. Entretanto, esse fluxo para norte se estendeu muitas vezes a até 100m de profundidade o que caracterizaria a presença da SNB. Silveira et al. (1994) e Stramma et al. (1995) estudaram o Sistema Subcorrente Norte do Brasil e indicaram que esse se origina em 19 S 20 S, porém em termos de meso-escala este ponto não foi definido. Assim, foi assumido que todo esse fluxo para norte próximo ao talude representa a Subcorrente Norte do Brasil (SNB) (PETERSON & STRAMMA, 1991) e essa pode ser a região de sua formação. No verão de 2006, a SNB não apareceu nessa latitude, enquanto que o verão de 2005 ela chegou quase a 50 m de profundidade. Isso sugeriu então que a ausência da SNB (inverno e primavera de 2005, verão 2006) permitiu uma maior abrangência vertical do VAb. Tanto no verão como em outras estações, o posicionamento zonal das isopicnais reflete um afundamento de água no centro do VAb (anticiclônico) que parece ser compensado por um soerguimento de água na região do talude modificação do ângulo das isopicnais em relação à superfície.

31 No outono, o VAb demonstrou uma migração zonal offshore desde 2004 até 2006, tomando-se como referência o centro de giro. No outono de 2006, a CB apresentou velocidade significativamente menor (Figura 10-c) e possivelmente deslocada offshore. Associada a essa diminuição de velocidade superficial apareceu um intenso fluxo norte a nível subpicnoclínico (Figura 11-c), um dos maiores evidenciado entre todas as estações. A presença desse fluxo deslocou o VAb em direção mais offshore do Banco de Abrolhos. No outono de 2004 e 2005, a disposição horizontal do vórtice foi distinta daquela do verão nesses mesmos anos. O VA expandiu seu diâmetro zonalmente e perdeu intensidade no contra fluxo para norte e no fechamento leste-oeste do anel. O inverno de 2005 foi uma das estações na qual o VAb se mostrou mais circular (Figura 12-b) e atingiu a segunda maior profundidade amostrada (Tabela 1). Já em 2006, o VAb não apresentou um centro de giro tão bem definido quanto nos anos anteriores, além de apresentar uma disposição espacial visivelmente zonal (Figura 12-c). A disposição horizontal em elação a forma do anel apresentou considerável variação entre os invernos dos três anos analisados. Em 2004, o VA se mostrou alongado meridionalmente. Já em 2005, o anel se dispôs quase em forma de circunferência e em 2006, alongado zonalmente. Para a primavera dos anos de 2004 e 2006, o VAb se mostrou semelhante quanto a sua forma e também com relação à assinatura da SNB. Entretanto, como já mencionado anteriormente, nessa estação do ano de 2005, assim como no inverno do mesmo ano e primavera de 2006, o anel se mostrou com forma relativamente circular e consistentemente robusto até grandes profundidades e o núcleo para norte da SNB também não foi identificado. Dessa forma, o não aparecimento do escoamento da SNB nessa latitude parece ter relação com a intensificação e abrangência vertical do VAb nessas estações.

32 Temperatura ( C) a) b) c) Figura 8 - Perfis horizontais do padrão de circulação em 20m de profundidade para o verão dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c) ao largo do Banco de Abrolhos. A legenda de cores varia em valores unitários desde 20 C até 30 C.

33 a) b) c) Figura 9 - Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para o verão dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c). A Linha pontilhada/tracejada representa velocidade nula/-0,1m/s. A linha contínua representa as isopicnais de 25,7 e 26,7 as quais representam os limites superior e inferior da ACAS de acordo com Santos et al. (2011).

34 Temperatura ( C) a) b) c) Figura 10 - Perfis horizontais do padrão de circulação em 20m de profundidade para o outono dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c) ao largo do Banco de Abrolhos. A legenda de cores varia em valores unitários desde 20 C até 30 C.

35 a) b) c) Figura 11 - Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para o outono dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c). A Linha pontilhada/tracejada representa velocidade nula/-0,1m/s. A linha contínua representa as isopicnais de 25,7 e 26,7 as quais representam os limites superior e inferior da ACAS de acordo com Santos et al. (2011).

36 Temperatura ( C) a) b) c) Figura 12 - Perfis horizontais do padrão de circulação em 20m de profundidade para o inverno dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c) ao largo do Banco de Abrolhos. A legenda de cores varia em valores unitários desde 20 C até 30 C.

