Adaptação de ferramenta computacional “TARGET” para o estudo tridimensional das massas de água oceânicas

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO CENTRO DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS FACULDADE DE OCEANOGRAFIA Marcos Nóbrega II

Adaptação de ferramenta computacional “TARGET” para o estudo tridimensional das massas de água oceânicas. Monografia apresentada ao Curso de Oceanografia da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, como requisito final para obtenção do grau de Bacharel em Oceanografia.

ORIENTADOR PROF. LUIZ CARLOS FERREIRA SILVA CO-ORIENTADORES PROF. HERNANI AQUINI FERNANDES CHAVES PROFA. ANA LÚCIA TRAVASSOS ROMANO RIO DE JANEIRO, RJ JULHO 2009

Nóbrega II, Marcos Adaptação de ferramenta computacional “TARGET” para o estudo tridimensional das massas de água oceânicas. Orientador: Luiz Carlos Ferreira Silva; Co-orientadores: Hernani Aquini Fernandes Chaves e Ana Lúcia Travassos Romano. Rio de Janeiro: UERJ, 2009. p.38

Monografia de Bacharelado – Universidade do Estado do Rio de Janeiro 1. Massas de Água. 2. “ACAS” 3. Modelagem 3D. I. Nóbrega II, M. II. Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Faculdade de Oceanografia. III. Adaptação de ferramenta computacional “TARGET” para estudo de massas de água e comparação com o gabarito existente entre o Cabo de São Tomé ao sul do Brasil.

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Marcos Nóbrega II Adaptação de ferramenta computacional “TARGET” para o estudo tridimensional das massas de água oceânicas. Monografia apresentada ao Curso de Oceanografia da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, como requisito final para obtenção do grau de Bacharel em Oceanografia.

APROVADO EM_____DE JULHO DE 2009,

________________________________________ Prof. Luiz Carlos Ferreira Silva - UERJ Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Faculdade de Oceanografia Departamento de Oceanografia Física

___________________________________________________ Prof. Hernani Aquini Fernandes Chaves - UERJ Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Faculdade de Geologia Departamento de Estratigrafia e Paleontologia

________________________________________ Profa. Ana Lúcia Travassos Romano - UERJ Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Faculdade de Oceanografia Departamento de Oceanografia Física

____________________________________________________ Coordenação de Estágio Orientado Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Faculdade de Oceanografia

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AGRADECIMENTOS Começo afirmando que agradecer aos que me ajudaram de alguma forma não é simplesmente dever e sim obrigação. Procurei refletir sobre todos os momentos que passei durante estes cinco anos de Rio de Janeiro. Na tentativa de expressar todo o meu respeito, carinho e admiração pelos que me ajudaram durante esta jornada, tentarei não esquecer ninguém. Mas sempre fica de fora alguém, não é mesmo? Por isso antecipadamente peço humildemente que perdoem esta falha. Quero começar agradecendo ao orientador e amigo Luiz Carlos Ferreira da Silva pela acolhida, apóio e incentivo durante todo o curso de oceanografia e aos coorientadores Hernani Chaves do curso de geologia que aceitou o desafio de adequar a ferramenta computacional TARGET para a Oceanografia física e conclusão deste trabalho; à Ana Lúcia Romano pelos conselhos e ao Alexandre M. Fernandes que ajudou a encontrar potencialidade e testar de forma criteriosa a monografia como um trabalho científico. Aos professores da oceanografia Victor de Amorin D’ávila que com sabedoria criou condições para que o projeto seguisse adiante, Antônio Tadeu dos Reis, Josefa V. Guerra, Hélio Heringer Villena, Sílvia Dias, Marilene Pinheiro, Marcos Antonio Fernandez, Renato Carrera, Nelson Violante, Friedrich Herms, Alexandre Azevedo pela atenção e carinho. Aos funcionários sempre presentes Marcelo e Dona Marly da secretaria e, além é claro, dos que compõem o quadro dos Serviços Gerais da Faculdade. Aos colegas do curso Halerson da Silva Macedo, Felipe Sarquis, Nathalia Castro, Carlos Pimenta, Vinícius Jordão e Alexandre Zabludowski pelo companheirismo e amizade. Aos amigos sempre presentes Camilo Ariztsabal, Bernardo Mansur, Gustavo Batista, Newton Mandarino, Leonardo Morato e Paulo Cetto. À empresa C&C Thecnologies do Brasil pelo apoio e flexibilização dos horários de trabalho para cumprir as exigências de carga horária do curso. Aos colegas, em especial Sérgio Faria pelo incentivo e consideração e ao oceanógrafo Julius Tortoza pelas orientações.

