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SUMÁRIO 3 ESCOAMENTO ESTUARINO ................................................................................ 3 3.1. MARÉ ASTRONÔMICA ................................................................................. 5 3.1.1. Técnicas de medição de maré (marégrafos) ................................ 5 3.1.2. Geração da maré, componentes fundamentais astronômicas .................................................................................................................. 6 4 ESCOAMENTO COSTEIRO ................................................................................... 6 4.1 DESCRIÇÃO DAS ONDAS OBSERVADAS NO MAR EM DIFERENTES ESCALAS ................................................................................................... 7 4.1.1 Geração de ondas de gravidade ....................................................... 7 4.2 TÉCNICAS DE MEDIÇÃO E DE ANÁLISE DE ONDAS DE GRAVIDADE ........................................................................................................................ 8 4.3 DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES DO ESCOAMENTO .......... 8 4.3.1 Ondas estacionárias e progressivas ............................................... 8 4.4 CONCEITOS DE PROPAGAÇÃO DAS ONDAS, ARREBENTAÇÃO DE ONDAS, CIRCULAÇÃO COSTEIRA E TRANSPORTE LITORÂNEO ............................................................................................ 9 4.4.1 Conceitos de propagação das ondas .............................................. 9 4.4.2 Arrebentação das ondas ..................................................................... 9 4.4.3. Circulação Costeira e Transporte Litorâneo .............................. 11 5 CIRCULAÇÃO DAS ÁGUAS NOS OCEANOS ................................................ 12 5.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS GERAIS DOS OCEANOS, MOVIMENTOS DO GLOBO TERRESTRE, CIRCULAÇÃO DA ATMOSFERA E INTERAÇÃO OCEANO-ATMOSFERA, FEIÇÕES BATIMÉTRICAS E PLACAS TECTÔNICAS, CIRCULAÇÃO E VÓRTICES OCEÂNICOS E CORRENTES OCEÂNICAS DO BRASIL ........................................ 12 6 CONCLUSÃO .......................................................................................................... 15 7 REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 16 3 3 ESCOAMENTO ESTUARINO De acordo com Pritchard (1997) um estuário é um corpo de água costeiro, semifechado, o qual possui uma ligação livre com o mar aberto e no interior do qual a água do mar se dilui de forma mensurável, com água doce proveniente de drenagem terrestre. Segundo o Zona Costeira, os estuários estão divididos com relação ao gradiente de salinidade em: zona estuarina fluvial, região mais interna do estuário fortemente relacionada com o aporte fluvial com salinidades menores que 1; a zona estuarina média apresenta salinidades variando de 1 a 35, onde ocorre a intensa mistura entre as águas salgadas e doces; e a zona estuarina costeira ou desembocadura onde predomina marés, ondas e correntes. Camilla Caricchio define que a circulação no interior do estuário é determinada por essas forçantes marinhas e fluviais, além do tamanho e forma da bacia. Na figura 1, podemos observar um esquema geomorfológico de um estuário, elaborado por Miranda, Castro & Kjerfve. 4 Figura 1 - Esquema geomorfológico de um estuário Fonte: Miranda, Castro & Kjerfve, 2002 Quanto à classificação os estuários são divididos quanto ao domínio por ondas ou por marés. Os dominados por ondas apresentam caracteristicamente de um pontal arenoso transversal à desembocadura e uma energia baixa na porção média, onde há a tendência ao acúmulo de lama. Já os de maré apresentam barras arenosas longitudinais ao fluxo fluvial e canais meandrantes na porção intermediária (Zona Costeira). 5 3.1. MARÉ ASTRONÔMICA A maré astronômica é definida por um fenômeno caracterizado pela subida e descida periódicas do nível do mar e de outros corpos de água que tem uma ligação com o mesmo (estuários, lagunas, etc.). Esse tipo de maré resulta da atração gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol sobre a Terra. A tábua de marés fornece a altura da maré astronômica na maré baixa e na maré alta e a hora em que elas ocorrem em um lugar específico. A caráter de conhecimento, a tabua de mares no Brasil, é elaborada pela Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha (DHN). 