37 a) b) c) Figura 13 - Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para o inverno dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c). A Linha pontilhada/tracejada representa velocidade nula/-0,1m/s. A linha contínua representa as isopicnais de 25,7 e 26,7 as quais representam os limites superior e inferior da ACAS de acordo com Santos et al. (2011).

38 Temperatura ( C) a) b) c) Figura 14 - Perfis horizontais do padrão de circulação em 20m de profundidade para a primavera dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c) ao largo do Banco de Abrolhos. A legenda de cores varia em valores unitários desde 20 C até 30 C.

39 a) b) c) Figura 15 Seções verticais das velocidades meridionais em 19 S para a primavera dos anos de 2004 (a), 2005 (b) e 2006 (c). A Linha pontilhada/tracejada representa velocidade nula/- 0,1m/s. A linha contínua representa as isopicnais de 25,7 e 26,7 as quais representam os limites superior e inferior da ACAS de acordo com Santos et al. (2011).

40 5.3 Análise Comparativa Essa seção foi dedicada à comparação dos resultados de modo que permita uma análise mais integrada. Analisando-se as Figuras 8, 10, 12, 14 e 16, ficou evidente a tendência do VAb estar disposto no entorno da 19 S e longitude de 37 O (Figura 16). Exceções a esse padrão ocorrem no outono (2005 e 2006). Esse resultado sugere a permanência do VAb quase sempre na mesma região do largo do Banco de Abrolhos. Assim, sua variabilidade espacial quanto ao posicionamento foi considerada relativamente baixa, o que caracteriza a feição como sendo permanente tanto temporalmente como espacialmente para os anos analisados. Apesar dos centros de giro permanecerem quase que na mesma localização, a forma do anel apresentou grande variabilidade sazonal. A Figura 17 mostra a variação sazonal do diâmetro do VAb. Nitidamente, o VAb apresentou menor diâmetro e divergência (nos diâmetros) no verão. Já o oposto foi observado no inverno. Essa mesma característica para o outono e primavera apresentou um padrão intermediário entre o verão e inverno. A partir dos resultados mostrados, uma relação uma relação parece emergir entre velocidade do vórtice (ramo para sul), seu diâmetro e sua profundidade. Essa relação foi testada estimando-se o coeficiente r da relação entre elas. O resultado foi testado estimando-se o coeficiente p de relação entre as mesmas. O resultado obtido está mostrado na Tabela 2. As correlações da Tabela 2 sugerem que quanto maior a velocidade do vórtice no seu ramo sul, maior a profundidade e menor o seu diâmetro. Essas correlações são probabilisticamente significativas ao nível de 95%. Tabela 2 - Estimativa de r e o respectivo nível de significância (95%) entre as características do vórtice: V. ramo sul, V. ramo norte, Profundidade, Diâmetro. Relação Coeficiente r Coeficiente p V. ramo sul x Profundidade 0,5984 0,0398 V. ramo sul x Diâmetro -0,6016 0,0385 Profundidade x Diâmetro -0,5574 0,0597 V. ramo norte x Profundidade 0,5459 0,0664

41 Figura 16 - Indicação do posicionamento dos centros de giro do Vórtice de Abrolhos para as diferentes estações dos anos amostrados. Marcador preto média anual. Marcado vermelho média de verão. Marcador verde outono. Marcador azul inverno. Marcador rosa Primavera. Figura 17 - Variação sazonal do diâmetro do Vórtice de Abrolhos.

