001 Circulação oceânica 2016 JH

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Curso “Noções sobre Oceanografia” – Aula sobre circulação oceânica – Prof. Dr. Joseph Harari 
 
Prof. Dr. Joseph Harari – joharari@usp.br 
 
OCEANOGRAFIA 
71% da área da Terra é coberta por mares e oceanos e 29% por terras. 
Oceanografia é o estudo científico dos oceanos. 
Motivos para o desenvolvimento do conhecimento dos oceanos: 
 São fontes de alimentos, de produtos químicos, de água e de energia. 
 São vias de transporte e destinação de materiais poluentes. 
 Influenciam o clima, requerem obras de engenharia costeira. 
 São locais de atividades militares, propiciam diversas formas de lazer e de turismo, ... 
As quatro divisões da Oceanografia são: Física, Química, Geológica e Biológica. 
OCEANOGRAFIA FÍSICA - OBJETIVOS 
Na Oceanografia Física, objetivos das pesquisas e estudos consistem em conhecer: 
1) propriedades físico-químicas da água do mar (temperatura, salinidade, etc ...). 
2) técnicas de medições de variáveis de interesse no oceano, como correntes, marés, etc... 
3) propagação de ondas sonoras e eletromagnéticas no oceano. 
4) natureza das águas oceânicas e sua classificação em “tipos d’água” e “massas d’água”. 
5) movimentos no oceano, sob a forma de correntes e de ondas, em diversas escalas. 
6) interação da atmosfera com o oceano, através dos ventos, da radiação, da umidade, etc... 
7) influência dos corpos celestes no oceano, formando as marés astronômicas. 
PROPRIEDADES FÍSICO – QUÍMICAS DA ÁGUA DO MAR 
SALINIDADE 
 A quantidade total de substâncias dissolvidas na água do mar se denomina “salinidade”, 
cujas unidades são grama por kilograma (g/kg), partes por mil (%o) ou “unidades práticas de 
salinidade” (ups) . 
 A salinidade dos oceanos varia normalmente entre 33 e 37 %o. Salinidades mais baixas 
(28 a 29 %o) são encontradas em águas costeiras. Alguns pequenos mares têm salinidade 
muito pequena (Báltico, 20 %o) e outros muito grande (Mediterrâneo, 38 %o e Mar Vermelho, 
40 %o). A salinidade de superfície é muito influenciada por dois fatores: a evaporação, que a 
aumenta, e a precipitação, que a reduz. Em áreas costeiras, pode haver influência da descarga 
de rios ou da drenagem continental, que tendem a reduzir a salinidade. 
TEMPERATURA 
 A segunda característica física importante da água do mar é a temperatura. O 
oceanógrafo físico tem interesse especial na temperatura e na salinidade porque tais 
características o ajudam a identificar tipos d’água. 
 A temperatura no mar aberto varia entre os limites de -2°C e + 30°C, aproximadamente; 
o limite inferior é regulado pelo ponto de congelamento da água do mar, o qual é sempre maior 
que -2°C, de modo que há formação de gelo antes que a temperatura da água caia abaixo 
deste nível. Efetivamente, uma água do mar tendo salinidade de 37%o congela a -2.023°C, 
mas águas com esta salinidade relativamente alta não são encontradas nas altas latitudes, 
onde o congelamento normalmente ocorre. 
 Com relação ao limite superior da temperatura, qualquer calor absorvido na camada de 
superfície tem a tendência de se espalhar através da hidrosfera, devido à alta capacidade do 
calor específico, condutividade térmica e mistura presentes no mar. E outra razão importante 
para a manutenção da temperatura no oceano abaixo de 30°C é o fato que mais que a metade 
da energia recebida nas camadas superiores é utilizada para a evaporação, e o restante para 
variações de temperatura. Obviamente, isto não significa que a temperatura do oceano seja 
constante, mas sua variação é bem menor que a da atmosfera. 
PRESSÃO 
A profundidade média dos oceanos é de 3730 m, a elevação média dos continentes é 
de 840 m, a máxima profundidade dos oceanos é de 11524 m (Fossa Mindanao, no Pacífico 
Oeste) e a máxima altitude dos continentes é de 8840 m (Monte Everest, Himalaia, Ásia) 
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 A pressão atmosférica normal é 1 atmosfera ou 1013 milibares. Um decibar 
corresponde aproximadamente à variação da pressão associada com o aumento de 1 metro na 
profundidade; cada 10 metros em profundidade representam um aumento de pressão de cerca 
de 1 atmosfera. 
DENSIDADE 
 A densidade é expressa em kg/m3 e no oceano aberto varia, na superfície, de 1020 a 
1030 kg/m3, aproximadamente. Valores mais baixos são encontrados junto à costa, próximo a 
rios (um pouco acima de 1000 kg/m3). Em grandes profundidades, a densidade da água do mar 
chega a ultrapassar 1050 kg/m3. 
ESTRUTURA VERTICAL DA TEMPERATURA 
 Quanto à estrutura vertical, nas baixas e médias latitudes, há uma camada superior, de 
50 a 500 m de espessura, com temperatura próxima à da superfície, chamada “camada de 
mistura”; uma camada intermediária, estendendo-se até 500 ou 1000 m, na qual a temperatura 
declina bastante com a profundidade, chamada “termoclina principal”; e uma camada profunda, 
em que o declínio da temperatura com a profundidade é pequeno, chamada “camada de 
fundo”; já nas altas latitudes, a temperatura é relativamente uniforme segundo a vertical (ver 
Figura 1). A densidade tem padrão vertical similar ao da temperatura, sendo homogênea nas 
altas latitudes e com três camadas nas baixas e médias latitudes (superfície, “picnoclina” e de 
fundo). 
 
