Classificação das Ondas no Oceano (Mei, 1983) Ondas no Oceano Tipo de Onda Mecanismo Físico de Restauração Período Típico Região de Atuação no Oceano Sonora Compressibilidade 10-2 a 10-5 Interior do Oceano Capilaridade Tensão Superficial Menor que 10-1 Ondas de Vento e Swell Tsunami Ondas Internas Maré Meteorológica ou de tempestade Maré astronômica Ondas planetárias Gravidade Gravidade e Estratificação da Densidade Gravidade e Rotação Terrestre 1-25 s 10 min a 2 h Interface Ar-Água 1 min a 10 h Camadas Fortemente Estratificadas 1 10 h 12 24 h Gravidade, Rotação Da ordem de 100 Terrestre e Variação de dias Latitude ou Profundidade Próximo à costa Toda a camada oceânica Capilares: Ondas no Oceano Ondas no Oceano De Gravidade: Tsunamis: Ondas no Oceano Praia de Salinas - PA Outros Exemplos: Seiche Maré: Forte São Michel, Inglaterra 1
Outros exemplos: Seiches em corpos de água fechados Outros exemplos: Ondas de Inundação em rios Nepal Outros exemplos: Oscilações de longo período em portos Outros exemplos: Oscilações de longo período em portos https://goo.gl/maps/1zkwq M83E322 Outros exemplos: Pororoca ou Macaréu Outros exemplos: Ondas de Inundação em rios Seiches em corpos de água fechados Oscilações de longo período em portos Pororoca ou Macaréu Ondas geradas por embarcações 2
Linha de Praia 21/03/2016 Outros exemplos: Ondas de Inundação em rios Seiches em corpos de água fechados Oscilações de longo período em portos Pororoca ou Macaréu Ondas geradas por embarcações Ondas geradas por explosões submarinas Outros exemplos: Ondas de Inundação em rios Seiches em corpos de água fechados Oscilações de longo período em portos Pororoca ou Macaréu Ondas geradas por embarcações Ondas geradas por explosões submarinas Onda Solitária John Scott Russell (1844) Onda de águas rasas que consiste em uma única perturbação acima do nível de repouso Ex.: Parada de um barco em canal, tsunami, utilizado para estudar a onda a zona de surfe. Parâmetros Principais Classificação de Ondas b N Representação das Ondas Parâmetros secundários y x Cristas de onda a Linha de Costa Ortogonais ou raios de onda Quanto ao Transporte de Massa Oscilatórias (sem transporte de massa) Progressivas mantem-se indeformável para um observador que se move com a mesma velocidade que a onda Estacionárias pode ser considerada como a superposição de duas ondas de mesmo período e amplitude em direções opostas De Translação (com transporte de massa) ondas de Maré, pororoca, ressalto hidráulico, rompimento de barragem, ondas de inundação A forma é transmitida e não a massa de água 3
Ondas Progressivas Onda Estacionária (Clapotis) η = H 2 sin cos 2πx L 2πt T = H 2 sin (kx σt) cos Onda 1 Onda 2 Onda 1 Onda 2 Resultante φ = H sin 2πx L sin 2πt T = φ 1 x φ 2 t Resultante Nós (fixos) Profundidade Relativa d L = Profundidade Comprimento Quanto a Profundidade Relativa Classifique as ondas nos exemplos da tabela de acordo com o parâmetro profundidade relativa d/l águas profundas : águas intermediárias : águas rasas : Exercício situação período altura profundidade L d/l classificação maré oceânica 12 h 0,5 m 4000 m 8640 km seiche 30 min 30 cm 10 m 17 km ondas de 15 s 15 m 300 m 351,5 m tempestade Praia de Tramandaí 5 s 2,8 m 13,3 m 36,7 m Lagoa dos Patos 3,4 s 17,5 cm 90 cm 5,6 m d 1 L 2 1 < d < 1 20 L 2 d L < 1 20 Duas Grandes Famílias Ondas Curtas Ondas de Curtos períodos (1 20 s) Ondas em Águas Profundas Ex.: ondas de gravidade Ondas Longas Ondas de Longos Períodos (min dias) Ondas em Águas Rasas Ex.: Tsunamis, Ondas de Marés, Seiches Resultado do tipo de Modelo aplicado: Termos significativos Região (AP ou AR) Efeitos governantes 4