42 6. DISCUSSÃO O Vórtice de Abrolhos está ligado ao processo de meandramento e instabilidade da Corrente do Brasil (Silveira et al., 2006). Essa característica é evidenciada ao se analisar as velocidades máximas de cada ramo e a disposição vertical do vórtice. Em todas as secções verticais, o ramo para sul do VAb se dispôs como um jato. Isso foi relacionado ao escoamento para sul da CB cuja velocidade é uma sobreposição da velocidade da corrente e da velocidade de rotação do vórtice. Em contrapartida, o ramo para norte apresentou sempre velocidades inferiores porque apenas está associado à velocidade de rotação do vórtice ou à resultante dessas duas velocidades em direções opostas. A hipótese levantada por Soutelino (2008) de que o Vórtice de Abrolhos fosse uma feição anticiclônica e permanente ao largo do Banco de Abrolhos foi comprovada neste trabalho para os anos de 2004, 2005 e 2006 através da análise dos campos médios de corrente. Essa mesma hipótese é sugerida por Miranda et al. (2007), quando encontraram a assinatura da feição para os dados da operação OEII de março e Vikindio de setembro. Além disso, o vórtice aqui descrito ainda se assemelha com aquele encontrado por Silveira et al.(2006). A feição anti-ciclônica centrada em aproximadamente 19 S (VAb) encontrada por Soutelino et al.(2011) ao analisar campos hidrodinâmicos de resultados de modelo (OGCM) e dados coletados em diferentes cruzeiros oceanográficos (OEI, OEII, PRO-ABROLHOS) bem como derivadores (PRO-ABROLHOS) também foi encontrada no presente trabalho. O meandramento da CB e a presença do VAb podem ser resultado da (i) tentativa de conservação da vorticidade potencial e ajustamento da mesma ao talude, bem como da (ii) associação da corrente com a forma convoluta da margem continental na região ou também (iii) devido a instabilidades geofísicas geradas na interface do escoamento oposto da CB com a SNB. O ramo para sul do VAb, associado à CB, apresentou velocidade máxima em superfície de -0,37m/s (verão) e -0,36m/s (inverno). Essas velocidades resultantes de modelo numérico são inferiores àquelas encontradas por

43 Miranda et al. (2011), -0,68m/s (OEII) e -0,66m/s (radial Vikindio). O contrafluxo com velocidade de 0,11m/s (verão) e 0,18m/s (inverno) descrito no presente estudo também foi encontrado pelo autor, todavia com velocidades máximas também superiores de 0,19m/s (OEII) e 0,25m/s (Vikindio). O VAb apresentou profundidade máxima média de 400m. Esse resultado é o dobro daquele encontrado por Soutelino (2008) que caracterizou o VAb como uma feição presente até os 200m de profundidade. Os diâmetros do vórtice aqui descritos apresentam variabilidade sazonal considerável, indo desde 90 km a 320 km. Os resultados encontrados por Silveira et al. (2006) e Soutelino (2008) de 220 e 280 km respectivamente estão nessa faixa. Vale lembrar que esses últimos valores foram obtidos através de dados de cruzeiros oceanográficos e são representativos para certo mês de coleta. Os resultados do presente trabalho foram mensurados em médias sazonais e anuais de resultados de modelo. A elevada variabilidade nas velocidades, profundidades e diâmetros do VAb nas diferentes estações reflete a dinâmica da região e pode estar associada com variações sazonais do transporte das correntes de contorno, que por sua vez variam com o deslocamento meridional sazonal do Giro Subtropical do Atlântico Sul. A presença da SNB nas seções verticais do presente estudo foi associada a um fluxo nas proximidades do talude em profundidades maiores que 100m. Isso não ocorreu em Miranda et al. (2011), em que a SNB foi encontrada ocupando todo o intervalo das profundidades de 400m e 1000m com seu escoamento para norte. No presente estudo houve evidências de que a ocorrência da SNB na área possa influenciar no desenvolvimento horizontal e vertical do VAb já que a ausência da corrente aumentou as proporções do VAb, haja visto as correlações apresentadas na Tabela 2. A presença da CB em profundidades rasas e o aparecimento da SNB mais profunda indica que esta região encontra-se ao sul da bifurcação do Giro Subtropical em nível superficial e ao norte em nível picnoclínico. Em vista disso, pode-se inferir que o provável sítio de origem da SNB seja nessa região (Soutelino et al., 2011).

