Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE |
Texto Completo: | http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/08.18.20.41 |
Resumo: | A Corrente Brasil (CB) é uma corrente de contorno oeste fraca, que flui ao longo do Oceano Atlântico Sudoeste. A CB é frequentemente descrita como um fluxo com uma intensa atividade de mesoescala e relativamente baixo transporte de volume, entre 5,0 a 10,0 Sv. Foi realizada uma simulação oceânica ao longo de 13 anos, a fim de investigar que a presença de meandros e vórtices persistentes estão relacionados a padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis, extraídos por meio das Estruturas Coerentes Lagrangianas climatológicas (ECLc). As ECLc indicam que o eixo da CB posiciona-se ao longo da isóbata de 2000 m, em concordância com a temperatura da superfície do mar, obtida através do sensor de alta resolução e com a velocidade média Euleriana simulada. Os padrões de deformações das ECLc também respondem ao transporte transversal persistente à plataforma continental identificados com base na transição de valores positivos (altos), próximo à linha de costa, para valores negativos (baixos), entre as isóbatas de 200 a 2000 m, e positivos (altos), além da isóbata de 2000 m. Pares zonais de estruturas ciclônicas e anticiclônicas são incorporadas nessa transição, fazendo com que as ECLc se deformem em forma de "V", doravante chamadas de chevrons. Uma barreira de transporte é identificada próxima à isóbata de 200 m, confirmada pelo movimento limitado de flutuadores em direção à costa, e indicada por valores máximos de força de atração climatológica ao longo do talude. As estruturas persistentes ciclônicas e anticiclônicas também podem induzir transporte transversal na plataforma. Regiões com baixa força de atração climatológica coincidem com plataformas largas e com trajetórias estagnadas de flutuadores. As ECLc representam, com precisão, as trajetórias de derivadores sintéticos e derivadores rastreados por satélite iniciados no local do vazamento da Chevron (em Novembro de 2011) e com o contorno da mancha de óleo observada. Também há uma concordância entre as manchas de óleo que chegaram às praias brasileiras no evento ocorrido de Agosto de 2019 à Fevereiro de 2020 e a força de atração climatológica da região costeira. Os resultados obtidos no presente trabalho permitiram determinar a influência de persistentes estruturas coerentes de mesoescala na dinâmica da circulação regional. A identificação e a descrição quantitativa das estruturas coerentes Lagrangianas climatológicas apresentam grande potencial para auxiliar no planejamento de respostas futuras de emergência à derramamentos de óleo, na elaboração de planos de contingência, operações de resgate, avaliação de conectividade larval e de peixes, estratégias para lançamentos de flutuadores, dispersão e destino de poluentes e lixo marinho. |
id |
INPE_bdfad164171e75c771e9526377b98f90 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/08.18.20.41.04-0 |
network_acronym_str |
INPE |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE |
spelling |
info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisDeterminação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleoDetermination of the quasi-steady Lagrangian transport patterns in the Southwestern Atlantic Ocean and their implications for oil spill ocean surface movement2020-08-25Douglas Francisco Marcolino GherardiArcilan Trevenzoli AssireuLuiz Paulo de Freitas AssadCristina Maria BentzMainara Biazati GouveiaInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento RemotoINPEBRestruturas coerentes Lagrangianas climatológicaspadrões de transporte Lagrangiano persistentebarreira de transporteforça de atração climatológicavórtices e meandros persistentes na corrente do Brasilclimatology of Lagrangian coherent structurespersistent Lagrangian transport patternstransport barrierclimatological strength of attractionpersistent eddy and meander at Brazilian currentA Corrente Brasil (CB) é uma corrente de contorno oeste fraca, que flui ao longo do Oceano Atlântico Sudoeste. A CB é frequentemente descrita como um fluxo com uma intensa atividade de mesoescala e relativamente baixo transporte de volume, entre 5,0 a 10,0 Sv. Foi realizada uma simulação oceânica ao longo de 13 anos, a fim de investigar que a presença de meandros e vórtices persistentes estão relacionados a padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis, extraídos por meio das Estruturas Coerentes Lagrangianas climatológicas (ECLc). As ECLc indicam que o eixo da CB posiciona-se ao longo da isóbata de 2000 m, em concordância com a temperatura da superfície do mar, obtida através do sensor de alta resolução e com a velocidade média Euleriana simulada. Os padrões de deformações das ECLc também respondem ao transporte transversal persistente à plataforma continental identificados com base na transição de valores positivos (altos), próximo à linha de