3.1.1. Técnicas de medição de maré (marégrafos) Na definição de Nuno Crato, os marégrafos são boias ligadas a um registro. Um rolo de papel estpa ligado a um tambor que gira devagar, enquanto uma caneta marca nesse papel o nível da boia. Essa caneta está mergulhada em um tubo para que entre em contato com a água do mar apenas pelo fundo. Sendo assim, as boias ficam protegidas das ondas e das oscilações mais rápidas das águas, filtrando-se apenas o ruído. É necessário registrar por um longo período as observações, para assim conseguir calcular o nível médio da água do mar, reduzindo ou eliminando o efeito das ondas, restando as oscilações mais lentas, provocadas pelos ventos, correntes e marés. O sinal medido pelos marégrafos não é composto apenas pela maré astronômica, podendo-se obter outros tipos de registros, como elevação do nível dos oceanos. Fenômenos importantes como a elevação do nível dos oceanos e derretimento do gelo de calotas polares podem ser obtidos através de registos precisos e contínuos por longos períodos. Os marégrafos, atuando em frequências diferentes, também consegue estudar mares meteorológicas, seiches e outras variações que são menos frequentes ao nível do mar. Segundo Candella (2008), no Brasil, o modelo de marégrafo que mais foi utilizado, era o modelo analógico, que possui uma boia e um contrapeso, tenso 6 seu registro em papel. No entanto, sua precisão é pequena para a correta utilização em estudos mais apurados e requer cuidados especiais durante a sua operação, especialmente na troca dos maregramas. Seus dados ainda passam pelo processo de digitalização, aumentando o tempo envolvido. Os marégrafos mais modernos possuem acumuladores digitais de dados, que simplifica e agiliza as medições. Há variação desde a tradicional boia e contrapeso, aos mais sofisticados que utilizam radar.(CANDELLA). Figura 2 – Estação maregráfica do IEAPM no Porto do Forno, em Arraial do Cabo/RJ Fonte: Candella, 2008 3.1.2. Geração da maré, componentes fundamentais astronômicas 4 ESCOAMENTO COSTEIRO As ação das ondas são reduzida devido à estreita passagem (boca do estuário) e baixa profundidade, impedindo a entrada de grandes ondas. As correntes observadas em estuários são primariamente causadas pela ação das 7 marés e fluxo dos rios, geralmente confinadas a canais, onde podem atingir altas velocidades. 4.1 DESCRIÇÃO DAS ONDAS OBSERVADAS NO MAR EM DIFERENTES ESCALAS As ondas do mar são formadas com a ação do vento, em todas as direções possíveis, que ao soprar por longas distâncias, empurrando a água até gerar as ondulações. Esse tipo de onda é classificado como mecânica, uma vez que precisa de um meio de propagação. (Joab Junior) Ou seja, quanto menor a profundidade do oceano, mais lenta será a onda do mar, enquanto que, quanto mais próxima à costa, menor será a sua velocidade de propagação. As ondas são desviadas de suas direções de propagação pelo fenômeno da refração, gerado pela diminuição da profundidade do oceano com a aproximação da praia (Joab Junior). As ondas naturais, chamadas de irregulares ou randômicas, no mar compreendem um espectro de períodos, rumos e alturas de ondas. O espectro de frequência, S (v), fornece a distribuição da energia da onda como função da frequência angular v = 2p/T. Os espectros medidos no mar podem ser aproximados por duas formas extremas: ondasplenamente desenvolvidas em águas profundas e pico mais definido, que se aplica à agitação na plataforma continental. Essa última condição é mais apropriada quando se analisam situações costeiras para estudos de processos litorâneos, pois as ondas “sentem” o fundo e, portanto, o sedimento “sente” a onda. 4.1.1 Geração de ondas de gravidade Para Hines (1960) as irregularidades dos ventos na alta atmosfera são associadas aos modos de propagação de ondas de gravidade internas na atmosfera e o gradiente de pressão. Segundo WRASSE, as ondas de gravidade podem ser descritas através da teoria da perturbação de primeira ordem, que é válida para movimentos ondulatórios com pequena amplitude. A velocidade do fluido deve ser muito menor que a velocidade de fase da onda, resultando na filtragem das interações de ordem superior entre ondas de 8 diferentes comprimentos e períodos. Depois que as ondas se dispersam e se encontram distantes de seu centro de geração, são denominados de “swell” ou ondulações. 