44 A assinatura intensificada da CB até aproximadamente 200, 300m de profundidade foi notada na análise dos perfis horizontais, principalmente no verão. Esse padrão é evidenciado nas seções horizontais de menor profundidade onde se observa que a CB e consequentemente o ramo para sul e o contra-fluxo (para norte) encontram-se mais intensificados formando o VAb. Abaixo da zona de influência do núcleo da CB, os núcleos positivo e negativo e consequentemente o vórtice parecem perder intensidade. Entretanto, o movimento de rotação do VAb se manteve em regiões mais profundas onde passou a receber aporte de um fluxo zonal possivelmente associado à BiCSE, como também, em alguns casos, de um fluxo de leste/sudoeste possivelmente associado a assinatura da SNB no ramo para norte desse giro. Essas correntes parecem alimentar o processo de rotação acoplado ao VAb em profundidade, onde a assinatura da CB não é mais encontrada. Abaixo desses núcleos onde existiu uma queda nas velocidades, foi considerada a não existência do VAb, embora a tendência de rotação permaneça. A isopicnal de 25,7 kg/m³ também ajudou a identificar esse limite. A metodologia escolhida para o presente estudo resolveu bem a descrição do ramo para sul do vórtice, onde o jato foi bem delimitado. Em contrapartida, esse mesmo bom resultado não foi obtido ao se analisar o ramo para norte do VAb, no qual as velocidades meridionais quase sempre foram inferiores ou iguais a 0,1m/s. Dessa forma, não foi possível identificar a profundidade máxima do ramo para norte utilizando esse parâmetro. Em casos onde essa isolinha foi evidenciada, sua delimitação caracterizava o núcleo de máxima velocidade em vez de a profundidade máxima do ramo. Sabe-se que o valor da isótaca pode ser escolhido de acordo com a dinâmica do processo avaliado. Um exemplo seria Krelling (2010), que utilizou o valor de 0,2m/s para delimitação de vórtices da Corrente Norte do Brasil com base em estudos já realizados na região relacionados aos vórtices. Como estudos com relação à delimitação de vórtice não foram realizados na região do VAb, a escolha do valor da isolinha de velocidade para identificar a profundidade máxima de cada ramo foi feita com base na metodologia de Fratantoni et al. (1995), que utilizou o valor de 0,1m/s.

45 7. CONCLUSÃO O Vórtice de Abrolhos é uma feição associada ao escoamento superficial meandrante da Corrente do Brasil e se mostrou perene durante os anos de 2004, 2005 e 2006. Assim confirma a hipótese levantada por Soutelino (2008) de que o VA fosse uma feição semi-permanente. O posicionamento do centro de giro permaneceu aproximadamente nas coordenadas de 19 S-37 O refletindo uma pequena variabilidade espacial do vórtice quanto ao seu posicionamento. Entretanto, a forma do anel apresentou considerável variação sazonal devido a diversos fatores que garantem ao VA uma considerável variabilidade temporal. As velocidades máximas encontradas foram menores do que aquelas descritas por outros trabalhos enquanto o diâmetro foi compatível entre eles. A abrangência vertical do vórtice estimada somente pela isótaca de -0,1 m/s foi, em média, de aproximadamente 400 m, maior do que os 200 m relatados na bibliografia. Por fim, mostrou-se que a ausência da SNB favorece um aumento na profundidade do vórtice associada a uma diminuição do seu diâmetro.

46 8. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS A partir da análise da metodologia e dos resultados obtidos sugere-se para trabalhos futuros: - obtenção de perfis verticais zonais exatamente no centro do Vórtice, mesmo que a variação no posicionamento da feição seja pequena. - construir seções verticais meridionais e relacionar a influência da Bifurcação da Corrente Sul-equatorial com o vórtice. - Fazer uma análise mensal mais detalhada da feição. - Investigar a possível continuidade do giro acoplado ao Vórtice de Abrolhos em grandes profundidades.

47 9. REFERÊNCIAS BLECK, R., 2002. An oceanic general circulation model framed in hybrid isopicnic-cartesian coordinates. Ocean Modeling. v. 37, pp. 55-88. BLECK, R.; ROOTH, C.; HU, D.,1992. Salinity-driven thermocline transients in a wind- and thermohaline-driven Isopicnic Coordinate Model of the North Atlantic. Journal of Physical Oceanography. v.22, pp. 1468-1505. CHASSIGNET, E. P., 2003. The Hycom (Hybrid Coordinate Ocean Model) data assimilative system. Journal of Marine System. v. 65, pp. 60-83. CUSHMAN-ROISIN, B.; BECKERS, J., 2010. Introduction to Geophysical Fluid Dynamics. Online Book. Academic Press. FRANTATONI, D. M.; JOHNS, W. E.; TOWNSEND, T. L., 1995. Rings of the North Brazil Current: their structure and behavior inferred from observations and a numerical simulation. Journal of Geophysical Research, v. 100. pp.10633-10654. GAETA, S. A. ; LORENZZETTI, J. A. ; MIRANDA, L. B. ; RIBEIRO, S. M. S. ; POMPEU, M. ; ARAUJO, C., 1999. The Vitória eddy and its relation to the phytoplankton biomass and primary productivity during the austral fall of 1995. Archive Of Fishery And Marine Research, Alemanha, v. 47, n. 2/3, p. 253-270. HYCOM, 2010. HYCOM Global 1/12 Simulation, Disponível em: <http://www.hycom.org/dataserver/glb-simulation/expt-05pt8 >. Acesso em: Outubro de 2010. KRELLING, A.P.M. A., 2010. A Estrutura Vertical dos Vórtices da Corrente Norte do Brasil. Dissertação (Mestrado). COPPE/UFRJ/Programa de engenharia Oceânica. MACHIORO, G.B.; NUNES, M.A.; DUTRA, G.F.; MOURA, R.L.; PEREIRA,P.G.P., 2005. Avaliação dos impactos da exploração e produção de hidrocarbonetos no Banco de Abrolhos e adjacências. Megadiversidade de Abrolhos. Vol.1. N 2.

