AULA 2

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Movimentos da água 
 
Profa. Vanessa Becker 
Engenharia Ambiental UFRN 
 
 
Disciplina Limnologia 
Lago Peyto-Localizado no Canadá; 
Parque Nacional de Banff 
zuhairah-worldtraveldestinations.blogspot.com 
Kalff 2002 
Disciplina Limnologia 
 
 Movimentos da água em lagos e reservatórios 
 Circulação: 
 Advecção: HORIZONTAL transporte devido a correntes do sistema 
 Convecção: VERTICAL induzida pela diferença de densidade 
 
 
Sistemas rasos x Sistemas Profundos 
 
lagos/reservatórios 
RASOS 
lagos/reservatórios 
PROFUNDOS 
Movimentos de advecção 
(movimentos horizontais) 
 
Hidrodinâmica – vento 
 
 
 
 
Movimentos de convecção 
(movimentos verticais) 
Diferença de densidade 
 
Estratificação - temperatura 
 
 
Disciplina Limnologia 
 
 Movimentos da água em lagos e reservatórios 
 Circulação: 
 
 Advecção: HORIZONTAL transporte devido a correntes do sistema 
 Em reservatórios pode ser pela entrada/saída tributários e ventos 
 
 Convecção: VERTICAL induzida pela diferença de densidade 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
 
a) Inerciais Forças de Coriolis 
 (Mares, grandes lagos, lagos protegidos) 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
c) Convecção 
 Perda de calor para atmosfera 
 Resfriamento noturno 
 Frentes frias 
 Precipitação 
 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
a) Inerciais – FORÇA DE CORIOLIS 
Embora não possa causar o movimento da água, é importante 
porque pode modificar a direção do movimento da água, 
especialmente em lagos e estuários grandes 
A força de Coriolis é uma força aparente que surge porque 
analisamos o escoamento fixando o referencial à Terra que está em 
movimento de rotação 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
a) Inerciais – FORÇA DE CORIOLIS 
 
São várias as consequências práticas da força de Coriolis. 
 
A água que corre nos rios é atuada por uma força de Coriolis para 
um dos seus lados 
 
 erosão é geralmente maior numa das suas margens: no 
hemisfério norte, na margem direita, e no hemisfério sul, na margem 
esquerda. 
 
As correntes marítimas ficam correspondentemente desviadas. 
 
 
 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
a) Inerciais – FORÇA DE CORIOLIS 
Hemisfério Norte, a atração é no sentido horário (para a direita) 
Hemisfério Sul, a atração é no sentido inverso (anti-horário). 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
a) Inerciais – FORÇA DE CORIOLIS 
Furacão Catarina – H Sul Furacão Katrina 
 H Norte 
Esta força induz um movimento de rotação à massa tempestuosa, 
que começa a se enrolar sobre si mesma no sentido anti-horário 
no Hemisfério Norte e no sentido horário no Hemisfério Sul. 
À medida que se afasta do Equador, a força de Coriolis é mais intensa, 
de modo que a rotação das massas tempestuosas será mais rápida e 
os ventos se tornarão mais rápidos. 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
a) Inerciais – FORÇA DE CORIOLIS 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Circulação de Langmuir 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 Circulação de Langmuir 
Células de Langmuir-ventos 3m s-1  movimento 
rotacional de 25 cm s-1 
Dissipação da energia em cascata em estruturas cada 
vez menores - Espectro de redemoinhos 
Reynolds 1984 
Formação de correntes helicoidais em células de água paralelas à 
superfície ocasionada pelo vento. 
 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Circulação de Langmuir 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 Circulação de Langmuir 
Wetzel, 1983 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Circulação de Langmuir 
Disciplina Limnologia 
 
• Traz águas mais ricas em nutrientes do fundo 
• Aumenta mosaicos biológicos (partículas leves acumulam-se na 
superfície das fileiras divergentes) 
• Zonas de divergência pode ajudar a organismos mais densos a 
flutuar (diatomáceas) 
• Ajuda a migração vertical do zoo aumenta a herbivoria 
• Ajuda o desenvolvimento/dispersão de florações 
Circulação de Langmuir 
Quake Lake, Montana 
 
 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Formação de Ondas  Depende de 3 fatores 
 
 velocidade do vento 
 
 duração do vento 
 
 Fetch (distância contínua sobre a qual o vento viaja 
em contato com a água). 
 
Somente quando os três fatores ocorrem juntos é que existem 
ondas 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento- Geração de turbulência 
pela força do vento 
Reynolds 1997 
Situação estacionária Fluxo laminar Fluxo turbulento 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
 
 
Situação estacionária Fluxo laminar Fluxo turbulento 
O tipo de fluxo vai depender da viscosidade (fricção interna das 
moléculas de água) e da força de arrasto 
Número de Reynolds (Re) 
Forças de inércia 
Forças de viscosidade 
= Re =  UI 
  
 = a densidade da da água 
U= velocidade (m.s-1) em q a água e um objeto se movem 
l = comprimento característico (m) 
= coeficiente de viscosidade 
 
Número adimensional 
b) Movimentos induzidos pelo vento- Geração de turbulência 
pela força do vento 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
 
 
Número de Reynolds (Re) 
conforme o valor do número de Reynolds: 
NR < 2 000 lamelar 
 
NR > 3 000 turbulento 
 
Se o número de Reynolds está entre 2 000 e 3 000, o escoamento é 
instável, podendo mudar de um regime para outro. 
A importância fundamental do número de Reynolds é a possibilidade 
de se avaliar a estabilidade do fluxo podendo obter uma indicação se 
o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta 
b) Movimentos induzidos pelo vento- Geração de turbulência 
pela força do vento 
Disciplina Limnologia 
VENTO 
 Vento exerce força de cisalhamento na superfície 
 Além das ondas o vento produz correntes 
 Impacto é maior em áreas rasas 
vento 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
Movimentos da água 
 