4.2 TÉCNICAS DE MEDIÇÃO E DE ANÁLISE DE ONDAS DE GRAVIDADE As ondas produzidas no oceano por ação de ventos são geradas com um amplo espectro de ondas e não com condas com períodos e alturas fixas. A adição de trens de ondas simples, que são as ondas que ocorrem em situações intermediárias, resulta em um padrão irregular, com alturas variáveis e sem periodicidade. A análise de ondas de uma determinada região é realizada através da aquisição de dados medidos em campo de altura e período das ondas. Para entender o comportamento das ondas no mar, utilizam-se dados estatísticos que descrevem o que ocorre em uma determinada região do mar. Para isso, deve-se fazer observações ao longo dos anos. Esse tipo de registro é realizado através do ondometros. Para esses registros periódicos, são necessários reunir dados de 20 minutos a meia hora com intervalos de cerca de três horas para capturar variações do mar ao longo dos dias. Com esse registro, pode-se extrair as alturas cava-crista e posteriormente confeccionar um histograma de frequência relativa por altura e finalmente calcular a média do terço das maiores alturas, obtendo a altura em 1/3 e um período Tp. 4.3 DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES DO ESCOAMENTO 4.3.1 Ondas estacionárias e progressivas As ondas estacionárias são as que ocorrem da superposição de ondas periódicas iguais e de sentidos contrários. Quando ocorre interferência construtiva e destrutiva, elas apresentam pontos que vibram, assim como outros que não vibram. É possível produzir esse tipo de onda em uma corda com extremidades fixas (cordas de violão), por exemplo. Já em ondas 9 progressivas, a cada ponto da onda vibra com mesma amplitude, a exemplo do som produzido através da nossa fala. 4.4 CONCEITOS DE PROPAGAÇÃO DAS ONDAS, ARREBENTAÇÃO DE ONDAS, CIRCULAÇÃO COSTEIRA E TRANSPORTE LITORÂNEO 4.4.1 Conceitos de propagação das ondas Em física, aprendemos que onda é definida como uma perturbação que se propaga no espaço ou em qualquer outro meio, podendo ser classificadas em relação à natureza, direção e energia de propagação. Em relação a natureza, são classificadas em mecânicas e eletromagnéticas. As ondas mecânicas são as que precisam de um meio material para se propagar, a exemplo das ondas na água, as ondas sonoras e ondas feita em um pedaço de corda. Já as eletromagnéticas, não precisam de um meio material para que se propague, tendo a luz como exemplo de uma onda eletromagnética. Considerando a classificação das ondas a partir da direção de vibração, podemos defini-las em transversais, que é quando as partículas do meio de propagação vibram perpendicularmente à direção da propagação de ondas, e as longitudinais que ocorrem quando as partículas do meio de propagação vibram na mesma direção que a onda se propaga. As ondas nos líquidos são classificadas como ondas mistas, pois são ao mesmo tempo transversais e longitudinais. Por fim, temos a classificação quanto à direção de propagação, sendo classificadas em unidimensionais, quando a propagação é em apenas uma direção, e as bidimensionais, onde a propagação ocorre em duas direções, que é o caso da onda gerada por uma perturbação na água. 4.4.2 Arrebentação das ondas Ao atingirem a linha da costa, as ondas são chamadas de “ondas incidentes ou gravitacionais”, sofrendo transformações devido à sua interação 10 com o fundo marinho. Conforme há aproximação da costa, as ondas situadas na parte frontal entram em águas rasas, diminuindo a velocidade. Sendo assim, as ondas que se posicionam atrás, começam a engavetar, diminuindo a distância entre as ondas. A água e a