48 MIRANDA, J.A.; PONSONI, L.; SOUTELINO, R.G.;SILVEIRA, I.C.A.; NONNATO, L.V., 2007. Evidência da Assinatura Baroclínica do Sistema Subcorrente Norte do Brasil e do Vórtice de Abrolhos em 19 S. Workshop PRO-ABROLHOS II. OLSON, D.B.; EVANAS, R. H., 1986. Rings of the Agulhas Current. Deepsea Research, 33, 27-42. PETERSON, R. G., STRAMMA, L., 1991. Upper-level circulation in the South Atlantic Ocean. Progress in Oceanography, v. 26, pp. 1-73. Richardson, P. L., 1980. Gulf stream ring trajectories. JPO, 10, 90.104. SANTOS, F.T.; MARTINS, B.S.; SERVINO, R.N.; GHISOLFI, R.D., 2011. Variação espacial da Água Central do Atlântico Sul entre os paralelos de 10 S-20 S. In: XIV Congresso Latino-Americano de Ciências do Mar, Balneário de Camboriú, SC. Anais do XIV Congresso Latino-Americano de Ciências do Mar. ROBINSON, S. K., 1983. Eddies in Marine Science. New York: Springer, 209 pp. SANSÓN, L. Z., 2007. The long-time decay of rotating homogeneous flows over variable topography. Dyn. Atmos. Oceans 44:29 50 SANSÓN, L. Z., 2002. Vortex-ridge interaction in a rotating fluid. Dynam. Atmos. Oceans, 35(4), 299.325. SANSÓN, L. Z.; van Heijst, G. J. F., 2000. Interaction of barotropic vortices with coastal topography: Laboratory experiments and numerical simulations. J. Phys. Oceanogr., 30(9), 2141.2162. SANSÓN, L. Z.; van Heijst G. J. F.; Doorschoot, J. J. J., 1999a. Recection of barotropic vortices from a step-like topography. Nuovo Cimento C, 22(6), 909.929. SANSÓN, L. Z.; van Heijst G. J. F.; Janssen, F. J. J. 1999b. Experiments on barotropic vortex-wall interaction on a topographic beta plane. J. Geophys. Res., 104(C5), 10.917.10.932.

49 SANSÓN, M.S. 2007. Ondas Instáveis no Sistema de Correntes de Contorno Oeste ao Largo de Abrolhos. Dissertação de Mestrado, Universidade de São Paulo, São Paulo. SILVEIRA, I. C. A., E. R. Oliveira, R. A. Mattos, F. P. A. Fernandes, & J. A. M. Lima, 2006. Mesoscale Patterns of the Brazil Current between 20 S and 25.5 S. Ocean Sciences Meeting 2006, AGU/ASLO/IAPSO/TOS, Honolulu, OS45N 12. SILVEIRA, I. C. A., SCHMIDT, A. K., CAMPOS, E. J. D., 2000. A Corrente do Brasil ao Largo da Costa Leste Brasileira. Brazilian Journal of Oceanography, v. 48, n.2, pp. 171-183. SILVEIRA, I. C. A.,MIRANDA, L. B., BROWM, W. S., 1994. On the Origens of The North Brazil Current. Journal off Geophysical research, v. 99, n. C11, pp. 22,501-22,512. SCHMIDT, A. C. K., 2004. Interação Margem Continental, Vórtices e Jatos Geofísicos. Tese de Doutorado, Instituto Oceanográfico, Universidade de São Paulo. SOARES, S. M., 2007. Ondas instáveis nos sistema de correntes de contorno oeste ao largo do banco de Abrolhos. Tese de Doutorado, SOUTELINO, R. G.; SILVEIRA, I.C.A; GANGOPADHYAY, A.; MIRANDA, J.A. 2011. Is the Brazil Current eddy-dominated to the north of 20 S? Geophysical Research Letters, v.38, L03607. SOUTELINO, R. G., 2008. A origem da Corrente do Brasil. Dissertação de Mestrado, Universidade de São Paulo, São Paulo, 101 pp. SOUTELINO, R. G., 2005. Caracterização da estrutura baroclínica do sistema de correntes de contorno oeste ao largo da costa leste brasileira. Monografia de graduação, Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro., 50 pp. STOMEL, H., 1948. The westward intensification of wind-driven ocean currents. Trans. Am. Geophys. Union, 29, 202 206.