Figura 1 – Perfis verticais de temperatura 
em altas e médias latitudes. 
MASSAS D´ÁGUA 
DIAGRAMA - T-S 
 Um número limitado de combinações particulares de temperatura e salinidade ocorre 
nos oceanos. Isto porque a maioria das massas d’água adquire propriedades características na 
superfície, em determinadas regiões, devido à influência do clima (geralmente altas latitudes); e 
ao se deslocarem levam consigo as propriedades originais. Dessa forma, normalmente uma 
massa d’água é identificada pela combinação característica das propriedades que apresenta, e 
sua trajetória pode ser determinada. Não é possível reconhecer uma parcela de água somente 
pela sua densidade, visto que há muitas combinações de temperatura e salinidade que 
produzem a mesma densidade; entretanto, a combinação temperatura-salinidade pode ser 
usada para este fim, com a vantagem destas propriedades serem conservativas nas camadas 
abaixo da superfície. 
 O “diagrama T-S”, é um gráfico da temperatura contra a salinidade: cada ponto do 
diagrama representa a combinação temperatura-salinidade a uma dada profundidade de uma 
coluna vertical no oceano e corresponde a uma densidade; os pontos reunidos em seqüência 
de profundidades crescentes compõem uma curva contínua. 
 No diagrama T-S, um ponto (na prática, um conglomerado de pontos próximos) é 
chamado “tipo d’água”; uma porção da curva T-S (na prática, não exata) representa uma 
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“massa d’água”. Dessa forma, uma massa d’água possui uma faixa de temperaturas e uma 
faixa de salinidades associadas a ela. Processos climáticos de superfície formam os tipos 
d’água. Uma massa d’água pode ser considerada como uma mistura de dois ou mais tipos 
d’água. 
 