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À MARINHA DO BRASIL que possibilitou a realização do estagio no projeto Leplac (Levantamento da Plataforma Continental Brasileira) criando condições para o conhecimento e aprendizado da ferramenta Oasis Montaj base para consolidação do trabalho. Ao Comandante Tagore no compartilhamento de conhecimentos referente à ferramenta e ao Tenente Luiz pela ajuda na concepção do script necessário ao trabalho. À Empresa Geosoft em nome de Telma e Monia pelo suporte e treinamento. A amiga Janete Fernandes Silva pela disponibilidade e atenção; pelas valiosas sugestões e orientações na formatação e na estruturação da monografia. À tia Águeda, esta em especial pelo carinho de mãe dispensado, não diferente a amizade de meu tio Rogério e meus primos Rodrigo e Rachel. A minha segunda mãe Dulce, companheira do meu pai, que traz tranqüilidade para que eu siga lutando a distância. A minha querida Paola pelo companheirismo, dedicação, incentivo e compreensão durante os períodos de ausência. Aos meus pais Marcos Andrade Nóbrega e Cloé Pimentel Furst que nunca deixaram de acreditar em mim e possibilitaram trilhar este caminho. Agradeço a Deus e a Virgem de Lo Vasquez, Santa a reverenciada no Vale de Lo Vasquez, próximo à cidade de Valparaiso, Chile, a quem sou devoto dedico meus agradecimentos.

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ABSTRACT The present work has as aim to implement a graphical alternative to the study of oceanic water masses in order to provide a better view and understanding of their spatial distribution. To this end, there was an adaptation of the computational TARGET employed in the field of surface geology. This tool is an optional package that works in conjunction with the Oasis montaj software (GEOSOFT, 1986) and from it have been generated that allow three-dimensional diagrams showing how the range of temperature and salinity in the oceanic region between Ilha Bela (SP) and Ilha Grande (RJ) located in the southeastern Brazilian coast.

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RESUMO

O presente trabalho tem como meta principal, implementar uma ferramenta gráfica alternativa para o estudo de massas de água oceânicas visando proporcionar uma melhor visualização e entendimento de sua distribuição espacial. Para tal, foi realizada uma adaptação da ferramenta computacional “TARGET” empregada no campo da geologia de superfície. Esta ferramenta é um pacote opcional que funciona em conjunto com o software Oásis Montaj (GEOSOFT, 1986) e a partir dela, foram gerados diagramas tridimensionais que permitem mostrar como variam os parâmetros de temperatura e de salinidade na região oceânica entre a Ilha Bela (SP) e a Ilha Grande (RJ) situada na Costa Sudeste Brasileira.

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SUMÁRIO AGRADECIMENTOS ................................................................................................................. III ABSTRACT .................................................................................................................................. V RESUMO ..................................................................................................................................... VI 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 7 2. OBJETIVO ............................................................................................................................... 8 3 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO .............................................................................. 8 4. MASSAS DE ÁGUAS DA REGIÃO SUDESTE DO BRASIL: ASPECTOS CONCEITUAIS ....................................................................................................................................................... 9 5 DESENVOLVIMENTO METODOLÓGICO ........................................................................... 15 5.1 AS MASSAS DE ÁGUAS ENTRE AS REGIÕES DE ILHA BELA E ILHA GRANDE: OBJETO E METODOLOGIA DE ESTUDO ........................................................................................ 15

6 RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................................... 26 7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................................. 35 8 CONCLUSÕES ....................................................................................................................... 35 9 REFERÊNCIAS ...................................................................................................................... 37

LISTA DE TABELAS Tabela 1-Massas de água para o Atlântico Sul segundo Thomsen ........... 11 Tabela 2– Classificação de massas de água............................................. 11 Tabela 3 – Dados brutos obtidos no início do trabalho .............................. 22 Tabela 4 - Dados formatados e separados por estações do ano .............. 23 Tabela 5 – Adaptação dos dados fornecidos pelo DHN para o TARGET .. 23

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1– Salinidade versus Temperatura espalhado no verão ............... 26 Gráfico 2- Salinidade versus Temperatura espalhado no outono ....... 27 Gráfico 3- Salinidade versus Temperatura espalhado no inverno ............. 27 Gráfico 4– Salinidade versus Temperatura espalhado na primavera ........ 28

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Área delimitada pelas coordenadas 23º S; 46º W e 28ºS; 44ºW para fins de estudos em massas de água .................................................................. 8 Figura 2– Gabarito Tentativo para as Massas de Água da região sudeste do Brasil ente o Cabo de Santa Marta (SC) e Santos (SP) ................................................. 12 Figura 3– Figura em 3D que representa as massas de água para a região sudeste. ................................................................................................................ 14 Figura 4– Estudo sobre massas de água no verão .............................................. 31 Figura 5– Estudo sobre massas de água no outono ............................................ 32 Figura 6- Estudo sobre massas de água no inverno ........................................... 33 Figura 7– Estudo sobre massas de água na Primavera ....................................... 34

