Multiplikasjonsblokk

Com o propósito de obtermos padrões médios espaciais e temporais da circulação oceânica do GSAS recorremos aos conjuntos climatológicos. Um dos conjuntos mais utilizados é da base World Ocean Atlas (Boyer et al., 2005), recentemente atualizado e introduzido em Johnson et al. (2009), e que nos referiremos daqui em diante como WOA 2009. Trata-se de uma base compilada de cobertura global contendo campos termohalinos (salinidade, temperatura e pressão) tridimensionais. A partir destes campos, computamos a topografia dinâmica média relativa (ou altura dinâmica média – ADM, daqui em diante) do oceano com base no cálculo da anomalia do geopotencial (2.1). A partir de (2.1) pode-se obter o campo de velocidades geostróficas (2.2) através do Método Dinâmico clássico.

∫

−

=

ψΦ

p p₀

δ

α

dp

(2.1) ) ( ) ( 0 0

1

p p p p

x

f

v

ψΦ

∂

∂

=

_{, (2.2)} onde _{( )} 0 p p

v

_{é a velocidade geostrófica no nível isobárico}

p

em relação ao nível de referência

p

0, ψΦ é a anomalia do geopotencial e

δ

α é a anomalia

do volume específico. Esta relação geostrófica exprime o estado básico (ou estacionário) de movimento em meso e larga escalas no oceano devido aos contrastes zonais de anomalia do geopotencial, que por sua vez, são relacionadas aos contrastes zonais de densidade no oceano estratificado.

Estes causam o cisalhamento vertical do escoamento. É assumido que o nível de referência

p

0 é um nível de movimento nulo ou que a velocidade tende a

zero, ou ainda, que é muito menor que a velocidade no nível

p

. Portanto, com base nas medidas termohalinas e escolhendo o adequado nível de referência é possível estimar o nível de baroclinicidade do GSAS. A altura dinâmica, derivada da anomalia do geopotencial em [m3 kg-1 Pa = J kg-1 = m2 s-2] pode ser obtida em [m] bastando dividí-la pela aceleração da gravidade

g

[m s-2] com base na relação (2.3)

g

ADM

=

ψΦ

_{. (2.3)}

Padrões Médios Anuais

Apresentamos os resultados de média anual computados para 5 dBar relativo aos níveis 1000, 1500 e 3000 dBar. Escolhemos o nível de 1000 dBar para comparação qualitativa com os padrões médios de Tsuchiya (1985), Reid (1989) e Peterson & Stramma (1991). Este nível representa a interface entre as massas de água intermediária e profunda.

O nível de 1500 dBar está no domínio da ACS que segundo Stramma & England (1999) e Mémery et al. (2000) segue o sentido de escoamento da AIA junto ao contorno oeste e pode funcionar como uma referência melhor que o nível de 1000 dBar. O nível de 3000 dBar é apresentado para verificarmos o padrão médio considerando a contribuição das principais massas de água do contorno oeste do GSAS na recirculação e permitindo o mapeamento em níveis sub-picnoclínicos e profundos.

Também computamos os padrões referentes ao nível de circulação picnoclínica (500 dBar), intermediária (1000 dBar) e profunda (2000 dBar) todos referentes a 3000 dBar. Consideramos a base da picnoclina como a interface entre águas intermediárias e profundas. No entanto, esses limites variam regionalmente, pela ação do vento e de efeitos do gradiente topográfico. Maiores detalhes sobre as massas de água observadas no Atlântico Sudoeste são apresentadas no Capítulo 4.

Os mapas que serão apresentados foram obtidos usando esquema de Análise Objetiva (Silveira et al., 2004) com função de correlação gaussiana e comprimento de decorrelação de 4,4º (detalhes no Anexo A). A máscara cinza representa profundidades mais rasas que 1000 m. Nas figuras 2.4 e 2.5 consideramos a circulação próxima à superfície, com base na isolinha de 0,36 m para nossa referência do invólucro principal da recirculação.

Nota-se a geometria triangular do GSAS, tendo a sua borda oeste os valores relativos mais altos, domínio da CB, e uma ampla estrutura de sentido anti- horário de circulação interna do giro, acomodada e zonalmente confinada na borda oeste. Esta estrutura se estende de 20º S nas proximidades da CVT até a região da CBM em 38-40o S.

