Caracterização do padrão de ondas na costa do Brasil por meio de modelagem numérica

• Main Author: Philipp Edson Dias da Silva
• Other Authors: Valdir Innocentini
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2013
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/03.12.16.55

A agitação marítima global é caracterizada principalmente por ondas que surgem pela interação oceano-atmosfera conhecidas como ondas de gravidade. A formação dessas ondas ocorre principalmente nas latitudes médias, região dos ventos alísios e anticiclones semipermanentes, tendo um papel importante na variabilidade global do clima de ondas e no transporte de sedimentos. Este trabalho teve por objetivo principal realizar um estudo do padrão sazonal do clima de ondas, identificar os eventos extremos no litoral brasileiro e mensurar o transporte longitudinal de sedimentos na ocorrência desses eventos na Baía do Espírito Santo (BES) através de simulações numéricas. O trabalho foi dividido em cinco etapas. Na primeira etapa foi realizado um \textit{hindcast} do modelo \textit{Wave Watch III} (HWW3) entre os anos de 1979 a 2010 com forçantes da reanálise \textit{Climate Forecast System Reanalysis} (CFSR). Os resultados proporcionaram a visualização dos principais padrões do clima de ondas global e como estes variam na escala intrasazonal. A segunda etapa consistiu na validação do HWW3 com dados de baias do \textit{National Data Buoy Center}, onde foi observado que o modelo representou muito bem o clima de ondas das regiões estudadas no Oceano Pacífico e Atlântico, identificando as principais variações sazonais e anuais. Na terceira etapa foi realizado um estudo detalhado do clima de ondas e da distribuição de eventos extremos no litoral brasileiro, o qual revelou uma nova classificação dividida em cinco partes: litoral voltado para o hemisfério Norte, litoral Região Nordeste voltado para África, litoral sul da BA até o norte do RJ, litoral centro-sul do RJ até norte de SC e litoral sul de SC e RS. A análise sazonal proporcionou a identificação dos fenômenos de escala climática que influenciam o campo de ondas no Atlântico Sul, como o EI Niño Oscilação Sul. Na escala interanual, as anomalias de altura significativa das ondas (HSG) indicaram uma inversão do sinal, positiva para anos de EI Nino (EN) e negativa para anos de La Niña (LN). A etapa 4 consistiu na elaboração de um algoritmo para a classificação de eventos severos de ondas por classes (3, 4 e 5 metros) e por anos no ponto mais próximo a BES. Tal classificação se mostrou conclusiva, pois em anos do fenômeno EN a ocorrência de eventos mais significativos acima de 5 m é maior. Na etapa 5 foram realizadas simulações na BES das ondas em águas rasas com o modelo SWAN e a estimativa do transporte de sedimentos longitudinal (TSL) com o modelo ESTSED. Os resultados apresentaram características importantes das ondas, como os efeitos de difração devido ao quebra-mares do Porto de Tubarão e refração em águas costeiras. Em função disso, os experimentos de estimativa do TSL indicaram que as características das ondas que adentram a BES e a Baía de Vitória (BVT) tem um papel muito importante no transporte de sedimentos. Foi identificado que a entrada da BVT, parte leste da praia de Camburi e a área atrás do Porto de Tubarão apresentam TSL positivo e pode ser associado a um perfil de progradação costeira, por outro lado, a parte oeste e central da praia de Camburi apresentam TSL negativa e um perfil de erosão costeira. === Global sea waves are featured especially by waves that arise because of oceanatmosphere interations known as gravity waves. The formation of these waves occurs mainly on middle latitudes, trade winds zone and also of semipermanent cyclones, and they have an important role on global waves climate variability and also on sediment transporto This work had as main objective to study the climate wave seasonal pattern, to identify the extreme events on brazilian coastline and to measure the longitudinal sediment transport (TSL) ocurred in Espírito Santo´s Bay (BES) using numerical simulations. This work is divided in five stages. On first stage was done a hindcast of Wave Watch in model (HWW3) from 1979 to 2010 with forcing of Climate Forecast System Reanalysis (CFSR). The results provided the viewing of main patterns of global wave climate and how these vary in intraseasonal scale. The second stage consisted on the HWW3 validation using buoy data from National Data Buoy Center, in which was observed that the model represented very well the wave climate in the studied areas on Pacific and Atlantic Ocean, identifying seasonal and anual main variations, On third stage was done a detailed study of wave climate and extreme events distribution on brazilian coastline, which revealed a new classification divided in five areas: coastline facing Northern Hemisphere, Northeast coastline facing Africa, South Bahia´s coastline until North of Rio de Janeiro, South Central Rio de Janeiro´s coastline until North of Santa Catarina, and South Santa Catarina´s coastline and Rio Grande do Sul. The seasonal analysis provided the identification of climate scale phenomena that influence the field of waves on South Atlantic, as El Niño Southern Oscilation. On interanual scale, significant wave high (HSG) anomalies indicated an invertion of sign, been positive for years of El Niño (EN) and negative for years of La Niña (LN). Stage 4 consisted on developing an algorithm to classify the severe wave events by classes (3, 4 and 5 meters) and by years in the closest point to the BES. Such classification showed to be conclusive, because on the years of EN the occurence of more significative events over 5 meters is higher. On stage 5 were done shallow-water wave simulation using model SWAN on BES and the estimating TSL with ESTSED model. The results presented important features of waves, as diffraction effects due to Tubarão´s Port breakwaters and refraction in coastal waters. In function of that, the estimating experiments of TSL indicate that features of waves that enter into BES and Vitória´s Bay (BVT) have a very important role on sediment transport. It was identified that the BVT entrance, the Eastern part of Camburi's beach and the area behind Tubarão´s Port present a pattern of coastal progradation, on the other hand, western and central part of Camburi´s beach present a pattern of coastal erosion.