LISTA DE FOTOGRAFIAS Fotografia 1 – Aparelho de CTD responsável por registrar medições na coluna de água de temperatura, salinidade e profundidade (Embarcação: Ocean Surveyor empresa C&CThecnologies do Brasil) ................................................................... 9 Fotografia 2 - Aparelho Rossete, responssável por coletar água em profundidade para estudo posterior (Marinha do Brasil). ........................................................... 10

LISTA DE MAPAS

Mapa 1 - Verão ......................................................................................... 18 Mapa 2 – Outono. ..................................................................................... 19 Mapa 3- Inverno ......................................................................................... 20 Mapa 4– Primavera ................................................................................... 21

1 INTRODUÇÃO Este trabalho é uma tentativa de melhorar a visualização gráfica e o entendimento sobre a distribuição espacial das massas de água no oceano. Paralelamente aos perfis 2D, comumente usados na representação de massas de água, são realizados blocos diagramas 3D que permitem mostrar como variam os parâmetros tridimensionais de temperatura e de salinidade na área oceânica entre Ilha Bela e Ilha Grande. Para tal, foi realizada uma adaptação da ferramenta computacional “TARGET” empregada utilizada no campo da geologia de superfície. Esta ferramenta é um pacote opcional que resultou da fusão entre o Oasis Montaj e o Drill Hole (GEOSOFT, 1986). O princípio de utilização dessa ferramenta na geologia é correlacionar as várias sondagens de um determinado terreno e gerar camadas continuas horizontais e verticais. Assim é gerado um gradeamento tridimensional da área para o qual diferentes métodos de interpolação podem ser aplicados. Esse procedimento foi adaptado às estações oceanográficas de coleta utilizando como com parâmetros de plotagem a temperatura e a salinidade em função das variáveis x, y e z. A adaptação irá considerar as Estações Oceanográficas de Coleta – (EOC), pontos de amostragem realizadas pela MARINHA DO BRASIL e disponibilizados no acervo do BNDO (Banco Nacional de Dados Oceanográficos). Este contém dados anuais de diversos parâmetros oceanográficos coletados ao longo das últimas cinco décadas. A motivação para escolha da região de estudo deve-se basicamente à ocorrência do afloramento da Água Central do Atlântico Sul (ACAS) sobre a plataforma continental devido ao processo de ressurgência na região de Cabo Frio, frequentemente descrito na literatura. Esse afloramento tem importantes consequências para a produtividade primária da região e para o clima local. Dentre as deais regiões da costa brasileira, a região sudeste é, também, a que apresenta o maior número de EOCs o que contribui para uma melhor representação da estrutura espacial das massas de água.

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2. OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo principal adequar a ferramenta computacional TARGET, criada para o tratamento de parâmetros geológicos, á oceanografia física, na tentativa de melhorar a visualização, e compreensão da distribuição espacial da AT (Água Tropical), da AC (Água Costeira) , e da ACAS (Água Central do Atlântico Sul) na área oceânica entre a Ilha Bela e Ilha Grande na costa sudeste brasileira. Secundariamente, busca-se avaliar a influência sazonal na distribuição espacial da ACAS sobre a plataforma continental dessa região.

3 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO O presente trabalho foi realizado em uma área oceânica de aproximadamente 115 mil km2 (figura 1), situada entre os estados brasileiros de São Paulo (Ilha Bela) e Rio de Janeiro (Ilha Grande).

Figura 1: Área delimitada pelas coordenadas 23º S; 46º W e 28ºS; 44ºW para fins de estudos em massas de água

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4. MASSAS DE ÁGUAS DA REGIÃO SUDESTE DO BRASIL: aspectos conceituais A MARINHA DO BRASIL (MB), vem a décadas realizando, regularmente, comissões oceanográficas visando o mapeamento topográfico e a coleta de dados oceanográficos ao longo da costa brasileira. A aquisição desses dados possibilitou a criação de um Banco Nacional de Dados Oceanográficos (BNDO). O BNDO coleciona dados relacionados à diversos parâmetros físicos e químicos do oceano. Durante as comissões oceanográficas, são coletadas amostras da água do mar com garrafas em profundidades variadas (figuras 1 e 2), e dados diretos através de perfis contínuos em CTD - Condutivity Temperature Depth, XCTD E XBT –batitermógrafos descartáveIs, os quais foram utilizados neste estudo. Embora os dados venham sendo coletados a mais de cinco décadas, a periodicidade das coletas e a localização das EOC é bastante irregular.

Fotografia 1 – Aparelho de CTD responsável por registrar medições na coluna de água de temperatura, salinidade e profundidade (Embarcação: Ocean Surveyor empresa C&CThecnologies do Brasil)

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Fotografia 2 - Aparelho Rossete, responssável por coletar água em profundidade para estudo posterior (Marinha do Brasil).

