Referência Vertical - Marés Sistemas de Referência Vertical Na Cartografia Terrestre,, a referência vertical (das altitudes) é definida, habitualmente, através do NMM (Datum Vertical de Cascais1938) registado numa série maregráfica por um período não inferior a 19 anos (período nodal de 18,6 anos). Na Hidrografia, a referência vertical (das sondas ou profundidades) é definida através de um plano local, designado de Zero Hidrográfico, localizado abaixo do NMM, a uma profundidade que depende da semiamplitude máxima da maré local. 1
Sistemas de Referência Vertical A determinação do NMM de um local, através dos registos de um marégrafo, resulta de uma média dos registos ao longo de um período para eliminar oscilações do nível MM, provocada por diversos fenómenos. Para se definir o NMM de um local é necessário conhecer os diferentes fenómenos que causam diferentes oscilações e variações do NM. Variação do Nível do Mar Factores de Variação do Nível do Mar Curto Período (ondulação, seichas, tsunamis, maré, sobreelevação) Longo Período (maré, sazonal, eustática, isostática, tectónica) 2
Variação do Nível do Mar (Ondas) Ondas de vento Ondas de Swell Variação do Nível do Mar (Ondas) Fortes tempestades no mar geram Ondas de Swell chegaram ondas de 9m@20s na costa portuguesa 3
Tempestade Hercules, 6/jan/2014 Variação do Nível do Mar (Ondas) Variação do Nível do Mar (Marés) Marés-vivas / Águas Vivas Marés-mortas / Águas-mortas 4
Variação do Nível do Mar (Marés) Chegada da Tempestade Hercules, 6/jan/2014 Variação do Nível do Mar (Stormsurge) Sobreelevação Meteorológica 5
Variação do Nível do Mar (Stormsurge) Variação do Nível do Mar (vários factores) Marés-vivas, Sobreelevação & Ondas de Swell Carcavelos (2009) 6
Variação do Nível do Mar (eustática) Variação Inter-glacial do NMM Variação do Nível do Mar (Observação) Observação do Nível do Mar Marégrafos observação por ponto, junto à costa (poço, transdutores de pressão, radares) Satélite observação por área, em alto mar (Altimetria de satélite Topex/Pseidon & Janson) complementada com rede Argo Float 7
Fundamentos de marés Definição de maré As marés (oceânicas) são um fenómeno de origem astronómica que se manifestam em todos os mares e oceanos por uma oscilação periódica do nível das águas, acompanhada por correntes variáveis, em grandeza e direcção. Ao hidrógrafo interessam, principalmente, o movimento vertical, a que vulgarmente se chama a maré. Os movimentos horizontais, denominados de corrente de maré, são em geral estudados em conjunto com as restantes correntes marítimas. In Manual de Hidrografia, IH-1971 Exemplo Bay of Fundy 8
Exemplo Carcavelos Com 3,5 35mdeamplitude Características Gerais e Terminologia Maré astronómica ou maré (Tide) oscilação periódica do nível das águas por acção das forças de atracção gravitacional da Lua e do Sol e do efeito de rotação da Terra. Preia-mar (High Tide) ponto máximo do nível de maré após o fluxo ou enchente. Baixa-mar (Low Tide) ponto mínimo do nível de maré após o refluxo ou vazante. Zero hidrográfico (Chart Datum) superfície de referência em relação à qual são referidas as sondas e as linhas isobatimétricas das cartas náuticas, bem como as previsões de maré que são publicadas nas tabelas de Marés do Instituto Hidrográfico. Nas cartas portuguesas, o ZH situa-se abaixo do nível da maré astronómica mais baixo, pelo que as previsões de altura de maré são sempre positivas. 9
Características Gerais e Terminologia Nível médio do mar (Mean sea level) É o valor médio das alturas horárias da maré, relativamente a um nível de referência fixo (marca de nivelamento), resultante de séries de observações maregráficas de duração variável, de preferência igual ou superior a 19 anos (período da nutação - ciclo completo de revolução da linha de nodos da orbita lunar = 18,6 anos). O nível médio varia de local para local, bem como, ao longo do tempo (períodos, sazonais, inter-anuais, decadais e inter-glaciares). Sonda reduzida (Charted depth - Sr) profundidade do fundo relativa ao ZH, ou a altura do Zero Hidrográfico a partir do fundo. Sonda à hora (Sh) altura total da coluna de água num determinado instante: Sh = Sr + alt Características Gerais e Terminologia Elevação da maré É a altura da superfície livre da água, num determinado momento, em relação ao nível médio do mar (pode ser positiva ou negativa). Altura da maré (alt) É a altura da superfície livre da água, em determinado momento, em relação ao ZH. Estofo da maré período próximo da preia-mar ou da baixa mar em que praticamente o nível da água não varia. Amplitude de maré Amplitude de maré (range) Diferença entre os níveis de uma preia-mar e de uma baixa-mar consecutiva. 10