energia de cada onda concentram-se em uma estreita faixa, e as ondas empinam, tornam -se instáveis e eventualmente quebram. Quando atingem uma profundidade equivalente a aproximadamente 1,3 vezes sua altura, as ondas quebram. Em águas profundas, precisam ultrapassar a razão de 1/7 entre altura e comprimento para que a onda quebre. O fenômeno da arrebentação das ondas é normalmente associado à desagregação da sua estrutura e ao aparecimento muito rápido de uma forte turbulência. Figura 1 – Alteração do perfil da onda com a profundidade Fonte: Hidrodinâmica das Ondas do Mar Tipos de arrebentação de ondas: Mergulhante: ao se aproximar da linha da arrebentação, a onda “mergulha” abruptamente e quebra com violência, formando um tubo dissipando sua energia de forma rápida numa porção pequena no perfil da praia. Progressiva/deslizante: dissipam sua energia de forma gradual ao longo de uma extensa porção do perfil da praia. Ascendente: por conta da alta declividade do o perfil, não há exatamente a quebra da onda, fazendo com que a onda avance sobre a face da praia e interaja com o refluxo das ondas precedentes. 11 A razão pela qual as ondas arrebentam pode ser explicada por dois critérios: o da velocidade limite e o da forma limite. O primeiro critério estabelece que a arrebentação ocorre quando a velocidade orbital das partículas na crista atinge a celeridade da onda. Quando isso acontece, as partículas tendem a transpor o próprio perfil da onda, que entrará em colapso. Já no segundo critério, pelo fato de a parte superior do perfil propagar-se com velocidade maior do que a parte inferior, o perfil torna-se fortemente assimétrico, ou seja, a arrebentação começa quando alguma parte da frente da onda torna-se vertical. A parte superior do perfil alcança a parte mais baixa, deixando a frente praticamente vertical, após o que a onda acaba por transpor a parte inferior, projetando-se de forma volumosa sobre a massa d’água e constituindo o processo de arrebentação mergulhante. 4.4.3. Circulação Costeira e Transporte Litorâneo Muehe (1998) define que as ondas constituem um dos processos marinhos mais efetivos no selecionamento e redistribuição dos sedimentos depositados nas regiões costeiras e plataforma continental interna, o que contribui para orientar a alocação e o assentamento das atividades humanas e identificação de áreas de instabilidade do relevo. O clima de ondas é a principal variável indutora dos processos costeiros de curto e médio prazos, sendo ele o responsável pelo transporte de sedimentos nos sentidos longitudinal e transversal à linha de costa. A energia das ondas, a intensidade e recorrência das tempestades comandam a dinâmica dos processos de erosão e acumulação na interface continente- oceano e fundo submarino. A morfologia resultante depende de fatores adicionais como tipo e disponibilidade de sedimentos, geologia, variação do nível relativo do mar e modificações geoidais (FONTES). Os ventos também são elementos importantes da morfogênese litorânea. Através desse fenômeno, partículas de areia e poeira são transportadas e posteriormente depositadasformando as dunas costeiras, contribuindo também em outros processos da dinâmica costeira como a geração de ondas e correntes que quando associadas às marés, estabelecem 12 o padrão de circulação das águas marinhas das zonas litorâneas e sublitorâneas (FONTES). 5 CIRCULAÇÃO DAS ÁGUAS NOS OCEANOS 5.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS GERAIS DOS OCEANOS, MOVIMENTOS DO GLOBO TERRESTRE, CIRCULAÇÃO DA ATMOSFERA E INTERAÇÃO OCEANO-ATMOSFERA, FEIÇÕES BATIMÉTRICAS E PLACAS TECTÔNICAS, CIRCULAÇÃO E VÓRTICES OCEÂNICOS E CORRENTES OCEÂNICAS DO BRASIL A tectônica global constitui-se no grande mecanismo responsável pela movimentação e distribuição das bacias oceânicas. Ao longo do tempo geológico, em situações distintas de distribuição de massas continentais e dos oceanos, a circulação oceânica foi diferente da atual, levando ao desenvolvimento de processos oceanográficos e de deposição de sedimentos diferentes dos atuais. Além disso, a movimentação das placas tectônicas permitiu o