A importância atribuída ao estudo de massas de água está ligado a fatores como: à capacidade de transporte de nutrientes, à cadeia alimentar dos oceanos, o sistema de aquecimento e o resfriamento do planeta como por exemplo os giros subtropicais. O entendimento de propriedades conservativas para massas de água permite classificá-las de acordo com faixas específicas de temperatura e salinidade. Estudando essa faixas para o oceano Atlântico Sul, Silva et al (1984), através do Gabarito Tentativo para as Massas de Água, detalhou o trabalho realizado na década de 60 por Thomsen, veja dados na Tabela 1, proporcionando uma classificação mais adequada às massas de água na região sudeste brasileira.

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Tabela 1-Massas de água para o Atlântico Sul segundo Thomsen Temperatura (C˚)

Salinidade

-1

34.64

03.44 - 05.09

34.20 - 34.41

Massa D’Água AAF - Água Antártica de Fundo/AABW APAN - Água Profunda do Atlântico Norte/ NADW Profundidades variando abaixo de 1500 m

02.50 - 06.00

34.15 - 34.50

AIA - Água Intermediária Antártica/AAIW Pofundidades variando entre 500 e 1500 m

06.00 - 18.00

34.50 - 36.00

ACAS - Água Central do Atlântico Sul/SACW

04.00 - 21.00

33.00 - 33.70

AC - Água Costeira

> 18.00

AT - Água Tropical (Corrente do Brasil) AST - Água Subtropical (ACAS x ASA) 33.70 - 34.15

04.00 - 15.00

ASA - Água Subantártica (corrente das Malvinas) Pofundidades variando de 0 a 500 m

Fonte: Sperb, et al., 1999

De acordo com o Gabarito Tentativo para as Massas de Água da Costa Sudeste Brasileira demonstrado por Silva (1984) foi possível conseguir dados mais próximos do real. Na Tabela 2 são apresentados os dados classificados pelo autor. Tabela 2– Classificação de massas de água Classificação

Origem

APAN – (Água profunda do

Formada no Atlântico Norte

Atlântico Norte)

na junção entre a Corrente do Labrador e da

Temperatura (C˚)

Salinidade

2 a 4 ºC

34,7 a 35

Groelândia AIA - (Água intermediária

Formada na convergência

Antártica)

Antártica

2,7 a 5 ºC

34 a 34,5

ACAS - (Água central do

formada na Convergência

18 ºC (prof. menores)

35,6 a 36,2

Atlântico Sul)

subtropical, como resultado

5 ºC (prof. maiores)

34 a 34,5

Superior a 15 ºC

33 a 33,7

Superior a 18 ºC

Superior a36

da mistura entre a Água Tropical (Corrente do Brasil) e a Água Subantártica (corrente das Malvinas) AC - (Água Costeira)

AT - (Água Tropical)

Corrente do Brasil

Fonte: Silva et al., (1984)

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Para obtenção dos dados mencionados acima o autor utilizou o Gabarito Tentativo como demonstrado na figura 2.

Figura 2– Gabarito Tentativo para as Massas de Água da região sudeste do Brasil ente o Cabo de Santa Marta (SC) e Santos (SP) Fonte: Silva et al. (1984).

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Para melhor entendimento, apresentar-se-á uma síntese dos resultados encontrados por Silva e Thomsen para a região sul e sudeste do Brasil: 1) APAN (Água Profunda do Atlântico Norte) – limites fixados por Thomsen (1962), foram mantidos por não terem os dados, sido coletados a profundidades maiores do que 1200 metros. É formada no Hemisfério Norte, na junção das correntes da Groelândia e do Labrador com parâmetros de temperatura variando aproximadamente entre 3 e 5 °C e salinidade entre 34,2 e 34,41. Silva et al (1984) encontrou valores próximos variando entre 2 a 4 ºC para a temperatura e entre 34,7 a 35 para a salinidade. 2) AIA (Água Intermediária Antártica) – A faixa de valores que caracteriza a massa d’água na região varia de temperatura entre aproximadamente 2,5 e 6 °C e salinidades entre 34,15 e 34,5. Silva,et al.,1984 encontrou valores próximos variando entre 2,7 a 5 ºC para a temperatura e 34 a 34,5 para a salinidade. A AIA é formada na convergência antártica e apresenta um mínimo de salinidade entre as profundidades de 700 e 1100 metros. 3) ACAS (Água Central do Atlântico Sul) – Thomsen e Sverdrup não caracterizaram essa massa de água na região; porém é adotada e aceita pela comunidade científica que os parâmetros de variação de temperatura em profundidades são menores que 18 °C e salinidade gira em torno de 34,50 e 36,0. Para profundidades maiores, os parâmetros alteram para temperaturas de até 6°C e salinidades entre 34 e 34,5. Foi definida por Thomsen como sendo a massa de água situada entre a água superficial (AT) e a AIA e, limita seus valores de salinidade entre 34,5 e 36 e os de temperatura entre 6 e 18 °C. Silva et al, 1984 encontrou valores aproximados de 18 ºC para profundidades menores e 5 ºC para profundidades maiores e a salinidade variando de 35,6 a 36,2 para profundidades pequenas e de 34 a 34,5 para profundidades maiores. 4) Água de ressurgência, definida no gabarito construído por Silva et al, 1984 e representado na Figura 2 pelo retângulo tracejado, envolvendo 13