costa, para valores negativos (baixos), entre as isóbatas de 200 a 2000 m, e positivos (altos), além da isóbata de 2000 m. Pares zonais de estruturas ciclônicas e anticiclônicas são incorporadas nessa transição, fazendo com que as ECLc se deformem em forma de "V", doravante chamadas de chevrons. Uma barreira de transporte é identificada próxima à isóbata de 200 m, confirmada pelo movimento limitado de flutuadores em direção à costa, e indicada por valores máximos de força de atração climatológica ao longo do talude. As estruturas persistentes ciclônicas e anticiclônicas também podem induzir transporte transversal na plataforma. Regiões com baixa força de atração climatológica coincidem com plataformas largas e com trajetórias estagnadas de flutuadores. As ECLc representam, com precisão, as trajetórias de derivadores sintéticos e derivadores rastreados por satélite iniciados no local do vazamento da Chevron (em Novembro de 2011) e com o contorno da mancha de óleo observada. Também há uma concordância entre as manchas de óleo que chegaram às praias brasileiras no evento ocorrido de Agosto de 2019 à Fevereiro de 2020 e a força de atração climatológica da região costeira. Os resultados obtidos no presente trabalho permitiram determinar a influência de persistentes estruturas coerentes de mesoescala na dinâmica da circulação regional. A identificação e a descrição quantitativa das estruturas coerentes Lagrangianas climatológicas apresentam grande potencial para auxiliar no planejamento de respostas futuras de emergência à derramamentos de óleo, na elaboração de planos de contingência, operações de resgate, avaliação de conectividade larval e de peixes, estratégias para lançamentos de flutuadores, dispersão e destino de poluentes e lixo marinho.The Brazil Current (BC) is a weak western boundary current flowing along the Southwestern Atlantic Ocean. It is frequently described as a flow with intense mesoscale activity and relatively low volume transport between 5.0 to 10.0 Sv. A 13-year eddy-resolving primitive-equation simulation was used to show that the presence of persistent meanders and eddies leads to quasi-steady Lagrangian transport patterns, aptly extracted through climatological Lagrangian Coherent Structures (cLCS). The cLCS positions the surface expression of the BC core along the 2000 m isobath, in excellent agreement with high resolution satellite sea-surface temperature and the model Eulerian mean velocity. The cLCS deformation pattern also responds to zonally persistent cross-shelf SSH transition from positive (high) values near coastline to negative (low) values between 200 and 2000 m and back to positive (high) offshore from the 2000 m isobath. Zonally-paired cyclonic and anticyclonic structures are embedded in this transition, also causing the cLCSs to deform into chevrons. An transport barrier is identified close to the 200 m isobath, wich ir confirmed by the limited inshore movement of drogued buoys and accurately indicated by an along slope maxima of climatological strength of attraction.We also show that the persistent cyclonic and anticyclonic structures may induce localized cross-shelf transport. Regions of low climatological strength of attraction coincide with large shelves and with stagnant synthetic trajectories. An cLCSs accurately depict trajectories initiated at the location of Chevrons spill (November 2011) as compared to synthetic and satellite trajectories, and the outline of the oil from that accident. There is also an agreement between the large-scale oil slicks reaching the Brazilian beaches (from August 2019 to February 2020) and the strength of climatological attraction at the coast. Our work also clarifies the influence of persistent mesoscale structures on the regional circulation. The identification and quantitative description of climatological Lagrangian coherent structures is expected to improve the effectiveness of future emergency response to oil spills, contingency planning, rescue operations, larval and fish connectivity assessment, drifter launch strategies, waste pollutant and marine debris dispersion and destination.http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/08.18.20.41info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-07-31T06:56:21Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/08.18.20.41.04-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-07-31 06:56:22.508Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false |
dc.title.pt.fl_str_mv |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo |
dc.title.alternative.en.fl_str_mv |
Determination of the quasi-steady Lagrangian transport patterns in the Southwestern Atlantic Ocean and their implications for oil spill ocean surface movement |
title |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo |
spellingShingle |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo Mainara Biazati Gouveia |
title_short |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo |
title_full |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo |
title_fullStr |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo |
title_full_unstemmed |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo |
title_sort |
Determinação dos padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis no Atlântico Sudoeste e suas implicações no comportamento de manchas de óleo |
author |
Mainara Biazati Gouveia |
author_facet |
Mainara Biazati Gouveia |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Douglas Francisco Marcolino Gherardi |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Arcilan Trevenzoli Assireu |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
Luiz Paulo de Freitas Assad |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
Cristina Maria Bentz |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Mainara Biazati Gouveia |
contributor_str_mv |
Douglas Francisco Marcolino Gherardi Arcilan Trevenzoli Assireu Luiz Paulo de Freitas Assad Cristina Maria Bentz |
dc.description.abstract.por.fl_txt_mv |
A Corrente Brasil (CB) é uma corrente de contorno oeste fraca, que flui ao longo do Oceano Atlântico Sudoeste. A CB é frequentemente descrita como um fluxo com uma intensa atividade de mesoescala e relativamente baixo transporte de volume, entre 5,0 a 10,0 Sv. Foi realizada uma simulação oceânica ao longo de 13 anos, a fim de investigar que a presença de meandros e vórtices persistentes estão relacionados a padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis, extraídos por meio das Estruturas Coerentes Lagrangianas climatológicas (ECLc). As ECLc indicam que o eixo da CB posiciona-se ao longo da isóbata de 2000 m, em concordância com a temperatura da superfície do mar, obtida através do sensor de alta resolução e com a velocidade média Euleriana simulada. Os padrões de deformações das ECLc também respondem ao transporte transversal persistente à plataforma continental identificados com base na transição de valores positivos (altos), próximo à linha de costa, para valores negativos (baixos), entre as isóbatas de 200 a 2000 m, e positivos (altos), além da isóbata de 2000 m. Pares zonais de estruturas ciclônicas e anticiclônicas são incorporadas nessa transição, fazendo com que as ECLc se deformem em forma de "V", doravante chamadas de chevrons. Uma barreira de transporte é identificada próxima à isóbata de 200 m, confirmada pelo movimento limitado de flutuadores em direção à costa, e indicada por valores máximos de força de atração climatológica ao longo do talude. As estruturas persistentes ciclônicas e anticiclônicas também podem induzir transporte transversal na plataforma. Regiões com baixa força de atração climatológica coincidem com plataformas largas e com trajetórias estagnadas de flutuadores. As ECLc representam, com precisão, as trajetórias de derivadores sintéticos e derivadores rastreados por satélite iniciados no local do vazamento da Chevron (em Novembro de 2011) e com o contorno da mancha de óleo observada. Também há uma concordância entre as manchas de óleo que chegaram às praias brasileiras no evento ocorrido de Agosto de 2019 à Fevereiro de 2020 e a força de atração climatológica da região costeira. Os resultados obtidos no presente trabalho permitiram determinar a influência de persistentes estruturas coerentes de mesoescala na dinâmica da circulação regional. A identificação e a descrição quantitativa das estruturas coerentes Lagrangianas climatológicas apresentam grande potencial para auxiliar no planejamento de respostas futuras de emergência à derramamentos de óleo, na elaboração de planos de contingência, operações de resgate, avaliação de conectividade larval e de peixes, estratégias para lançamentos de flutuadores, dispersão e destino de poluentes e lixo marinho. |
dc.description.abstract.eng.fl_txt_mv |
The Brazil Current (BC) is a weak western boundary current flowing along the Southwestern Atlantic Ocean. It is frequently described as a flow with intense mesoscale activity and relatively low volume transport between 5.0 to 10.0 Sv. A 13-year eddy-resolving primitive-equation simulation was used to show that the presence of persistent meanders and eddies leads to quasi-steady Lagrangian transport patterns, aptly extracted through climatological Lagrangian Coherent Structures (cLCS). The cLCS positions the surface expression of the BC core along the 2000 m isobath, in excellent agreement with high resolution satellite sea-surface temperature and the model Eulerian mean velocity. The cLCS deformation pattern also responds to zonally persistent cross-shelf SSH transition from positive (high) values near coastline to negative (low) values between 200 and 2000 m and back to positive (high) offshore from the 2000 m isobath. Zonally-paired cyclonic and anticyclonic structures are embedded in this transition, also causing the cLCSs to deform into chevrons. An transport barrier is identified close to the 200 m isobath, wich