Figura 2 – Diagramas TS dos 
principais tipos e massas d´água no 
Oceano Atlântico (ver tabela). 
MASSA D´AGUA PROFUNDIDADE TEMPERATURA (°C) SALINIDADE %o 
Antártica de Fundo 4000 m ao fundo -0.4 °C 34.66 
Antártica Circumpolar 100 a 4000 m 0.5 °C 34.68 a 34.70 
Antártica Intermediária 500 a 1000 m 2.2 °C 33.8 
Central do Atlântico Sul 100 a 300 m 6 a 18 °C 34.65 a 36.00 
Ártica de Fundo 1300 m ao fundo 2.2 a 3.5 °C 34.90 a 34.97 
Norte Atlântica Intermediária 300 a 1000 m 4 a 8 °C 34.73 
Central do Atlântico Norte 100 a 500 m 8 a 19 °C 35.10 a 36.70 
Mediterrânea 1400 a 1600 m 13 °C 37.75 
ASPECTOS GERAIS DA CIRCULAÇÃO OCEÂNICA 
As principais formas de geração de correntes no oceano são: 
1) Efeitos termohalinos. A circulação termohalina se refere aos movimentos da água 
produzidos quando a densidade é alterada por variações de temperatura ou salinidadeem 
alguma região do oceano. Um aumento de densidade (devido ao resfriamento da água ou 
aumento da salinidade) faz com que a água mergulhe e desloque as águas profundas; 
assim, o início da circulação termohalina é um fluxo vertical mergulhando a uma 
profundidade intermediária ou mesmo ao fundo; e o prosseguimento é como um fluxo 
horizontal, com as águas recém afundadas deslocando as antigas residentes no local. A 
excessiva perda de energia térmica pelos oceanos nas altas latitudes provoca um aumento 
da densidade das águas na superfície e gera este tipo de circulação (Figura 3). O efeito 
isolado da salinidade na geração da circulação termohalina ocorre principalmente nas 
regiões tropicais, por efeito de evaporação. Os “efeitos termohalinos” podem ocorrer tanto 
em grande como em pequena escala, como por exemplo num estuário, onde há o encontro 
de água doce do rio com água salina do mar. 
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Figura 3 – Esquema da 
circulação termohalina (parte 
térmica). 
2) A circulação gerada pelo vento ocorre principalmente na primeira centena de metros de 
profundidade e é basicamente uma circulação horizontal. A fricção do vento na superfície 
do mar é a força geradora do movimento, mas a direção da corrente na superfície do mar 
não é a do vento: a rotação da Terra origina a força de Coriolis, que deflete as correntes 
para a esquerda do vento no hemisfério Sul e para a direita do vento no hemisfério Norte. 
Ao longo da vertical, se tem a “espiral das correntes de deriva” (ver Figura 4). Em locais 
mais rasos, a deflexão das correntes ao longo da vertical é menor e as correntes tendem a 
ser mais alinhadas com o vento. 
 
 
Figura 4 – Perfil vertical das correntes geradas pelo vento (no Hemisfério Norte). 
 3) Gradientes (variações horizontais) de pressão atmosférica geram acelerações, da pressão 
maior para a menor, em toda a coluna d’água (Figura 5). 
4) Inclinações do nível médio do mar também induzem acelerações no oceano, do nível maior 
para o menor, desde a superfície até o fundo (Figura 6). 
5) O Sol e a Lua atuam com a força da gravidade, gerando as correntes de maré astronômica, 
ao longo de toda a coluna d’água (Figura 7). 
As correntes oceânicas são pois resultantes do efeito combinado dos movimentos 
termohalinos (predominam em águas profundas), dos movimentos gerados pelo vento 
(predominam na superfície) e dos movimentos devidos a gradientes de pressão atmosférica, 
inclinações da superfície e devidos a influências astronômicas (em toda a coluna). Todos os 
movimentos são afetados: 
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Figura 5 – Geração de correntes por variações 
horizontais da pressão atmosférica. 
Figura 6 – Geração de correntes por variações 
horizontais do nível médio do mar. 
 
Figura 7 – Geração de correntes de maré pelo efeito gravitacional da lua. 
1) pela força de Coriolis, devida à rotação da Terra e 
2) por efeitos de continuidade, que são também importantes nos fluxos oceânicos. 
Em todos os casos, os movimentos prosseguem e se desenvolvem muito além das 
regiões de origem, gerando os grandes sistemas de circulação nos oceanos. Além dos efeitos 
que geram e modificam os sistemas de circulação, há efeitos (de atrito) que atenuam os 
movimentos: 
1) fricção das correntes com o fundo do mar, 
2) fricção vertical (entre camadas de fluido em movimento ao longo da coluna d’água) e 
3) fricção lateral (especialmente efeitos de turbulência). 
 A seguir, serão estudados os grandes sistemas de circulação nos oceanos, com uma 
divisão: circulação na superfície e circulação em águas profundas. Não existe uma fronteira 
definida entre águas de superfície e águas profundas. Entretanto, normalmente se consideram 
as águas de superfície até o início da termoclina: é a camada de mistura, com espessura de 
200 a 500 m, geralmente bastante homogênea devido à mistura gerada pelo vento e pelas 
ondas. 
CIRCULAÇÃO DE SUPERFÍCIE NOS OCEANOS 
As circulações nas superfícies das grandes áreas oceânicas mostram semelhanças 
notáveis (Figuras 8 e 9): 
 