parte da ACAS, no seu limite superior. Representa a água sobre a plataforma continental proveniente de maiores profundidades 5) AC (Água Costeira) e AT (Água Tropical) – essas massas de água terão temperaturas superiores a 15 °C . A “AC” terá salinidade abaixo dos 33 devido a influências continentais e a “AT” ou massa de água em contato com a atmosfera, originada na costa leste do continente sul-americano sendo transportada para o sul pela corrente do Brasil. Ela perde suas características “TS” principais ao se misturar com a Água Subantártica, formando o extremo oeste da convergência subtropical.

A figura 3 exibe, esquematicamente, as massa de água seguir para a região sudeste.

Figura 3– Figura em 3D que representa as massas de água para a região sudeste.

Para um melhor entendimento da figura apresentada acima, tornou-se necessário, delinear através de cores a área estudada por Silva que se encontra na cor laranja e a área definida pelo autor deste trabalho apresentada na cor vermelha. Silva et al. (1984) apresentam em seu estudo dados de temperatura que foram determinados por termômetros de inversão (precisão nominal de 14

0,02 °C), protegidos e desprotegidos, montados em garrafas Nansen presas a estruturas (equipamento oceanográfico) do tipo Rosetti, como demonstrado na Fotografia 2 Quanto a salinidade, após a sua aquisição por salinômetros Plessey, esta é enviada ao laboratório e realizadas medições do teor de salinidade (precisão nominal de 0,003 ppm para cada 3 °C de variação de temperatura). Cabe reforçar que o objetivo do trabalho de Silva et al. (1984) foi estabelecer um gabarito preliminar de massa de água da região, bem como compreender a variação de parâmetros físicos como a propagação do som na água, para fins militares. Estes dados fixam valores e nomes e por estarem em uma área marginal à área alvo dos estudos, adotar-se-á como padrão de consulta os termos e intervalos descritos. Dando continuidade ao desenvolvimento deste trabalho será apresentado o objetivo principal do estudo. 5 DESENVOLVIMENTO METODOLÓGICO Afim de facilitar a compreensão a metodologia é apresentada em dois tópicos. 5.1 AS MASSAS DE ÁGUAS ENTRE AS REGIÕES DE ILHA BELA E ILHA GRANDE: objeto e metodologia de estudo As massas de água ACAS e AT, objeto de estudo, estão localizadas na região sudeste do Brasil entre os estados de São Paulo e Rio de Janeiro. Abrangendo parte da plataforma continental, talude e elevação, que possui uma área aproximada de 115092 km2 e pode ser georreferenciada pelas coordenadas geográficas: 23ºS,44ºW; 28ºS,46ºW, conforme apresentado na figura 015.2 Técnicas Metodológicas Para realização deste estudo utilizou-se o levantamento bibliográfico que permitiu a definição do estado da arte e da técnica TARGET. Outra etapa de trabalho realizada foi a análise dos dados do acervo do BNDO (Banco Nacional de Dados Oceanográficos), que contém dados anuais de aproximadamente cinco décadas de valores referentes à 15

temperatura e salinidade da área pesquisada. Os dados iniciais brutos do BNDO são apresentados através do software Access/Microsoft, e de imediato foram convertidos no formato normalmente aceito por softwares como o Oásis Montaj, e linguagens de programação como Fortran e Visual Basic. A formatação consiste, em um estágio inicial, em trocar vírgulas por pontos e números igualmente espaçados e ordenados, afim de que os dados sejam compreendidos por softwares como o Target. Após uma análise inicial dos dados através dos gráficos espalhados de temperatura e salinidade, selecionou-se os dados considerados válidos e organizou-os por estações do ano (primavera, verão, outono e inverno). Esta escolha justifica-se por permitir a definição de critérios baseados na variação sazonal de taxa de precipitação, incidência solar, padrões de intensidades de ventos que influenciam diretamente nas características das massas de água. Definido e plotado os pontos de coleta ou amostragem de água em profundidade, chamados de estações oceanográficas de coleta (EOC) foi possível visualizar a distribuição espacial das EOC. Foram implementadas ao todo e distribuídas em uma malha não regular de dados tanto na horizontal como em profundidade de 258 EOC para o verão, 248 EOC para o outono, 234 EOC para o inverno e 202 EOC para a primavera. Posteriormente, devido à exigência do programa Target, tornou-se necessário definir e estruturar um banco de dados auxiliar que permitisse o cruzamento e leitura de dados contidos no Target. O entendimento de como é criado o gradeamento e a maneira como os parâmetros para gridagem são escolhidos depende do número de EOC e de como elas estão distribuídas (ver mapas 1, 2, 3 e 4 com as EOC) . De maneira resumida alteramos parâmetros como RH (resolução horizontal em metros), RV (resolução vertical em metros), BD (Blanc Distance); RI (raio de interpolação); RMin (raio mínimo de pontos a serem buscados para interpolar); RMax (raio máximo de pontos a serem buscados para interpolar), PS (peso em uma direção pré determinada ou strike) e PD (peso na direção do mergulho ou Deep). Este último sempre foi considerado com peso nulo ou seja 1 para que não interfira nos dados com exceção de experimentos na tentativa de melhorar os resultados do gredeamento. 16

