11:11 Processos de Transporte em Estuários – Parte 2 Carlos Ruberto Fragoso Júnior.
11:11 Circulação das Águas - Maré Carlos Ruberto Fragoso Júnior.
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Circulação das Águas - Maré
Carlos Ruberto Fragoso Júnior
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Sumário
Conceito Origem da Maré Características da Maré Correntes de Maré Modelos de Previsão de Maré
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Maré - conceito
Refere-se ao ciclo de subida e descida da água do mar.
Marés são causadas por suaves variações da atração gravitacional entre a Terra, Lua e Sol.
A Lua está a 6.2 milhões de km. da Terra
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Força gravitacional
A Lua está a 6.2 milhões de km. da Terra
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~16,8 m mais alta varação de maré em em Nova Escócia (Canadá)
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Maré em Nova Escócia
Wolfville, NS (16 m variação da maré) Maré Diurna (uma maré alta e uma maré baixa a
cada 12 horas e 25 minutos
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Maré em Ancorage - Alasca
Segunda mais alta variação de maré -Ancorage - Alasca ~ 12 m
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Terminologia
Preia-mar (ou preamar) ou maré alta - nível máximo de uma maré cheia. Baixa-mar ou maré baixa - nível mínimo de uma maré vazante. Estofo - também conhecido como reponto de maré, ocorre entre marés, curto período em que não
ocorre qualquer alteração na altura de nível. Maré enchente - período entre uma baixa-mar e uma preia-mar sucessivas, quando a altura da
maré aumenta. Vazante - período entre uma preia-mar e uma baixa-mar sucessivas, quando a altura da maré
diminui. Altura da maré - altura do nível da água, num dado momento, em relação ao plano do
zero hidrográfico. Elevação da maré - altitude da superfície livre da água, num dado momento, acima do
nível médio do mar. Amplitude de marés - variação do nível das águas, entre uma preia-mar e uma baixa-mar
imediatamente anterior ou posterior. Maré de quadratura - maré de pequena amplitude, que se segue ao dia de quarto crescente ou
minguante. Maré de sizígia - as maiores amplitudes de maré verificadas, durante as luas nova e cheia, quando
a influência da Lua e do Sol se reforçam uma a outra, produzindo as maiores marés altas e as menores marés baixas.
Zero hidrográfico - nível de referência a partir da qual se define a altura da maré; é variável de país para país, muitas vezes definida pelo nível da mais baixa das baixa-mares registadas (média das baixa-mares de sizigia) durante um dado período de observação maregráfica.
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Atração gravitacional da Lua
Origem da maré
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Origem da maré
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Desequilíbrio de forças entre Terra-Lua criam bolsões de água
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Até o momento a Terra completou uma volta (um dia), a lua mudou ligeiramente, de modo que a Terra precisa rodar um pouco mais para recuperar o atraso com a lua ...
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Período M2 (12.42 horas) Período Semi-diurno
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M2 tidal
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Declinação Lua-Terra em relação a linha do Equador
(Período Diurno)
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Efeitos da Lua e do Sol podem ser aditivos ou não
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Principais componentes de Maré
Origem Símbolo Período coeficiente Geração (horas) Marés Semi-diurnas
Lua M2 12,42 0,91 Maré principal semi-diurna lunarSol S2 12,0 0,42 Maré principal semi-diurna solarLua N2 12,66 0,17 Maré M2 elíptica Maré DiurnasL&S K1 23,94 0,53 Maré principal de declinaçãoLua O1 25,82 0,38 Maré principal diurna lunarSol P1 24,07 0,18 Maré principal diurna solar
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Componentes Harmônicas – Série de Fourier
Elaboradas no Centro de Hidrografia da Marinha (CHM)
A partir das séries observadas (estações maregráficas)
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Estações Maregráficas
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Estações Maregráficas
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Estações Maregráficas
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Estações Maregráficas
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Harmônicas – Porto de Maceió
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Outras harmônicashttp://www.fundacaofemar.org.br/biblioteca/emb/indice.html
Outras harmônicashttp://www.fundacaofemar.org.br/biblioteca/emb/indice.html
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Tipos de Maré
Maré semi-diurna: tem duas marés altas e duas marés baixas a cada dia. O período é de 12h e 25min.
Maré diurna: tem apenas uma maré alta e uma maré baixa cada dia. O período é de 24h e 50min.