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51 ANEXO A - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Neste item é apresentada uma revisão resumida sobre os principais termos utilizados neste estudo. 1. Vórtices Um dos problemas no estudo de vórtices é a definição utilizada para a distinção dessas feições. Dessa forma, a definição usada neste trabalho para a identificação de tais feições seguirá a apresentada por Cushman-Roisin (2010): Um vórtice é uma circulação fechada relativamente persistente, isto é, o tempo de retorno de uma parcela de fluido incorporada a essa estrutura é muito mais curto do que o tempo durante o qual a estrutura permanece identificável (CUSHMAN-ROISIN, 2010). Os vórtices são abundantes em fluidos geofísicos de larga escala e são observados na atmosfera na forma de tornados e no oceano na forma de anéis. Exemplos dessas feições são encontrados na Corrente do Golfo (Figura 1), na Corrente das Agulhas (HEIJST & CLERCX, 2009) como também na CB (SILVEIRA et al., 2000). Os vórtices representam as instabilidades geradas em jatos meandrantes. Instabilidades, efeitos topográficos e vorticidade são alguns pontos importantes no estudo dos vórtices no ambiente marinho e são abordados a seguir. 2. Instabilidades As instabilidades são responsáveis por provocar mudanças na estrutura de um jato 1 como, por exemplo, o frequente crescimento e fechamento de meandros que formam vórtices. As instabilidades podem ser de natureza barotrópica, baroclínica ou a composição das duas (CUSHMAN-ROISIN, 2010). De acordo com os esforços de Heijst e Clercx (2009), a instabilidade barotrópica ou cisalhante tem um caráter puramente bidimensional e procede da retirada de energia cinética do fluxo horizontal para alimentar o crescimento dos 1 O jato pode ser conceituado como sendo um confinamento do escoamento na região do fluido.

52 meandros. Dessa forma, quanto mais cisalhante é o jato, mais ocorre esse tipo de instabilidade. Em contrapartida, a instabilidade baroclínica está relacionada à conservação da energia potencial disponível no balanço do vento térmico. A instabilidade do tipo mista ocorre como no caso de um jato baroclínico em que o número de Rossby é finito e as escalas das duas instabilidades são comparáveis. Assim, os processos das instabilidades barotrópica e baroclínica eventualmente podem ser equivalentes em suas atividades e neste caso a instabilidade passa a ser do tipo mista (barotrópica e baroclínica), (CUSHMAN- ROISIN, 2010). O efeito beta é outro fator responsável por incrementar a geração de instabilidades e ocasionalmente facilita o processo de formação de vórtices devido ao extenso posicionamento meridional no crescimento do meandro. Uma discussão mais detalhada sobre esse mecanismo é encontrada em Cushman-Roisin (2010). 3. Vorticidade Um jato tem sua maior velocidade aproximadamente na região de maior gradiente de densidade e as regiões adjacentes a essas apresentam decaimento de velocidade. Essa diferença de velocidade do jato em relação às regiões vizinhas gera um tipo de vorticidade denominada Vorticidade Cisalhante. Outro tipo de vorticidade é a Vorticidade Orbital, que está relacionada à mudança de direção do escoamento do jato em um meandro (Figura 18). Negligenciando-se o efeito beta e qualquer estiramento ou compressão do tubo de vórtice, a vorticidade relativa (cisalhante+orbital) é conservada e pode ser expressa através da equação 1 v u V KV, x y n (1) onde V 2 2 1/2 ( u v) é a velocidade do fluido, n é a coordenada transversal ao jato e K é o caminho de curvatura do jato. O primeiro termo representa a Vorticidade Cisalhante e o segundo representa a Vorticidade Orbital.