Ex: parâmetro estabelecido para o inverno 3000_5_7_16_2_10_1_1 respectivamente. A partir desta etapa começou a ser realizada a adaptação da ferramenta computacional TARGET que possibilitou gerar figuras tridimensionais que subsidiaram os estudos.

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Mapa 1 - Verão

18

Mapa 2 – Outono.

19

Mapa 3- Inverno

20

Mapa 4– Primavera

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Inicialmente, foi necessário uma formatação e organização dos dados. Após esta etapa, foi possível a estruturação e o desenvolvimento do objetivo proposto, base para a consolidação deste trabalho. A seguir serão apresentados os dados em uma seqüência crescente de eventos, retratados através de tabelas e figuras compondo os resultados deste trabalho. Percebeu-se após o estudo inicial dos dados, importados do BNDO, que os mesmos não foram reconhecidos como números reais como demonstrado na. Tabela 3. Para solucionar o problema após importá-los; a planilha foi salva como formato de intercâmbio de dados. Tabela 3 – Dados brutos obtidos no início do trabalho

A tabela acima está constituída com números da EOC, respectivamente relacionados com: estação, data da aquisição, valores importados com ordenação incorreta de latitude e longitude, quadrado marsden e sub-quadrado marsden, profundidade da coleta, valores de salinidade e valores de temperatura. Para o ajuste do problema citado acima, tornou-se necessário separar os dados em colunas sendo que as coordenadas geográficas de latitude e longitude foram formatadas de tal forma que apresentasse o padrão grau décimo de grau, veja a tabela 4. Também as colunas de salinidade, temperatura e profundidade foram formatadas com duas casas decimais e separadas por estações do ano. As cores da tabela 4 se referem as estações do ano, sendo que a cor laranja representa o verão, a cor azul claro o outono, a cor azul escuro o inverno e o amarelo a primavera. 22

Foram geradas duas planilhas importantes, uma com dados totalizados e separados por estações do ano, Tabela 5, e outra denominada “colar” que informa o início e o final da amostragem (topo e base), veja a Tabela 6.

Tabela 4 - Dados formatados e separados por estações do ano

Tabela 5 – Adaptação dos dados fornecidos pelo DHN para o TARGET

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Tabela 6 – Colar

A coluna de “data anual” serviu inicialmente como uma amarração de todos os dados da planilha com as estações do ano representada, nas Tabelas 4 e 5, e a coluna de números que representam as estações oceanográficas de coleta (EOC), ficaram como amarração da planilha chamada aqui de colar, Tabela 6. O colar nada mais é que o ponto geográfico onde foi realizada a amostragem na superfície do mar, informando dados de topo e base das amostragens. Os dados apresentados pela planilha colar foram plotados sendo considerados EOC marcando os pontos de amostragem como representados nos agrupamentos de mapas 1,2,3 e 4 acima. Os mapas acima mostram também a distribuição irregular das EOC realizadas em aproximadamente 50 anos pela MARINHA DO BRASIL para o verão. 24

Os pontos espalhados no gráfico acima representam variações de temperatura versus profundidade referentes ao verão, outono, inverno e primavera de aproximadamente 5 décadas. Acima os pontos espalhados apresentam as variações de temperatura versus salinidade referentes ao verão de aproximadamente 5 décadas. Para uma melhor visualização foi criado um diagrama em 3D utilizando o método de gradeamento por mínima curvatura do software Oasis Montaj (Geosoft, 1986), retratando massas de água que variam em profundidade de 0 a 3 km, sugerindo massas de água como AT mais próximo a superfície e ACAS. As massas de água como a AI e APAN mais profundas não puderam ser representadas. O método de mínima curvatura do software Oasis Montaj (Geosoft, 1986) foi escolhido por se tratar de uma região com pontos distribuídos irregularmente e em uma área muito grande. Este método utiliza a técnica de mínimos quadrados para a interpolação. Para uma melhor visualização foi criado um diagrama em 3D retratando massas de água que variam em profundidade de 0 a 3 km, exibindo águas como a AT, mais próximo a superfície, e a ACAS em níveis mais profundos. A partir da organização e elaboração das planilhas foi possível a identificação de parâmetros com erros nos dados das estações oceanográficas fornecidos pela BNDO. Os erros foram identificados a partir da organização dos dados contidos na Tabela 3. No período estudado, década de 90, foram encontrados erros para primavera e outono oriundos, provavelmente, de problemas na aquisição dos dados ou no trabalho de manejo e armazenamento pela MB. Os dados considerados espúrios foram removidos.