Observa-se, que o envelope interno desta feição média de larga escala – a recirculação interna – muda meridionalmente sua largura e configuração, em função do nível de referência adotado. Pode, inclusive, apresentar mais de um núcleo. Na sua borda oeste, apresenta forte gradiente horizontal no domínio da CB, a partir da CVT em 20º S, quando comparada ao seu limite leste mais ao largo.

Figura 2.4 – Altura Dinâmica Média anual do GSAS a 5 dBar relativo a 1000 dBar a partir da base WOA 2009 em [m]. CVT é a Cadeia Vitória-Trindade; CBM é a Confluência Brasil- Malvinas.

Nas Figuras 2.4 e 2.5 constatamos que nossos padrões médios referentes a 1000 e 1500 dBar discordam do padrão dupla-célula, alongadas zonalmente de Tsuchiya (1985), (Fig. 1.19). Nossos resultados também discordam do padrão dupla-célula alongada meridionalmente ao norte da CVT de Reid (1989), (Fig. 1.19). E ainda, discordam do padrão de célula única de Peterson & Stramma (1991), (Fig. 1.11).

Observamos na Figura 2.4 uma extensão zonal da recirculação interna do GSAS, que alcança em 24º S a longitude de 20o W, referente a 1000 dBar. Por outro lado, na Figura 2.5, os contornos desses mapas referenciados a 1500 e 3000 dBar mostram a influência da circulação no entorno da Elevação do Rio Grande (ERG). Este edifício vulcânico centrado em 32º W / 32º S se eleva da bacia abissal a 4000 m de profundidade, até cerca de 1000 m (ver Capítulo 1). Da mesma forma, devemos considerar a barreira imposta pela Cordilheira Meso Atlântica (CMA) entre 20-15o W ao avaliar estes mapas.

Figura 2.5 – Altura Dinâmica Média anual do GSAS a 5 dBar relativo a 1500 dBar (painel superior) e relativo a 3000 dBar (painel inferior) a partir da base WOA 2009 em [m]. CVT é a Cadeia Vitória-Trindade; CBM é a Confluência Brasil-Malvinas.

Tomando como referência a isolinha de zero, observamos a posição média da CBM em torno de 38º S e da retroflexão em 44-46º S, tal como observado por Stramma & Peterson (1991), Matano et al. (1993) e Garzoli e Giulivi (1994). A Corrente das Malvinas (CM) e a Corrente do Atlântico Sul (CAS) apresentam fortes valores negativos, em região de intensos gradientes horizontais de temperatura e salinidade. A região da retroflexão de escoamento da CM por força da confluência com a CB é evidente. O escoamento da CAS ocorre em região de forte convergência da Frente Subtropical do Atlântico Sul (Stramma & Peterson, 1991).

As regiões da CBM, da CAS e da recirculação do GSAS são consideradas como áreas de ventilação da termoclina no GSAS. Esta se estende da borda oeste até longitudes próximas de Greenwich. As Águas Modais Subtropicais (AMS) do Atlântico Sul que compõem a ACAS são formadas nessa região pelo processo de subducção a taxas que variam em média de 50 a 100 m ano-1 (Provost et al., 1999).

Na Figura 2.6, painéis superior e inferior, observamos o padrão de circulação inferido ao nível picnoclínico. O painel superior permite ter uma idéia da provável circulação da ACAS. Observamos que a mesma participa do GSAS bifurcando-se ao interceptar a CVT, ao largo da Bacia do Espírito Santo. Entre 20-28o S podemos observar um contra fluxo, costa-afora da borda oeste, paralelamente ao escoamento da CB. A partir da Bacia de Campos a contribuição de ACAS na intensificação do contorno oeste é meridionalmente incrementada. O invólucro principal de recirculação interna demarcada pela isolinha de 0,24 m é bem definido entre 28o S e a CBM.

Observa-se ainda uma contribuição de Água Central do Índico no sudeste do Atlântico Sul provavelmente provida pelos vórtices das Agulhas que chegam a 3000-5000 m de extensão vertical na região de emissão (Lutjeharms et al., 1993; Guerra & Paiva, 2009).

Figura 2.6 – Altura Dinâmica Média anual do GSAS a 500 dBar (painel superior) e a 1000 dBar (painel inferior) relativos a 3000 dBar a partir da base WOA 2009 em [m]. CVT é a Cadeia Vitória-Trindade; CBM é a Confluência Brasil-Malvinas.