Características Gerais e Terminologia Altura da preia- Altu ura da baixa-mar Sonda à hora -Sh Sonda reduzid da - Sr Altura de maré -mar Elevação da maré Fundo Amplitude da maré Preia-mar Nível da água à hora Nível médio Baixa-mar Zero Hidrográfico ZH Características Gerais e Terminologia Preia-mar Estofo Enchente Vazante 6 12 18 24 Baixa-mar Maré solar Maré lunar Maré total 11
Características Gerais e Terminologia Sol s Rotação Nutação ds Translação Terra Terra Lua dl l Lua Características Gerais e Terminologia Cartas cotidais ou co-mariais http://history.nasa.gov/sp-345/ch9.htm 12
Características Gerais e Terminologia Ponto anfidrómico Ponto no qual a maré é nula. Ponto no mar em redor do qual se propaga a onda de maré. Linhas cotidais Linhas comareais são linhas que unem os pontos onde a maré se dá à mesma hora. Representadas em cartas co-mareais (cotidais), consideradas de baixo rigor. http://intra.es.lancs.ac.uk:8080/gs/geph323/cw98/c_neuner/oceano.htm Variações do nível do mar não associadas à maré Variação de pressão Efeito barométrico inverso Ventos Dominantes subida/descida do nível do mar ao longo da costa (setup do vento e f. coriolis) Escoamento de rios subida do nível das águas junto à foz Variações eustáticas Fusão/solidificação do gelo dos glaciares e camadas polares e variação da temperatura média da água do mar Operações de descargas de barragens (rios e lagos) Seichas ondas de baixa amplitude e de longo período Tsunamies grandes ondas provocadas por maremotos 13
Variações do nível do mar não associadas à maré Variação seculares Efeito do fenómeno da glaciação (variação de longo termo), degelo e variação da temperatura global. Observação das Marés Marca de nivelamento Chapa em latão que serve de referência vertical para a leitura dos valores de maré à hora. Escalas de Marés Réguas graduadas que se fixam verticalmente na costa, de modo a permitirem a leitura da maré à hora. Marégrafo de Poço Aparelho que regista analogicamente numa folha (maregrama), colocada sobre um tambor rotativo, as oscilações do nível do mar, com base na flutuabilidade de uma bóia dentre de um poço, fixa por um sistema de cabos, roldanas e contrapeso. É um equipamento permanente e, normalmente, faz parte da rede nacional (ou internacional) de marégrafos. 14
Observação das Marés Marégrafo de Escape de Gás Aparelho que regista automaticamente as oscilações do nível do mar, com base no principio p da pressão hidrostática. Usado como marégrafo de campanha de longa duração. Transdutor de Pressão Pequeno aparelho (tubo), fixo a uma na margem ou junto á costa, que regista digitalmente as oscilações de agitação marítima ou do nível do mar, com base na variação da pressão exercida pela coluna de água sobre o sensor. Usado como marégrafo em pequenas camanhas. Marégrafo de Radar Aparelho que regista digitalmente as oscilações do nível do mar, com base na medição de uma distância vertical medida dentro de um tubo, através de sinais de radar. De observação permanente e fazem, actualmente, parte das redes de marégrafos. Marca de nivelamento alt = Cota (marca nivelamento) Leitura fita contacto Plano de referência Contacto 15
Marca de nivelamento alt = Cota (marca nivelamento) Leitura escala maré Plano de referência 1 2 3 4 5 6 7 8 Marégrafo de poço 16
Marégrafo de pressão h P = * g * h + Pa h altura de água acima do sensor hh Pa pressão atmosférica no local g aceleração da gravidade h P P.g a Observação das Marés 17
Observação das Marés C.Antunes & R.Taborda Marégrafo original de CASCAIS: Observação das Marés Cascais, 1881 (idealizado por J. Wagner em 1877) 18
Antigo Marégrafo Analógico: típico marégrafo de poço tipo Borell Observação das Marés Novo Marégrafo Digital: Observação das Marés Sensor acústico digial (2003) Aquatark modelo 19
2.3 Observação das Marés 2.1 1.9 1.7 Observed Water Level Predicted Water Level 1.5 1.3 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 17 18 19 20 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 Observação das Marés Observação do Marégrafo de CASCAIS Sobre-elevação (Stormesurge) Modelo de previsão da maré de CASCAIS Seichas Ressonância originada pela agitação 20