desenvolvimento das grandes unidades do relevo oceânico. Assim, os processos tectônicos estabeleceram a distribuição da maior parte dos principais tipos de sedimentos (terrígenos, biogênicos, autigênicos e vulcanogênicos) e a sua distribuição pela circulação oceânica (Fontes). No artigo de Fontes, há a explicação que a circulação oceânica global possui duas componentes: a superficial, que é controlada pelo vento, e a termoalina, pelas diferenças de densidade da água do mar. Ambas são primeiramente controladas pela energia solar. Ao ler o trabalho de Mendes e Soares (2007), entendemos que os oceanos e a atmosfera são fluídos e estão em mútuo contato físico. Assim, além de terem comportamentos semelhantes, há interação entre eles. Dentre os principais movimentos podemos citar: as ondas, as marés e as correntes marítimas. Na interface atmosfera-oceano, a circulação atmosférica provoca na superfície do mar modificações no que se refere à temperatura, salinidade e densidade, exemplo de processos como a evaporação. 13 Existe um balanço energético que transfere o calor recebido pela linha do equador para os polos, através da atmosfera e dos oceanos. O equilíbrio térmico causado por esse balanço energético é um fator importante também na geração das grandes correntes oceânicas no planeta. E que através dessas correntes marinhas, os oceanos contribuindo com 10% à 20% da distribuição de calor no planeta como um todo, levam energia do equador para os polos. O vento e a densidade a água influenciam nas correntes ou massas de água em movimento. (Mendes, Soares, 2007). Freitas explica que as correntes marítimas são massas menores de água que se deslocam por distintas direções, mas que ao manter suas características de cor, salinidade e temperatura, elas seguem sem se misturar. Esse deslocamento ocorre pela ação dos ventos e também pelo movimento de rotação da Terra. Por causa disso, as correntes marítimas realizam deslocamentos distintos de acordo com os hemisférios em que se encontram. No hemisfério Norte as corrente seguem no sentido horário e no hemisfério Sul desloca no sentido anti-horário. As alterações locais dos ciclos de marés envolvem a interação entre forma e dimensões das bacias oceânicas com o efeito da Força de Coriolis, que está relacionada com a rotação da Terra. Nos estuários e baías ocorrem movimentos horizontais da coluna d’água, na forma de correntes de maré, resultantes do empilhamento e amplificação das marés oceânicas, ocorrendo em inundações periódicas das planícies de maré e dos manguezais. (Fontes). Segundo Mendes e Soares (2007) a corrente que atua do Brasil sobre a plataforma ou próxima a região da borda, é a principal corrente superficial brasileira. Esta corrente flui para o sul ao longo da costa leste do continente sul-americano, onde encontra a corrente das Malvinas, nessa região as duas correntes afastam-se da costa, fluindo em direção leste. O encontro da corrente do Brasil origina a região denominada Convergência Subtropical do Atlântico Sul. Pra complementar as informações anteriores, Fontes exemplifica que a região oceânica próxima à borda da plataforma, aparece a Água Tropical (Corrente do Brasil), morna e salgada, que está situada sobre a Água Central do Atlântico Sul, fria e menos salgada, que no verão pode aflorar em diversos 14 pontos do litoral brasileiro, originando a ressurgência, como a que ocorre em Cabo Frio (RJ). Ao relacionar sobre fenômenos de interação oceânico-atmosférico, podemos citar o El Niño e La Niña. O El Niño representa o aquecimento anormal das águas superficiais e subsuperficiais do Oceano Pacífico Equatorial. A La Niña apresenta características opostas ao EL Niño, e que caracteriza-se por um esfriamento anormal nas águas superficiais do Oceano Pacífico Tropical devido a intensificação dos ventos alíseos. Alguns dos impactos de La Niña tendem a ser opostos aos de El Niño, mas nem sempre uma região afetada pelo El Niño apresenta impactos significativos no tempo e clima devido à La Niña. (Mendes, Soares, 2007). 