Na Figura 2.6, painel inferior, inferimos a circulação intermediária, considerando um padrão médio para a circulação de AIA-ACS. Observamos que a mesma compõe a Célula de Revolvimento Meridional Intermediária (circulação termohalina) e participa do GSAS. Recebe contribuição de Água Intermediária do Índico no sudeste do Atlântico Sul provida pela emissão de vórtices das Agulhas (Lutjeharms et al., 1993). O padrão mostra-se bifurcado em 38o W no paralelo 25o S. Porém, entre 22-28o S podemos observar um contra fluxo ao largo da borda oeste, paralelamente ao escoamento da CB. A partir 30º S na Bacia de Santos, a contribuição de AIA-ACS na intensificação do contorno oeste é meridionalmente incrementada. O invólucro principal de recirculação interna demarcada pela isolinha de 0,16 m é bem definido entre 32o S e a CBM.

Figura 2.7 – Altura Dinâmica Média anual do GSAS a 2000 dBar relativo a 3000 dBar a partir da base WOA 2009 em [m]. CVT é a Cadeia Vitória-Trindade; CBM é a Confluência Brasil- Malvinas.

Na Figura 2.7, inferimos a provável circulação profunda, considerando um padrão médio para a circulação da APAN no Atlântico Sul, e que não faz parte do GSAS. Observa-se que a mesma compõe a Célula de Revolvimento Meridional Profunda (circulação termohalina), e abrange desde a Bacia Argentina até a Bacia de Walvis. Aspectos de seu trajeto oriundo do Atlântico Norte, de sua recirculação no Atlântico Sul em torno da Elevação Zapiola (ver Capítulo 1) e de parte seguindo em direção ao Oceano Índico são observados. Evidente ainda nestes mapas de ADM o fato dos padrões concordarem grosseiramente com a circulação estratificada das diferentes massas d’água, conforme vimos no Capítulo 1 e sugerido por vários autores (Zemba, 1991; Peterson & Stramma, 1991; Stramma & England, 1999; Schmid et al., 2000). No entanto, um olhar atento sobre os padrões dos níveis de 500 dBar e 1000 dBar (Fig. 2.6) revela uma estrutura em contra-fluxo paralela ao escoamento da CB, ainda não propriamente investigada em termos sazonais e que se assemelha aos contornos observados da camada limite oeste viscosa em modelos analíticos de circulação governada pelo vento (p. ex. Munk, 1950). Também ressaltamos a permanente feição de recirculação entre 30o S e a CBM, zonalmente confinada no contorno oeste.

Assim, constatamos que a estrutura de recirculação interna do GSAS se apresenta como uma feição confinada no contorno oeste, onde sua porção norte possui uma assinatura mais rasa, enquanto sua porção mais ao sul é mais espessa.

Na próxima seção veremos como estas feições se apresentam em termos sazonais no contorno oeste.

Padrões Médios Sazonais WOA 2009

Para os mapas sazonais de ADM usamos o nível de 5 dBar em referência a 1000 e 1500 dBar. O objetivo é isolar a contribuição da variação média

sazonal das feições descritas acima em relação ao nível de circulação do oceano superior e em níveis sub-picnoclínicos.

As figuras 2.8 e 2.9 mostram estes mapas para os cenários médios de inverno, verão, outono e primavera.

Figura 2.8 – Altura Dinâmica Média do GSAS a 5 dBar referente a 1000 dBar, a partir da base WOA 2009 em [m]. Painel superior (inferior) esquerdo: outono (inverno). Painel superior (inferior) direito: primavera (verão). CVT é a Cadeia Vitória-Trindade; CBM é a Confluência Brasil-Malvinas.

Nas Figuras 2.8 e 2.9 confrontamos os cenários de inverno e de verão. Tomando a linha de zero como base, a posição média da CBM junto ao talude nos mapas referentes a 1000 dBar é de 35,5º S no inverno e de 37,5º S no verão. Porém, nos mapas referentes a 1500 dBar a posição média é 36-37º S

tanto no inverno quanto no verão. Segundo este critério qualitativo, deduzimos que a variabilidade sazonal da CBM tal como descrita na literatura (Matano et

al., 1993; Ferreira, 2010; Lumpkin & Garzoli, 2011) esteja restrita ao oceano

superior. Porém, conflita com que se conhece da CM como uma corrente essencialmente barotrópica (Matano, 1993; Garzoli & Giulivi, 1994; Piola & Matano, 2001).