1) No hemisfério Norte as circulações de superfície são horárias e no hemisfério Sul são anti-
horárias. 
2) As correntes de superfície são mais concentradas e mais intensas no lado Oeste do que no 
lado Leste do oceano. 
3) Na região equatorial, um pouco ao Norte e um pouco ao Sul do Equador, ocorrem, na 
superfície, as correntes Norte Equatorial e Sul Equatorial, ambas para Oeste; essas duas 
correntes são separadas por uma Corrente Contra Equatorial, fluindo para Leste. 
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Figura 8 – 
Circulação 
média de 
superfície. 
 Já para as circulações em águas profundas não ocorrem características globais. 
Normalmente, para estas águas se considera cada região em particular e, às vezes, é 
necessária uma divisão dessas águas em camadas. A circulação em águas profundas é 
fortemente influenciada pela topografia do fundo e esse é um dos fatores que a tornam 
particular para cada região. 
CIRCULAÇÃO PROFUNDA E MASSAS D’ÁGUA DO OCEANO ATLÂNTICO 
Nas vizinhanças do continente antártico, particularmente no Mar de Weddell, as águas 
atingem temperaturas extremamente baixas no inverno. Devido a estas baixas temperaturas e 
alta salinidade advinda da formação de gelo, esta água tem a mais elevada densidade de 
superfície do mundo oceânico. Em consequência, tendo ganho estas características, ela afunda 
e flui ao longo do fundo em direção ao Equador. De fato, essa água tem sido medida a até 
45°N de latitude. Ela é chamada Água Antártica de Fundo (AAF), obviamente devido à sua área 
de formação e localização vertical. A Água Antártica de Fundo também flui para Leste, em 
torno do Continente Antártico e, devido ao surpreendente efeito de grande alcance em 
profundidade da corrente de superfície Deriva Vento Oeste, se mistura a esta, formando a 
Água Circumpolar Antártica, que é bastante homogênea. A Água Circumpolar Antártica fornece 
água de fundo para os Oceanos Índico e Pacífico Sul (Ver Figura 10). 
 A Água de Fundo Norte Atlântica (AFNA) é formada em áreas relativamente pequenas, 
na costa da Groenlândia. Sendo menos densa que a Água Antártica de fundo, ela se assenta 
sobre esta e flui para o Sul. A Água de Fundo Norte Atlântica é continuamente modificada no 
seu trânsito pela mistura com outras massas d’água; de qualquer forma, suas características 
chegam a ser notadas a 60°S, na superfície. 
 A aproximadamente 60° S, a Água Intermediária Antártica (AIA) mergulha até 1000 m e 
segue para o Norte, até 20°N. A Água Intermediária do Atlântico Norte (AIAN) se forma a cerca 
de 60° N e flui para o Sul, também a 1000 m, encontrando-se com a Água Intermediária 
Antártica (Figura 10). 
 Em torno de 45° de latitude, no inverno dos dois hemisférios, são formadas a Água 
Central do Atlântico Norte (ACAN) e a Água Central do Atlântico Sul (ACAS). Elas afundam até 
cerca de 300 m e se dirigem ao Equador, perdendo a sua identidade à medida que se 
espalham. 
 
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Figura 9 – Circulação média 
de superfície no Oceano 
Atlântico. 
 Uma significativa incursão de águas ocorre através da Água Mediterrânea (AM), a qual 
encontra o seu nível de equilíbrio a 1500 m de profundidade; ela entra no Atlântico Norte após 
atravessar o Estreito de Gibraltar. Esta água é continuamente formada na parte Norte do 
Mediterrâneo Oeste, pelo resfriamento do inverno e pela evaporação através do ar seco que 
sopra da África do Norte. Estas águas frias e salinas afundam e fluem para o Sul e para Oeste. 
Elas têm uma forteinfluência na Água de Fundo do Atlântico Norte, sentida a até 3000 km a 
Oeste e Sul de Gibraltar. 
 
Figura 10 – Circulação em 
águas profundas no Oceano 
Atlântico. 
BIBLIOGRAFIA 
THE OPEN UNIVERSITY COURSE TEAM - 1992 - 
VOL 1 - The ocean basins: their structure and evolution - 171 p. VOL 2 - Seawater: its 
composition, properties and behaviour - 165 p. VOL 3 - Ocean circulation - 238 p. VOL 4 - 
Waves, tides and shallow water processes - 187 p. VOL 5 - Ocean chemistry and deep-sea 
sediments - 134 p. VOL 6 - Case studies in Oceanography and marine affairs - 248 p. 
Pergamon Press.