15 6 CONCLUSÃO Conclui-se então que o ambiente costeiro pode ser caracterizado por mudanças espaciais e temporais relacionadas com os fatores geológicos, climáticos, biológicos e oceanográficos, resultando em uma variedade de feições geomorfológicas. D o ponto de vista oceanográfico, os estuários são regiões costeiras, parcialmente fechadas, onde há uma mistura de água doce com a água salgada do oceano. Ondas marinhas são as ondas de gravidade, formadas pela ação do vento na superfície marinha que transfere energia para a superfície da água. Essa energia, a maior parte, resulta em ondas e a pequena parte dessa energia que não vira onda, acaba se transformando em corrente marinha. As ondas quando se aproximam da costa, produzem correntes longitudinais, sendo importantes para o transporte de sedimentos na zona de arrebentação. A arrebentação é considerado fenômenos mais importantes que ocorrem na região costeira, pois está associado a outros processos naturais, sendo que os principais são as correntes costeiras e o transporte litorâneo de sedimentos. Conforme entendido e defendido por Fontes, o quadro morfológico do fundo oceânico atual está representado pelas Margens Continentais, Bacias Oceânicas e Cordilheira Mesoceânica ou Dorsal Oceânica, que estão associadas à tectônica de placas. A distribuição sedimentar nos fundos marinhos obedece a um padrão determinado por processos que podem ser geológicos, assim como podem ser oceanográficos, com escalas temporais e espaciais distintas. Para finalizar, a circulação horizontal superficial dos oceanos desenvolve-se a partir da fricção do vento na interação oceano-atmosfera, com influência de movimentos já conhecidos por todos: rotação e translação. 16 7 REFERÊNCIAS BRASIL ESCOLA. Ondas. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ondas.htm>. Acesso em 01 de junho de 2020. CANDELLA, Rogerio Neder. Estação Maregráfica e Monitoramento do Nível do Mar. Disponível em: <http://www.redebim.dphdm.mar.mil.br/vinculos/000009/000009aa.pdf>.Acesso em 30 de maio de 2020. CASTELÃO, Amanda. Resumão Ecomar. UNIRIO. 2015 DEFESA CIVIL ITAJAÍ. Maré astronômica e mereorologica. Disponível em: < https://defesacivil.itajai.sc.gov.br/boletim/3583/mare-astronomica-e- meteorologica->. Acesso em 10 de maio de 2020. FONTES, Aracy Losano. Geomorfologia Costeira. Disponível em: < https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/15490516022012Ge omofologia_Costeira_3.pdf>. Acesso em 01 de junho de 2020. FONTES, Aracy Losano. Morfologia Submarina. Disponível em: < https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/15490016022012Ge omofologia_Costeira_2.pdf>.Acesso em 01 de junho de 2020. FREITAS, Eduardo. Movimento das águas oceânicas. Disponível em: < https://mundoeducacao.uol.com.br/geografia/movimento-das-aguas- oceanicas.htm>. Acesso em 02 de junho de 2020. Gomes Junior, Gabriel D’Annunzio. Aprimoramento do clima de ondas do SMC como subsídio ao estudo da erosão no litoral de Pernambuco. Recife. 2015. 17 Hidrodinâmica das Ondas do Mar, capítulo 1. Disponível em: < https://www.passeidireto.com/arquivo/54878736/hidrodinamica-das-ondas-do- mar-cap-1>. Acesso em 05 de junho de 2020. JOABA JUNIOR. Formação das ondas do mar. Disponível em: <https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/formacao-das-ondas-mar.htm>. Acesso em 10 de maio de 2020. MENDES, Carla; SOARES-GOMES, Abílio. CIRCULAÇÃO NOS OCEANOS CORRENTES OCEÂNICAS E MASSAS D’ÁGUA. UFF. 2007 Ondas. Disponível em: < http://professor.ufabc.edu.br/~pieter.westera/Quantica_anexo_1_Ondas_texto_ 5_EM.pdf>. Acesso em 01 de junho de 2020. TODA MATERIA. Ondas. Disponível em: < https://www.todamateria.com.br/ondas/>. Acesso em 01 de junho de 2020. ULBRA. Ondas Estacionárias e Progressivas. Física Acústica Para Fonoaudiologia. 2014. WRASSE, C. M. Estudos de geração e propagação de ondas de gravidade atmosféricas. Disponível em: <http://mtc- m16.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/jeferson/2004/05.24.10.59/doc/publicacao.pdf>. Acesso em 15 de maio de 2020. ZONA COSTEIRA. Estuário Disponível em: <http://www.zonacosteira.bio.ufba.br/estuarios.html>. Acesso em 15 de maio de 2020.
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