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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.21.2006.tde-22052007-161032
Documento
Autor
Nome completo
Alessandro Luvizon Bérgamo
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2006
Orientador
Banca examinadora
Miranda, Luiz Bruner de (Presidente)
Castro Filho, Belmiro Mendes de
Fontes, Roberto Fioravanti Carelli
Harari, Joseph
Schettini, Carlos Augusto França
Título em português
Características hidrográficas, da circulação e dos transportes de volume e sal na Baía de Guanabara (RJ): variações sazonais e moduladas pela maré
Palavras-chave em português
cisalhamento lateral
efeito baroclínico
estrutura tridimensional
Resumo em português
Esta pesquisa foi conduzida para o conhecimento da estrutura tridimensional de propriedades hidrográficas e de correntes na Baía de Guanabara (RJ, Brasil). Para atingir esse objetivo foi feita a análise de um conjunto de medições quase-sinóticas de propriedades hidrográficas e de velocidade em experimentos realizados na escala de tempo sazonal e de modulação da maré (quinzenal e semidiurna). Quatro estações fixas foram distribuídas na baía, no inverno e no verão austral (julho de 2000 e fevereiro de 2001); três seções latitudinais e uma longitudinal, e adicionalmente uma estação fixa, foram realizadas na baía em julho de 2003 e fevereiro de 2004. Os perfilamentos hidrográficos e de correntes foram feitos com equipamentos Condutividade-Temperatura-Pressão-Correntógrafo Acústico e um Perfilador Acústico Doppler. Em julho de 2000 os extremos de correntes de enchente e vazante, durante modulação quinzenal da maré, variaram de 0,70 m s-1 a -0,50 m s-1 e 0,80 m s-1 a -0,60 m s-1, na estação fixa localizada na entrada da baía. A salinidade (temperatura) apresentou distribuições verticais fracamente estratificadas e seus valores extremos foram modulados pelas correntes, durante o ciclo de maré de enchente e vazante, foram: 34,80 (21,50oC) e 35,8 (20,5 oC); a baía foi classificada como tipo 2a (parcial e fracamente estratificada), com pequena influência da modulação da maré, predominando a difusão da maré para o transporte de sal para o interior da baía. Em fevereiro de 2001, os máximos das intensidades de enchente e vazante variaram de 0,25 m s-1 a -0,50 m s-1 e 1,00 m s-1 a -0.70 m s-1, para as condições de quadratura e sizígia, respectivamente, e as intensidades das correntes secundárias foram pequenas (?u ?< 0,30 m s-1). Devido ao aquecimento sazonal e ao aumento da descarga fluvial, a estratificação vertical aumentou e as temperaturas e salinidades variaram de 20,0oC a 27,0oC e 33,0 a 35,5; a análise de massas de água indicou sinais da intrusão da Água Central do Atlântico Sul na baía. Devido à modulação da maré a classificação variou dos tipos 2b ao tipo 2a (parcialmente misturados com alta e fraca estratificação vertical, respectivamente) e no primeiro tipo, a difusão da maré e o efeito baroclínico foram responsáveis pelo transporte de sal para o interior da baía. xiii Em julho de 2003 e fevereiro de 2004, os componentes de velocidade longitudinal e transversal (secundário), o transporte de volume e sal através das seções latitudinais foram analisados para as condições de maré de sizígia e quadratura e na enchente e vazante. Nesses experimentos, o componente longitudinal da corrente nas seções transversais apresentou cisalhamentos verticais e laterais. As correntes mais intensas foram observadas na maré de sizígia, atingindo valores de até 0,80 m s-1 e -0,70 m s-1 para as correntes de enchente e vazante na entrada da baía. Os componentes transversais foram em geral menos intensos (?u ?< 0,40 m s-1), mas ocasionalmente valores maiores foram observados, provavelmente devido a efeitos topográficos. A variação do transporte de volume durante o ciclo de maré mostrou-se assimétrico, indicando a saída de água da baía, com defasagem de aproximadamente uma hora em relação à maré; o transporte de volume resultante apresentou os seguintes valores: -(4.15±1.85)x103 m3 s-1 a -(7.31±2.16)x103 m3 s-1, e -(1.37±2.08)x103 a -(0.23±1.59)x103 m3 s-1 para julho e fevereiro, respectivamente; esses resultados indicam que em fevereiro a renovação da água da baía foi mais eficiente. Levando-se em conta valores climatológicos da descarga fluvial na baía os valores da razão de fluxo (<0,05) indicaram que a maré é a principal forçante da dinâmica da baía. Tal como em fevereiro de 2001, a análise do diagrama T-S indicou que a ACAS foi um componente importante para a formação da massa de água nessa época do ano, penetrando na baía até cerca de 15 km. Os componentes do transporte advectivo de sal, calculados para a seção localizada na boca da BG e durante a maré de sizígia, tiveram ordem de grandeza muito próxima entre si (?2,6x105 kg s-1). Os resultados indicaram que o cisalhamento lateral de correntes é de importância fundamental para o estudo de processos de transporte na Baía de Guanabara.