Marés mista: correspondem a situações com algumas características de marés semidiurnas e outras de marés diurnas.
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Tipos de Maré
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Inglaterra
São Francisco
Filipinas
Corea
Tipos de Maré
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Tipos Maré no Globo
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Padrões Maré baixa Maré enchente Maré Alta Maré Vazante
Correntes variam com a maré
Correntes de Maré
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Forma da costa afeta o comportamento da onda
Onda progressiva onda parada
Elementos da forma da onda Reversão em Maré
alta/Maré baixa Sem escoamento na
reversão Max. correntes no meio de
Maré Defasagem de maré ao
longo do estuário
Forma da Onda ProgressivaMaré alta
Maré Baixa
Corrente Máxima
Estagnação
Nív
el d
a ág
ua
Vel
ocid
ade
Enchete
Vazante
Tempo
Nível Médio da água
Estagnação
Correntes Estuarinas de Maré
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Causeadas por:
Forma do canal
Batimetria
Distorções de Maré Estuarinas
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Vetor de velocidade Velocidade e direção
Variação temporal
Mean Velocity
Width
X
Mean VelocityDepth
X
Variação com a profundidade
Variação espacial – campo de escoamento
Correntes de maré
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Visualização
Séries temporais
Elipse de corrente / rosa de corrente (Variação temporal)
Stick plot
Vetores espaciais (variação espacial – foto instantânea)
Identificação de características hidrodinâmicas: giros, jatos, etc.
Correntes de maré
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Gráfico de velocidades de correnteComo uma série temporal:
Plotar a variação da magnitude e direção da velocidade com o tempo
Pode ser mostrado como magnitude total ou como vazante (negativo) e enchente (positivo)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Time [hrs]
Cu
rren
t S
pee
d [
m/s
]
0
50
100
150
200
250
300
350
Cu
rren
t D
irec
tio
n[d
egre
es f
rom
No
rth
]Speed
Direction
-0.16
-0.12
-0.08
-0.04
0
0.04
0.08
0.12
0.16
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Cu
rren
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irec
tio
n[d
egre
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rom
No
rth
]
Speed
Direction
Correntes de maré
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Gráfico de velocidades de corrente
Como uma Rosa de correntes: Velocidades em diferentes horas representado por vetores com mesma origem
Estuários: Predominantemente em duas direções (vazante e enchente)
HW
HW+1
HW+2
HW+3
HW+4
HW+5
HW+6
HW-1HW-2
HW-3HW-5HW-6 HW-4
Oceano
HW
HW+1HW+
2HW+3 HW+
4
HW+5
HW+6
HW-1HW-2 HW-3
HW-5HW-6 HW-4
Estuário
Correntes de maré
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Gráfico de velocidades de corrente
Como um vetor Stick Plot: Vetores de correntes horários plotados em um eixo horizontal no tempo
Correntes de maré
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Gráfico de velocidades de correnteComo vetores espaciais:
Plotar vetores de velocidade em um instante no tempo campo de escoamento
Correntes de maré
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Correntes Residuais Somente efeito de Maré
Transporte na maré enchente = Transporte na maré vazante Transporte residual nulo no tempo
Interação de maré com outras forças + batimetria
Transporte na maré enchente ≠ Transporte na maré vazante Algum transporte residual no tempo
Correntes Residuais = soma algébrica das velocidade sobre um ciclo de maré
Circulação residual É a circulação estuarina
Correntes de maré
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Tidal ellipses Residual (time-averaged) currents
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Another way of looking at residual currents... this time in the English Channel and North Sea
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Modelos de Previsão de Maré
Existem vários softwares disponíveis para prever maré (alguns online).
Previsão baseada nas constantes harmônicas de uma estação maregráfica.
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Modelos de Previsão de Maré O nível do mar previsto é dado pela composição de
várias componentes harmônicas:
onde Hi é a amplitude da harmônica i (m); Gi é a fase da harmônica i (rad); wi é a frequência da da harmônica i (1/h); t é o tempo em horas e ε é o erro em relação ao dado observado.
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Modelos de Previsão de Maré
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Modelos de Previsão de Maré
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Modelos de Previsão de Maré
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Modelos de Previsão de Maré
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Limitações
Baixa frequência (hora da maré alta e maré baixa ) Não é possível fazer download.
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Exercício
Previsão de maré usando as constantes harmônicas.
Planilha “Book_Model_Chapter_06_v05.xls”
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Trabalho de casa