 
 
Disciplina Limnologia 
CIRCULAÇÃO DEVIDA AO VENTO 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
Movimentos da água 
 
 
 
Disciplina Limnologia 
CIRCULAÇÃO DEVIDA AO VENTO 
vento 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
Movimentos da água 
 
 
 
Disciplina Limnologia 
O QUE SÃO ONDAS? 
 Onda é um pulso gerado por uma perturbação 
que se propaga através de um meio. 
 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
ONDAS DE INTERESSE 
 São as ondas mecânicas causadas pelos ventos, que no 
contato, transferem energia para a superfície da água. 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
ONDAS DE INTERESSE 
 Ao passar uma onda, objetos flutuantes na superfície do 
mar deslocam-se para cima e para baixo em movimento 
circular. 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
IMPACTO DAS ONDAS NO 
FUNDO DO LAGO 
L 
Se prof<L/2 movimento 
da água atinge o fundo 
 
Caso contrário, ondas não 
afetam o fundo 
Movimentos da água 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Efeito da onda na ressuspensão 
 Sedimentos finos se depositam quando a velocidade da 
água é baixa durante um longo tempo. 
 Ondas podem ressuspender sedimentos finos. 
 
 Ventos e ondas podem manter sedimentos finos em 
suspensão diminuir a transparência da água, limitando a 
entrada de luz. 
 
Exemplo Guaíba. 
 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Lago Guaíba Porto Alegre-RS 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo ventoFETCH 
(“pista”) 
depende da direção do vento, da configuração do lago e 
do ponto observado. 
 
Fetch não depende da intensidade do vento. 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 FETCH 
(“pista”) 
Winter (Aug 18/99)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
North Center South
sampling points
m
g
.L
-1
Direção predom WSW 
Cianobactérias – Anabaena circinalis 
Lagoa Itapeva, RS 
Becker 2002 
Disciplina Limnologia 
FETCH 
vento 
A 
B 
C 
Disciplina Limnologia 
FETCH 
A 
B 
C 
Disciplina Limnologia 
Sheiche 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
 Seiches são flutuações no nível da água de grandes corpos de 
água que ocorrem como resultado de uma perturbação inicial, 
como a mudança de intensidade do vento, ou a mudança de 
intensidade de uma diferença de pressão atmosférica sobre 
a superfície em diferentes regiões do corpo d´água. 
 
 É uma onda estacionária no lago, que dá uma idéia da 
freqüência natural de oscilação. 
 
Disciplina Limnologia 
 A atuação do vento em direção e sentido 
razoavelmente constantes ao longo de um 
período de tempo suficientemente longo 
pode modificar o perfil do nível da água em 
um lago que, a partir de uma situação A de 
repouso (Figura 1a), em que a linha da 
água é horizontal, passa a uma situação 
B, em que a linha da água fica inclinada 
sob o efeito do vento (Figura 1b). 
Sheiche 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
 Quando o vento cessa, a linha da 
água tende a voltar a posição de 
repouso, porém esta situação somente 
é atingida após algumas flutuações, 
semelhantes ao movimento pendular, 
denominadas seiches (figura 1c a 1g ). 
Sheiche 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
movimento pendular 
Sheiche 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
 Estas flutuações de nível são, essencialmente, ondas 
gravitacionais, cuja celeridade é dada pela equação: 
h.gc 
onde c é a celeridade (velocidade da onda) 
g é a aceleração da gravidade 
h é a profundidade 
Sheiche 
 
Movimentos da água 
 
b) Movimentos induzidos pelo vento 
 
Disciplina Limnologia 
Nível x Vento 
 
Movimentos da água 
 
 
0
10
20
30
40
50
60
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
SSSW
SW
WSW
W
WN
W
NW
NNW
s/ven
to
Dec-98 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
SSSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
s/vento
Mar-99 
7 
Ex. Lagoa Itapeva (Becker. 2002) 
Disciplina Limnologia 
Movimentos da água 
 
 
Norte Primavera (Dez/98)
0
20
40
60
80
100
120
140
 6h 10 h 14h 18h 6h 10 h 14h 18h
15 de dez 17 de dez
m
g
.L
-1
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
m
Centro Primavera (Dez/98)
0
2
4
6
8
10
12
 6h 10 h 14h 18h 6h 10 h
15 de dez 17 de dez
m
g
.L
-1
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
m
Sul Primavera (Dez/98)
0
2
4
6
8
10
12
 6h 10 h 14h 18h 6h 10 h 14h 18h
15 de dez 17 de dez
m
g
.L
-1
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
m
 Norte Verão (Mar/99)
0
20
40
60
80
 6h 10 h 14h 18h 6h 10 h 14h 18h
02 de mar 04 de mar
m
g
.L
-1
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
m
Centro Verão (Mar/99)
0
20
40
60
80
 6h 10 h 14h 18h 6h 10 h 14h 18h
02 de mar 04 de mar
m
g
.L
-1
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
m
Sul Verão (Mar/99)
0
20
40
60
80
 6h 10 h 14h 18h 6h 10 h 14h 18h
02 de mar 04 de mar
m
g
.L
-1
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
m
0
10
20
30
40
50
60
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
SSSW
SW
WSW
W
WN
W
NW
NNW
s/ven
to
Dec-98 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
SSSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
s/vento
Mar-99 
7 
Ex. Lagoa Itapeva (Becker. 2002) 
Disciplina Limnologia 
Nível x Vento 
 
Disciplina Limnologia 
Modelagem - hidrodinâmica 
Movimentos da água