Título em inglês
Characteristic of the hydrography, circulation and transports of volume and salt in the Guanabara Bay (RJ): seasonal and tidal variations
Palavras-chave em inglês
baroclinic effect
lateral stress
tridimensional structure
Resumo em inglês
This research leads to a new knowledge on the tridimensional hydrographic and current structure in the Guanabara Bay (RJ, Brazil). To reach this goal, an analysis was made from a data set of horizontal and vertical nearly-synoptic hydrographic and current measurements, from experiments realized in seasonal and tidal modulation time scales (fortnightly and tidal cycles). Four anchor stations were occupied in the austral winter and summer (July, 2000 and February, 2001); three latitudinal and one longitudinal cross-sections were made along the bay and additionally one anchor station were sampled in July, 2003, and February, 2004. The hydrographic and current profiles were sampled with a Conductivity-Temperature-Depth-Acustic-currentmeter and an Acustic Doppler Profiler. In July, 2000, the flood and ebb current highest intensities varied from 0.70 m s-1 to -0.50 m s-1 and 0.80 m s-1 to -0.60 m s-1 in the bay mouth. Salinity (temperature) structures were weakly stratified and its extreme values modulated by the currents, during the ebb-flood tidal cycle, were 34.8 (21.5oC) and 35.8 (20.5oC); the bay was classified as type 2a (partially mixed and weakly stratified), almost independently of the tidal modulation and tidal diffusion was the main mechanism for the salt intrusion into the bay. In February, 2001, flood and ebb current highest intensities varied from 0.25 m s-1 to -0.50 m s-1 and 1.00 m s-1 to -0.70 m s-1; transversal (secondary) components had low intensities (?u?<0,20 m s-1). Due to the seasonal heating and the increase in fresh water input, temperatures and salinities varied from 20.0oC to 27.0oC and 33.0 to 35.5; a signal of the South Atlantic Central Water (SACW) intrusion into the bay was observed. Due to the tidal modulation the classification changed from types 2b (partially mixed and highly stratified) to 2a in neap and spring tidal conditions, respectively; in the neap tide condition, tidal diffusion and the baroclinic effects were responsible for the salt transport into the bay. In July, 2003, and February, 2004, the longitudinal and transversal (secondary) velocity components, the volume and salt transport across the latitudinal transects were analysed for spring-neap tidal cycle and at flood and ebb tidal stages. In both experiments the longitudinal current component in the xv cross-sections were characterized by lateral and vertical velocities shears. The strongest currents were observed, reaching values up to 0,80 m s-1 and -0,70 m s-1 for the flood and ebb currents, during the neap-spring tidal cycle in the bay mouth. The transversal (secondary) component were usually low (?u?<0.4 m s-1), but occasionally reached higher values probably due to topographic effects. Volume transport at the bay mouth was asymmetric, showing an outflow with a phase lag of one hour in relationship with the tidal cycle; the resultant volume transport during the neap-spring tidal cycle varied from -(4.15±1.85)x103 m3 s-1 to (-7.31±2.16)x103 m3 s-1, and -(1.37±2.08)x103 to -(0.23±1.59)x103 m3 s-1 for July and February, respectively; these results indicated the water mass renewal was more effective in February. Taking into account climatological values of the fresh water discharge, the flux rate values (<0.05) indicated that the tide is the main dynamic forcing. Like in the 2001 experiment, the analysis of the T-S diagram indicated that the SACW mass was the main component for the water mass formation during the austral summer, reaching at least 15 km into the bay. The components of the advective salt transport were dependent on the cross-section area and in the bay mouth and spring tide the salt transport components had almost the same order of magnitude ?2.6x105 kg s-1. Our results shows that lateral velocity shear must be taken into account in studying transport processes in the Guanabara Bay.
 
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Tese.pdf (4.84 Mbytes)
Data de Publicação
2008-07-02
 
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