Figura 2.9 – Altura Dinâmica Média do GSAS a 5 dBar referente a 1500 dBar, a partir da base WOA 2009 em [m]. Painel superior (inferior) esquerdo: outono (inverno). Painel superior (inferior) direito: primavera (verão). CVT é a Cadeia Vitória-Trindade; CBM é a Confluência Brasil-Malvinas.

No entanto, Olson et al. (1988) e Matano et al. (1993) mostram que a variação sazonal da posição da CBM é relacionada com as variações de transporte da CB e seu descolamento do contorno oeste, conforme vimos no Capítulo 1. No

verão, a CB intensificada, empurra a CBM para uma posição mais austral. No inverno, a CB enfraquecida, permite uma excursão mais boreal da CM e se descola do contorno oeste em latitudes menores (Matano, 1993). As Figuras 2.8 e 2.9 estão mostrando que esta excursão da CB e da CM ocorre ao nível de circulação superior.

Ainda nas Figuras 2.8 e 2.9, observamos os contornos fechados de estruturas de recirculação circundados pela isolinha de 0,36 m, usada como referência. Nestes mapas aparecem de forma mais evidente na Figura 2.9, duas estruturas na borda oeste, eventualmente fusionadas: a mais boreal entre a região da CVT (20º S) e a porção central da Bacia de Santos em 25-28º S, e a mais austral entre 30º S e 32-33º S. No inverno e no outono há uma tênue conexão dessas estruturas em níveis sub-picnoclínicos. Enquanto que no verão a predominância é da feição norte de recirculação. Inclusive com uma tendência zonal em nível de oceano superior, estendendo-se até 33º W.

Nos mapas de inverno nas Figuras 2.8 e 2.9 aparecem ainda duas outras feições interessantes. Uma feição ciclônica pode ser observada para os 2 níveis de referência, interpondo-se entre as duas feições de recirculação descritas acima em 30º S / 42º W. Outra estrutura é observada na região da ERG (32º W / 32º S), mais clara nos mapas de inverno, possivelmente relacionada com os escoamentos em seu entorno.

Nos cenários médios de outono e de primavera, novamente tomando a linha de zero como referência, observamos que a posição da CBM no oceano superior está deslocada de 1 a 2º para o norte em relação aos níveis sub-picnoclínicos. No outono (primavera) a posição média da CBM é de 36º S (37º S) no oceano superior. Em níveis sub-picnoclínicos a posição média da CBM é de 37-38º S.

Considerando agora a isolinha de 0,36 m nestes cenários, observamos que a estrutura de recirculação norte (sul) está presente (ausente) quando a referência é 1000 dBar. No entanto, ao nível de 1500 dBar, podemos observar a presença de ambas. Na primavera, estas estruturas encontram-se fusionadas em apenas uma feição de recirculação interna do GSAS, com extensão meridional de 20 a 28º S no oceano superior, e de 20 a 35º S, região da CBM, nos níveis sub-picnoclínicos. Na primavera, há predominância desta feição em sua porção mais boreal ao nível de circulação superior; passando gradativamente esta predominância para sua porção mais austral nos níveis sub-picnoclínicos.

Tal como no verão, uma extensão zonal pode ser observada tanto na primavera quanto no outono estendendo-se além 30º W. No inverno, este alargamento zonal da feição boreal não passa de 33º W.

O aspecto mais relevante nestes cenários médios sazonais é a feição de recirculação interna do GSAS, como estrutura única na primavera, e a sua eventual desconexão em duas estruturas distintas nos cenários de verão, outono e inverno. Outro aspecto importante é a abrangência geográfica: a feição boreal (ou célula de recirculação norte – CRN) abrangendo desde a CVT até porções centrais da Bacia de Santos em torno de 28º S, mais rasa e presente na circulação do oceano superior; e a feição austral (ou célula de recirculação sul – CRS) que se estende de 30º S até cerca de 30-35º S, mais espessa verticalmente e evidente quando o nível de referência é a circulação sub-picnoclínica.

Diante desta constatação, a questão que emerge é: o que motiva esta eventual desconexão da recirculação interna do GSAS na Bacia de Santos? O que a altimetria pode nos mostrar sobre estes cenários?

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