Geração das Ondas de Gravidade Geração das Ondas de Gravidade Quando uma suave brisa sopra, os vórtices turbulentos do vento tocam a superfície da água, causando perturbações, estas, formam então pequenas ondulações; A velocidade do vento deve ser superior a 0,23 m/s, para superar a tensão superficial na água; Geração das Ondas Geração das Ondas Uma vez que as ondas iniciais foram formadas, e o vento continua soprando, a energia é transferida para as ondas principalmente por dois mecanismos: Cisalhamento; Diferencial de pressão. Cisalhamento Perfis de velocidade do vento Pressão Velocidade do vento é normalmente maior do que a velocidade da onda; Por esta razão, as ondas geradas formam um ângulo com a direção do vento A medida em que viajam, as ondas perdem energia por cisalhamento interno Além disso, há transferência de energia entre as ondas de maior frequência para as de maior frequência. Direção do Vento Direção da Onda Crista da Onda gerada Cava da Onda gerada Crista Combinada Cava Combinada Vaga (Sea) x Swell(Ondulação) Vaga (Sea) x Swell(Ondulação) 5
Velocidade Vento (m/s) 21/03/2016 Geração das Ondas Parâmetros característicos para geração das ondas: 1. Velocidade do Vento (U); 2. Duração da tempestade (t); 3. Extensão da pista fetch (F); Altura e período da onda (H e T) O fetch, é determinado como a distância, a partir de um ponto de interesse, na direção em que o vento sopra sobre a água, para gerar as ondas. Fora de águas profundas: 4. Profundidade da água na área de geração (d). Estado de Mar Plenamente Desenvolvido Fetch (Km) Previsão de Ondas Fórmulas Empíricas para Águas Profundas Para Condição Limitada pelo Fetch: H = 1,616 10 2 UF 1 2 T = 6,238 10 1 UF 1 3 1 t = 8,93 10 1 F2 3 U Onde H m, T s, U m, F km, t hr s Previsão de Ondas Fórmulas Empíricas para Águas Profundas Para Estado de Mar Plenamente Desenvolvido: H = 2,4821 10 2 U 2 T = 8,30 10 1 U t = 2,027U Onde H m, T s, U m, F km, t hr s Exercício 2 Determine a H e o T da onda na condição em águas profundas em que o vento está soprando com velocidade de 16 m/s durante 9 horas em uma pista de 100 km. Exercício 2 Determine a H e o T da onda na condição em águas profundas em que o vento está soprando com velocidade de 16 m/s durante 5 horas em uma pista de 100 km. Resp.: H = 2,58 m e T = 7,30 s Resp.: H = 1,88 m e T = 2,90 s 6
Exercício 3 Previsão de Ondas A partir do exercício anterior, determine qual a condição necessária para alcançar o estado de mar plenamente desenvolvido (F ou t). Ainda, quais os parâmetros das ondas formadas Em condições fora de águas profundas, a profundidade irá influenciar nas condições finais das ondas: Resp.: H = 6,35 m e T = 13,28 s SPM 3-55 Aeroporto de Porto Alegre (Salgado Filho) - SBPA Aeroporto de Porto Alegre (Salgado Filho) - SBPA http://www.redemet.aer.mil.br http://www.redemet.aer.mil.br Aeroporto? de Pelotas - SBPK Velocidade do vento X Velocidade de Cisalhamento Altura de Onda X Altura de Onda Significativa Dados em terra são subestimados. Onde obter informações meteorológicas? http://www.redemet.aer.mil.br http://tempo.cptec.inpe.br/aeroportos/#4 http://www.inmet.gov.br http://www.redemet.aer.mil.br 7
Exercício para casa Verificar as condições do vento na Lagoa dos Patos e estimar as ondas para: Duração infinita Duração de 3 horas Considere profundidade infinita na lagoa 8