53 Figura 18 - Diferença entre Vorticidade Cisalhante (Shear vorticity) e Vorticidade Orbital (Orbital vorticity) em um jato. Fonte: Cushman-Roisin (2010). Assim, a mudança na vorticidade cisalhante implica em um desvio da parcela com respeito ao eixo do jato. Por exemplo, se uma partícula que inicialmente não possui vorticidade se deslocar para a direita, ela adquire vorticidade orbital horária e essa vorticidade deve ser compensada por uma vorticidade cisalhante anti-horária de mesma magnitude (Figura 19). Isso pode ser extrapolado ao se afirmar que todas as parcelas são deslocadas para a esquerda (direita) com respeito ao eixo do jato em um meandro para a direita (esquerda). Uma consequência desse ajuste de vorticidade criado no meandramento é que nos extremos do jato as partículas podem se separar do jato formando um vórtice, ou um vórtice pode ser incorporado a um jato quando o jato escoa nas proximidades de um vórtice. Figura 18 - Separação e captura de uma parcela do fluido ao longo de vórtices em um jato meandrante. Fonte: Cushman-Roisin (2010). Observações in situ revelam que jatos meandram a menos que sejam fortemente condicionados pela geografia local (CUSHMAN-ROISIN, 2010). Se uma parcela de fluido flui em um meandro, sua trajetória curvilínea o sujeita a

54 uma força centrífuga transversal que, dependendo da escala associada, pode ter relação com a variação da força de Coriolis. Esta vorticidade relacionada ao efeito de rotação da Terra é denominada Vorticidade Planetária. Os efeitos da rotação e da estratificação são igualmente importantes num jato e as respectivas vorticidades associadas têm mesmas escalas e podem ser comparadas. O efeito beta terá influência considerável em meandros amplos nos quais os deslocamentos meridionais são grandes e as curvaturas pequenas meandros de larga escala. Nessa situação o efeito beta quase anula o efeito de curvatura do jato e as trocas são realizadas primordialmente entre as vorticidades Cisalhante e Planetária. O efeito beta e o de curvatura induzem tendências opostas de propagação dos meandros podendo ser a jusante e raramente a montante dos jatos. Isto ocorre porque o predomínio de atuação de cada um desses fatores gera anomalias de vorticidade opostas na crista e na cava. Uma discussão mais detalhada sobre indução e tendência de propagação do meandro é encontrada em Cushman- Roisin (2010) no capítulo 18, todavia a Figura 20 ilustra essa interação. Figura 19 - Descrição esquemática explicando porque o efeito de curvatura (a) e efeito beta (b) num jato, para leste, induzem uma propagação de meandros, respectivamente, para jusante e para montante do jato. Fonte: Cushman-Roisin (2010).

55 A dinâmica de vórtices geofísicos é determinada primariamente pela rotação planetária, estratificação da densidade e sua restrição de confinamento, na qual sua escala vertical é usualmente menor que a dimensão horizontal. Assim sendo, um Ciclone é um vórtice no qual seu movimento de rotação está acoplado ao movimento de rotação da Terra, no sentido anti-horário no Hemisfério Norte e horário no Hemisfério Sul. O oposto ocorre para os Anticiclones. 4. Efeitos da Topografia Para um fundo liso, os ajustes de vorticidade para um jato barotrópico meandrante estão somente relacionados aos balanços de vorticidade planetária, cisalhante e orbital. Entretanto, ao se considerar um fundo irregular, o estiramento vertical pode ocorrer para fluidos barotrópicos. Isso significa que outra componente entrará no balanço, a vorticidade gerada por variações espaciais no relevo (CUSHMAN-ROISIN, 2010). O fato é que a diminuição ou aumento da espessura do vórtice pode gerar redução ou incremento na velocidade de rotação, respectivamente, como ilustrado na Figura 21. Figura 20 - Conservação de volume e circulação de uma parcela de fluido sob squeezing e stretchig vertical. O produto de h ds e f ds é conservado durante a transformação. Assim como o efeito de Coriolis, a razão f h, denominda Vorticidade Potencial, é conservada. Fonte: CUSHMAN-ROISIN (2010). Em um jato, a vorticidade orbital gerada nos meandramentos também pode gerar estiramento ou alargamento do tubo de vórtice e assim causar