ir confirmed by the limited inshore movement of drogued buoys and accurately indicated by an along slope maxima of climatological strength of attraction.We also show that the persistent cyclonic and anticyclonic structures may induce localized cross-shelf transport. Regions of low climatological strength of attraction coincide with large shelves and with stagnant synthetic trajectories. An cLCSs accurately depict trajectories initiated at the location of Chevrons spill (November 2011) as compared to synthetic and satellite trajectories, and the outline of the oil from that accident. There is also an agreement between the large-scale oil slicks reaching the Brazilian beaches (from August 2019 to February 2020) and the strength of climatological attraction at the coast. Our work also clarifies the influence of persistent mesoscale structures on the regional circulation. The identification and quantitative description of climatological Lagrangian coherent structures is expected to improve the effectiveness of future emergency response to oil spills, contingency planning, rescue operations, larval and fish connectivity assessment, drifter launch strategies, waste pollutant and marine debris dispersion and destination. |
description |
A Corrente Brasil (CB) é uma corrente de contorno oeste fraca, que flui ao longo do Oceano Atlântico Sudoeste. A CB é frequentemente descrita como um fluxo com uma intensa atividade de mesoescala e relativamente baixo transporte de volume, entre 5,0 a 10,0 Sv. Foi realizada uma simulação oceânica ao longo de 13 anos, a fim de investigar que a presença de meandros e vórtices persistentes estão relacionados a padrões de transporte Lagrangiano quase-estáveis, extraídos por meio das Estruturas Coerentes Lagrangianas climatológicas (ECLc). As ECLc indicam que o eixo da CB posiciona-se ao longo da isóbata de 2000 m, em concordância com a temperatura da superfície do mar, obtida através do sensor de alta resolução e com a velocidade média Euleriana simulada. Os padrões de deformações das ECLc também respondem ao transporte transversal persistente à plataforma continental identificados com base na transição de valores positivos (altos), próximo à linha de costa, para valores negativos (baixos), entre as isóbatas de 200 a 2000 m, e positivos (altos), além da isóbata de 2000 m. Pares zonais de estruturas ciclônicas e anticiclônicas são incorporadas nessa transição, fazendo com que as ECLc se deformem em forma de "V", doravante chamadas de chevrons. Uma barreira de transporte é identificada próxima à isóbata de 200 m, confirmada pelo movimento limitado de flutuadores em direção à costa, e indicada por valores máximos de força de atração climatológica ao longo do talude. As estruturas persistentes ciclônicas e anticiclônicas também podem induzir transporte transversal na plataforma. Regiões com baixa força de atração climatológica coincidem com plataformas largas e com trajetórias estagnadas de flutuadores. As ECLc representam, com precisão, as trajetórias de derivadores sintéticos e derivadores rastreados por satélite iniciados no local do vazamento da Chevron (em Novembro de 2011) e com o contorno da mancha de óleo observada. Também há uma concordância entre as manchas de óleo que chegaram às praias brasileiras no evento ocorrido de Agosto de 2019 à Fevereiro de 2020 e a força de atração climatológica da região costeira. Os resultados obtidos no presente trabalho permitiram determinar a influência de persistentes estruturas coerentes de mesoescala na dinâmica da circulação regional. A identificação e a descrição quantitativa das estruturas coerentes Lagrangianas climatológicas apresentam grande potencial para auxiliar no planejamento de respostas futuras de emergência à derramamentos de óleo, na elaboração de planos de contingência, operações de resgate, avaliação de conectividade larval e de peixes, estratégias para lançamentos de flutuadores, dispersão e destino de poluentes e lixo marinho. |
publishDate |
2020 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2020-08-25 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
format |
doctoralThesis |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/08.18.20.41 |
url |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/08.18.20.41 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
INPE |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
BR |
publisher.none.fl_str_mv |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE instname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) instacron:INPE |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE |
instname_str |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) |
instacron_str |
INPE |
institution |
INPE |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
publisher_program_txtF_mv |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto |
contributor_advisor1_txtF_mv |
Douglas Francisco Marcolino Gherardi |
_version_ |
1706809364480786432 |