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6 RESULTADOS E DISCUSSÕES Os gráficos 1, 2, 3 e 4 exibem os diagramas T-S espalhados com as variações de temperatura versus salinidade referentes ao verão, outono, inverno e primavera ao longo de, aproximadamente, cinco décadas. Neles são observadas as massas de água típicas do oceano Atlântico Sul, já descritas anteriormente. O diagrama de verão exibe uma maior quantidade de pontos com temperaturas acima de 20°C associados ao maior aquecimento das águas superficiais (AT) nesta época do ano.

Gráfico 1– Salinidade versus Temperatura espalhado no verão

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Gráfico 2- Salinidade versus Temperatura espalhado no outono

Gráfico 3- Salinidade versus Temperatura espalhado no inverno

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Gráfico 4– Salinidade versus Temperatura espalhado na primavera

A seguir são apresentados os campos 3D de T e S representativos da área de estudo para os meses de verão, outono, inverno e primavera. Também é apresentado, em cada caso, o mapa aqui denominado mosaico. Este representa uma composição entre os campos de T e S para o qual é definida uma escala de cores dos índices termohalinos a fim de se representar as massas de água de interesse deste estudo, ACAS e AT. É importante ressaltar que esses campos 3D foram criados a partir da superposição espacial e temporal de todas as EOC disponíveis para os meses de verão, outono, inverno, e primavera ao longo das últimas 5 décadas e representam, portanto, um cenário grosseiro da distribuição das massas de água descritas. A figura 5(A) mostra os valores de temperatura compatíveis com a ACAS e a AT no verão distribuídos em cores entre o laranja e o azul. Ao lado (Figura 5(B)), a distribuição dos valores de salinidade é exibida entre as cores azul e vermelha. Esses valores são representados tanto em blocos 3D como em seções verticais tomadas sobre as linhas pretas indicadas nos blocos. Ao contrário do que se observa para a temperatura, no bloco representativo da salinidade, os resultados não são condizentes com a distribuição de massa na região. O padrão vertical das linhas indica que os 28

os parâmetros selecionados para a interpolação no TARGET não são adequados. A determinação desses parâmetros depende da variável a ser plotada e da quantidade e distribuição espacial dos pontos (EOC). Dessa forma, a escolha dos parâmetros deve, em princípio, ser ajustada a cada simulação. A figura 5(C), mosaico, mostra as regiões de presença da ACAS (azul), a qual é vista, numa pequena porção, chegando a superfície em águas profundas ao sul da área. A AT está basicamente concentrada numa pequena faixa sobre a quebra da plataforma e, numa faixa mais delgada, na porção interna da plataforma, não estando bem definida a Frente Halina de Superfície (FHS) descrita por Castro (1996). As regiões em tom branco, indicam ausência de AT e ACAS, em seus índices termohalinos originais, e representam áreas associadas a presença da AC ou de águas resultantes da mistura entre AT, ACAS, e AC cujos índices não foram compatíveis com a escala de cores definida. Na região mais ao sul, além da quebra da plataforma, identificada aqui pela isóbata de 200 m, a presença da ACAS ocorre tanto em níveis sub-superficiais, como esperado, quanto na própria superfície (devido a presença de águas de baixa temperatura). Este fato sugere a ocorrência de possíveis problemas no pré-processamento de validação do banco de dados ou na interpolação destes realizada com o TARGET. As figuras 6, 7 e 8 mostram, analogamente, os campos de T, S e mosaico referentes aos meses de outono, inverno e primavera. De forma geral, esses blocos apresentam uma distribuição espacial coerente para os padrões das massas de água locais. A AT é observada oupando a maior parte dos primeiros 100-200 metros da coluna de água nas áreas mais profundas, e em grande parte das áreas sobre a plataforma. A ACAS é vista logo abaixo, nas áreas mais profundas, estendendo-se até cerca de 600 metros onde então a AIA é encontrada. Esta interface, no entanto, não está representada nos mosaicos pois não foi feita a separação entre ACAS e AIA na escala de cores utilizada. Nos meses de inverno e primavera as águas em tom branco são vistas em áreas mais profundas, além da isóbata de 200 metros. Tal fato está, possivelmente, associado à problemas de interpolação devido a falta de pontos (EOC) em algumas áreas do domínio. 29

No mês de primavera, é possível perceber a presença da ACAS em superfície no extremo nordeste do domínio. Tal fato está em concordância com a literatura (Castro, 1996) que descreve os meses de primavera e verão como os mais propensos à ressurgência da ACAS devido às características do campo de ventos. Além disso, a presença mais superficial da ACAS, nesta parte do domínio, é também devida à maior proximidade com a região da ressurgência em Cabo Frio.

