Ciências Geofísicas(estudo da Terra aplicando as leis da Física)

Geofísica Interna OceanografiaFísica

Meteorologiae

Climatologia

Oceanografia(estudo dos Oceanos)

OceanografiaGeológica

OceanografiaQuímica

OceanografiaBiológica

O Oceano é um sistema físico que interage com os outros sistema que integram o grande sistema que é o Planeta.

Interacção do Oceano com a Atmosfera e processos físicosno Oceano

O Oceano como um sistema físico e o seu papel no ciclo hidrológico

O ciclo hidrológico, mostrando os movimentos anuais de água através do ciclo (números a negro) e a quantidade de água acumulada em cada reservatório (números a azul). Todas as quantidades estão em 1015 kg (1015 kg de água 103 km3 ). (adaptado de Open Univ. Course Team, 1989)

Reservatório Percentagem do total Profundidade da esfera (m)

Oceanos 97.96 2685Calotes polares e gelo 1.64 45Água no solo 0.36 10Rios e lagos 0.04 1Atmosfera 0.001 0.03

A quantidade de água nos diversos reservatórios, em termos da percentagem do total e em termos de profundidade se toda o conteúdo se espalhasse pela Terra. (adaptado de Stowe, 1979)

Contribuição da energia solar:

Circulação atmosféricaventos

Causa: aquecimento diferencial da atmosfera

Variações detemperaturaCausa: fluxos decalor através da interface ar-água

Variações desalinidadeCausas: precipi-tação e evapo-ração; transiçõesde fase ar-gelo

Variações espaciaisda densidade da água

Circulação induzida pelo vento Circulação termohalina

Porque se movem as águas do Oceano?

Energia solar Rotação da Terra

(a) Um projéctil lançado para Norte a partir do equador move-se para Leste tal omo a Terra e para Norte com a velocidade de disparo.

(b) Trajectória do projéctil relativamente à Terra. No tempo T1 o projéctil moveu-se para M1 e a Terra para G1. No tempo T2 o projéctil moveu-se para M2 e a Terra para G2. Há depleção causa pela força de Coriolis, maior para maiores latitudes.

Contribuição da rotação da Terra: Efeito da força de Coriolis, porque a Terra

curva para os pólos. Resultado: os movimentos são deformados – para a direita no H.N. E para a esquerda no H. S.

A roda da bicicleta não roda no Equador, mas vai rodando no sentido dos ponteiros do relógio relativamente à Terra, cada vez com maior velocidade à medida que se aproxima do pólo.

No estudo da dinâmica dos movimentos do Oceano utilizam-se as seguintes leis:

Conservação da massa;

Conservação da energia;

1ª Lei de Newton (se nenhuma força actua um corpo ele não muda o seu estado de movimento);

2ª Lei de Newton (a taxa de variação de quantidade de movimento de um corpo é directamente proporcional à resultante das forças que actuam o corpo);

3ª Lei de Newton (quando uma força actua num corpo há uma força igual e oposta a actuar noutro corpo);

Conservação do momento angular;

Lei da gravitação universal de Newton..

Principais forças a considerar no estudo dos movimentos no Oceano:

Directas, que causam o movimento:

Atracção gravitacional (Sol e Lua);

Tensão do vento (pode ser tangencial - atrito, ou normal - pressão);

Força do gradiente horizontal de pressão;

Pressão atmosférica (1mb faz variar a superfície do oceano em cerca de

1cm);

Sísmicas (resultam do movimento do fundo marinho);

Indirectas, que resultam do movimento:

Força de Coriolis (surge devido à rotação da Terra);

Forças de atrito (opõem-se ao movimento e fazem dissipar energia

mecânica convertendo-a em energia térmica);

Os movimentos podem ser classificados de acordo com as forças que os originam:

Circulação termohalina - resulta da variação da densidade numa região limitada, de modo que a acção diferencial da gravidade gera movimento relativo;Circulação induzida pelo vento - correntes nas camadas superficiais, ondas de superfície e afloramento de águas da sub-superfície (upwelling);Correntes de maré - essencialmente horizontais, consequência directa da Lei de Atracção Gravitacional;‘Tsunamis’ - resultam de forças aplicadas junto ao fundo devido a movimentos da crusta submarina;Movimentos turbulentos: resultam da tensão de corte, ou seja, dos gradientes de velocidade, por vezes junto das fronteiras do oceano;Movimentos diversos: ondas internas, ondas de inércia, ondas planetárias de Rossby, etc..

As diferentes escalas na Circulação dos Oceanos

Circulação de larga escala

Exemplo da circulação de mesoescala:

Afloramento costeiro, filamentos, vórtices, correntes e contracorrentes costeiras, etc.

Exemplo da circulação de pequena escala: hidrodinâmica costeira.

Ondas, correntes costeiras induzidas pelas ondas, Interacção entre o escoamento e o fundo, pequenos vórtices, algumas ondas internas, etc.