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Figura 4– Estudo sobre massas de água no verão

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Figura 5– Estudo sobre massas de água no outono

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Figura 6- Estudo sobre massas de água no inverno

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Figura 7– Estudo sobre massas de água na Primavera

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7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Nas regiões mais profundas do domínio, a pequena quantidade de pontos comprometeu o processamento adequado dos campos T e S. A adição de EOCs mais recentes deve ser considerada a fim de aumentar a base de dados e assim viabilizar o processamento nessas regiões. A aplicação da ferramenta TARGET a dados mais regularmente espaçados possibilitaría a aquisição de melhores resultados e também a utilização de outros recursos, que não puderam ser empregados aqui, como o cálculo do volume das massas de água presentes em sub-regições do domínio.

8 CONCLUSÕES

Neste trabalho foi apresentada uma tentativa de adaptação da ferramenta computacional TARGET, habitualmente utilizada no campo da geofísica, para o processamento da distribuição de temperatura, de salinidade, e consequente identificação de massas de água oceânicas na região sudeste Brasileira. Através do uso do gabarito tentativo, os gráficos de temperatura e salinidade espalhados das últimas cinco décadas, para os meses de verão, outono, inverno e primavera mostraram a presença da AIA, ACAS, AT, e AC. Os blocos 3D de temperatura, salinidade e sua combinação (mosaico das massas de água) indicaram predominância de afloramento da ACAS na plataforma continental durante a primavera. O número de estações de coleta oceanográficas nas regiões mais profundas do domínio não se mostrou suficiente para uma caracterização adequada da distribuição das massas de águas. Entretanto, com exceção do verão, os mosaicos retrataram um padrão razoável com a AT ocupando predominantemente a superfície, a ACAS situada logo abaixo, e a AC, em geral, aparecendo nas áreas mais internas sobre a plataforma.

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A partir do desenvolvimento acima, é possível concluir que a ferramenta TARGET se mostrou útil no estudo de massas de água. Em comparação a outros softwares habitualmente utilizados como o Matlab, o TARGET proporcionou alguns recursos adicionais para a visualização de campos 3D como, por exemplo, a confecção dos blocos aqui denominados mosaicos. Além disso, a exibição dos campos T e S sobre a batimetria real, nos blocos 3D, constitui uma opção de plotagem que, em geral, não é possível com outras ferramentas. O TARGET também é capaz de computar, de forma prática, o volume das massas de água presentes em uma sub-região qualquer selecionada dentro do domínio. Tal aplicação poderá ser de grande utilidade para análises de estimativa de volume complementando o uso de métodos clássicos como o diagrama T-S estatístico volumétrico.

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9 REFERÊNCIAS

1. CAMPOS, E.J.D. Estudos da circulação oceânica no Atlântico tropical e na região oeste do Atlântico subtropical sul. São Paulo. Tese de LivreDocência. Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo. 1995. 114p.

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3. EMERY, W. J. Water Types and Water Masses. Colorado: University of Colorado. 2001. 4. GEOSOFT. Oasis Montaj: Software direcionado a área de geofísica versão 7.2. Toronto: Geosoft, 1986. 5. MANDARINO, R. d. C. B. M. Correntes oceânicas e massas de água. Instituto de Estudos Políticos e Sociais para a melhoria da qualidade de vida. 2009. Disponível em: www.iqv.org.br/Textos%20IQV/Correntes%20Oce%E2nicas%20e%20Ma ssas%20de%20%. Acesso: 15/05/2009.

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7. SANDWELL, P. T. S., W. Marine Gravity anomaly from Geosat and ERS1 Satellite Altimetry. J. Geophys. Res, n: 102, p. 10039 – 10054, 1997. 8. SILVA, L. C. F. et al. Gabarito Tentativo para as massas de Água da Costa Sudeste Brasileira. D. d. H. e. N.-. DHN. Rio de Janeiro: Marinha do Brasil, 1984. (manuscrito).

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9. SILVA, L. S. M., L. B.; CASTRO FILHO, B. M. Numerical study of circulation and thermohaline structure in the São Sebastião channel. Sociedade Brasileira de Geofísica -SBGF, n. 23, p. 407-425, 2005.

10. SPERB, R. M. M., N.R.; MARTINS, A; PACHECO, R.C.S. Classificação de massas d’água: um enfoque difuso. Florianópolis. Fl. 1-8. (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção – PPGEP da Universidade Federal de Santa Catarina). 1999.

11. THOMSEN, H. Masas de agua características del Océano Atlántico. Buenos Aires, Servicio de Hidrografía Naval, n. H623, p.1-22, 1962. Disponível em: http://www.es.flinders.edu.au/~mattom/IntroOc/por/notes/lecture07.html. Acesso: 28/05/2009.

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